微服务架构基础之构建微服务

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学习微服务架构,不但要了解微服务中的基本概念和重要组件,更重要的是实践。本文将会以一个电商中的常见业务场景为例构建微服务。在本文中,主要使用最新的SpringCloud( version:Finchley.SR1)体系进行构建。

1 准备

在开始本文之前,需要以下预备知识:

  1. 熟悉Spring和SpringBoot
  2. 了解微服务

本文会使用SpringCloud中的一些组件进行开发:

  1. Spring Cloud Netflix Eureka:注册中心
  2. Spring Cloud Netflix Zuul:API网关
  3. Spring Cloud OpenFeign: 服务调用工具

2 业务场景

为了更好的展示微服务,本文将以电商业务场景中的创建订单为例。现实系统中的下单非常复杂,这里会进行简化,主要是为了方便理解微服务。所以,这里假定,下单过程中的两个主要操作:

  • 根据下单用户的id,查询当前用户的信息
  • 根据下单的商品id,查询当前商品的信息

最终,根据这个业务场景,设计的微服务架构图如下:

m1

按照业务场景,将不同的功能垂直划分成三个服务:

  1. UserService
  2. OrderService
  3. ProductService

其中,OrderService会调用UserService和ProductService的相关服务,在调用过程中,并不是直接调用,而是通过Eureka去调用它们。外部调用不会直接调用具体的服务,全部都是通过Zuul网关进行调用,此处,Zuul也是通过Eureka去调用具体的服务。

3 构建项目

根据架构图,构建项目骨架。创建一个Maven项目,并且创建五个子模块,pom.xml:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0      http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.0.1.RELEASE</version>
    </parent>
    <groupId>com.no.one</groupId>
    <artifactId>microservice-base</artifactId>
    <packaging>pom</packaging>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>Finchley.SR1</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <modules>
        <module>discovery-server</module>
        <module>api-gateway-server</module>
        <module>order-service</module>
        <module>product-service</module>
        <module>user-service</module>
    </modules>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>
复制代码

在这个pom文件中,我们定义了所使用的SpringCloud以及SpringBoot相关库的版本。同时,在各个模块中,我们将使用.properties文件作为项目配置文件,而不使用.yml文件。yml文件虽然层次分明,但是基于缩进的语法,容易出问题。关于这个文件格式的选择,要考虑到个人习惯以及团队内的约定。

3.1 注册中心:Eureka

创建Eureka注册中心,首先要引入依赖,在配置文件microservice-base\discovery-server\pom.xml

<dependencies>
    <dependency>
    	<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    	<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>
复制代码

然后创建主类,com.no.one.discovery.DiscoveryApplication

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class DiscoveryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DiscoveryApplication.class, args);
    }
}
复制代码

这是一个SpringBoot应用,关键就在于使用@EnableEurekaServer注解。然后,增加相关的配置:

microservice-base\discovery-server\src\main\resources\bootstrap.properties

spring.application.name=discovery-server
复制代码

microservice-base\discovery-server\src\main\resources\application.properties

server.port=8761
eureka.instance.hostname=localhost

eureka.client.registerWithEureka=false
eureka.client.fetchRegistry=false
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://${eureka.instance.hostname}:${server.port}/eureka/
复制代码

这个配置文件中,配置了Eureka服务器的参数。

3.2 API网关: Zuul

引入Zuul的依赖,在配置文件microservice-base\api-gateway-server\pom.xml:

<dependencies>
	<dependency>
     	<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>
复制代码

注意,在Zuul网关中,调用上游服务时,是通过调用Eureka进行的,所以,此处引入eureka-client的依赖。

创建主类com.no.one.gateway.GatewayApplication.java

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableZuulProxy
public class GatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
    }
}
复制代码

这也是一个SpringBoot应用,关键就在于使用@EnableZuulProxy注解,该注解会启用反向代理,后面会看到相关的路由配置。同时,通过@EnableDiscoveryClient注解,集成对于Eureka的支持,后续,在配置路由时可以直接使用服务的名字进行。

然后,增加相关配置microservice-base\api-gateway-server\src\main\resources\bootstrap.properties:

spring.application.name=api-gateway-server
复制代码

microservice-base\api-gateway-server\src\main\resources\application.properties

server.port=9002

eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/

zuul.prefix=/api
zuul.ignoredServices='*'

zuul.routes.user-service.path=/user-service/**
zuul.routes.user-service.serviceId=user-service

zuul.routes.product-service.path=/product-service/**
zuul.routes.product-service.serviceId=product-service

zuul.routes.order-service.path=/order-service/**
zuul.routes.order-service.serviceId=order-service
复制代码

在此处,除了Zuul网关的配置,还配置好相关的路由。

3.3 业务服务

完成基础组件,开始构建具体的业务服务。三个业务组件都是SpringBoot应用,构建方法类似。同时,为了简单起见,支持使用内存数据库,数据库的访问直接使用SpingDataJPA。以构建OrderService为例,首先,创建microservice-base\order-service\pom.xml文件,并引入依赖:

<dependencies>
 <!-- Spring Boot -->
	<dependency>
    	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Spring Cloud -->
    <dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
     <dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
     </dependency>
    <!-- Third parties -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.hsqldb</groupId>
        <artifactId>hsqldb</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>
复制代码

主要的配置microservice-base\order-service\src\main\resources\bootstrap.properties:

spring.application.name=order-service
复制代码

以上名字属性,作为服务名注册到Eureka中。

microservice-base\order-service\src\main\resources\application.properties:

server.port = 9200
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/
复制代码

相关的主要Java类:

实体类microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\model\Order.java:

@Data
@Entity
@Table(name = "ms_order")
public class Order {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(name = "product_name")
    private String productName;

    @Column(name = "user_name")
    private String userName;

    @Column(name = "price")
    private BigDecimal price;

    @Column(name ="created_time")
    private Date createdTime;
}
复制代码

数据访问microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\repo\OrderRepo.java:

public interface OrderRepo extends JpaRepository<Order, Long> {
}
复制代码

业务接口microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\service\OrderService.java

public interface OrderService {
    Order createOrder(Long userId, Long productId);
    List<Order> listOrder();
}
复制代码

在实现业务接口之前,要实现对于ProductService和UserService的服务调用。此处,直接使用Open Feign,该库可以极大简化对于远程服务的调用,并且,使用SpringMVC里的各种常用注解。

调用ProductService,microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\client\ProductClient.java:

@FeignClient("product-service")
public interface ProductClient {
    @RequestMapping(method = RequestMethod.GET, value = "/products/{id}")
    ProductDto getProduct(@PathVariable("id") Long id);
}
复制代码

最后,实现OrderService中的业务接口microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\service\impl\OrderServiceImpl.java

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class OrderServiceImpl implements OrderService {

    private final OrderRepo orderRepo;
    private final UserClient userClient;
    private final ProductClient productClient;

    @Override
    public Order createOrder(Long userId, Long productId) {
        Order order = new Order();

        UserDto user = userClient.getUser(userId);
        order.setUserName(user.getName());

        ProductDto product = productClient.getProduct(productId);
        order.setProductName(product.getName());
        order.setPrice(product.getPrice());

        order.setCreatedTime(new Date());
        return orderRepo.save(order);
    }

    @Override
    public List<Order> listOrder() {
        return orderRepo.findAll();
    }
}
复制代码

createOrder方法中,会调用两个远程的服务,然后,创建订单实体对象,最终数据保存到数据库中。

创建RestAPI,microservice-base\order-service\src\main\java\com\no\one\order\controller\OrderController.java

@RequiredArgsConstructor
@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {

    private final OrderService orderService;

    @PostMapping
    public Order createOrder(@RequestBody CreateOrderRequest request){
        return orderService.createOrder(request.getUserId(), request.getProductId());
    }

    @GetMapping
    public List<Order> listOrder(){
        return orderService.listOrder();
    }

    @Data
    public static class CreateOrderRequest {
        private Long userId;
        private Long productId;
    }
}
复制代码

ProductService和OrderService的构建类似,不过,我们会给这两个服务增加一些数据,他们会在项目启动时初始化到内存数据库中:

microservice-base\user-service\src\main\resources\data.sql

INSERT INTO ms_user VALUES (1, 'Zeus');
INSERT INTO ms_user VALUES (2, 'Hera');
INSERT INTO ms_user VALUES (3, 'Hades');
复制代码

microservice-base\product-service\src\main\resources\data.sql

INSERT INTO ms_product VALUES (1, 'iPhone4', 99);
INSERT INTO ms_product VALUES (2, 'iPhone6',999.99);
INSERT INTO ms_product VALUES (3, 'iPhone8', 9999.98);
复制代码

此时,我们可以借助一些RestAPI测试工具,测试创建订单的接口:

POST http://localhost:9002/api/order-service/orders

HTTP请求的请求体:

{
	"userId":1,
	"productId":1
}
复制代码

成功后,返回数据:

{
    "id": 1,
    "productName": "iPhone4",
    "userName": "Zeus",
    "price": 99,
    "createdTime": "2018-08-27T12:17:02.406+0000"
}
复制代码

4 小结

本文结合一个电商中常见的创建订单这个业务场景,使用微服务架构进行构建。结合之前的微服务架构基础系列文章,理论联系实践,可以更好的理解微服务架构。当然,这是一个简单的例子,现实中的开发往往要更加复杂。

5 微服务架构基础系列

使用ELK构建微服务的日志平台

微服务架构基础之注册中心

微服务架构基础之API网关

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