如何正確使用 Spring Cloud？【上】

如何更快地交付軟件，每周、每天甚至每個(gè)小時(shí)向用戶(hù)發(fā)布新特性？如何讓新員工在入職后就能部署代碼？在如此快的節(jié)奏下如何保證質(zhì)量？快，我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)，交付越快就越能緊密地收集到用戶(hù)反饋，從而更有效地滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算，業(yè)界應(yīng)對(duì)“快”挑戰(zhàn)的三大兵器，但其中任何一件都不是能輕松玩轉(zhuǎn)的。微服務(wù)，在帶來(lái)好處的同時(shí)，也引入了大量復(fù)雜度；DevOps，不僅要求團(tuán)隊(duì)文化、組織架構(gòu)和研發(fā)流程做出調(diào)整，還對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提出了新的要求；虛擬機(jī)、容器、鏡像等新技術(shù)亟待學(xué)習(xí)，我們能快速跨越云計(jì)算這套技術(shù)棧嗎？

Spring Cloud，它將幫我們填平橫跨在應(yīng)用開(kāi)發(fā)與微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算之間的溝壑，讓我們輕松擁抱云上微服務(wù)，但你知道它是如何做到的嗎？你對(duì)它有全面的了解嗎？你知道如何正確使用它嗎？新概念新技術(shù)層出不窮，讓人云里霧里，你是否想撥開(kāi)云霧對(duì)它們有更清晰的認(rèn)知？磨刀不誤砍柴工，趕快來(lái)看一看「IT老兵哥」寫(xiě)的系列文章，你將收獲下列知識(shí)：

• 微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算的關(guān)系
• Spring Boot 的設(shè)計(jì)原理
• Spring Boot 集成了哪些常用套件
• Spring Cloud 微服務(wù)全家桶有哪些
• Spring Cloud 如何支持 DevOps
• Spring Cloud 如何適配云基礎(chǔ)設(shè)施
• Spring Cloud 填空式應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式

1. 微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算之間的關(guān)系

隨著互聯(lián)網(wǎng)重構(gòu)各行各業(yè)的速度不斷加快，我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)主要遭遇了哪些新的挑戰(zhàn)？快，天下武功唯快不破，應(yīng)用開(kāi)發(fā)的速度也越來(lái)越快。軟件研發(fā)流程運(yùn)轉(zhuǎn)越快，企業(yè)就能更快地交付軟件，就能更緊密地收集用戶(hù)反饋，從而更有效地滿(mǎn)足用戶(hù)需求，打造出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品，從而構(gòu)筑起強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，但：

• 如何做到每周、每天甚至每個(gè)小時(shí)向客戶(hù)發(fā)布新特性呢？
• 如何讓新員工在入職第一天甚至面試階段就部署代碼呢？
• 在代碼部署之后，如何確信應(yīng)用運(yùn)行正常而安然入睡呢？

這就是我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)，微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算是業(yè)界應(yīng)對(duì)此挑戰(zhàn)的三大法寶：

• 微服務(wù)：互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的復(fù)雜度和規(guī)模都在快速地增長(zhǎng)，單體式應(yīng)用很難滿(mǎn)足這種發(fā)展需求，將應(yīng)用程序分解成獨(dú)立的微服務(wù)，每個(gè)微服務(wù)都能很好地完成一個(gè)小任務(wù)，化整為零。每個(gè)微服務(wù)可以選擇最合適的技術(shù)和語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)，由小型團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建和管理，彼此溝通成本較低，從而做到快速迭代。
• DevOps：微服務(wù)解決了單個(gè)應(yīng)用規(guī)模大、迭代速度慢、擴(kuò)展變更難等問(wèn)題，提升了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的速度，但整體研發(fā)流程的效率還有待于提升，傳統(tǒng)職能矩陣式的研發(fā)方式就不太適應(yīng)了，需要以產(chǎn)品為線索打破不同職責(zé)團(tuán)隊(duì)之間的隔閡，開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化就應(yīng)運(yùn)而生了，做到持續(xù)集成和持續(xù)交付。
• 云計(jì)算：微服務(wù)關(guān)注軟件的開(kāi)發(fā)期，云計(jì)算關(guān)注軟件的運(yùn)行期，DevOps 就是連通開(kāi)發(fā)期和運(yùn)行期?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的訪問(wèn)量都是海量的，而且存在波峰波谷，這就需要應(yīng)用能夠彈性伸縮，也就要求基礎(chǔ)資源可以自動(dòng)地創(chuàng)建和銷(xiāo)毀，從而引出了虛擬機(jī)和容器等云計(jì)算技術(shù)。

上述三件寶物中的任何一件都不是輕輕松松就能玩轉(zhuǎn)的，接下來(lái)我們分頭來(lái)看一看，在掌握使用它們時(shí)會(huì)遇到哪些問(wèn)題或困難：

• 首先，應(yīng)用架構(gòu)從“單體式”演進(jìn)到“微服務(wù)”，在擁抱“微服務(wù)”上我們會(huì)遇到什么困難呢？任何事物都有兩面性，“微服務(wù)”也不例外，它在帶來(lái)一些好處的同時(shí)，也引入了一些復(fù)雜度。相對(duì)于單體式架構(gòu)，微服務(wù)在迭代速度、部署頻率、系統(tǒng)性能、系統(tǒng)擴(kuò)展性、技術(shù)棧多樣性等方面更有利于快速交付，但在架構(gòu)復(fù)雜度、部署難度、運(yùn)維難度、問(wèn)題定位、管理成本等方面都有不少新的挑戰(zhàn)，那我們?nèi)绾螕P(yáng)長(zhǎng)避短真正擁抱“微服務(wù)”呢？
• 再者，DevOps，開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化，在此基礎(chǔ)上達(dá)到更高效地持續(xù)集成和持續(xù)交付。除了對(duì)企業(yè)文化、組織結(jié)構(gòu)和流程系統(tǒng)提出了新的要求，DevOps 也要求我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)做出新的調(diào)整。應(yīng)用是否足夠標(biāo)準(zhǔn)化？是否能夠適用部署流水線？是否能夠做到一鍵部署等等？
• 最后，云計(jì)算，這是一種全新的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施，我們可以像使用水電一樣使用計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源。虛擬機(jī)、容器、鏡像等新技術(shù)需要我們熟悉和掌握，我們大家能否快速跨越云計(jì)算這套技術(shù)棧呢？我們的應(yīng)用能否快速地遷移上云呢？怎樣充分使用云計(jì)算的特性，讓?xiě)?yīng)用更具彈性，這些都是我們將要面臨和解決的新挑戰(zhàn)。

2. Spring、Spring Boot、Spring Cloud 之間的關(guān)系

現(xiàn)在我們已經(jīng)初步清楚遇到了什么問(wèn)題，接下來(lái)我們一起來(lái)看一下，Spring Cloud 是如何幫助我們應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的？它會(huì)給應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)哪些變化呢？我們?nèi)祟?lèi)文明的發(fā)展主要體現(xiàn)在分工合作上，就像水電成為基礎(chǔ)設(shè)施之后，我們每家每戶(hù)就不會(huì)自己生產(chǎn)水和電了，技術(shù)的發(fā)展也符合這個(gè)趨勢(shì)，云計(jì)算就是將一些通用的、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)納入到基礎(chǔ)設(shè)施范疇，讓我們可以聚焦在業(yè)務(wù)領(lǐng)域，通過(guò)分工協(xié)作來(lái)提升交付的效率。Spring Cloud 也是遵循上述規(guī)則，從不同維度幫我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)做了許多輔助工作，讓?xiě)?yīng)用開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。

Spring 作為應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架已經(jīng)存在很多年了，隨著JAVA開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展豐富，Spring 的體量變得越來(lái)越大，配置使用也變得越來(lái)越復(fù)雜，尤其是云計(jì)算和微服務(wù)等新技術(shù)的出現(xiàn)，Spring Boot 和 Spring Cloud 應(yīng)運(yùn)而生了，新概念容易讓人困惑，我們有必要厘清它們彼此的關(guān)系：

2.1 Spring

Spring Framework，一個(gè)開(kāi)源 Java/Java EE 全功能棧的應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架，包含了展示層、領(lǐng)域?qū)?、?shù)據(jù)層等主流的技術(shù)框架：

1）核心容器（Core Container）

Spring-Core：核心工具類(lèi)，Spring其他模塊大量使用Spring-Core；
Spring-Beans：Spring定義Bean的支持；
Spring-Context：運(yùn)行時(shí)Spring容器；
Spring-Context-Support：Spring容器對(duì)第三方包的集成支持；
Spring-Expression：使用表達(dá)式語(yǔ)言在運(yùn)行時(shí)查詢(xún)和操作對(duì)象；

2）AOP

Spring-AOP：基于代理的AOP支持；
Spring-Aspects：基于AspectJ的AOP支持；

3）消息（Messaging）

spring-Messaging：對(duì)消息架構(gòu)和協(xié)議的支持。

4）Web

Spring-Web：提供基礎(chǔ)的Web集成的功能，在Web項(xiàng)目中提供Spring的容器；
Spring-WebMVC：提供基于Servlet的Spring MVC；
Spring-WebSocket：提供WebSocket功能；
Spring-WebMVC-Portlet：提供Portlet環(huán)境支持；

5）數(shù)據(jù)訪問(wèn)/集成（Data Access/Integration）

Spring-JDBC：提供以JDBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持；
Spring-TX：提供編程式和聲明式的事務(wù)支持；
Spring-ORM：提供對(duì)對(duì)象/關(guān)系映射技術(shù)的支持；
Spring-OXM：提供對(duì)對(duì)象/XML映射技術(shù)的支持；
Spring-JMS：提供對(duì)JMS的支持；

除此之外，圍繞著 Spring Framework 已經(jīng)形成一個(gè)龐大的生態(tài)圈，包含 Spring Data、Spring Batch、Spring Security、Spring Integration、Spring AMQP、Spring Mobile、Spring for Android、Spring Web Flow、Spring Shell 等頂級(jí)子項(xiàng)目，通過(guò)復(fù)用讓開(kāi)發(fā)者可以快速開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.2 Spring Boot

Spring Boot 對(duì) Spring 做了一層簡(jiǎn)單包裝，簡(jiǎn)化了 Spring 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，通過(guò)編寫(xiě)少量的代碼就能搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。它秉持默認(rèn)約定大于配置的理念，簡(jiǎn)化了原本復(fù)雜的配置文件，為 Spring 和第三方庫(kù)提供開(kāi)箱即用的設(shè)置，提供一套快速開(kāi)發(fā)單個(gè)微服務(wù)的腳手架，讓我們上手和開(kāi)發(fā)更加方便高效。

2.3 Spring Cloud

一套分布式服務(wù)治理的框架，為我們提供分布式服務(wù)所依賴(lài)的配置中心、服務(wù)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)、斷路器、負(fù)載均衡、微代理、消息總線、數(shù)據(jù)監(jiān)控等套件。Spring Boot 是 Spring 的快速配置腳手架，我們可以基于 Spring Boot 快速開(kāi)發(fā)單個(gè)微服務(wù)，Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的微服務(wù)開(kāi)發(fā)套裝；Spring Boot 專(zhuān)注于快速地開(kāi)發(fā)單個(gè)微服務(wù)，Spring Cloud 關(guān)注全局的服務(wù)治理框架。

Spring 沒(méi)有重復(fù)發(fā)明輪子，它只是將目前各家公司比較成熟、經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的服務(wù)框架組合起來(lái)，通過(guò) Spring Boot 封裝屏蔽了復(fù)雜的配置和實(shí)現(xiàn)原理，最終給開(kāi)發(fā)者提供了一套簡(jiǎn)單易懂、易部署和易維護(hù)的分布式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具包。微服務(wù)是可以獨(dú)立部署、水平擴(kuò)展、獨(dú)立訪問(wèn)的服務(wù)單元，Spring Cloud 就是這些微服務(wù)的大管家，微服務(wù)架構(gòu)下組件的數(shù)量會(huì)非常多，Spring Cloud 需要提供各種方案來(lái)管理整個(gè)生態(tài)。Spring Boot 可以不依賴(lài) Spring Cloud 獨(dú)立使用，但是 Spring Cloud 離不開(kāi) Spring Boot，它們的依賴(lài)關(guān)系就是：

Spring -> Spring Boot > Spring Cloud

3. Spring 集成了哪些常用組件？

從 2004 年發(fā)布 1.0 版本開(kāi)始，Spring 目前已經(jīng)演進(jìn)至 5.x 版本了，為不同時(shí)期的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的支撐?，F(xiàn)在我們正面對(duì)微服務(wù)、DevOps、云計(jì)算這些新的挑戰(zhàn)，Spring 家族的新生力量 Spring Cloud 又將給我們提供哪些方面的支撐呢？概括起來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得主要分為四類(lèi)：

• 在單個(gè)微服務(wù)的構(gòu)建上，它提供了一套應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架，主體是基于 Spring Framework 這個(gè)生態(tài)的開(kāi)源產(chǎn)品。
• 在水平維度服務(wù)集成上，它以 Starter 的方式集成了大量常用組件和微服務(wù)全家桶，達(dá)到開(kāi)箱即用，降低我們開(kāi)發(fā)微服務(wù)的難度，提升效率，避免重復(fù)投入。
• 在垂直維度資源調(diào)度上，它可以跟 Cloud Foundry、Kubernetes、Docker 等平滑集成，讓?xiě)?yīng)用上云更加簡(jiǎn)單，讓資源調(diào)度變得更加智能高效，讓?xiě)?yīng)用具備更大的彈性。
• 在研發(fā)流程全線連通上，它可以跟 DevOps 相關(guān)系統(tǒng)做一些配合和優(yōu)化，以便應(yīng)用能夠更加順暢地通過(guò)各個(gè)研發(fā)環(huán)節(jié)，讓持續(xù)集成、持續(xù)交付更加高效。

接下來(lái)，我們將展開(kāi)每個(gè)點(diǎn)來(lái)看一看。首先，我們來(lái)看一下它究竟集成了一些什么樣的常用組件：

• 監(jiān)控服務(wù)類(lèi)，包括主機(jī)監(jiān)控（Vector）、應(yīng)用監(jiān)控（Actuator）等；
• 存儲(chǔ)服務(wù)類(lèi)，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（MySQL）、文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)（MangoDB）、內(nèi)存型數(shù)據(jù)庫(kù)（Redis）等；
• 消息服務(wù)類(lèi)，包括 ActiveMQ、RocketMQ、Kafka 等；
• 安全服務(wù)類(lèi)，包括 OAuth3.0、JWT 等。

本文主要價(jià)值是幫助大家梳理出 Spring Cloud 相關(guān)的知識(shí)框架，也就是我們常說(shuō)的全局視角或者上帝視角。有了這個(gè)框架之后，我們可以根據(jù)自己的需要按圖索驥找相關(guān)節(jié)點(diǎn)的資料來(lái)研究學(xué)習(xí)，不至于陷入細(xì)節(jié)找不到方向。當(dāng)然，考慮到我們每個(gè)人的工作學(xué)習(xí)情況不同，平時(shí)遇到的問(wèn)題也不同，本文內(nèi)容無(wú)法覆蓋所有人遇到的問(wèn)題，歡迎大家留言提問(wèn)，也歡迎關(guān)注「 IT老兵哥 」交流互動(dòng)，謝謝！

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