Spring Cloud 微服务架构核心概念与实战入门

• 优点：高可用性（避免单点）、可扩展性（水平扩展）、性能提升（并行处理）。
• 缺点：复杂度高（需处理网络、一致性）、运维成本高（需服务发现、监控等）。

当服务越来越多时，重复代码和复杂的调用关系成为痛点。我们将通用的共享服务提取成独立的基础服务，这就形成了微服务。

微服务架构

微服务按业务边界划分独立服务（如用户服务、商品服务），每个服务拥有自己的数据库，可独立开发、部署、扩展，技术栈异构，通常通过 REST/gRPC 或消息队列解耦。

简而言之，微服务就是很小的服务，仅对应单一功能，只做一件事，且可单独部署运行。相比于分布式架构，它拆分粒度更小，更强调服务的专业化和精细分工。

优点：

• 敏捷开发：小团队专注单个服务，迭代更快。
• 弹性扩展：可针对热点服务单独扩容。
• 容错性：服务隔离，故障不易扩散。
• 技术多样性：不同服务可用不同技术实现。

缺点：

• 运维复杂：需容器化、编排、日志聚合。
• 分布式难题：需处理最终一致性、跨服务查询、链路追踪。
• 网络开销：服务间调用延迟高于本地调用。

演化过程大致为：单体架构 → 集群 → 微服务。在这个过程中，虽然微服务优势明显，但服务数量增加带来了新的治理问题。对于 Java 技术栈，Spring Cloud 是目前最成熟的解决方案之一。

Spring Cloud 详解

什么是 Spring Cloud

在微服务架构中，系统被拆分为多个独立服务，随之带来了一系列分布式环境下的挑战。Spring Cloud 针对这些问题提供了标准化解决方案，将解决常见问题的开源框架基于 Spring Cloud 规范进行了整合，并基于 Spring Boot 风格进行了封装，屏蔽了复杂的配置。

Spring Cloud 版本

Spring Cloud 是一个由很多子项目组成的庞大项目，发布阶段不同。为了管理依赖关系及避免冲突，主项目版本命名采用了伦敦地铁站名称（如 Hoxton、Greenwich）。但从 Hoxton 版本之后，版本号变成了 2020.0.0 这样的日期格式。

由于所有子项目都依赖 Spring Boot，两者之间存在严格的对应关系。例如 Spring Boot 3.2.X 对应的 Spring Cloud 版本是 2023.0.X。若版本不匹配，可能出现兼容性问题。

Spring Cloud 实现方案

目前主要有两种主流方案：

1. Spring Cloud Netflix 这是 Netflix OSS 在 Spring Cloud 规范下的实现，核心组件包括 Eureka、Ribbon、Hystrix、Zuul 1.x、Feign。但 Netflix 公司在 2018 年左右宣布其核心组件进入维护阶段，Spring Cloud 也删除了这些维护模块，并提供了一些替换建议：

2. Spring Cloud Alibaba 这是阿里的开源组件和云产品在 Spring Cloud 规范下的实现，核心组件包括 Nacos、Sentinel、RocketMQ、Seata、Dubbo。相比 Netflix 方案，Alibaba 方案在国内社区更为活跃。

服务拆分实战

了解了基本概念后，我们继续学习如何进行微服务应用开发。第一步是服务拆分。

拆分原则

拆分多小的服务才算微服务没有明确标准，并非越小越好。一般遵循以下原则：

1. 单一职责原则（SRP）：每个服务只负责一个明确的业务能力，有清晰的定义和边界。
2. 服务自治：每个微服务应具备高度自治能力，独立开发、测试、构建、部署、运行。
3. 单向依赖：微服务之间做到单向依赖，严禁循环依赖。

简单示例

我们以一个简单的订单系统进行演示，将其拆分为两个服务：订单服务和商品服务。

• 订单服务：提供订单 ID，获取订单详细信息。
• 商品服务：根据商品 ID，返回商品详细信息。

数据准备

根据服务自治原则，每个服务都应该有自己独立的数据库。

订单服务建库脚本：

-- 订单服务 -- 建库 create database if not exists cloud_order charset utf8mb4; use cloud_order; -- 订单表 DROP TABLE IF EXISTS order_detail; CREATE TABLE order_detail ( `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单 id', `user_id` BIGINT ( 20 ) NOT NULL COMMENT '用户 ID', `product_id` BIGINT ( 20 ) NULL COMMENT '产品 id', `num` INT ( 10 ) NULL DEFAULT 0 COMMENT '下单数量', `price` BIGINT ( 20 ) NOT NULL COMMENT '实付款', `delete_flag` TINYINT ( 4 ) NULL DEFAULT 0, `create_time` DATETIME DEFAULT now(), `update_time` DATETIME DEFAULT now(), PRIMARY KEY ( id )) ENGINE = INNODB DEFAULT CHARACTER SET = utf8mb4 COMMENT = '订单表'; -- 数据初始化 insert into order_detail (user_id,product_id,num,price) values (2001, 1001,1,99), (2002, 1002,1,30), (2001, 1003,1,40), (2003, 1004,3,58), (2004, 1005,7,85), (2005, 1006,7,94);

商品服务建库脚本：

-- 产品服务 create database if not exists cloud_product charset utf8mb4; -- 产品表 use cloud_product; DROP TABLE IF EXISTS product_detail; CREATE TABLE product_detail ( `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '产品 id', `product_name` varchar ( 128 ) NULL COMMENT '产品名称', `product_price` BIGINT ( 20 ) NOT NULL COMMENT '产品价格', `state` TINYINT ( 4 ) NULL DEFAULT 0 COMMENT '产品状态 0-有效 1-下架', `create_time` DATETIME DEFAULT now(), `update_time` DATETIME DEFAULT now(), PRIMARY KEY ( id )) ENGINE = INNODB DEFAULT CHARACTER SET = utf8mb4 COMMENT = '产品表'; -- 数据初始化 insert into product_detail (id, product_name,product_price,state) values (1001,"T 恤", 101, 0), (1002, "短袖",30, 0), (1003, "短裤",44, 0), (1004, "卫衣",58, 0), (1005, "马甲",98, 0),(1006,"羽绒服", 101, 0), (1007, "冲锋衣",30, 0), (1008, "袜子",44, 0), (1009, "鞋子",58, 0), (10010, "毛衣",98, 0);

工程搭建

在这里，我们创建父子工程，从而实现统一管理。

父工程创建

创建一个空的 Maven 项目，并只保留 pom.xml。完善 pom 文件：声明父工程打包方式为 pom，使用 properties 进行版本号统一管理，通过 dependencyManagement 管理依赖。

<?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> <groupId>org.example</groupId> <artifactId>spring-cloud-demo</artifactId> <version>1.0-SNAPSHOT</version> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>3.1.6</version> <relativePath/> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <properties> <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target> <java.version>17</java.version> <mybatis.version>3.0.3</mybatis.version> <mysql.version>8.0.33</mysql.version> <spring-cloud.version>2022.0.3</spring-cloud.version> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <optional>true</optional> </dependency> </dependencies> <dependencyManagement> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId> <version>${spring-cloud.version}</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId> <version>${mybatis.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-j</artifactId> <version>${mysql.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactId>mybatis-spring-boot-starter-test</artifactId> <version>${mybatis.version}</version> <scope>test</scope> </dependency> </dependencies> </dependencyManagement> </project>

这里要注意，dependencyManagement 和 dependencies 是两种不同的依赖声明方式。前者声明依赖的版本和范围（不实际引入依赖），子模块可继承并省略版本号；后者直接引入依赖到当前模块。

子项目创建 - 商品服务

在父项目下创建子项目，完善 pom 文件引入 Web、MySQL、MyBatis 依赖。

<?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.example</groupId> <artifactId>spring-cloud-demo</artifactId> <version>1.0-SNAPSHOT</version> </parent> <artifactId>product-service</artifactId> <properties> <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-j</artifactId> </dependency> <!--mybatis--> <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> </plugin> </plugins> </build> </project>

完善启动类、配置文件及实体类、Controller、Service、Mapper。

application.yml：

server:
 port: 9090
spring:
 application:
 name: product-service
datasource:
 url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/cloud_product?characterEncoding=utf8&useSSL=false
 username: root
 password: MySQL 密码
 driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
# 设置 Mybatis 的 xml 保存路径
mybatis:
 configuration:
 # 配置打印 MyBatis 执行的 SQL
 log-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl
 map-underscore-to-camel-case: true #自动驼峰转换

ProductInfo.java：

@Data public class ProductInfo { private Integer id; private String productName; private Integer productPrice; private Integer state; private Date createTime; private Date updateTime; }

ProductController.java：

@RestController @RequestMapping("/product") public class ProductController { @Autowired private ProductService productService; @RequestMapping("/{productId}") public ProductInfo getProductById(@PathVariable("productId") Integer productId) { return productService.findProductInfo(productId); } } 

ProductService.java：

@Slf4j @Service public class ProductService { @Autowired private ProductMapper productMapper; public ProductInfo findProductInfo(Integer id) { log.info("收到请求，id: " + id); return productMapper.selectProductById(id); } } 

ProductMapper.java：

@Mapper public interface ProductMapper { @Select("select * from product_detail where id = #{id}") ProductInfo selectProductById(Integer id); } 

运行访问 127.0.0.1:9090/product/1001 进行测试。

同样的步骤，我们创建订单服务。

子项目创建 - 订单服务

pom.xml 结构与商品服务类似，注意修改 artifactId 为 order-service。

application.yml：

server:
 port: 8080
spring:
 application:
 name: order-service
datasource:
 url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/cloud_order?characterEncoding=utf8&useSSL=false&allowPublicKeyRetrieval=true
 username: root
 password: MySQL 密码
 driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
mybatis:
 configuration:
 log-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl
 map-underscore-to-camel-case: true

OrderInfo.java：

@Data public class OrderInfo { private Integer id; private Integer userId; private Integer productId; private Integer num; private Integer price; private Integer deleteFlag; private Date createTime; private Date updateTime; }

OrderController.java：

@RequestMapping("/order") @RestController public class OrderController { @Autowired private OrderService orderService; @RequestMapping("/{orderId}") public OrderInfo getOrderById(@PathVariable("orderId") Integer orderId) { return orderService.findOrderInfoById(orderId); } }

OrderService.java：

@Service public class OrderService { @Autowired private OrderMapper orderMapper; public OrderInfo findOrderInfoById(Integer orderId) { OrderInfo orderInfo = orderMapper.selectOrderById(orderId); return orderInfo; } } 

OrderMapper.java：

@Mapper public interface OrderMapper { @Select("select * from order_detail where id = #{orderId}") OrderInfo selectOrderById(Integer orderId); } 

运行访问 127.0.0.1:8080/order/1 测试。

远程调用

在查询订单信息时，其中包括商品信息，因此，我们需要根据订单里的商品 ID 获取商品的详细信息。

那么，订单服务如何访问商品服务呢？之前我们在浏览器发送 HTTP 请求获取商品详细信息，同样的，也可以在 order-service 服务中向 product-service 服务发送一个 HTTP 请求，获取返回结果，并与订单信息整合，最后一起返回。

Spring 框架提供了 RestTemplate 来帮助我们发送 HTTP 请求，因此，我们定义 RestTemplate：

@Configuration public class BeanConfig { @Bean public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } }

对于接收的 ProductInfo，需要在 order-service 中创建商品信息类（与商品服务中的类结构一致）。

在订单信息 OrderInfo 中添加商品信息字段：

@Data public class OrderInfo { private Integer id; private Integer userId; private Integer productId; private Integer num; private Integer price; private Integer deleteFlag; private Date createTime; private Date updateTime; private ProductInfo productInfo; }

修改 OrderService，注入 RestTemplate 并进行远程调用：

@Service public class OrderService { @Autowired private OrderMapper orderMapper; @Autowired private RestTemplate restTemplate; public OrderInfo findOrderInfoById(Integer orderId) { OrderInfo orderInfo = orderMapper.selectOrderById(orderId); String url = "http://127.0.0.1:9090/product/" + orderInfo.getProductId(); ProductInfo productInfo = restTemplate.getForObject(url, ProductInfo.class); orderInfo.setProductInfo(productInfo); return orderInfo; } }

再次访问 127.0.0.1:8080/order/1 验证是否包含商品信息。

此时，虽然成功完成两个模块之间的远程通信，但项目中还存在着不少问题：

1. 远程调用时，URL 的 IP 和端口号是写死的（127.0.0.1:9090），如果需要更换 IP，需要修改代码，是否可以实现让调用方不依赖服务提供方的 IP？
2. 多机部署时，如何实现压力分摊？
3. 商品信息代码重复编写，是否可以实现不同模块重复代码共用？

在之后的文章中，我们就来进一步学习如何使用 Spring Cloud 中的组件来解决这些问题。