六种微服务架构的设计模式
目录
1.聚合器微服务设计模式
2.链式微服务设计模式
3.分支微服务设计模式
4.代理微服务设计模式
5.异步消息传递微服务设计模式
6.数据共享微服务设计模式
微服务设计模式是一种设计思想和方法，旨在通过合理的模式选择和组合，实现微服务的灵活、可扩展和可维护。常用的微服务设计模式有一下六大设计模式：
1.聚合器微服务设计模式
这是一种最常用也最简单的设计模式，如下图所示：
聚合器设计模式是一种设计模式，用于通过聚合多个独立的微服务的响应来组成一个复杂的服务， 它可以是一个简单的Web页面，将检索到的数据进行处理展示。它也可以是一个更高层次的组合微服务，对检索到的数据增加业务逻辑后进一步发布成一个新的微服务，这符合DRY原则。
另外，每个服务都有自己的缓存和数据库。如果聚合器是一个组合服务，那么它也有自己的缓存和数据库。聚合器可以沿X轴和Z轴独立扩展。它也是与SAGA、CQRS和EventSourcing一起的基本微服务设计模式之一。当客户端请求需要跨多个微服务分布的数据或功能时，此模式是合适的。可以提高系统的性能和可扩展性通过允许每个微服务专注于特定任务并减少单个微服务的工作量。
1.异步通信
在 Java 中实现聚合器微服务模式的一种方法是在微服务之间使用异步通信。在这种方法中，客户端向聚合器微服务发送请求，然后聚合器将请求并行发送到各个微服务。
每个微服务处理请求并将响应发送回聚合器微服务，然后聚合器微服务聚合响应并将结果返回给客户端。这种方法的优点是允许微服务并发处理请求，从而提高系统性能。但是，它需要使用异步通信机制，例如消息队列或事件驱动架构，这会给系统带来额外的复杂性。
2.同步通信
在 Java 中实现聚合器微服务模式的另一种方法是使用微服务之间的同步通信。在这种方法中，客户端向聚合器微服务发送请求，然后聚合器微服务按顺序向各个微服务发送请求。
每个微服务处理请求并将响应发送回聚合器微服务，然后聚合器微服务聚合响应并将结果返回给客户端。这种方法的优点是简单，因为它不需要使用异步通信机制。但是，它可能会对系统性能产生负面影响，因为聚合器微服务必须等待每个微服务完成其任务，然后才能继续下一个微服务。
3.异步和同步通信的结合
还可以通过结合异步和同步通信在 Java 中实现聚合器微服务模式。在这种方法中，客户端向聚合器微服务发送请求，然后根据系统的要求，聚合器微服务异步地向一些微服务发送请求，同步地向其他微服务发送请求。
这种方法允许在性能和简单性之间取得平衡，因为它允许微服务在可能的情况下并发处理请求，同时仍然保持实现简单。
以下是在 Java 中结合使用异步和同步通信的聚合器微服务示例：
class HybridAggregatorMicroservice { private final ExecutorService executorService; 私有 最终Microservice1Client microservice1Client； 私有 最终Microservice2Client microservice2Client； 私有 最终Microservice3Client microservice3Client； 公共HybridAggregatorMicroservice（ExecutorService executorService， 微服务1客户端微服务1客户端，微服务2客户端微服务2客户端， Microservice3Client microservice3Client) { 这个.executorService = executorService; 这个.microservice1Client = microservice1Client; 这个.microservice2Client = microservice2Client; 这个.microservice3Client = microservice3Client; } public AggregatedResponse processRequest（请求请求）{ CompletableFuture<Response1> response1Future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> microservice1Client.processRequest(请求), 执行服务）； Response2 response2 = microservice2Client.processRequest(request); CompletableFuture<Response3> response3Future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> microservice3Client.processRequest(请求), 执行服务）； 返回CompletableFuture.allOf（response1Future，response3Future） .thenApply(v -> new AggregatedResponse(response1Future.join(), response2, response3Future.join())); }在此示例中，“HybridAggregatorMicroservice”类将请求异步发送到“microservice1Client”和“microservice3Client”，并同步发送到“microservice2Client”。然后将响应汇总并返回给客户端
2.链式微服务设计模式
这种模式在接收到请求后会产生一个经过合并的响应，如下图所示：
在这种情况下，服务A接收到请求后会与服务B进行通信，类似地，服务B会同服务C进行通信。所有服务都使用同步消息传递。在整个链式调用完成之前，客户端会一直阻塞。因此，服务调用链不宜过长，以免客户端长时间等待。并且链式微服务设计有如下特性：
松耦合设计：链式微服务设计模式通过将每个微服务作为一个独立的组件，将它们按照业务需求连接在一起，实现了微服务之间的松耦合。每个微服务只需要关注自己的业务逻辑，不需要关心其他微服务的具体实现，从而提高了系统的可维护性和可扩展性。
灵活的组合：链式微服务设计模式可以根据业务需求灵活地组合微服务，形成不同的调用链。每个微服务可以根据自己的需要选择下一个要调用的微服务，并且可以根据需要对调用链进行动态的调整。这种灵活的组合方式可以满足不同业务场景下的需求，提高了系统的灵活性和适应性。
异步调用：链式微服务设计模式可以通过异步调用的方式提高系统的性能和并发能力。每个微服务可以将自己的请求发送到下一个微服务，并立即返回结果，不需要等待下一个微服务的处理结果。这样可以让系统同时处理多个请求，提高系统的吞吐量和并发处理能力。
失败处理：链式微服务设计模式可以通过设置失败处理策略来提高系统的可靠性。当某个微服务调用失败时，可以根据需要选择重试、回退或者忽略该请求。这样可以在一定程度上保证整个系统的稳定性和可用性。
监控和追踪：链式微服务设计模式可以通过在每个微服务中添加监控和追踪的功能来提高系统的可观察性。每个微服务可以记录自己的调用信息，包括请求参数、处理时间等，并将这些信息发送到监控系统中进行统计和分析。这样可以及时发现问题并进行优化，提高系统的性能和稳定性。
综上所述，链式微服务设计模式通过将微服务按照业务需求连接在一起，实现了微服务之间的解耦和灵活的组合。它可以提高系统的可维护性、可扩展性和可观察性，同时可以提高系统的性能、并发能力和可靠性。
3.分支微服务设计模式
分支微服务设计模式是一种将复杂的业务逻辑拆解为多个微服务的架构设计模式。在该设计模式中，每个微服务负责处理不同的分支逻辑，即根据不同条件或参数的取值来执行不同的业务流程。这种模式是聚合器模式的扩展，允许同时调用两个微服务链，如下图所示：
特点
1. 解耦性高：每个分支逻辑都由单独的微服务负责处理，使得系统各个组件之间解耦，降低了系统的耦合度。
2. 可扩展性强：由于每个分支逻辑都由单独的微服务负责处理，因此可以根据业务需要独立地扩展每个分支逻辑的处理能力。
3. 灵活性高：根据不同条件或参数的取值，可以灵活地调用不同的分支微服务，以满足不同的业务需求。
4. 可维护性好：每个分支逻辑都由单独的微服务负责处理，使得系统的代码结构清晰，易于维护。
注意事项
1. 分支微服务的设计应该遵循单一职责原则，每个微服务应只负责处理一个特定的分支逻辑，避免一个微服务负责处理过多的分支逻辑。
2. 应该合理地划分分支逻辑，避免过多的分支条件，以免增加系统的复杂度和维护成本。
3. 不同分支逻辑的微服务之间应该进行合理的通信和协作，确保各个分支逻辑之间的数据一致性和业务流程的正确性。
4. 分支微服务的设计应该考虑系统的性能和可扩展性，合理地分配资源，避免某个分支逻辑的处理能力成为系统的瓶颈。
5. 在设计分支微服务时应考虑到系统的整体架构，合理地划分边界和接口，确保分支逻辑的扩展不会影响系统的整体稳定性和可靠性。
4.代理微服务设计模式
代理微服务设计模式是一种常用的微服务架构模式，用于提供对其他微服务的访问和控制。该模式的核心思想是通过引入代理服务来隐藏底层微服务的复杂性，并提供额外的功能和保护。这是聚合器模式的一个变种，如下图所示：
在这种情况下，客户端并不聚合数据，但会根据业务需求的差别调用不同的微服务。代理可以仅仅委派请求，也可以进行数据转换工作。
特点
1. 隐藏复杂性：代理微服务可以隐藏底层微服务的复杂性，对外提供简单的接口，使使用者无需了解底层微服务的实现细节。
2. 提供额外功能：代理微服务可以在底层微服务的基础上提供额外的功能，如缓存、认证、鉴权、日志等，以增强服务的功能和性能。
3. 控制访问：代理微服务可以对外部请求进行控制和管理，例如限流、熔断、降级等，以确保底层微服务的稳定性和可靠性。
4. 解耦微服务：代理微服务可以将底层微服务解耦，使得各个微服务之间的依赖关系更加清晰，易于维护和升级。
注意事项
1. 精心选择代理服务：选择合适的代理服务非常重要，需要考虑代理服务的性能、稳定性和可扩展性，以满足系统的需求。
2. 避免过度代理：过度使用代理服务可能会导致系统的复杂性增加，降低性能和可靠性，因此需要谨慎设计和选择代理服务。
3. 考虑代理服务的安全性：代理微服务通常处于系统的边界位置，需要特别注意安全性，防止被攻击或滥用。
4. 慎重使用缓存：代理微服务中的缓存功能可以提升性能，但需要注意缓存一致性和过期策略，避免数据不一致或过期数据的问题。
5. 监控和管理代理服务：代理微服务通常需要进行监控和管理，以确保其稳定运行和及时发现问题，并及时进行调整和优化。
总之，代理微服务设计模式是一种有效的架构模式，可以帮助系统实现微服务间的解耦、提供额外功能和控制访问，并需要在设计和使用时注意其特点和注意事项。
5.异步消息传递微服务设计模式
异步消息传递微服务设计模式是一种架构模式，用于实现松耦合、高可扩展性和可靠性的微服务系统。在这种模式下，微服务之间通过消息队列或消息中间件进行通信，将消息作为传递机制，实现服务之间的解耦和异步通信。虽然REST设计模式非常流行，但它是同步的，会造成阻塞。因此部分基于微服务的架构可能会选择使用消息队列代替REST请求/响应，如下图所示：
特点
1. 解耦性：异步消息传递可以将服务之间的依赖关系转化为消息的生产者和消费者之间的关系，从而实现松耦合的微服务系统。
2. 异步性：消息的发送和接收是异步的，消息生产者可以继续执行，而不必等待消息被消费。这种异步性可以提高系统的吞吐量和性能。
3. 可靠性：通过使用消息队列或消息中间件，可以保证消息的可靠传递。即使消费者服务宕机或变得不可用，消息也可以保存在队列中，等待服务恢复后继续消费。
4. 可扩展性：由于消息的异步传递，可以根据系统的负载情况动态地增加或减少消费者服务的数量，实现系统的水平扩展。
5. 解决高并发问题：通过异步消息传递，可以将请求分散到多个消费者服务中进行处理，从而提高系统的并发处理能力。
注意事项
在使用异步消息传递微服务设计模式时，需要注意以下事项：
1. 消息的顺序性：由于消息是异步传递的，不能保证消息的顺序性。在设计中需要考虑是否有必要保持消息的顺序，如果有，则需要在消息中添加序号或者使用有序消息队列。
2. 消息的幂等性：由于消息的异步性，可能会导致消息的重复消费。为了避免重复消费带来的副作用，需要在消费者服务中实现消息的幂等处理。
3. 消息的持久化：为了保证消息的可靠性，在使用消息队列或消息中间件时，需要将消息持久化到磁盘，以防止消息丢失。
4. 消息的超时处理：如果消息的消费时间过长，可能会导致消息队列中的消息积压。为了避免消息积压，需要在消费者服务中实现消息的超时处理和重试机制。
5. 异常处理和监控：在使用异步消息传递微服务设计模式时，需要实现适当的异常处理和监控机制，以便及时发现和解决消息传递过程中的问题。
综上所述，异步消息传递微服务设计模式是一种可靠、高性能、可扩展的架构模式，适用于需要解耦和提高系统吞吐量的微服务系统。但在使用时需要注意消息的顺序性、幂等性、持久化、超时处理和异常处理等问题。
6.数据共享微服务设计模式
数据共享微服务设计模式是一种架构模式，旨在实现不同微服务之间有效地共享数据。在微服务架构中，每个微服务负责管理自己的数据，但有时候需要在多个微服务之间共享数据，这时候就需要使用数据共享微服务设计模式。
设计原则中自治是微服务的设计原则之一，就是说微服务是全栈式服务。但在重构现有的“单体应用（monolithic application）”时，SQL数据库反规范化可能会导致数据重复和不一致。因此，在单体应用到微服务架构的过渡阶段，可以使用这种设计模式，如下图所示：
在这种情况下，部分微服务可能会共享缓存和数据库存储。不过，这只有在两个服务之间存在强耦合关系时才可以。对于基于微服务的新建应用程序而言，这是一种反模式。
特点
1. 数据共享微服务设计模式可以提高系统的灵活性和可扩展性。通过将数据共享的责任委托给专门的微服务，可以减少其他微服务之间的耦合性，使系统更易于扩展和维护。
2. 数据共享微服务设计模式可以提高数据的一致性。通过将数据共享的逻辑集中在一个微服务中，可以确保数据的一致性和准确性，避免了多个微服务之间数据不一致的问题。
3. 数据共享微服务设计模式可以提高系统的性能。通过缓存共享的数据，可以减少对底层数据源的访问次数，提高系统的响应速度和吞吐量。
注意事项
1. 在设计数据共享微服务时，需要仔细考虑数据的一致性和隔离性。不同微服务之间的数据共享可能会导致数据一致性的问题，需要通过合适的策略来解决，如使用分布式事务或事件驱动等方式。
2. 需要考虑数据共享的权限和安全性。不同微服务可能对共享数据有不同的权限和安全需求，需要在设计中考虑如何限制对共享数据的访问，并确保数据的安全性。
3. 需要考虑数据共享的性能和扩展性。不同微服务之间可能存在性能瓶颈和扩展性问题，需要通过合适的缓存机制和扩展策略来解决，以保证系统的性能和可扩展性。
4. 需要考虑数据共享的一致性维护和监控。对于共享数据的变更，需要确保及时通知到其他相关的微服务，并对数据的一致性进行监控和维护，以及时发现和解决数据一致性的问题。
总之数据共享微服务设计模式是一种解决微服务架构中数据共享问题的设计模式，通过将数据共享的责任委托给专门的微服务，可以提高系统的灵活性、可扩展性、数据一致性和性能。在设计时需要注意数据的一致性和隔离性、权限和安全性、性能和扩展性以及一致性维护和监控等方面的问题。