如何正確使用 Spring Cloud？【上】

如何更快地交付軟件，每周、每天甚至每個小時向用戶發布新特性？如何讓新員工在入職后就能部署代碼？在如此快的節奏下如何保證質量？快，我們應用開發面臨的主要挑戰，交付越快就越能緊密地收集到用戶反饋，從而更有效地滿足用戶需求。

微服務、DevOps、云計算，業界應對“快”挑戰的三大兵器，但其中任何一件都不是能輕松玩轉的。微服務，在帶來好處的同時，也引入了大量復雜度；DevOps，不僅要求團隊文化、組織架構和研發流程做出調整，還對應用開發提出了新的要求；虛擬機、容器、鏡像等新技術亟待學習，我們能快速跨越云計算這套技術棧嗎？

Spring Cloud，它將幫我們填平橫跨在應用開發與微服務、DevOps、云計算之間的溝壑，讓我們輕松擁抱云上微服務，但你知道它是如何做到的嗎？你對它有全面的了解嗎？你知道如何正確使用它嗎？新概念新技術層出不窮，讓人云里霧里，你是否想撥開云霧對它們有更清晰的認知？磨刀不誤砍柴工，趕快來看一看「IT老兵哥」寫的系列文章，你將收獲下列知識：

• 微服務、DevOps、云計算的關系
• Spring Boot 的設計原理
• Spring Boot 集成了哪些常用套件
• Spring Cloud 微服務全家桶有哪些
• Spring Cloud 如何支持 DevOps
• Spring Cloud 如何適配云基礎設施
• Spring Cloud 填空式應用開發模式

1. 微服務、DevOps、云計算之間的關系

隨著互聯網重構各行各業的速度不斷加快，我們應用開發主要遭遇了哪些新的挑戰？快，天下武功唯快不破，應用開發的速度也越來越快。軟件研發流程運轉越快，企業就能更快地交付軟件，就能更緊密地收集用戶反饋，從而更有效地滿足用戶需求，打造出更加優秀的產品，從而構筑起強大的競爭力，但：

• 如何做到每周、每天甚至每個小時向客戶發布新特性呢？
• 如何讓新員工在入職第一天甚至面試階段就部署代碼呢？
• 在代碼部署之后，如何確信應用運行正常而安然入睡呢？

這就是我們應用開發面臨的主要挑戰，微服務、DevOps、云計算是業界應對此挑戰的三大法寶：

• 微服務：互聯網業務的復雜度和規模都在快速地增長，單體式應用很難滿足這種發展需求，將應用程序分解成獨立的微服務，每個微服務都能很好地完成一個小任務，化整為零。每個微服務可以選擇最合適的技術和語言來開發，由小型團隊創建和管理，彼此溝通成本較低，從而做到快速迭代。
• DevOps：微服務解決了單個應用規模大、迭代速度慢、擴展變更難等問題，提升了應用開發的速度，但整體研發流程的效率還有待于提升，傳統職能矩陣式的研發方式就不太適應了，需要以產品為線索打破不同職責團隊之間的隔閡，開發運維一體化就應運而生了，做到持續集成和持續交付。
• 云計算：微服務關注軟件的開發期，云計算關注軟件的運行期，DevOps 就是連通開發期和運行期。互聯網業務的訪問量都是海量的，而且存在波峰波谷，這就需要應用能夠彈性伸縮，也就要求基礎資源可以自動地創建和銷毀，從而引出了虛擬機和容器等云計算技術。

上述三件寶物中的任何一件都不是輕輕松松就能玩轉的，接下來我們分頭來看一看，在掌握使用它們時會遇到哪些問題或困難：

• 首先，應用架構從“單體式”演進到“微服務”，在擁抱“微服務”上我們會遇到什么困難呢？任何事物都有兩面性，“微服務”也不例外，它在帶來一些好處的同時，也引入了一些復雜度。相對于單體式架構，微服務在迭代速度、部署頻率、系統性能、系統擴展性、技術棧多樣性等方面更有利于快速交付，但在架構復雜度、部署難度、運維難度、問題定位、管理成本等方面都有不少新的挑戰，那我們如何揚長避短真正擁抱“微服務”呢？
• 再者，DevOps，開發運維一體化，在此基礎上達到更高效地持續集成和持續交付。除了對企業文化、組織結構和流程系統提出了新的要求，DevOps 也要求我們應用開發做出新的調整。應用是否足夠標準化？是否能夠適用部署流水線？是否能夠做到一鍵部署等等？
• 最后，云計算，這是一種全新的 IT 基礎設施，我們可以像使用水電一樣使用計算、存儲和網絡等資源。虛擬機、容器、鏡像等新技術需要我們熟悉和掌握，我們大家能否快速跨越云計算這套技術棧呢？我們的應用能否快速地遷移上云呢？怎樣充分使用云計算的特性，讓應用更具彈性，這些都是我們將要面臨和解決的新挑戰。

2. Spring、Spring Boot、Spring Cloud 之間的關系

現在我們已經初步清楚遇到了什么問題，接下來我們一起來看一下，Spring Cloud 是如何幫助我們應對這些挑戰的？它會給應用開發帶來哪些變化呢？我們人類文明的發展主要體現在分工合作上，就像水電成為基礎設施之后，我們每家每戶就不會自己生產水和電了，技術的發展也符合這個趨勢，云計算就是將一些通用的、標準的技術納入到基礎設施范疇，讓我們可以聚焦在業務領域，通過分工協作來提升交付的效率。Spring Cloud 也是遵循上述規則，從不同維度幫我們應用開發做了許多輔助工作，讓應用開發變得更加簡單。

Spring 作為應用開發框架已經存在很多年了，隨著JAVA開發技術的不斷發展豐富，Spring 的體量變得越來越大，配置使用也變得越來越復雜，尤其是云計算和微服務等新技術的出現，Spring Boot 和 Spring Cloud 應運而生了，新概念容易讓人困惑，我們有必要厘清它們彼此的關系：

2.1 Spring

Spring Framework，一個開源 Java/Java EE 全功能棧的應用開發框架，包含了展示層、領域層、數據層等主流的技術框架：

1）核心容器（Core Container）

Spring-Core：核心工具類，Spring其他模塊大量使用Spring-Core；
Spring-Beans：Spring定義Bean的支持；
Spring-Context：運行時Spring容器；
Spring-Context-Support：Spring容器對第三方包的集成支持；
Spring-Expression：使用表達式語言在運行時查詢和操作對象；

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：對消息架構和協議的支持。

4）Web

Spring-Web：提供基礎的Web集成的功能，在Web項目中提供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環境支持；

5）數據訪問/集成（Data Access/Integration）

Spring-JDBC：提供以JDBC訪問數據庫的支持；
Spring-TX：提供編程式和聲明式的事務支持；
Spring-ORM：提供對對象/關系映射技術的支持；
Spring-OXM：提供對對象/XML映射技術的支持；
Spring-JMS：提供對JMS的支持；

除此之外，圍繞著 Spring Framework 已經形成一個龐大的生態圈，包含 Spring Data、Spring Batch、Spring Security、Spring Integration、Spring AMQP、Spring Mobile、Spring for Android、Spring Web Flow、Spring Shell 等頂級子項目，通過復用讓開發者可以快速開發業務應用。

2.2 Spring Boot

Spring Boot 對 Spring 做了一層簡單包裝，簡化了 Spring 應用的開發，通過編寫少量的代碼就能搭建一個簡單的應用。它秉持默認約定大于配置的理念，簡化了原本復雜的配置文件，為 Spring 和第三方庫提供開箱即用的設置，提供一套快速開發單個微服務的腳手架，讓我們上手和開發更加方便高效。

2.3 Spring Cloud

一套分布式服務治理的框架，為我們提供分布式服務所依賴的配置中心、服務注冊發現、斷路器、負載均衡、微代理、消息總線、數據監控等套件。Spring Boot 是 Spring 的快速配置腳手架，我們可以基于 Spring Boot 快速開發單個微服務，Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的微服務開發套裝；Spring Boot 專注于快速地開發單個微服務，Spring Cloud 關注全局的服務治理框架。

Spring 沒有重復發明輪子，它只是將目前各家公司比較成熟、經過考驗的服務框架組合起來，通過 Spring Boot 封裝屏蔽了復雜的配置和實現原理，最終給開發者提供了一套簡單易懂、易部署和易維護的分布式系統開發工具包。微服務是可以獨立部署、水平擴展、獨立訪問的服務單元，Spring Cloud 就是這些微服務的大管家，微服務架構下組件的數量會非常多，Spring Cloud 需要提供各種方案來管理整個生態。Spring Boot 可以不依賴 Spring Cloud 獨立使用，但是 Spring Cloud 離不開 Spring Boot，它們的依賴關系就是：

Spring -> Spring Boot > Spring Cloud

3. Spring 集成了哪些常用組件？

從 2004 年發布 1.0 版本開始，Spring 目前已經演進至 5.x 版本了，為不同時期的應用開發提供了強有力的支撐。現在我們正面對微服務、DevOps、云計算這些新的挑戰，Spring 家族的新生力量 Spring Cloud 又將給我們提供哪些方面的支撐呢？概括起來說，我覺得主要分為四類：

• 在單個微服務的構建上，它提供了一套應用開發框架，主體是基于 Spring Framework 這個生態的開源產品。
• 在水平維度服務集成上，它以 Starter 的方式集成了大量常用組件和微服務全家桶，達到開箱即用，降低我們開發微服務的難度，提升效率，避免重復投入。
• 在垂直維度資源調度上，它可以跟 Cloud Foundry、Kubernetes、Docker 等平滑集成，讓應用上云更加簡單，讓資源調度變得更加智能高效，讓應用具備更大的彈性。
• 在研發流程全線連通上，它可以跟 DevOps 相關系統做一些配合和優化，以便應用能夠更加順暢地通過各個研發環節，讓持續集成、持續交付更加高效。

接下來，我們將展開每個點來看一看。首先，我們來看一下它究竟集成了一些什么樣的常用組件：

• 監控服務類，包括主機監控（Vector）、應用監控（Actuator）等；
• 存儲服務類，包括關系型數據庫（MySQL）、文檔型數據庫（MangoDB）、內存型數據庫（Redis）等；
• 消息服務類，包括 ActiveMQ、RocketMQ、Kafka 等；
• 安全服務類，包括 OAuth3.0、JWT 等。

本文主要價值是幫助大家梳理出 Spring Cloud 相關的知識框架，也就是我們常說的全局視角或者上帝視角。有了這個框架之后，我們可以根據自己的需要按圖索驥找相關節點的資料來研究學習，不至于陷入細節找不到方向。當然，考慮到我們每個人的工作學習情況不同，平時遇到的問題也不同，本文內容無法覆蓋所有人遇到的問題，歡迎大家留言提問，也歡迎關注「 IT老兵哥 」交流互動，謝謝！

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