本文详细介绍了SpringCloud项目开发的各个方面,包括服务治理、配置管理、路由和过滤、负载均衡、服务发现、断路器、监控和安全性。通过使用Spring Cloud,开发者可以快速搭建起一个可扩展、高可用性的微服务系统,涵盖从版本选择到环境搭建,再到核心组件的使用和配置。文章还提供了示例代码和实战演练,帮助读者更好地理解和应用SpringCloud项目开发。
SpringCloud简介
SpringCloud是什么
Spring Cloud 是一组基于Spring Boot的开发工具,用于快速构建分布式系统。它提供了一系列的工具,帮助开发者构建基于微服务架构的应用程序。Spring Cloud的核心功能包括服务治理、配置管理、路由和过滤、负载均衡、服务发现、断路器、监控、安全等。通过使用Spring Cloud,开发者可以快速搭建起一个可扩展、高可用性的微服务系统。
SpringCloud的优势与应用场景
- 简化开发流程:Spring Cloud提供了一套完整的微服务开发框架,使得开发者可以快速搭建系统,无需从零开始开发每个组件。
- 自动配置:通过Spring Boot的自动配置特性,Spring Cloud可以自动配置服务治理、负载均衡等组件,减少了手动配置的工作量。
- 服务治理:Spring Cloud提供了强大的服务治理功能,包括服务注册与发现、负载均衡、断路器等。
- 配置管理:通过Spring Cloud Config,可以集中管理应用的配置信息,并支持动态更新。
- 路由和过滤:通过Spring Cloud Zuul,可以实现路由和过滤功能,控制服务之间的通信。
- 安全性:Spring Cloud Security提供了一整套安全解决方案,包括认证、授权、令牌生成等。
应用场景:
- 电商平台:电商平台通常涉及多个服务,如商品服务、订单服务、支付服务等,通过Spring Cloud可以实现这些服务的注册与发现、负载均衡等功能。
- 在线教育平台:在线教育平台通常需要多个服务协同工作,如课程服务、用户服务、支付服务等,Spring Cloud可以帮助实现这些服务的高效协同。
- 金融服务:金融服务涉及多个交易系统和服务,例如支付系统、交易系统、风控系统等,Spring Cloud可以帮助实现高效的服务治理与配置管理。
SpringCloud的版本选择与环境搭建
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版本选择
- Spring Cloud有很多版本,如Hoxton、Greenwich等。选择版本时,需要考虑Spring Boot版本的兼容性。
- 例如,Hoxton版本兼容Spring Boot 2.2.x和2.3.x,Greenwich版本兼容Spring Boot 2.0.x和2.1.x。
- 环境搭建
- Java环境:确保安装了Java开发工具包(JDK),版本建议使用1.8以上。
- IDE:推荐使用IntelliJ IDEA或Eclipse。
- Spring Boot版本:根据选择的Spring Cloud版本,确定对应的Spring Boot版本。
- Maven或Gradle:Spring Cloud项目通常使用Maven或Gradle进行依赖管理。
- 配置文件:Spring Boot项目中通常使用
application.properties
或application.yml
进行配置。
# application.yml
spring:
application:
name: my-app
server:
port: 8080
// MyApplication.java
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class MyApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
}
}
SpringCloud核心组件介绍
Eureka服务注册与发现
Eureka 是Spring Cloud中用于服务注册与发现的核心组件,它基于Netflix的开源项目Eureka构建,提供服务注册、服务发现和心跳监听等功能。
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服务注册与发现
- 服务注册:服务提供者启动时将其信息注册到Eureka Server上,包含服务名称、IP地址、端口等。
- 服务发现:服务消费者从Eureka Server获取服务提供者的地址信息,实现服务调用。
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配置
-
Eureka Server
# eureka-server.yml spring: application: name: eureka-server eureka: instance: hostname: localhost client: registerWithEureka: false fetchRegistry: false server: enableSelfPreservation: false server: port: 8761
-
Eureka Client
# eureka-client.yml spring: application: name: eureka-client eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8081
-
Ribbon负载均衡
Ribbon 是Spring Cloud中的一个客户端负载均衡器,它支持多种负载均衡算法,如轮询、随机等,并与Eureka结合使用,提供服务调用的负载均衡功能。
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配置
# ribbon-client.yml spring: application: name: ribbon-client eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ ribbon: NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule server: port: 8082
-
使用示例
// MyService.java 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; @Configuration public class MyServiceConfig { @Bean @LoadBalanced public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } } // MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerClient; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import org.springframework.web.client.RestTemplate; @RestController public class MyController { @Autowired private LoadBalancerClient loadBalancerClient; @Autowired private RestTemplate restTemplate; @GetMapping("/invoke") public String invokeService() { URI uri = loadBalancerClient.choose("eureka-client").getURI(); return restTemplate.getForObject(uri, String.class); } }
Feign声明式服务调用
Feign 是一个声明式Web服务客户端,它使得编写Web服务客户端变得更简单。Feign与Ribbon、Eureka结合使用,能够实现服务调用的负载均衡。
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配置
# feign-client.yml spring: application: name: feign-client eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8083
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使用示例
// MyService.java @FeignClient(name = "eureka-client") public interface MyService { @GetMapping("/some-endpoint") String getSomeValue(); } // MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController public class MyController { @Autowired private MyService myService; @GetMapping("/invoke") public String invokeService() { return myService.getSomeValue(); } }
Zuul服务网关
Zuul 是Spring Cloud中的一个API网关,它提供路由、过滤、请求聚合等功能,用于保护后端服务,实现服务路由和请求过滤等功能。
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配置
# zuul-gateway.yml spring: application: name: zuul-gateway eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ zuul: routes: serviceClient: path: /service/** url: http://localhost:8082 server: port: 8084
-
使用示例
// MyApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.netflix.zuul.EnableZuulProxy; @SpringBootApplication @EnableZuulProxy public class MyApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(MyApplication.class, args); } }
Config配置中心
Config 是Spring Cloud中的配置中心组件,它支持集中管理和动态更新配置信息,支持Git、SVN等多种后端存储。
-
配置
# config-server.yml spring: application: name: config-server cloud: config: server: git: uri: https://github.com/your-repo/config-repo username: your-username password: your-password server: port: 8888
-
使用示例
// MyApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.config.server.EnableConfigServer; @SpringBootApplication @EnableConfigServer public class MyApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(MyApplication.class, args); } }
创建第一个SpringCloud应用
创建父工程与模块结构
-
父工程
- 创建一个父工程,将所有子模块作为一个整体进行管理。
- 父工程的
pom.xml
文件中需要配置spring-boot-starter-parent
,并启用maven-assembly-plugin
插件作为构建依赖。
- 模块结构
- 创建一个父工程,如
spring-cloud-parent
。 - 创建服务注册中心模块,如
eureka-server
。 - 创建服务提供者模块,如
service-provider
。 - 创建服务消费者模块,如
service-consumer
。 - 创建服务网关模块,如
zuul-gateway
。
- 创建一个父工程,如
<!-- 父工程的pom.xml -->
<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>spring-cloud-parent</artifactId>
<version>1.0.0</version>
<packaging>pom</packaging>
<modules>
<module>eureka-server</module>
<module>service-provider</module>
<module>service-consumer</module>
<module>zuul-gateway</module>
</modules>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
<spring-cloud.version>Hoxton.SR8</spring-cloud.version>
</properties>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>2.3.4.RELEASE</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
</project>
<!-- service-provider的pom.xml -->
<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>com.example</groupId>
<artifactId>spring-cloud-parent</artifactId>
<version>1.0.0</version>
</parent>
<artifactId>service-provider</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
</project>
<!-- service-consumer的pom.xml -->
<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>com.example</groupId>
<artifactId>spring-cloud-parent</artifactId>
<version>1.0.0</version>
</parent>
<artifactId>service-consumer</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
</project>
<!-- zuul-gateway的pom.xml -->
<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>com.example</groupId>
<artifactId>spring-cloud-parent</artifactId>
<version>1.0.0</version>
</parent>
<artifactId>zuul-gateway</artifactId>
<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>
</project>
使用Eureka构建服务注册中心
-
服务注册中心
- 编写一个简单的Spring Boot应用作为Eureka Server,配置文件如下:
# eureka-server.yml spring: application: name: eureka-server eureka: instance: hostname: localhost client: registerWithEureka: false fetchRegistry: false server: enableSelfPreservation: false server: port: 8761
-
启动类
// MyApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer; @SpringBootApplication @EnableEurekaServer public class MyApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(MyApplication.class, args); } }
开发服务提供者与服务消费者
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服务提供者
- 服务提供者需要注册到Eureka Server上,并提供一些API供消费者调用。
- 配置文件如下:
# service-provider.yml spring: application: name: service-provider eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8080
-
启动类
// ServiceProviderApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient; @SpringBootApplication @EnableEurekaClient public class ServiceProviderApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ServiceProviderApplication.class, args); } }
-
服务消费者
- 服务消费者需要从Eureka Server获取服务提供者的地址信息,并调用服务提供者的API。
- 配置文件如下:
# service-consumer.yml spring: application: name: service-consumer eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8081
-
启动类
// ServiceConsumerApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient; @SpringBootApplication @EnableEurekaClient public class ServiceConsumerApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ServiceConsumerApplication.class, args); } }
-
服务调用
- 在服务消费者中调用服务提供者提供的API,使用RestTemplate进行远程调用。
// MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerClient; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import org.springframework.web.client.RestTemplate; @RestController public class MyController { @Autowired private LoadBalancerClient loadBalancerClient; @Autowired private RestTemplate restTemplate; @GetMapping("/invoke") public String invokeService() { URI uri = loadBalancerClient.choose("service-provider").getURI(); return restTemplate.getForObject(uri, String.class); } }
配置负载均衡与服务调用
-
配置负载均衡
- 在服务消费者中配置负载均衡,使用Ribbon实现服务调用的负载均衡。
# service-consumer.yml spring: application: name: service-consumer eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8081 ribbon: NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule
-
服务调用示例
- 使用Feign进行服务调用。
// ServiceClient.java @FeignClient(name = "service-provider") public interface ServiceClient { @GetMapping("/some-endpoint") String getSomeValue(); } // MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController public class MyController { @Autowired private ServiceClient serviceClient; @GetMapping("/invoke") public String invokeService() { return serviceClient.getSomeValue(); } }
配置管理与服务治理
使用Config进行配置管理
Config 是Spring Cloud中的配置中心组件,用于集中管理应用配置。它支持Git、SVN等多种后端存储,并且支持动态更新配置信息。
-
配置中心
- 创建一个Spring Boot应用作为配置中心,配置文件如下:
# config-server.yml spring: application: name: config-server cloud: config: server: git: uri: https://github.com/your-repo/config-repo username: your-username password: your-password server: port: 8888
-
应用配置
- 在配置中心中配置应用的配置文件,如
application.yml
,并将其托管到Git仓库中。
- 在配置中心中配置应用的配置文件,如
-
应用获取配置
- 在应用中通过
@RefreshScope
注解动态刷新配置。
// MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Value; import org.springframework.cloud.context.config.annotation.RefreshScope; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController @RefreshScope public class MyController { @Value("${some.config:default}") private String someConfig; @GetMapping("/config") public String getConfig() { return someConfig; } }
- 在应用中通过
使用Zuul进行路由与过滤
Zuul 是Spring Cloud中的API网关组件,用于保护后端服务,实现服务路由和请求过滤等功能。
-
配置路由
# zuul-gateway.yml spring: application: name: zuul-gateway eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ zuul: routes: serviceClient: path: /service/** url: http://localhost:8081 server: port: 8084
-
过滤器示例
- 创建自定义过滤器,实现自定义逻辑。
// MyFilter.java import com.netflix.zuul.ZuulFilter; import com.netflix.zuul.context.RequestContext; import com.netflix.zuul.ZuulFilter; import com.netflix.zuul.context.RequestContext; import org.springframework.stereotype.Component; @Component public class MyFilter extends ZuulFilter { @Override public String filterType() { return "pre"; } @Override public int filterOrder() { return 1; } @Override public boolean shouldFilter() { return true; } @Override public Object run() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); ctx.addZuulMessage("customMessage", "Hello, world!"); return null; } }
服务熔断与降级处理
Hystrix 是Spring Cloud中用于服务熔断与降级处理的组件,它能够实现服务间的断路器功能,防止一个服务的故障影响其他服务。
-
配置熔断
# service-consumer.yml spring: application: name: service-consumer eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8081 hystrix: command: default: execution: isolation: thread: timeoutInMilliseconds: 5000
-
服务降级示例
- 使用Hystrix实现服务降级处理。
// MyController.java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker; import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.EnableHystrix; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController @EnableCircuitBreaker public class MyController { @Autowired private ServiceClient serviceClient; @GetMapping("/invoke") public String invokeService() { return serviceClient.getSomeValue(); } @GetMapping("/fallback") public String fallback() { return "Service is down, please try again later"; } }
安全与监控
SpringCloud服务安全配置
Spring Cloud提供了多种安全解决方案,包括认证、授权、令牌生成等。
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配置安全
- 使用Spring Security进行认证和授权。
# security-config.yml spring: security: user: name: admin password: admin123
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启用Oauth2
- 使用Spring Cloud Security和Oauth2实现安全认证。
# oauth2-server.yml spring: security: oauth2: client: registration: client: client-id: clientId client-secret: clientSecret scope: read,write provider: provider-name: issuer-uri: http://issuer-uri authorization-uri: http://authorization-uri token-uri: http://token-uri user-info-uri: http://user-info-uri jwk-set-uri: http://jwk-set-uri
使用SpringCloud Sleuth进行服务追踪
Sleuth 是Spring Cloud中的服务追踪组件,它帮助开发者进行服务端到端的追踪,生成唯一的trace ID和span ID,便于监控和调试。
-
启用Sleuth
- 在应用中启用Sleuth进行服务追踪。
# sleuth-config.yml spring: sleuth: sampler: samplingPercentage: 100 zipkin: baseUrl: http://localhost:9411
-
示例代码
- 在Controller中添加注解,生成trace和span。
// MyController.java import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController public class MyController { @GetMapping("/trace") public String trace() { return "Trace ID: " + TraceContext.current().traceId(); } }
集成Zipkin进行分布式链路追踪
Zipkin 是一个分布式追踪系统,它可以帮助开发者看到程序间请求的时延,便于排查问题。
-
配置Zipkin
- 配置Zipkin Server,接收来自Sleuth的追踪数据。
# zipkin-server.yml server: port: 9411
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启动Zipkin Server
- 启动Zipkin Server,接收来自Sleuth的追踪数据。
// ZipkinApplication.java import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.cloud.sleuth.zipkin2.SleuthZuulRemoteZipkinServerAutoConfiguration; @SpringBootApplication(exclude = SleuthZuulRemoteZipkinServerAutoConfiguration.class) public class ZipkinApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ZipkinApplication.class, args); } }
实战演练与部署
集成各组件的项目实战演练
-
项目结构
- 创建一个父工程,包含多个子模块,如服务注册中心、服务提供者、服务消费者、服务网关等。
- 在父工程中配置依赖管理、版本号等信息。
- 在子模块中配置相应的Spring Boot应用。
-
示例代码
- 编写一个完整的项目示例,包含服务注册、服务发现、服务调用等功能。
# application.yml spring: application: name: my-app eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ server: port: 8080
// MyApplication.java 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); } }
应用部署与上线准备
-
打包应用
- 使用Maven或Gradle打包应用,生成可运行的JAR或WAR文件。
- 配置Dockerfile,将应用打包成Docker镜像。
# Dockerfile FROM openjdk:8-jre-alpine COPY target/my-app.jar /app/my-app.jar CMD ["java", "-jar", "/app/my-app.jar"]
- 部署应用
- 使用Docker将应用部署到Kubernetes集群或其他容器管理平台。
- 配置Kubernetes的Deployment和Service,实现应用的部署和访问。
持续集成与持续部署
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持续集成
- 使用Jenkins或GitLab CI进行持续集成,自动编译、测试、打包应用。
- 配置Jenkins Pipeline,实现从代码提交到构建的自动化流程。
# Jenkinsfile pipeline { agent any stages { stage('Build') { steps { sh 'mvn clean install' } } stage('Test') { steps { sh 'mvn test' } } stage('Deploy') { steps { sh 'mvn package' sh 'docker build -t my-app:latest .' sh 'docker push my-app:latest' } } } }
-
持续部署
- 使用Kubernetes、Jenkins或其他工具进行持续部署,实现应用的自动部署和更新。
- 配置Kubernetes的Deployment和Service,实现应用的自动部署和滚动更新。
# deployment.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-app labels: app: my-app spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: my-app template: metadata: labels: app: my-app spec: containers: - name: my-app image: my-app:latest ports: - containerPort: 8080
通过以上步骤,可以实现一个完整的Spring Cloud微服务项目,包括服务注册与发现、配置管理、服务治理、安全与监控等功能。