Spring Boot微服务实战入门教程-原创手记-慕课网

概述

Spring Boot 微服务实战介绍了如何使用Spring Boot快速开发和部署微服务应用，从Spring Boot的基本概念和优势，到微服务架构的原理和优势，再到Spring Boot项目的搭建和实战案例，最后讲解了微服务的部署、服务发现和负载均衡等关键技术。

Spring Boot 微服务实战入门教程

1. Spring Boot 简介

1.1 什么是Spring Boot

Spring Boot 是一个基于Spring框架的快速构建微服务应用的框架。它通过简化配置和自动化部署，让开发者能够快速开发、测试和部署一套独立的、完整的应用。Spring Boot 提供了一系列默认配置和约定优于配置的原则，使得开发者能够专注于编写业务逻辑，而不需要花费大量时间在配置上。

1.2 Spring Boot 的优势

自动配置：Spring Boot 可以根据所引入的依赖，自动配置相应的组件，减少了大量配置文件的工作量。
嵌入式服务器：Spring Boot 可以选择将应用打包为独立的可执行文件，并嵌入了Tomcat、Jetty或Undertow等Servlet容器，无需额外安装和配置。
起步依赖：通过spring-boot-starter模块，可以快速地引入所需的依赖，从而加快开发进程。
生产就绪特性：内置了应用监控、健康检查等生产就绪特性，方便部署到生产环境。

1.3 Spring Boot 的核心概念

自动配置：通过@Configuration注解配合@EnableAutoConfiguration，Spring Boot 能够自动配置应用的大部分组件。
起步依赖：spring-boot-starter-xxx，用于引入特定功能的依赖。
命令行接口：Spring Boot 完整版包含命令行接口，可以方便地进行应用调试。
外部配置：支持从各种外部源读取配置，如环境变量、命令行参数、JVM属性等。

2. 微服务基础

2.1 什么是微服务

微服务架构是一种将单体应用拆分为一系列细小服务的方法。这些服务运行在独立的进程中，可以独立部署、扩展和升级。每个微服务专注于完成一个特定功能，通过API进行通信和集成。

2.2 微服务架构的优势与挑战

优势

独立部署：每个微服务可以独立部署，降低了部署的复杂度。
独立扩展：可以根据各个微服务的实际需求，独立地进行扩展。
故障隔离：一个服务的故障不会影响其他服务的运行。
技术栈多样化：不同的微服务可以使用不同的编程语言和技术栈。
简化开发与测试：每个微服务可以独立进行开发、测试和部署。

挑战

服务间的通信：不同微服务之间的通信会变得复杂，需要设计良好的API和协议。
分布式系统复杂性：微服务架构下的系统更复杂，需要处理更多的分布式系统问题，如服务发现、负载均衡和容错等。
运维复杂性：微服务架构下运维的复杂度增加，需要维护更多的服务实例和服务调用关系。
安全性：微服务架构下，每个服务都需要考虑安全性问题，如认证、授权和数据加密等。

2.3 微服务与传统单体架构的对比

特性	单体架构	微服务架构
可维护性	低	高
扩展性	低	高
部署复杂度	中到高	低
系统稳定性	高	中
技术栈灵活性	低	高
独立开发与部署	否	是

3. Spring Boot 项目搭建

3.1 使用Spring Initializr快速搭建项目

Spring Initializr 是一个在线工具，可以帮助开发者快速构建 Spring Boot 项目。访问 Spring Initializr 网站，选择所需依赖并生成项目结构。

示例项目配置：

项目类型：Maven Project
语言：Java
Spring Boot版本：2.7.0
依赖：Spring Web、Spring Data JPA、Lombok

生成项目后，下载并解压，导入到 IDE 中。

3.2 Maven 与 Gradle 构建工具简介

Maven

Maven 是一个软件项目管理和理解工具，可以方便地对项目进行构建、依赖管理。项目结构如下：

my-spring-boot-app
│
├── pom.xml
├── src
    ├── main
    │   ├── java
    │   │   └── com
    │   │       └── example
    │   │           └── MyApplication.java
    │   └── resources
    │       └── application.properties
└── target

pom.xml 示例配置：

<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>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>my-spring-boot-app</artifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.0</version>
    </parent>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.16</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

Gradle

Gradle 是一个自动化构建工具，与 Maven 类似，支持依赖管理和项目配置。build.gradle 示例配置：

plugins {
    id 'org.springframework.boot' version '2.7.0'
    id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.11.RELEASE'
    id 'java'
}

group = 'com.example'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'
sourceCompatibility = '11'

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-jpa'
    testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'
    compileOnly 'org.projectlombok:lombok:1.18.16'
    annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok:1.18.16'
}

3.3 配置文件详解

Spring Boot 使用application.properties或application.yml来配置应用。配置文件存储在src/main/resources目录下。

示例配置：

# application.properties
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
spring.jpa.show-sql=true
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect

上述配置中，指定了数据库连接信息、JPA的配置等。

4. 实战案例：创建一个简单的API服务

4.1 创建RESTful服务

创建一个简单的 RESTful API 服务，用于返回用户列表。

首先创建一个简单的用户实体类：

package com.example.demo.entity;

import lombok.Data;

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;

@Data
@Entity
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String name;
    private String email;
}

接着创建一个用户服务：

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.entity.User;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Service
public class UserService {
    private List<User> users = new ArrayList<>();

    public List<User> getUsers() {
        return users;
    }

    public void addUser(User user) {
        users.add(user);
    }
}

然后创建一个用户控制器：

package com.example.demo.controller;

import com.example.demo.entity.User;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/users")
    public List<User> getUsers() {
        return userService.getUsers();
    }

    @PostMapping("/users")
    public void addUser(@RequestBody User user) {
        userService.addUser(user);
    }
}

4.2 使用Spring Boot注解开发Controller、Service和Repository

使用@Controller、@Service和@Repository注解来定义层结构，分别代表控制器、服务和数据访问层。

Controller

package com.example.demo.controller;

import com.example.demo.entity.User;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/users")
    public List<User> getUsers() {
        return userService.getUsers();
    }

    @PostMapping("/users")
    public void addUser(@RequestBody User user) {
        userService.addUser(user);
    }
}

Service

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.entity.User;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Service
public class UserService {
    private List<User> users = new ArrayList<>();

    public List<User> getUsers() {
        return users;
    }

    public void addUser(User user) {
        users.add(user);
    }
}

Repository

如果需要操作数据库，可以创建一个 UserRepository 接口：

package com.example.demo.repository;

import com.example.demo.entity.User;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
}

4.3 单元测试

编写单元测试来验证服务和控制器的功能。

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.entity.User;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import java.util.List;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

@SpringBootTest
public class UserServiceTest {
    @Autowired
    UserService userService;

    @Test
    public void testGetUsers() {
        User user = new User();
        user.setName("Alice");
        user.setEmail("alice@example.com");
        userService.addUser(user);

        List<User> users = userService.getUsers();
        assertEquals(1, users.size());
        assertEquals("Alice", users.get(0).getName());
    }
}

5. 微服务部署与监控

5.1 使用Docker打包微服务

使用 Docker 来打包和部署微服务应用。首先在项目中添加 Docker 插件。

pom.xml 示例配置：

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
        </plugin>
        <plugin>
            <groupId>com.spotify</groupId>
            <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
            <version>1.2.0</version>
            <configuration>
                <imageName>${project.artifactId}</imageName>
                <baseImage>openjdk:jdk8</baseImage>
                <entryPoint>["java", "-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom", "-jar", "/${project.build.finalName}.jar"]</entryPoint>
                <resources>
                    <resource>
                        <targetPath>/</targetPath>
                        <directory>${project.build.directory}</directory>
                        <include>${project.build.finalName}.jar</include>
                    </resource>
                </resources>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

构建并运行 Docker 镜像：

mvn clean install docker:build
docker run -p 8080:8080 <image-name>

5.2 使用Spring Boot Actuator监控应用

Spring Boot Actuator 提供了一系列生产就绪特性，包括健康检查、监控、指标等。

在pom.xml中添加 Actuator 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

在application.properties中启用 Actuator：

management.endpoints.web.exposure.include=*
management.endpoint.health.show-details=always

访问应用的 /actuator 路径，可以查看一系列监控端点。

5.3 部署到云平台（如AWS、Azure）

可以使用云平台提供的服务进行部署，例如 AWS 的 Elastic Beanstalk 或 Azure 的 App Service。

AWS Elastic Beanstalk

创建一个新的 Elastic Beanstalk 应用。
使用eb init命令初始化应用。
使用eb create命令创建一个新的环境。
使用eb open命令打开应用。

示例：

eb init -p java-8 my-spring-boot-app
eb create my-spring-boot-env
eb open

Azure App Service

创建一个新的 App Service 应用。
上传应用的 WAR 或 JAR 文件。
打开应用并查看。

示例：

az webapp up --name my-spring-boot-app --resource-group my-resource-group --plan my-plan --java-webapp --runtime tomcat:8.5 --artifact-path target/my-spring-boot-app-1.0.0.jar

6. 服务发现与负载均衡

6.1 使用Eureka或Consul实现服务发现

Eureka

Eureka 是 Netflix 开源的一个服务注册与发现组件。在微服务架构中，Eureka 能够帮助服务实例进行注册、发现和服务健康状态的维护。

在pom.xml中添加 Eureka 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

配置 Eureka 客户端：

# application.properties
spring.application.name=my-service
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/

在启动类中添加 Eureka 客户端注解：

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

Consul

Consul 是 Hashicorp 开源的一个服务发现和配置工具。它提供了服务发现、健康检查、KV存储等功能。

在pom.xml中添加 Consul 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-consul-discovery</artifactId>
</dependency>

配置 Consul 客户端：

# application.properties
spring.application.name=my-service
spring.cloud.consul.discovery.uri=http://localhost:8500

6.2 使用Ribbon或Feign实现客户端负载均衡

Ribbon

Ribbon 是 Netflix 开源的一个客户端负载均衡器，可以与 Eureka 一起使用。

在pom.xml中添加 Ribbon 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>

配置 Ribbon 客户端：

# application.properties
spring.application.name=my-service
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/

使用 Ribbon 进行服务调用：

package com.example.demo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

public class MyApplication {
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

Feign

Feign 是 Netflix 开源的一个声明式 Web 服务客户端，可以与 Eureka 一起使用。

在pom.xml中添加 Feign 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

配置 Feign 客户端：

# application.properties
spring.application.name=my-service
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/

使用 Feign 进行服务调用：

package com.example.demo;

import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@FeignClient(name = "my-service")
public interface MyServiceClient {
    @GetMapping("/users")
    String getUsers();
}

6.3 容错与重试机制

在微服务架构中，服务调用是分布式的，可能会遇到各种网络问题。Spring Boot 提供了多种容错和重试机制，如 Hystrix 和 Resilience4j。

Hystrix

Hystrix 是 Netflix 开源的一个容错和隔离工具，可以保护客户端的请求调用。

在pom.xml中添加 Hystrix 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

使用 Hystrix 进行服务调用：

package com.example.demo;

import com.netflix.hystrix.HystrixCommand;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@FeignClient(name = "my-service", fallback = MyServiceFallback.class)
public interface MyServiceClient {
    @GetMapping("/users")
    String getUsers();

    class MyServiceFallback extends HystrixCommand<String> {
        public MyServiceFallback() {
            super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("MyServiceFallback"));
        }

        @Override
        protected String run() {
            return "Fallback response";
        }
    }
}

Resilience4j

Resilience4j 是一个轻量级容错库，提供了断路器、熔断器、重试等特性。

在pom.xml中添加 Resilience4j 依赖：

<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-spring-boot2</artifactId>
    <version>1.6.1</version>
</dependency>

配置 Resilience4j：

# application.properties
resilience4j.circuitbreaker.instances.my-service.timeoutDuration=5000
resilience4j.circuitbreaker.instances.my-service.failureRateThreshold=50

使用 Resilience4j 进行服务调用：

package com.example.demo;

import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreaker;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreakerRegistry;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@FeignClient(name = "my-service")
public interface MyServiceClient {
    @GetMapping("/users")
    String getUsers();

    @Autowired
    CircuitBreakerRegistry circuitBreakerRegistry;

    CircuitBreaker circuitBreaker = circuitBreakerRegistry.circuitBreaker("my-service");
}

通过以上步骤，可以创建一个简单的 Spring Boot 微服务应用，并进行部署、监控和服务发现等操作。希望这篇教程能帮助你入门 Spring Boot 微服务开发。