如何使用Java中的Serverless

這篇文章主要介紹“如何使用Java中的Serverless”，在日常操作中，相信很多人在如何使用Java中的Serverless問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”如何使用Java中的Serverless”的疑惑有所幫助！接下來，請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

Serverless & FaaS

2019 年，O'Reilly 對(duì) 1500 名 IT 專業(yè)人員的調(diào)查中，有 40％ 的受訪者在采用 Serverless 架構(gòu)的組織中工作。2020 年 DataDog 調(diào)查顯示，現(xiàn)在有超過 50％ 的 AWS 用戶正在使用 Serverless 架構(gòu)的 AWS Lambda。

Serverless 正在成為主流，于是就誕生了下面這幅圖，從單體應(yīng)用的管理到微服務(wù)應(yīng)用的管理再到函數(shù)的管理。

Serverless 到目前為止還沒有一個(gè)精準(zhǔn)定義。Martin Fowler 在個(gè)人博客上有一篇《Serverless Architectures》文章，其對(duì) Serverless 的的定義分成了 BaaS 或 FaaS。

Baas 是全稱是 Backend-as-a-Service，后端即服務(wù)，F(xiàn)aaS 的全稱是 Function-as-a-Service，函數(shù)即服務(wù)。

今天我們來聊聊 FaaS。這是維基百科對(duì) FaaS 的定義:

函數(shù)即服務(wù)（FaaS）是一類云計(jì)算服務(wù)，它提供了一個(gè)平臺(tái)，使客戶可以開發(fā)，運(yùn)行和管理應(yīng)用程序功能，而無需構(gòu)建和維護(hù)通常與開發(fā)和啟動(dòng)應(yīng)用程序相關(guān)的基礎(chǔ)架構(gòu)。遵循此模型構(gòu)建應(yīng)用程序是實(shí)現(xiàn) Serverless 架構(gòu)的一種方法，通常在構(gòu)建微服務(wù)應(yīng)用程序時(shí)使用。

對(duì)于 Python、JavaScript 這種天生支持 Lambda 的開發(fā)語言，和 FaaS 簡直是完美結(jié)合。Serverless Framework 的調(diào)研報(bào)告也很好地說明了這一點(diǎn)。NodeJS、Python 是 FaaS 使用率前二的語言。

我們知道，因?yàn)?JVM 占用的內(nèi)存比較大，所以 Java 應(yīng)用的啟動(dòng)會(huì)有點(diǎn)慢，不太適合 FaaS 這個(gè)場景，這也是 Java 在使用率上偏低的原因。

另外，對(duì) Java 開發(fā)者來說 Spring Boot/Cloud 已經(jīng)成為了事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，依賴注入是 Spring Framework 的核心，Spring Boot/Cloud 這個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì) FaaS 這個(gè)場景，會(huì)碰撞出怎么樣的火花呢？這就是今天我們要聊的 Spring Cloud Function。

Java Function

在對(duì) Spring Cloud Function 介紹之前，我們先來看 Java 里的核心函數(shù)定義。

JDK 1.8 推出了新特性 Lambda 表達(dá)式，java.util.function 包下面提供了很多的函數(shù)。這 3 個(gè)函數(shù)尤為重要:

1. java.util.function.Function: 需要一個(gè)參數(shù)，得到另一個(gè)結(jié)果.

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

比如通過 Stream API 里的 map 方法可以通過 Function 把字符串從小寫變成大寫:

Stream.of("a", "b", "c").map(String::toUpperCase);

這里的 map 方法需要一個(gè) Function 參數(shù):

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

2. java.util.function.Consumer: 需要一個(gè)參數(shù)進(jìn)行操作，無返回值。

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
}

比如通過 Stream API 里的 forEach 方法遍歷每個(gè)元素，做對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯處理:

RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
Stream.of("200", "201", "202").forEach(code -> {
    ResponseEntity<String> responseEntity =
        restTemplate.getForEntity("http://httpbin.org/status/" + code, String.class);
    System.out.println(responseEntity.getStatusCode());
});

3. java.util.function.Supplier: 得到一個(gè)結(jié)果，無輸入?yún)?shù)。

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    T get();
}

比如自定義 Supplier 可以返回隨機(jī)數(shù):

Random random = new Random();

Supplier supplier100 = () -> random.nextInt(100);
Supplier supplier1000 = () -> random.nextInt(1000);

System.out.println(supplier100.get());
System.out.println(supplier1000.get());

Spring Cloud Function

Java Function 的編程模型非常簡單，本質(zhì)上就是這 3 個(gè)核心函數(shù):

• Supplier<O>

• Function<I, O>

• Consumer<I>

Spring Cloud Function 是 Spring 生態(tài)跟 Serverless(FaaS) 相關(guān)的一個(gè)項(xiàng)目。它出現(xiàn)的目的是增強(qiáng) Java Function，主要體現(xiàn)在這幾點(diǎn):

• 統(tǒng)一云廠商的 FaaS 編程模型: Spring Cloud Function 的口號(hào)是 "Write Once, Run Anywhere"。我們寫的 Spring Cloud Function 代碼可以運(yùn)行在本地、各個(gè)云廠商(AWS Lambda, GCP Cloud Functions, Azure Functions)。

• 自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換: 理解過 Spring MVC 或者 Spring Cloud Stream 的同學(xué)肯定對(duì) HttpMessageConverter 或者 MessageConverter 模型，這個(gè)轉(zhuǎn)換器的作用是將 HTTP BODY(或者 Message Payload)、HTTP Query Parameter、HTTP HEADER(或者 Message Header)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 POJO。有了這個(gè)特性后，我們就無需關(guān)注函數(shù)的入?yún)⒑头祷刂担?String 參數(shù)就可以獲取原始的入?yún)⑿畔?，?User 這個(gè) POJO 參數(shù)就可以將原始的入?yún)?shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成 User 對(duì)象。

• 函數(shù)組合: 可以讓多個(gè)函數(shù)之間進(jìn)行組合操作。

• 函數(shù)管理: 新增 FunctionCatalog、FunctionRegistry 接口用于 Function 的管理。管理 ApplicationContext 內(nèi)的 Function，動(dòng)態(tài)注冊(cè) Function 等操作。

• Reactive 支持: Spring Cloud Function 新增比如 FluxFunction、FluxSupplier、FunctionConsumer 這種 Reactive 函數(shù)。

• 自動(dòng)跟 Spring 生態(tài)內(nèi)部原有的組件進(jìn)行深度集成：

• Spring Web/Spring WebFlux: 一次 HTTP 請(qǐng)求是一次函數(shù)調(diào)用。

• Spring Cloud Task: 一次任務(wù)執(zhí)行是一次函數(shù)調(diào)用。

• Spring Cloud Stream: 一次消息消費(fèi)/生產(chǎn)/轉(zhuǎn)換是一次函數(shù)調(diào)用。

這里再多介紹統(tǒng)一云廠商的 FaaS 編程模型，讓大家對(duì) Spring Cloud Function 更有體感。

AWS Lambda 是第一個(gè)是提供 FaaS 服務(wù)的云廠商，RequestStreamHandler 是 AWS 提供的針對(duì) Java 開發(fā)者的接口，需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口:

public class HandlerStream implements RequestStreamHandler {
  @Override
  public void handleRequest(InputStream inputStream, OutputStream outputStream, Context context) throws IOException
  {
    ...

Azure Functions 針對(duì) Java 開發(fā)者提供了 @HttpTrigger 注解:

public class Function {
    public String echo(@HttpTrigger(name = "req", 
      methods = {HttpMethod.POST},  authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS) 
        String req, ExecutionContext context) {
        ...
    }
}

從這兩段代碼可以看出，不同的云廠商要編寫不同的代碼。如果要變換云廠商，這個(gè)過程會(huì)很痛苦。

另外，無論是 AWS、Azure 或者 GCP 提供的接口或注解，他們沒有任何 Spring 上下文相關(guān)的初始化邏輯。如果我們是一個(gè) Spring Boot/Cloud 應(yīng)用遷移到 FaaS 平臺(tái)，需要添加 Spring 上下文初始化邏輯等改動(dòng)量。

Spring Cloud Function 的出現(xiàn)就是為了解決這些問題。

Spring Cloud Function 的使用

Spring Cloud Function & Spring Web:

@SpringBootApplication
public class SpringCloudFunctionWebApplication {

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

    @Bean
    public Function<String, String> upperCase() {
        return s -> s.toUpperCase();
    }

    @Bean
    public Function<User, String> user() {
        return user -> user.toString();
    }

}

訪問對(duì)應(yīng)的 Endpoint:

$ curl -XPOST -H "Content-Type: text/plain" localhost:8080/upperCase -d hello
HELLO
$ curl -XPOST -H "Content-Type: text/plain" localhost:8080/user -d '{"name":"hello SCF"}'
User{name\u003d\u0027hello SCF\u0027}

Spring Cloud Function & Spring Cloud Stream:

@SpringBootApplication
public class SpringCloudFunctionStreamApplication {

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

    @Bean
    public Function<String, String> uppercase() {
        return x -> x.toUpperCase();
    }

    @Bean
    public Function<String, String> prefix() {
        return x -> "prefix-" + x;
    }

}

加上 function 相關(guān)的配置(針對(duì) input-topic 上的每個(gè)消息，payload 轉(zhuǎn)換大寫后再加上 prefix- 前綴，再寫到 output-topic 上):

spring.cloud.stream.bindings.input.destination=input-topic
spring.cloud.stream.bindings.input.group=scf-group

spring.cloud.stream.bindings.output.destination=output-topic

spring.cloud.stream.function.definition=uppercase|prefix

Spring Cloud Function & Spring Cloud Task:

@SpringBootApplication
public class SpringCloudFunctionTaskApplication {

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

    @Bean
    public Supplier<List<String>> supplier() {
        return () -> Arrays.asList("200", "201", "202");
    }

    @Bean
    public Function<List<String>, List<String>> function() {
        return (list) ->
            list.stream().map( item -> "prefix-" + item).collect(Collectors.toList());
    }

    @Bean
    public Consumer<List<String>> consumer() {
        return (list) -> {
            list.stream().forEach(System.out::println);
        };
    }

}

加上 function 相關(guān)的配置(Supplier 模擬任務(wù)的輸入源，F(xiàn)unction 模擬對(duì)任務(wù)輸入源的處理，Consumer 模擬處理對(duì) Function 處理輸入源后的數(shù)據(jù)):

spring.cloud.function.task.function=function
spring.cloud.function.task.supplier=supplier
spring.cloud.function.task.consumer=consumer

到此，關(guān)于“如何使用Java中的Serverless”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！