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如何正确使用SpringCloud？【上】

如何更快地交付软件，每周、每天甚至每个小时向用户发布新特性？如何让新员工在入职后就能部署代码？在如此快的节奏下如何保证质量？快，我们应用开发面临的主要挑战，交付越快就越能紧密地收集到用户反馈，从而更有效地满足用户需求。

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微服务、DevOps、云计算，业界应对“快”挑战的三大兵器，但其中任何一件都不是能轻松玩转的。微服务，在带来好处的同时，也引入了大量复杂度；DevOps，不仅要求团队文化、组织架构和研发流程做出调整，还对应用开发提出了新的要求；虚拟机、容器、镜像等新技术亟待学习，我们能快速跨越云计算这套技术栈吗？

Spring Cloud，它将帮我们填平横跨在应用开发与微服务、DevOps、云计算之间的沟壑，让我们轻松拥抱云上微服务，但你知道它是如何做到的吗？你对它有全面的了解吗？你知道如何正确使用它吗？新概念新技术层出不穷，让人云里雾里，你是否想拨开云雾对它们有更清晰的认知？磨刀不误砍柴工，赶快来看一看「IT老兵哥」写的系列文章，你将收获下列知识：

  • 微服务、DevOps、云计算的关系
  • Spring Boot 的设计原理
  • Spring Boot 集成了哪些常用套件
  • Spring Cloud 微服务全家桶有哪些
  • Spring Cloud 如何支持 DevOps
  • Spring Cloud 如何适配云基础设施
  • Spring Cloud 填空式应用开发模式

1. 微服务、DevOps、云计算之间的关系

随着互联网重构各行各业的速度不断加快，我们应用开发主要遭遇了哪些新的挑战？快，天下武功唯快不破，应用开发的速度也越来越快。软件研发流程运转越快，企业就能更快地交付软件，就能更紧密地收集用户反馈，从而更有效地满足用户需求，打造出更加优秀的产品，从而构筑起强大的竞争力，但：

  • 如何做到每周、每天甚至每个小时向客户发布新特性呢？
  • 如何让新员工在入职第一天甚至面试阶段就部署代码呢？
  • 在代码部署之后，如何确信应用运行正常而安然入睡呢？

这就是我们应用开发面临的主要挑战，微服务、DevOps、云计算是业界应对此挑战的三大法宝：

  • 微服务：互联网业务的复杂度和规模都在快速地增长，单体式应用很难满足这种发展需求，将应用程序分解成独立的微服务，每个微服务都能很好地完成一个小任务，化整为零。每个微服务可以选择最合适的技术和语言来开发，由小型团队创建和管理，彼此沟通成本较低，从而做到快速迭代。
  • DevOps：微服务解决了单个应用规模大、迭代速度慢、扩展变更难等问题，提升了应用开发的速度，但整体研发流程的效率还有待于提升，传统职能矩阵式的研发方式就不太适应了，需要以产品为线索打破不同职责团队之间的隔阂，开发运维一体化就应运而生了，做到持续集成和持续交付。
  • 云计算：微服务关注软件的开发期，云计算关注软件的运行期，DevOps 就是连通开发期和运行期。互联网业务的访问量都是海量的，而且存在波峰波谷，这就需要应用能够弹性伸缩，也就要求基础资源可以自动地创建和销毁，从而引出了虚拟机和容器等云计算技术。

上述三件宝物中的任何一件都不是轻轻松松就能玩转的，接下来我们分头来看一看，在掌握使用它们时会遇到哪些问题或困难：

  • 首先，应用架构从“单体式”演进到“微服务”，在拥抱“微服务”上我们会遇到什么困难呢？任何事物都有两面性，“微服务”也不例外，它在带来一些好处的同时，也引入了一些复杂度。相对于单体式架构，微服务在迭代速度、部署频率、系统性能、系统扩展性、技术栈多样性等方面更有利于快速交付，但在架构复杂度、部署难度、运维难度、问题定位、管理成本等方面都有不少新的挑战，那我们如何扬长避短真正拥抱“微服务”呢？
  • 再者，DevOps，开发运维一体化，在此基础上达到更高效地持续集成和持续交付。除了对企业文化、组织结构和流程系统提出了新的要求，DevOps 也要求我们应用开发做出新的调整。应用是否足够标准化？是否能够适用部署流水线？是否能够做到一键部署等等？
  • 最后，云计算，这是一种全新的 IT 基础设施，我们可以像使用水电一样使用计算、存储和网络等资源。虚拟机、容器、镜像等新技术需要我们熟悉和掌握，我们大家能否快速跨越云计算这套技术栈呢？我们的应用能否快速地迁移上云呢？怎样充分使用云计算的特性，让应用更具弹性，这些都是我们将要面临和解决的新挑战。

2. Spring、Spring Boot、Spring Cloud 之间的关系

现在我们已经初步清楚遇到了什么问题，接下来我们一起来看一下，Spring Cloud 是如何帮助我们应对这些挑战的？它会给应用开发带来哪些变化呢？我们人类文明的发展主要体现在分工合作上，就像水电成为基础设施之后，我们每家每户就不会自己生产水和电了，技术的发展也符合这个趋势，云计算就是将一些通用的、标准的技术纳入到基础设施范畴，让我们可以聚焦在业务领域，通过分工协作来提升交付的效率。Spring Cloud 也是遵循上述规则，从不同维度帮我们应用开发做了许多辅助工作，让应用开发变得更加简单。

Spring 作为应用开发框架已经存在很多年了，随着JAVA开发技术的不断发展丰富，Spring 的体量变得越来越大，配置使用也变得越来越复杂，尤其是云计算和微服务等新技术的出现，Spring Boot 和 Spring Cloud 应运而生了，新概念容易让人困惑，我们有必要厘清它们彼此的关系：

2.1 Spring

Spring Framework，一个开源 Java/Java EE 全功能栈的应用开发框架，包含了展示层、领域层、数据层等主流的技术框架：

1）核心容器（Core Container）

Spring-Core：核心工具类，Spring其他模块大量使用Spring-Core；
Spring-Beans：Spring定义Bean的支持；
Spring-Context：运行时Spring容器；
Spring-Context-Support：Spring容器对第三方包的集成支持；
Spring-Expression：使用表达式语言在运行时查询和操作对象；

2）AOP

Spring-AOP：基于代理的AOP支持；
Spring-Aspects：基于AspectJ的AOP支持；

3）消息（Messaging）

spring-Messaging：对消息架构和协议的支持。

4）Web

Spring-Web：提供基础的Web集成的功能，在Web项目中提供Spring的容器；
Spring-WebMVC：提供基于Servlet的Spring MVC；
Spring-WebSocket：提供WebSocket功能；
Spring-WebMVC-Portlet：提供Portlet环境支持；

5）数据访问/集成（Data Access/Integration）

Spring-JDBC：提供以JDBC访问数据库的支持；
Spring-TX：提供编程式和声明式的事务支持；
Spring-ORM：提供对对象/关系映射技术的支持；
Spring-OXM：提供对对象/XML映射技术的支持；
Spring-JMS：提供对JMS的支持；

除此之外，围绕着 Spring Framework 已经形成一个庞大的生态圈，包含 Spring Data、Spring Batch、Spring Security、Spring Integration、Spring AMQP、Spring Mobile、Spring for Android、Spring Web Flow、Spring Shell 等顶级子项目，通过复用让开发者可以快速开发业务应用。

2.2 Spring Boot

Spring Boot 对 Spring 做了一层简单包装，简化了 Spring 应用的开发，通过编写少量的代码就能搭建一个简单的应用。它秉持默认约定大于配置的理念，简化了原本复杂的配置文件，为 Spring 和第三方库提供开箱即用的设置，提供一套快速开发单个微服务的脚手架，让我们上手和开发更加方便高效。

2.3 Spring Cloud

一套分布式服务治理的框架，为我们提供分布式服务所依赖的配置中心、服务注册发现、断路器、负载均衡、微代理、消息总线、数据监控等套件。Spring Boot 是 Spring 的快速配置脚手架，我们可以基于 Spring Boot 快速开发单个微服务，Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的微服务开发套装；Spring Boot 专注于快速地开发单个微服务，Spring Cloud 关注全局的服务治理框架。

Spring 没有重复发明轮子，它只是将目前各家公司比较成熟、经过考验的服务框架组合起来，通过 Spring Boot 封装屏蔽了复杂的配置和实现原理，最终给开发者提供了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。微服务是可以独立部署、水平扩展、独立访问的服务单元，Spring Cloud 就是这些微服务的大管家，微服务架构下组件的数量会非常多，Spring Cloud 需要提供各种方案来管理整个生态。Spring Boot 可以不依赖 Spring Cloud 独立使用，但是 Spring Cloud 离不开 Spring Boot，它们的依赖关系就是：

Spring -> Spring Boot > Spring Cloud

3. Spring 集成了哪些常用组件？

从 2004 年发布 1.0 版本开始，Spring 目前已经演进至 5.x 版本了，为不同时期的应用开发提供了强有力的支撑。现在我们正面对微服务、DevOps、云计算这些新的挑战，Spring 家族的新生力量 Spring Cloud 又将给我们提供哪些方面的支撑呢？概括起来说，我觉得主要分为四类：

  • 在单个微服务的构建上，它提供了一套应用开发框架，主体是基于 Spring Framework 这个生态的开源产品。
  • 在水平维度服务集成上，它以 Starter 的方式集成了大量常用组件和微服务全家桶，达到开箱即用，降低我们开发微服务的难度，提升效率，避免重复投入。
  • 在垂直维度资源调度上，它可以跟 Cloud Foundry、Kubernetes、Docker 等平滑集成，让应用上云更加简单，让资源调度变得更加智能高效，让应用具备更大的弹性。
  • 在研发流程全线连通上，它可以跟 DevOps 相关系统做一些配合和优化，以便应用能够更加顺畅地通过各个研发环节，让持续集成、持续交付更加高效。

接下来，我们将展开每个点来看一看。首先，我们来看一下它究竟集成了一些什么样的常用组件：

  • 监控服务类，包括主机监控（Vector）、应用监控（Actuator）等；
  • 存储服务类，包括关系型数据库（MySQL）、文档型数据库（MangoDB）、内存型数据库（redis）等；
  • 消息服务类，包括 ActiveMQ、RocketMQ、Kafka 等；
  • 安全服务类，包括 OAuth3.0、JWT 等。

本文主要价值是帮助大家梳理出 Spring Cloud 相关的知识框架，也就是我们常说的全局视角或者上帝视角。有了这个框架之后，我们可以根据自己的需要按图索骥找相关节点的资料来研究学习，不至于陷入细节找不到方向。当然，考虑到我们每个人的工作学习情况不同，平时遇到的问题也不同，本文内容无法覆盖所有人遇到的问题，欢迎大家留言提问，也欢迎关注「 IT老兵哥」交流互动，谢谢！

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