概述毫无疑问，SpringCloud是目前微服务架构领域的佼佼者，无数的书籍和博客都在阐述这项技术。但是大部分的讲解还停留在使用SpringCloud功能的层面，很多人可能并不清楚底层原理。因此，本文将通过大量的手绘图来讲述SpringCloud微服务架构的底层原理。事实上，SpringCloud是一个包含很多组件的全家桶技术栈。本文从其核心组件入手，分析其底层工作原理。即Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul的组件。业务场景介绍首先给大家讲一个业务场景。假设我们现在正在开发一个电子商务网站，想要实现支付订单的功能。流程如下：创建订单后，如果用户立即为订单付款，我们需要更新订单状态为“已付款”。扣除相应的商品存货。通知仓库中心发货。为用户的购物添加相应的积分。对于以上流程，我们需要订单服务、库存服务、仓储服务、积分服务。整个流程的大致思路是这样的：用户完成订单支付后，会去订单服务，更新订单状态并调用库存服务完成相应的功能。订单服务调用仓库服务完成相应的功能。订单服务调用积分服务完成相应的功能。至此，整个支付订单的业务流程结束。下图清晰的展示了服务间的调用过程：好！结合业务场景，我们来看看这些组件在SpringCloud微服务架构中是如何相互协作的，它们各自的作用以及背后的原理。SpringCloud核心组件：Eureka先来考虑第一个问题：如果订单服务要调用库存服务、仓储服务、积分服务，如何调用？订单服务甚至不知道库存服务在哪台机器上！就算他想提出要求，也不知道该向谁提出，所以他也无能为力！这时候就轮到SpringCloudEureka上场了。Eureka是微服务架构中的注册中心，负责服务的注册和发现。我们来看下图，结合图片仔细分析一下整个过程：用于存储此服务的信息向EurekaServer注册。说白了，就是告诉EurekaServer自己在哪台机器上，监听在哪个端口上。而EurekaServer是一个注册中心，里面有一个注册中心，里面保存着每一个服务的机器和端口号。订单服务中也有一个EurekaClient组件。这个EurekaClient组件会向EurekaServer询问：库存服务在哪台机器上？哪个端口正在监听？仓储服务怎么样？积分服务呢？然后就可以从EurekaServer注册中心拉取相关信息到本地缓存中。这时候如果订单服务要调用库存服务，能不能找到你本地的EurekaClient，问下库存服务在哪台机器上？监听哪个端口？收到响应后，可以立即发送请求调用库存服务接口扣减库存！同理，如果订单服务需要调用仓储服务和积分服务，也是一样的。总结一下：EurekaClient：负责将这个服务的信息注册到EurekaServer中。EurekaServer：Registry，里面有一个注册中心，里面保存着每一个服务的机器和端口号。SpringCloud核心组件：Feign的订单服务现在知道库存服务、点服务和仓库服务在哪里，它正在监听哪些端口号。但是新的问题又出现了：订单服务是否需要写很多代码，与其他服务建立网络连接，然后构造一个复杂的请求，然后发送请求，最后返回的响应结果写很多代码？处理吗？这是上面过程翻译的代码片段，一起来看看，体会一下这种绝望无助的感觉吧！友情提醒，前方高能：看完上面的大段代码，是不是感觉背脊发凉，冒冷汗？其实你在服务之间调用的时候，如果每次都手写代码的话，代码量至少会比上面这段大好几倍，所以这件事根本就不是地球人能做的。既然如此，我们该怎么办？不用担心，Feign已经为我们提供了优雅的解决方案。让我们看看如果你使用Feign，你的订单服务调用库存服务的代码会发生什么？看完上面的代码感觉如何？是不是觉得整个世界都干净了，找到了重新活下去的勇气！没有建立连接、构造请求、解析响应的底层代码，只需要定义一个带注解的FeignClient接口，然后调用该接口即可。人们的FeignClient会根据你在底层的注解，与你指定的服务建立连接，构造请求，发起请求，获取响应，解析响应等。这一系列脏活累活都是Feign帮你完成的。那么问题来了，Feign是怎么做到如此神奇的呢？很简单，Feign的一个关键机制是使用动态代理。我们来看下图，结合图来分析一下：首先，如果你在一个接口上定义了@FeignClient注解，Feign会为这个接口创建一个动态代理。那么调用那个接口的话，其实质就是调用Feign创建的动态代理，是核心中的核心。Feign的动态代理会根据你在接口上的@RequestMapping等注解动态构造你要请求的服务地址。最后针对这个地址发起请求，解析响应。SpringCloud核心组件：Ribbon完成Feign，还没完成。现在新问题又来了，如果库存服务部署在5台机器上，如下：192.168.169:9000192.168.170:9000192.168.171:9000192.168.172:9000192.168.173:9000这下麻烦了！**Feign如何知道请求哪台机器？这就是SpringCloudRibbon派上用场的地方。Ribbon就是为了解决这个问题而设计的。它的作用是负载均衡，会帮你为每个请求选择一台机器，把请求平均分配到每台机器上。Ribbon的负载均衡默认使用最经典的RoundRobin轮询算法。这是什么？简单来说，如果订单服务向库存服务发起10次请求，那么让你请求第一台机器，然后是第二台机器，第三台机器，第四台机器，第五台机器，然后再来——一个循环，第一台机器，第二台机器。..等等。另外，Ribbon与Feign和Eureka紧密配合完成工作，具体如下：首先，Ribbon会从EurekaClient获取对应的服务注册中心，并知道所有的服务部署在哪些机器上，监控哪些端口号。然后Ribbon就可以使用默认的RoundRobin算法，选择一台Feign构造的机器，并向这台机器发起请求。对于上面的整个过程，再放一张图帮助大家更深入的理解：SpringCloud核心组件：Hystrix在微服务架构中，一个系统会有很多服务。以本文的业务场景为例：订单服务在一个业务流程中需要调用三个服务。现在假设订单服务本身最多只有100个线程可以处理请求。然后，点服务不幸挂了。订单服务每次调用积分服务都会卡住几秒，然后抛出超时异常。下面我们一起来分析一下，这会造成什么问题呢？如果系统处于高并发场景，当大量请求进来时，订单服务的100个线程会卡在请求点服务。结果，订单服务没有可以处理请求的线程。然后别人请求订单服务时，发现订单服务也挂了，不响应任何请求。以上就是微服务架构中可怕的服务雪崩问题，如下图所示：如上图，这么多服务互相调用，如果不做保护，如果某个服务挂了，会造成连锁反应，导致其他服务也挂掉。比如点服务挂了，那么订单服务的所有线程都会卡在请求点服务，所有线程都无法工作，导致订单服务瞬间挂掉，订单的所有请求别人的服务会卡住，无法响应。不过大家想一想，即使暂停积分服务，订单服务也不需要暂停！为什么？我们结合业务来看：下单付款时，只要扣掉库存，然后通知仓库发货就OK了。要是积分服务挂了，大不了等他恢复过来，慢慢靠人肉手动恢复数据！为什么一定要因为一个积分服务而暂停订单服务？不能接受的！既然分析了问题，那么如何解决呢？这时候，就轮到Hystrix登场了。Hystrix是一个隔离、断路、降级的框架。你是什??么意思？说白了Hystrix会创建很多小的线程池。比如订单服务请求库存服务是一个线程池，请求存储服务是一个线程池，请求信用服务是一个线程池。线程池中的每个线程仅用于请求该服务。打个比方：不幸的是，积分服务现在宕机了，会发生什么？当然，订单服务中调用积分服务的线程会卡住，无法工作！但由于订单服务调用库存服务和仓储服务的两个线程池都正常工作，因此这两个服务不会受到任何影响。这时候如果别人请求订单服务，订单服务仍然可以正常调用库存服务扣除库存，调用仓储服务通知发货。只是在调用积分服务时，每次都会报错。但是如果信用服务都挂了，为什么每次调用都要卡几秒呢？**是否有意义？当然不是！**所以我们可以直接融合积分服务。比如你在5分钟内请求积分服务，它会直接返回。不要去网络请求卡了几秒。这个过程就是所谓的断路器！那人又说，哥，如果积分服务失败，你就掉线了。无论如何，你在做什么！为什么什么都不做就直接回去？没问题，降级吧：每次调用积分服务，都会在数据库中记录一条消息，说你给某个用户加了多少积分，因为积分服务宕机了，所以加不成功！这样，当积分服务恢复后，你就可以根据这些记录手动加分了。此过程称为降级。为了帮助大家更直观的理解，我们用一张图来梳理一下Hystrix隔离、熔断、降级的全过程：网关。该组件负责网络路由。不懂网络路由？好吧，我告诉你，如果没有Zuul，你的日常工作会怎样？假设你后台部署了上百个服务，现在有个前端小哥，人家的请求直接从浏览器发出来。比如：如果有人要请求一个库存服务，你还让他们记住这个服务的名字是inventory-service吗？部署在5台机器上？就算人家愿意记住这个，你有后台上百个服务的名称和地址吗？难不成别人要了一个，就得记住一个？要这么玩，真是友谊之舟，说来就翻！上面的情况简直是不现实的。所以在一般的微服务架构中，一定要在里面设计一个网关，比如android，ios，pc前端，微信小程序，H5等等，你不需要关心后端几百个服务，你知道有一个网关，所有的请求都走网关，网关会根据请求的一些特征，把请求转发给各个后端服务。而且有了网关之后，还有很多好处，比如统一降级、限流、认证授权、安全等等。总结最后总结一下以上SpringCloud核心组件在微服务架构中的作用：Eureka：每个服务启动时，EurekaClient会向EurekaServer注册该服务，EurekaClient也可以轮流使用。EurekaServer拉取注册表，以便它知道其他服务在哪里。Ribbon：服务之间发起请求时，基于Ribbon进行负载均衡，选择一个服务的多台机器中的一台。Feign：基于Feign的动态代理机制，根据注解和选择的机器，拼接请求URL地址并发起请求。Hystrix：通过Hystrix的线程池发起请求。不同的服务使用不同的线程池，实现了不同服务调用的隔离，避免了服务雪崩的问题。Zuul：前端和移动端如果要调用后端系统，统一通过Zuul网关进入，Zuul网关将请求转发给相应的服务。以上就是我们通过一个电商业务场景来讲解SpringCloud微服务架构的几个核心组件的底层原理。文字摘要不够直观？没问题！我们通过一张图把SpringCloud的五个核心组件串联起来，再直观感受一下底层的架构原理：
