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Spring Cloud 中斷路器 Circuit Breaker 的應用

環境：Springboot2.3.12.RELEASE +

cloud-netflix-hystrix2.2.10.RELEASE

簡介

SpringCloud Circuit breaker(斷路器)提供了跨不同斷路器實現的抽象。它提供了在應用程序中使用的一致API，允許開發人員選擇最適合應用程序需要的斷路器實現。

支持的斷路器類型：

Netfix Hystrix
Resilience4J
Sentinel
Spring Retry

核心概念

要在代碼中創建斷路器(circuit breaker)，可以使用斷路器工廠API。當您在類路徑中包含Spring Cloud Circuit Breaker starter時，將自動創建一個實現此API的bean。下面給出了使用此API的一個非常簡單的示例：

@Service
public static class DemoService {
private RestTemplate rest;
private CircuitBreakerFactory cbFactory;
public DemoService(RestTemplate rest, CircuitBreakerFactory cbFactory) {
this.rest = rest;
this.cbFactory = cbFactory;
}
public String slow() {
// 通過默認的CircuitBreakerFactory工廠創建一個指定id（名稱）的斷路器
// run方法是實際執行你的業務方法，第二個參數throwable 是當發生異常或者是執行超時
// 執行的回退（降級）處理
return cbFactory.create("slow").run(() -> rest.getForObject("/slow", String.class), throwable -> "fallback");
}
}

項目配置

通過引入下面不同依賴來確定使用具體的那個斷路器：

Hystrix - org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-hystrix
Resilience4J - org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j
Reactive Resilience4J - org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-reactor-resilience4j
Spring Retry - org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-spring-retry
Sentinal - org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-sentinal

以上5種斷路器是不同的實現方式，根據需要引入即可。

示例

這里以Hystrix為例來使用

引入依賴

org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-netflix-hystrix
2.2.10.RELEASE

定義具有熔斷功能的服務

@Service
public class DemoService {
private RestTemplate rest;
// 注入系統默認的實現
private CircuitBreakerFactory cbFactory;
public DemoService(RestTemplate rest, CircuitBreakerFactory cbFactory) {
this.rest = rest;
this.cbFactory = cbFactory;
}
public String slow() {
// 使用系統默認的實現創建斷路器進行業務的處理
return cbFactory.create("slow").run(() -> rest.getForObject("http://localhost:8080/demos/slow", String.class), throwable -> "fallback");
}
public String slow2() {
// 使用自定義的斷路器工廠進行業務的處理
return cbf().create("demo-slow").run(() -> rest.getForObject("http://localhost:8080/demos/slow", String.class), throwable -> "fallback");
}
// 可以將這個定義為Bean來覆蓋系統默認的實現，在系統默認的實現上有條件限定
private CircuitBreakerFactory cbf() {
HystrixCircuitBreakerFactory cbf = new HystrixCircuitBreakerFactory() ;
// 配置線程池
HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolProperties = HystrixThreadPoolProperties.Setter() ;
threadPoolProperties.withCoreSize(5)
.withKeepAliveTimeMinutes(5)
.withMaxQueueSize(Integer.MAX_VALUE)
.withQueueSizeRejectionThreshold(1000) ;
// 配置默認的執行行為屬性
HystrixCommandProperties.Setter commandProperties = HystrixCommandProperties.Setter() ;
commandProperties.withCircuitBreakerEnabled(true)
// 當請求超過了3s那么斷路器就會工作進行回退（降級處理），執行上面run方法中的第二個參數
.withExecutionTimeoutInMilliseconds(3000)
.withRequestCacheEnabled(true)
// 隔離策略有兩種THREAD，SEMAPHORE
// THREAD: 避免線程被阻塞
// SEMAPHORE: 適合高并發限流處理；因為線程池的方式一般不會創建過多的線程
// 線程是有限的，在高并發情況下是沒法滿足響應處理的。
.withExecutionIsolationStrategy(ExecutionIsolationStrategy.THREAD);
// 將其加入到集合中，為不同的服務創建不同的配置
cbf.configure(builder -> {
builder.commandProperties(commandProperties).groupName("demo") ;
}, "demo-slow");
// 當默認的id不存在時使用這默認的配置
cbf.configureDefault(id -> {
HystrixCommand.Setter setter = HystrixCommand.Setter
.withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("demo")) // 服務分組，大的模塊
.andCommandKey(HystrixCommandKey.Factory.asKey("demo-slow")) // 服務標識（具體服務分組中的某一個子的服務），子模塊
.andThreadPoolKey(HystrixThreadPoolKey.Factory.asKey("demo-pools")) // 線程池名稱
.andThreadPoolPropertiesDefaults(threadPoolProperties) // 線程池相關配置
.andCommandPropertiesDefaults(commandProperties) ; // 執行時相關屬性配置
return setter ;
});
return cbf ;
}
}

Controller接口

@RestController
@RequestMapping("/demos")
public class DemoController {
@Resource
private DemoService demoService ;
@GetMapping("/index")
public Object index() {
return demoService.slow2() ;
}
@GetMapping("/slow")
public Object slow() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5) ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "slow" ;
}
}

原理

CircuitBreakerFactory#create方法創建了CircuitBreaker實例。

根據當前的CLASSPATH我們使用的是Hystrix，那么這里使用的工廠就是：

HystrixCircuitBreakerFactory類

public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory {

泛型參數：Setter就是用來配置Hystrix相關配置信息的(這里主要用來CommandKey與Setter進行綁定)，HystrixConfigBuilder用來構建 HystrixCommand.Setter對象。

當執行HystrixCircuitBreakerFactory#configure方法時：

public abstract class AbstractCircuitBreakerFactory> {
private final ConcurrentHashMap configurations = new ConcurrentHashMap<>();
public void configure(Consumer consumer, String... ids) {
for (String id : ids) {
// 構建一個Builder對象
CONFB builder = configBuilder(id);
// 這里通過builder(HystrixConfigBuilder)對象來應用Consumer中編寫的配置信息
consumer.accept(builder);
// 構建HystrixCommand.Setter 對象
CONF conf = builder.build();
// 最后將通過id 與 Setter對象綁定key=value存入Map集合中
getConfigurations().put(id, conf);
}
}
// 該方法在子類HystrixCircuitBreakerFactory中實現
protected abstract CONFB configBuilder(String id);
}

斷路器具體的子類實現

HystrixCircuitBreakerFactory

// 子類繼承的父類中的泛型：第一個泛型參數：需要構建什么樣的一個配置，第二個泛型參數：通過誰來構建第一個泛型參數配置
public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory {
public HystrixConfigBuilder configBuilder(String id) {
return new HystrixConfigBuilder(id);
}
public static class HystrixConfigBuilder extends AbstractHystrixConfigBuilder {
public HystrixConfigBuilder(String id) {
super(id);
}
// 從這里也看出來最終Builder就是用來構建Setter對象用
@Override
public HystrixCommand.Setter build() {
return HystrixCommand.Setter.withGroupKey(getGroupKey())
.andCommandKey(getCommandKey())
.andCommandPropertiesDefaults(getCommandPropertiesSetter());
}
}
}

斷路器工廠有了，接下來就是通過工廠創建具體的斷路器對象了。

通過上面的代碼執行cbf().create("demo-slow")方法時執行了什么?

public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory {
private Function defaultConfiguration = id -> HystrixCommand.Setter
.withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey(getClass().getSimpleName()))
.andCommandKey(HystrixCommandKey.Factory.asKey(id));
public HystrixCircuitBreaker create(String id) {
// 通過上面分析最終所有的Hystrix的Setter會與id綁定存入一個Map中
// 這里computeIfAbsent方法先從集合中通過id獲取，如果獲取不到則將第二個參數存入集合中返回
HystrixCommand.Setter setter = getConfigurations().computeIfAbsent(id, defaultConfiguration);
return new HystrixCircuitBreaker(setter);
}
}