Java开发架构演进篇

1 开发环境&生产环境

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1.1 开发环境

平时在写代码时，大多都在是Win10/Win7/Mac，这些系统都可以称呼为开发环境，咱们会为了更高效的开发应用程序，安装很多很多的软件，会导致操作系统不安全，稳定性降低。

1.2 生产环境

• 在生产环境中，操作系统不会采用Win10/Mac，这种操作系统相对不安全，生产环境是要面向全体用户的，一般会采用专业的操作系统。

• 大多市面上使用的都是基于Linux的操作系统，当然还有Windows版本的服务器操作系统，Windows 2003 service等等。

• 由于Linux内核版本完全对外开源，市场占用率大，所以第一步我们要学会如何操作Linux操作系统。

2 Web1.0&Web2.0阶段

2.1 Web1.0阶段

在Web1.0阶段，由于带宽不足，这时的项目大多是内容少，用户量也不多，甚至有一些项目不需要对外开放，对安全性和稳定性的要求是不高的。

单体架构就足以应对。

2.2 Web2.0阶段

随之到来的Web2.0阶段，实现了ADSL拨号上网，宽带提速，最高可以达到8M，用户量也就不断增加，一些门户网站也开始活跃，项目就需要考虑安全性和稳定性。

在基于上面的单体架构图中，无法满足Web2.0对项目的需求。

在单体架构的基础上去搭建集群。

在搭建集群之后，可以提升项目的稳定性，并且并发能力增强，还可以避免单点故障。

2.3 搭建集群后发生的问题.

• 用户的请求到底要发送到哪台服务器上。如何保证请求平均的分发给不同的服务器，从而缓解用户量增加的压力。
• 编写项目时，如果用户登录成功了，将用户的标识放到Session域中，在搭建集群之后，数据共享问题。
• 当数据量特别庞大时，如果还直接去数据库查询，速度很慢，如何提升查询效率。
• 针对大家在搜索一些数据时，where content like ‘%#{xxx}%’
• 等等……

为了解决上述的问题，需要使用到三门技术。

• Nginx - 解决用户请求平均分发。

• Redis - 解决数据共享并实现缓存功能。

• ElasticSearch - 解决搜索数据的功能。

3 垂直架构

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比如项目包含了三个模块，用户模块，商品模块，订单模块。如果商品模块压过大，一般最直接有效的方式就是搭建集群。在单体架构的集群上去搭建，效果相对比较差。

随着项目的不断更新，项目中的功能越来越多，最严重可能会导致项目无法启动。

关于单体架构中，完美的体现了低内聚，高耦合，避开了开发的准则。

为了解决上述的各种问题，演进出了垂直架构。

4 分布式架构

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随着项目的不断迭代，新老功能之间需要相互交互，服务器和服务器之间是需要通讯的。

项目一般是分为三层的，Controller，Service，Dao。 导致程序变慢的重灾区，一般是Service和Dao，在搭建集群时，确实针对三层都搭建集群，效果不是很好。

架构从垂直架构演变到了分布式架构。

分布式架构落地的技术，国内常用的方式有两种

• Dubbo RPC（通讯方式）

• SpringCloud HTTP（通讯方式）

5 分布式架构常见问题

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5.1 服务之间的异步通讯

使用分布式架构之后，服务之间的通讯都是同步的。在一些不是核心业务的功能上，咱们希望可以实现异步通讯，以加快处理速度，可以更快的给用户响应。

为了实现服务之间的异步通讯，需要使用RabbitMQ等消息队列中间件。

5.2 服务之间通讯地址的维护.

由于服务越来越多，每个服务的访问地址都是一样的：协议://地址:端口号/路径

由于模块繁多，并且模块搭建的集群数量增加，会导致其他模块需要维护各种ip地址等信息，导致项目的维护性极低，耦合性变高，并且实现负载均衡也变得很麻烦。

需要使用以下技术来解决当前问题:

• Eureka注册中心帮助我们管理服务信息。

• Robbin可以帮我们实现服务之间的负载均衡。

5.3 服务降级

在上述的架构中，如果说订单模块出现了问题，只要是涉及到订单模块的功能，全部都无法使用，甚至可能会导致服务器提供的线程池耗尽。给用户友好的提示都是无法做到的。

为了解决上述的问题，使用Hystrix处理：

Hystrix提供了线程池隔离的方式，避免服务器线程池耗尽，在一个服务无法使用时，还提供断路器的方式来处理问题服务，从而执行降级方法，返回托底数据。

Ps：Eureka，Robbin，Hystrix都是SpringCloud技术栈中的组件。

5.4 海量数据

海量数据会导致数据库无法存储全部的内容，即便数据库可以存储海量的数据，在查询数据时，数据库的响应时极其缓慢的，在用户高并发的情况下，数据库也时无法承受住的。

为了解决上述的问题，可以基于MyCat实现数据库的分库分表。

6 微服务架构

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6.1 微服务架构

虽然已经将每个模块独立的做开发，比如商品模块，压力最大的是商品的查询。

在单独模块中再次拆分项目的方式就可以称之为微服务架构，微服务架构也是分布式架构。

6.2 模块过多，运维成本增加

为了解决模块过多，运维成本增加的问题，采用Docker容器化技术来帮助我们管理各个模块的部署，还可以通过CI、CD持续集成，持续交付，持续部署。

而且后期在学习的时候，也需要大量的软件，可以使用Docker来帮助我们快速的安装软件。

6.3 分布式架构下的其他问题

分布式架构帮助我们解决了很多的问题，但是随之也带来了很多问题

6.3.1 分布式事务

最传统的操作事务的方式，是通过Connection链接对象的方式操作，Spring也提供了声明式事务的操作。

为了解决事务的问题，后续会使用到RabbitMQ或者LCN等方式来解决。

6.3.2 分布式锁

传统的锁方式，synchronized | Lock锁，在分布式环境下，传统的锁是没有效果的。

为了解决锁的问题，后续会使用到Redis或者Zookeeper来解决。

6.3.3 分布式任务

在传统的定时任务下，由于分布式环境的问题，可能会造成任务重复执行，一个比较大的任务，需要可以拆分。

为了解决这个问题，后续会使用到Redis + Quartz或者Elastic-Job来解决。