SpringCloud框架基础（一）前沿基础知识

系统架构演变

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大。需求的激增，带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用，到垂直拆分，到分布式服务，到SOA，以及现在火热的微服务架构，还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。

集中式架构

1. 当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。
   
2. 缺点：
   • 代码耦合，开发维护困难
   • 单点容错率低，并发能力差
   • 无法针对特定的模块进行模块分析与优化
   • 无法水平扩展

垂直拆分

1. 当访问量逐渐增大，单一应用无法满足需求，此时为了应对更高的并发和业务需求，我们根据业务功能对系统进行拆分
   
2. 优点：
   • 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题
   • 可以针对不同模块进行优化
   • 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高
3. 缺点：
   • 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率

分布式服务

1. 当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。
   
2. 优点：将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用和开发效率
3. 缺点：系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

服务治理（SOA）

1. 当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键
   
2. 以前出现了什么问题？
   • 服务越来越多，需要管理每个服务的地址
   • 调用关系错综复杂，难以理清依赖关系
   • 服务过多，服务状态难以管理，无法根据服务情况动态管理
3. 服务治理要做什么？
   • 服务注册中心，实现服务自动注册和发现，无需人为记录服务地址
   • 服务自动订阅，服务列表自动推送，服务调用透明化，无需关心依赖关系
   • 动态监控服务状态监控报告，人为控制服务状态
4. 缺点：
   • 服务间会有依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大
   • 服务关系复杂，运维、测试部署困难，不符合DevOps思想

微服务

1. 微服务，似乎也是服务，都是对系统进行拆分。但和SOA还是有所差异的
2. 微服务的特点：
   • 单一职责：微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责
   • 微：微服务的服务拆分粒度很小。
   • 面向服务：面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供Rest的接口即可。
   • 自治：自治是说服务间互相独立，互不干扰
     • 团队独立：每个服务都是一个独立的开发团队，人数不能过多。
     • 技术独立：因为是面向服务，提供Rest接口，使用什么技术没有别人干涉
     • 前后端分离：采用前后端分离开发，提供统一Rest接口，后端不用再为PC、移动段开发不同接口
     • 数据库分离：每个服务都使用自己的数据源
     • 部署独立，服务间虽然有调用，但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件，可复用，可替换，降低耦合，易维护

远程调用方式

无论是微服务还是SOA，都面临着服务间的远程调用。常见的远程调用方式有以下几种：

• RPC：Remote Produce Call远程过程调用，类似的还有RMI。自定义数据格式，基于原生TCP通信，速度快，效率高。早期的webservice，现在热门的dubbo，都是RPC的典型
• Http：http其实是一种网络传输协议，基于TCP，规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议。也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿。

RPC

1. RPC，即 Remote Procedure Call（远程过程调用），是一个计算机通信协议。 该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序，而程序员无需额外地为这个交互作用编程。说得通俗一点就是：A计算机提供一个服务，B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。
2. 实现RPC主要是做到两点：

• 实现远程调用其他计算机的服务
  • 要实现远程调用，肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务，B程序通过网络将请求参数传递给A，A本地执行后得到结果，再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点：
    • 1）采用何种网络通讯协议？
      • 现在比较流行的RPC框架，都会采用TCP作为底层传输协议
    • 2）数据传输的格式怎样？
      • 两个程序进行通讯，必须约定好数据传输格式。就好比两个人聊天，要用同一种语言，否则无法沟通。所以，我们必须定义好请求和响应的格式。另外，数据在网路中传输需要进行序列化，所以还需要约定统一的序列化的方式。
• 像调用本地服务一样调用远程服务
  • 如果仅仅是远程调用，还不算是RPC，因为RPC强调的是过程调用，调用的过程对用户而言是应该是透明的，用户不应该关心调用的细节，可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装

3. 流程图：
   

Http

1. Http协议：超文本传输协议，是一种应用层协议。规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议，并没有规定，不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。
2. HTTP与RPC的区别：
   • RPC并没有规定数据传输格式，这个格式可以任意指定，不同的RPC协议，数据格式不一定相同。
   • Http中还定义了资源定位的路径，RPC中并不需要
   • 最重要的一点：RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务，也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求，因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。
     • 优点：RPC方式更加透明，对用户更方便。Http方式更灵活，没有规定API和语言，跨语言、跨平台
     • 缺点：RPC方式需要在API层面进行封装，限制了开发的语言环境。
3. Http的流程图
   

Http客户端工具

• 既然微服务选择了Http，那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具，能够帮助我们做这些事情，例如：
  • HttpClient
  • OKHttp
  • URLConnection

HttpClient

1. HttpClient是Apache公司的产品，是Http Components下的一个组件。官网地址：http://hc.apache.org/index.html
2. 特点：
   • 基于标准、纯净的Java语言。实现了Http1.0和Http1.1
   • 以可扩展的面向对象的结构实现了Http全部的方法（GET, POST, PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, and TRACE）
   • 支持HTTPS协议。
   • 通过Http代理建立透明的连接。
   • 自动处理Set-Cookie中的Cookie。
3. 使用：

• 发起get请求：

@Test
    public void testGet() throws IOException {
        HttpGet request = new HttpGet("http://www.baidu.com");
        String response = this.httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
        System.out.println(response);
    }

• 发起Post请求：

@Test
public void testPost() throws IOException {
    HttpPost request = new HttpPost("http://www.oschina.net/");
    request.setHeader("User-Agent",
                      "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36");
    String response = this.httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
    System.out.println(response);
}

4. JSON转换工具：
   • HttpClient请求数据后是json字符串，需要我们自己把Json字符串反序列化为对象，我们会使用JacksonJson工具来实现。
   • JacksonJson是SpringMVC内置的json处理工具，其中有一个ObjectMapper类，可以方便的实现对json的处理：
     • 对象转json：

// json处理工具
    private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Test
    public void testJson() throws JsonProcessingException {
        User user = new User();
        user.setId(8L);
        user.setAge(21);
        user.setName("lwb");
        user.setUserName("zjf");
        // 序列化
        String json = mapper.writeValueAsString(user);
        System.out.println("json = " + json);
    }

• json转普通对象

// json处理工具
private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
public void testJson() throws IOException {
    User user = new User();
    user.setId(8L);
    user.setAge(21);
    user.setName("lwb");
    user.setUserName("zjf");
    // 序列化
    String json = mapper.writeValueAsString(user);

    // 反序列化，接收两个参数：json数据，反序列化的目标类字节码
    User result = mapper.readValue(json, User.class);
    System.out.println("result = " + result);
}

Spring的RestTemplate

1. Spring提供了一个RestTemplate模板工具类，对基于Http的客户端进行了封装，并且实现了对象与json的序列化和反序列化，非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型，而是进行了抽象，目前常用的3种都有支持：
   • HttpClient
   • OkHttp
   • JDK原生的URLConnection（默认的）
2. 首先在项目中注册一个RestTemplate对象，可以在启动类位置注册：

@SpringBootApplication
public class HttpDemoApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(HttpDemoApplication.class, args);
	}

	@Bean
	public RestTemplate restTemplate() {
        // 默认的RestTemplate，底层是走JDK的URLConnection方式。
		return new RestTemplate();
	}
}

3. 在测试类中直接@Autowired注入：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = HttpDemoApplication.class)
public class HttpDemoApplicationTests {

	@Autowired
	private RestTemplate restTemplate;

	@Test
	public void httpGet() {
		User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost/hello", User.class);
		System.out.println(user);
	}
}

3. 通过RestTemplate的getForObject()方法，传递url地址及实体类的字节码，RestTemplate会自动发起请求，接收响应，并且帮我们对响应结果进行反序列化。