Spring Cloud Alibaba微服务---Nacos服务注册中心应用实践

注册中心简介

背景分析

在微服务中，首先需要面对的问题就是如何查找服务(软件即服务)，其次,就是如何在不同的服务之间进行通信？如何更好更方便的管理应用中的每一个服务，如何建立各个服务之间联系的纽带，由此注册中心诞生（例如淘宝网卖家提供服务，买家调用服务）。
市面上常用注册中心有Zookeeper(雅虎Apache),Eureka(Netfix),Nacos(Alibaba),Consul(Google),那他们分别都有什么特点，我们如何进行选型呢？我们主要从社区活跃度,稳定性,功能,性能等方面进行考虑即可.本次微服务的学习,我们选择Nacos,它很好的支持了阿里的双11活动,不仅可以做注册中心，还可以作为配置中心，稳定性和性能都很好。

Nacos概述

Nacos（DynamicNaming and Configuration Service）是一个应用于服务注册与发现、配置管理的平台。它孵化于阿里巴巴，成长于十年双十一的洪峰考验，沉淀了简单易用、稳定可靠、性能卓越的核心竞争力。其官网地址如下：

https://nacos.io/zh-cn/docs/quick-start.html

构建Nacos服务

准备工作

第一：确保你电脑已配置JAVA_HOME环境变量(Nacos启动时需要)，例如：

第二：确保你的MySQL版本为5.7以上（MariaDB10.5以上)，例如 

 

下载与安装

第一步：Nacos下载,可在浏览器直接输入如下地址：

Releases · alibaba/nacos · GitHub

第二步：选择对应版本，直接下载，如图所示：

第三步：解压Nacos（最好不要解压到中文目录下），其目录结构如下： 

 

初始化配置

第一步：打开操作系统命令行，登陆mysql，执行课前资料中的sql脚本，不是nacos/conf目录下自带的。
例如,我们可以使用mysql自带客户端,在命令行首先登录mysql,然后执行如下指令:

source d:/nacos-mysql.sql 

执行成功以后，会创建一个nacos_config数据库，打开数据库会看到一些表，例如；

 说明:在执行此文件时,要求mysql的版本大于5.7版本(MariaDB最好10.5.11),否则会出现如下错误:

第二步：打开/nacos/conf/application.properties里打开默认配置，并基于你当前环境配置要连接的数据库，连接数据库时使用的用户名和密码(假如前面有"#"要将其去掉)： 

### If use MySQL as datasource:
spring.datasource.platform=mysql

### Count of DB:
db.num=1

### Connect URL of DB:
db.url.0=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/nacos_config?characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useUnicode=true&useSSL=false&serverTimezone=UTC
db.user.0=root
db.password.0=root

服务启动与访问

第一步:启动Nacos服务（nacos的bin目录去通过指令启动）。

Linux/Unix/Mac启动命令(standalone代表着单机模式运行，非集群模式):

./startup.sh -m standalone

Windows启动命令(standalone代表着单机模式运行，非集群模式):

startup.cmd -m standalone

说明:
1)执行执行令时要么配置环境变量,要么直接在nacos/bin目录下去执行.
2)nacos启动时需要本地环境变量中配置了JAVA_HOME(对应jdk的安装目录),
3)一定要确保你连接的数据库(nacos_config)是存在的.
4)假如所有的配置都正确,还连不上，检查一下你有几个数据库(mysql,…)

第二步:访问Nacos服务。

打开浏览器，输入http://localhost:8848/nacos地址，出现如下登陆页面：

 其中，默认账号密码为nacos/nacos.

服务注册与调用入门（重点）

业务描述

创建两个项目Module分别为服务提供者和服务消费者（假如已有则无需创建），两者都要注册到NacosServer中(这个server本质上就是一个web服务，端口默认为8848)，然后服务提供者可以为服务消费者提供远端调用服务(例如支付服务为服务提供方，订单服务为服务消费方)，如图所示：

 

生产者服务创建及注册

第一步：创建服务提供者工程(module名为sca-provider,假如已有则无需创建），继承parent工程(01-sca),其pom.xml文件内容如下：

    
        01-sca
        com.jt
        1.0-SNAPSHOT
    
    4.0.0
    sca-provider
    
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        
        
        
            com.alibaba.cloud
            spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
        
    

第二步：创建并修改配置文件application.yml(或者application.properties)，实现服务注册，关键代码如下：

server:
   port: 8081
spring:
  application:
    name: sca-provider #进行服务注册必须配置服务名
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848

注意：服务名不要使用下划线(“_”),应使用横杠(“-”),这是规则。
第三步：创建启动类(假如已有则无需定义)，关键代码如下：

package com.jt;

@SpringBootApplication
public class ProviderApplication {

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

第四步：启动启动类，然后刷先nacos服务，检测是否服务注册成功，如图所示：

 第五步:停掉sca-provider服务，然后不断刷新nacos服务列表，检查服务的健康状态。

消费者服务发现及调用

第一步: 在sca-provider项目中创建服务提供方对象，基于此对象对外提供服务,例如:

    package com.jt.provider.controller;
    /**定义Controller对象(这个对象在spring mvc中给他的定义是handler),
     * 基于此对象处理客户端的请求*/
    @RestController
    public class ProviderController{
        //@Value默认读取项目配置文件中配置的内容
        //8080为没有读到server.port的值时,给定的默认值
        @Value("${server.port:8080}")
        private String server;
        //http://localhost:8081/provider/echo/tedu
        @GetMapping("/provider/echo/{msg}")
        public String doRestEcho1(@PathVariable String msg){
            return server+" say hello "+msg;
        }
    }

第二步：创建服务消费者工程（module名为sca-consumer，假如已有则无需创建），继承parent工程（01-sca），其pom.xml文件内容如下：

    
        01-sca
        com.jt
        1.0-SNAPSHOT
    
    4.0.0
    sca-consumer
    
   
    
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-web
    
    
    
        com.alibaba.cloud
        spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
    
    

第三步：创建sca-consumer服务中的配置文件application.yml，关键代码如下：

server:
  port: 8090
spring:
  application:
    name: sca-consumer #服务注册时，服务名必须配置
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #从哪里去查找服务

第四步：创建消费端启动类并实现服务消费，关键代码如下：

package com.jt;
@SpringBootApplication
public class ConsumerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConsumerApplication.class,args);
    }
}

步:在sca-consumer启动类中添加如下方法,用于创建RestTemplate对象.

@Bean
public RestTemplate restTemplate(){//基于此对象实现远端服务调用
    return new RestTemplate();
}

第六步:定义sca-consumer服务的消费端Controller,在此对象方法内部实现远端服务调用

package com.jt.consumer.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;


/**
 * 定义服务消费端Controller,在这个Controller对象
 * 的方法中实现对远端服务sca-provider的调用
 */
@RestController
public class ConsumerController {
    /**
     * 从spring容器获取一个RestTemplate对象,
     * 基于此对象实现远端服务调用
     */
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    /**
     * 在此方法中通过一个RestTemplate对象调用远端sca-provider中的服务
     * @return
     * 访问此方法的url: http://localhost:8090/consumer/doRestEcho1
     */
    @GetMapping("/consumer/doRestEcho1")
    public String doRestEcho01(){
        //1.定义要调用的远端服务的url
        String url="http://localhost:8081/provider/echo/8090";
        //2.基于restTemplate对象中的相关方法进行服务调用
        return restTemplate.getForObject(url, String.class);
    }

}

第七步：启动消费者服务，并在浏览器输入http://localhost:8090/consumer/doRestEcho1地址进行访问测试。

小节面试分析

为什么要将服务注册到nacos?(为了更好的查找这些服务)
在Nacos中服务提供者是如何向Nacos注册中心(Registry)续约的？(5秒心跳)
对于Nacos服务来讲它是如何判定服务实例的状态？(检测心跳包，15,30)
服务消费方是如何调用服务提供方的服务的？(RestTemplate)

服务负载均衡设计及实现（重点）

业务描述

一个服务实例可以处理请求是有限的,假如服务实例的并发访问比较大,我们会启动多个服务实例,让这些服务实例采用一定策略均衡(轮询,权重,随机,hash等)的处理并发请求,在Nacos中服务的负载均衡(Nacos客户端负载均衡)是如何应用的?

LoadBalancerClient应用

LoadBalancerClient对象可以从nacos中基于服务名获取服务实例，然后在工程中基于特点算法实现负载均衡方式的调用，案例实现如下：

第一步:修改ConsumerController类,注入LoadBalancerClient对象,并添加doRestEcho2方法,然后进行服务访问.

  @Autowired
  private LoadBalancerClient loadBalancerClient;
  
  @Value("${spring.application.name:8090}")
  private String appName;
   
  @GetMapping("/consumer/doRestEcho02")
 public String doRestEcho02(){
     ServiceInstance serviceInstance = loadBalancerClient.choose("sca-provider");
     String url = String.format("http://%s:%s/provider/echo/%s",serviceInstance.getHost(),serviceInstance.getPort(),appName);
     System.out.println("request url:"+url);
     return restTemplate.getForObject(url, String.class);
     }
 }

第二步：打开Idea服务启动配置，如图所示：

第三步：修改并发运行选项(假如没有找到这个选项我们需要通过搜索引擎基于组合查询的方法,去找到对应的解决方案,例如搜索 idea allow parallel run)，如图所示： 

第四步：修改sca-provider的配置文件端口，分别以8081，8082端口方式进行启动。

server:
  port: 8082
spring:
  application:
    name: sca-provider
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

 第五步：启动成功以后，访问nacos的服务列表，检测服务是否成功注册，如图所示：

 

 

 第六步：启动sca-consumer项目模块，打开浏览器对consumer服务进行访问，访问时不断刷新，检测页面数据变化。

说明，这里多个实例并发提供服务的方式为负载均衡，这里的负载均衡实现默认是因为Nacos集成了Ribbon来实现的，Ribbon配合RestTemplate，可以非常容易的实现服务之间的访问。Ribbon是Spring Cloud核心组件之一，它提供的最重要的功能就是客户端的负载均衡(客户端可以采用一定算法,例如轮询访问，访问服务端实例信息)，这个功能可以让我们轻松地将面向服务的REST模版请求自动转换成客户端负载均衡方式的服务调用。
@LoadBalanced
当使用RestTemplate进行远程服务调用时，假如需要负载均衡,还可以在RestTemplate对象构建时，使用@LoadBalanced对构建RestTemplate的方法进行修饰，例如在ConsumerApplication中构建名字为loadBalancedRestTemplate的RestTemplate对象：

@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate loadBalancedRestTemplate(){
    return new RestTemplate();
}

在需要RestTemplate实现负载均衡调用的地方进行依赖注入.例如在ConsumerController类中添加loadBalancedRestTemplate属性

@Autowired
private RestTemplate loadBalancedRestTemplate;

接下来，可以在对应的服务端调用方的方法内，基于RestTemplate借助服务名进行服务调用， 例如：

@GetMapping("/consumer/doRestEcho3")
public String doRestEcho03(){
    String url=String.format("http://%s/provider/echo/%s","sca-provider",appName);
    //向服务提供方发起http请求,获取响应数据
    return loadBalancedRestTemplate.getForObject(
            url,//要请求的服务的地址
            String.class);//String.class为请求服务的响应结果类型
}

RestTemplate在发送请求的时候会被LoadBalancerInterceptor拦截，它的作用就是用于RestTemplate的负载均衡，LoadBalancerInterceptor将负载均衡的核心逻辑交给了loadBalancer，核心代码如下所示(了解):

public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, 
    final byte[] body, final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
	final URI originalUri = request.getURI();
	String serviceName = originalUri.getHost();
	return this.loadBalancer.execute(serviceName, 
    requestFactory.createRequest(request, body, execution));
}

@LoadBalanced注解是属于Spring，而不是Ribbon的，Spring在初始化容器的时候，如果检测到Bean被@LoadBalanced注解，Spring会为其设置LoadBalancerInterceptor的拦截器。

Ribbon负载均衡策略(了解)

基于Ribbon方式的负载均衡，Netflix默认提供了七种负载均衡策略，对于SpringCloud Alibaba解决方案中又提供了NacosRule策略，默认的负载均衡策略是轮训策略。如图所示：

 当系统提供的负载均衡策略不能满足我们需求时，我们还可以基于IRule接口自己定义策略.

小节面试分析

@Bean注解的作用?(一般用于配置类内部,描述相关方法,用于告诉spring此方法的返回值要交给spring管理,bean的名字默认为方法名,假如需要指定名字可以@Bean(“bean的名字”),最多的应用场景是整合第三方的资源-对象)
@Autowired注解的作用?(此注解用于描述属性,构造方法,set方法等,用于告诉spring框架,按找一定的规则为属性进行DI操作,默认按属性,方法参数类型查找对应的对象,假如只找到一个,则直接注入,类型多个时还会按照属性名或方法参数名进行值的注入,假如名字也不同,就出报错.)
Nacos中的负责均衡底层是如何实现的?(通过Ribbon实现,Ribbon中定义了一些负载均衡算法,然后基于这些算法从服务实例中获取一个实例为消费方法提供服务)
Ribbon 是什么？(Netflix公司提供的负载均衡客户端,一般应用于服务的消费方法)
Ribbon 可以解决什么问题? (基于负载均衡策略进行服务调用, 所有策略都会实现IRule接口)
Ribbon 内置的负载策略都有哪些?(8种,可以通过查看IRule接口的实现类进行分析)
@LoadBalanced的作用是什么？(描述RestTemplate对象,用于告诉Spring框架，在使用RestTempalte进行服务调用时，这个调用过程会被一个拦截器进行拦截,然后在拦截器内部,启动负载均衡策略。)
我们可以自己定义负载均衡策略吗？(可以，基于IRule接口进行策略定义,也可以参考NacosRule进行实现)

基于Feign的远程服务调用（重点）

背景分析

服务消费方基于rest方式请求服务提供方的服务时，一种直接的方式就是自己拼接url，拼接参数然后实现服务调用，但每次服务调用都需要这样拼接，代码量复杂且不易维护，此时Feign诞生。

Feign是什么

Feign 是一种声明式Web服务客户端，底层封装了对Rest技术的应用,通过Feign可以简化服务消费方对远程服务提供方法的调用实现。如图所示：

 Feign 最早是由 Netflix 公司进行维护的，后来 Netflix 不再对其进行维护，最终 Feign 由一些社区进行维护，更名为 OpenFeign。

Feign应用实践（掌握）

第一步：在服务消费方，添加项目依赖(SpringCloud团队基于OpenFeign研发了starter)，代码如下：

    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-openfeign

第二步：在启动类上添加@EnableFeignClients注解，代码如下：

@EnableFeignClients
@SpringBootApplication
public class ConsumerApplication {…}

第三步：定义Http请求API，基于此API借助OpenFeign访问远端服务，代码如下：

package com.jt.consumer.service;
@FeignClient(name="sca-provider")//sca-provider为服务提供者名称
public interface RemoteProviderService{
    @GetMapping("/provider/echo/{string}")//前提是远端需要有这个服务
    public String echoMessage(@PathVariable("string") String string);
}

其中，@FeignClient描述的接口底层会为其创建实现类。

第四步：创建FeignConsumerController中并添加feign访问，代码如下：

package com.jt.consumer.controller;
@RestController
@RequestMapping("/consumer/ ")
public class FeignConsumerController {
    @Autowired
    private RemoteProviderService remoteProviderService;
    /**基于feign方式的服务调用*/
    @GetMapping("/echo/{msg}")
    public String doFeignEcho(@PathVariable  String msg){
        //基于feign方式进行远端服务调用(前提是服务必须存在)
        return remoteProviderService.echoMessage(msg);
    }
}

第五步：启动消费者服务，在浏览器中直接通过feign客户端进行访问，如图所示（反复刷新检测其响应结果）：

 说明，feign方式的远程服务调用，底层会自动基于ribbon组件实现负载均衡。

Feign配置进阶实践

一个服务提供方通常会提供很多资源服务,服务消费方基于同一个服务提供方写了很多服务调用接口,此时假如没有指定contextId,服务
启动就会失败,例如，假如在服务消费方再添加一个如下接口,消费方启动时就会启动失败,例如:

 @FeignClient(name="sca-provider")
 public interface RemoteOtherService {
     @GetMapping("/doSomeThing")
     public String doSomeThing();
}

其启动异常如下：

The bean 'optimization-user.FeignClientSpecification', defined in null, could not be registere

此时我们需要为远程调用服务接口指定一个contextId,作为远程调用服务的唯一标识（这个标识是Bean对象的名字）即可,例如:

@FeignClient(name="sca-provider",contextId="remoteProviderService")//sca-provider为服务提供者名称
interface RemoteProviderService{
    @GetMapping("/provider/echo/{string}")//前提是远端需要有这个服务
    public String echoMessage(@PathVariable("string") String string);
}

还有,当我们在进行远程服务调用时,假如调用的服务突然不可用了或者调用过程超时了,怎么办呢?一般服务消费端会给出具体的容错方案,例如，在Feign应用中通过FallbackFactory接口的实现类进行默认的相关处理，例如:

第一步:定义FallbackFactory接口的实现,代码如下:

package com.jt.service.factory;
/**
 * 基于此对象处理RemoteProviderService接口调用时出现的服务中断,超时等问题
 */
@Component
public class ProviderFallbackFactory implements FallbackFactory {
    /**
     * 此方法会在RemoteProviderService接口服务调用时,出现了异常后执行.
     * @param throwable 用于接收异常
     */
    @Override
    public RemoteProviderService create(Throwable throwable) {
        return (msg)->{
                return "服务维护中,稍等片刻再访问";
        };
    }
}

第二步:在Feign访问接口中应用FallbackFactory对象,例如:

@FeignClient(name = "sca-provider", contextId = "remoteProviderService",
             fallbackFactory = ProviderFallbackFactory.class)//sca-provider为nacos中的服务名
public interface RemoteProviderService {
    @GetMapping("/provider/echo/{msg}")
    public String echoMsg(@PathVariable String msg);
}

第三步:在配置文件application.yml中添加如下配置,启动feign方式调用时的服务中断处理机制.

feign:  
  hystrix:
    enabled: true #默认值为false

第四步:在服务提供方对应的调用方法中添加Thread.sleep(5000)模拟耗时操作,然后启动服务进行访问测试.

Feign 调用过程分析（了解）

Feign应用过程分析（底层逻辑先了解）：
1)通过 @EnableFeignCleints 注解告诉springcloud,启动 Feign Starter 组件。
2) Feign Starter 会在项目启动过程中注册全局配置，扫描包下所由@FeignClient注解描述的接口，然后由系统底层创建接口实现类(JDK代理类)，并构建类的对象，然后交给spring管理(注册 IOC 容器)。
3) Feign接口被调用时，底层代理对象会将接口中的请求信息通过编码器创建 Request对象，基于此对象进行远程过程调用。
4) Feign客户端请求对象会经Ribbon进行负载均衡，挑选出一个健康的 Server 实例（instance）。
5) Feign客户端会携带 Request 调用远端服务并返回一个响应。
6) Feign客户端对象对Response信息进行解析然后返回客户端。
小节面试分析
为什么使用feign?(基于Feign可以更加友好的实现服务调用，简化服务消费方对服务提供方方法的调用)。
@FeignClient注解的作用是什么？(告诉Feign Starter，在项目启动时，为此注解描述的接口创建实现类-代理类)
Feign方式的调用，底层负载均衡是如何实现的？(Ribbon)
@EnableFeignCleints 注解的作用是什么？（描述配置类，例如启动类）

总结(Summary)

重难点分析

何为注册中心？(用于记录服务信息的一个web服务，例如淘宝平台，滴滴平台，美团外卖平台，……)
注册中心的核心对象？(服务提供方，服务消费方，注册中心-Registry)
市面上常用注册中心？(Google-Consul,Alibaba-Nacos,…)
Nacos安装、启动、服务的注册、发现机制以及实现过程
服务调用时RestTemplate对象的应用。
基于Feign方式的服务调用及基本原理？
 

FAQ分析

Nacos是什么，提供了什么特性(服务的注册、发现、配置)？
你为什么会选择Nacos?（活跃度、稳定、性能、学习成本）
Nacos的官网？(nacos.io)
Nacos在github的源码？(github.com/alibaba/nacos)
Nacos在windows环境下安装?(解压即可使用)
Nacos在windows中的的初步配置？(application.properties访问数据库的数据源)
Nacos服务注册的基本过程？（服务启动时发送web请求）
Nacos服务消费的基本过程？（服务启动时获取服务实例，然后调用服务）
Nacos服务负载均衡逻辑及设计实现？(Ribbon)
注册中心的核心数据是什么？（服务的名字和它对应的网络地址）
注册中心中心核心数据的存取为什么会采用读写锁?(底层安全和性能)
Nacos健康检查的方式？(基于心跳包机制进行实现)
Nacos是如何保证高可用的?(重试，本地缓存、集群)
RestTemplate的基本作用是什么？
Feign是什么，它的应用是怎样的，feign应用过程中的代理对象是如何创建的（JDK）？
Feign方式的调用过程，其负载均衡是如何实现？(Ribbon)

Bug分析

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