Spring Cloud认识三之服务网关和服务消费以及异常处理

本文，我们将学习 Spring Cloud的另一个组件：zuul，它提供微服务的网关功能，即中转站，通过它提供的接口，可以转发不同的服务。在学习 zuul 之前，我们先接着上一篇的代码，来看看服务提供者是如何提供服务的。

在服务提供者的 module 下创建 HelloController 类，添加内容如下：

@RestController
public class HelloController {

    @RequestMapping("index")
    public String index(){
        return "Hello World!";
    }
}

然后分别启动服务注册中心和服务提供者，浏览器输入：http://localhost:8762/index，即可看见如下画面：

在实际的项目中，一个项目可能会包含很多个服务，每个服务的端口和 IP 都可能不一样。那么，如果我们以这种形式提供接口给外部调用，代价是非常大的。从安全性上考虑，系统对外提供的接口应该进行合法性校验，防止非法请求，如果按照这种形式，那每个服务都要写一遍校验规则，维护起来也很麻烦。

这个时候，我们需要统一的入口，接口地址全部由该入口进入，而服务只部署在局域网内供这个统一的入口调用，这个入口就是我们通常说的服务网关。

Spring Cloud 给我们提供了这样一个解决方案，那就是 zuul，它的作用就是进行路由转发、异常处理和过滤拦截。下面，我将演示如果使用 zuul 创建一个服务网关。

创建 gateway 工程

在父项目上右键 -> New -> Module，创建一个名为 gateway 的工程，在其 pom.xml 中，加入如下依赖：

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-zuul</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

创建 Application 启动类，并增加 @EnableZuulProxy 注解：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableZuulProxy
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

最后添加 application.yml 配置文件，内容如下：

eureka:
  client:
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: gateway
zuul:
  routes:
    api:
      path: /api/**
      serviceId: eurekaclient

我们可以看到，服务网关的配置多了几项，具体含义如下。

• zuul.routes.api.path：指定请求基础地址，其中 API 可以是任何字符。

• serviceId：转发到的服务 ID，也就是指定服务的 application.name，上述实例的含义表示只要包含 /api/ 的地址，都自动转发到 eurekaclient 的服务去。

然后我们启动服务注册中心、服务提供者、服务网关，访问地址：http://localhost:8080/api/index，我们可以看到和之前的界面完全一样。其实只要引入了 zuul，它就会自动帮我们实现反向代理和负载均衡。配置文件中的地址转发其实就是一个反向代理，那它如何实现负载均衡呢？

我们修改服务提供者的 Controller 如下：

RestController
public class HelloController {

    @Value("${server.port}")
    private int port;

    @RequestMapping("index")
    public String index(){
        return "Hello World!,端口："+port;
    }
}

重新启动。然后再修改服务提供者的端口为8673，再次启动它（切记：原先启动的不要停止），访问地址：http://localhost:8761，我们可以看到 eurekaclient 服务有两个地址：

再不断访问地址：http://localhost:8080/api/index，可以看到交替出现以下界面：

由此可以得出，当一个服务启动多个端口时，zuul 服务网关会依次请求不同端口，以达到负载均衡的目的。

服务拦截

前面我们提到，服务网关还有个作用就是接口的安全性校验，这个时候我们就需要通过 zuul 进行统一拦截，zuul 通过继承过滤器 ZuulFilter 进行处理，下面请看具体用法。

新建一个类 ApiFilter 并继承 ZuulFilter：

@Component
public class ApiFilter extends ZuulFilter {

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 0;
    }

    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    @Override
    public Object run() {
        //这里写校验代码
        return null;
    }
}

其中：

• filterType 为过滤类型，可选值有 pre（路由之前）、routing（路由之时）、post（路由之后）、error（发生错误时调用）。
• filterOrdery 为过滤的顺序，如果有多个过滤器，则数字越小越先执行
• shouldFilter 表示是否过滤，这里可以做逻辑判断，true 为过滤，false 不过滤
• run 为过滤器执行的具体逻辑，在这里可以做很多事情，比如：权限判断、合法性校验等。

下面，我们来做一个简单的安全验证：

@Override
    public Object run() {
        //这里写校验代码
        RequestContext context = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = context.getRequest();
        String token = request.getParameter("token");
        if(!"12345".equals(token)){
            context.setSendZuulResponse(false);
            context.setResponseStatusCode(401);
            try {
                context.getResponse().getWriter().write("token is invalid.");
            }catch (Exception e){}
        }
        return null;
    }

启动 gateway，在浏览器输入地址：http://localhost:8080/api/index，可以看到以下界面：

再通过浏览器输入地址：http://localhost:8080/api/index?token=12345,可以看到以下界面：

错误拦截

在一个大型系统中，服务是部署在不同的服务器下面的，我们难免会遇到某一个服务挂掉或者请求不到的时候，如果不做任何处理，服务网关请求不到会抛出500错误，对用户是不友好的。

我们为了提供用户的友好性，需要返回友好性提示，zuul 为我们提供了一个名叫 ZuulFallbackProvider 的接口，通过它我们就可以对这些请求不到的服务进行错误处理。

新建一个类 ApiFallbackProvider 并且实现 ZuulFallbackProvider 接口：

Component
public class ApiFallbackProvider implements ZuulFallbackProvider{

    @Override
    public String getRoute() {
        return "eurekaclient";
    }

    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
        return new ClientHttpResponse() {
            @Override
            public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
                return HttpStatus.OK;
            }

            @Override
            public int getRawStatusCode() throws IOException {
                return 200;
            }

            @Override
            public String getStatusText() throws IOException {
                return "{code:0,message:\"服务器异常！\"}";
            }

            @Override
            public void close() {

            }

            @Override
            public InputStream getBody() throws IOException {
                return new ByteArrayInputStream(getStatusText().getBytes());
            }

            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
                headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
                return headers;
            }
        };
    }

其中，getRoute 方法返回要处理错误的服务名，fallbackResponse 方法返回错误的处理规则。

现在开始测试这部分代码，首先停掉服务提供者 eurekaclient，再重启 gateway，请求地址：http://localhost:8080/api/index?token=12345，即可出现以下界面：

前面我们提到，对外提供接口通过 zuul 服务网关实现。一个大型的系统由多个微服务模块组成，各模块之间不可避免需要进行通信，一般我们可以通过内部接口调用的形式，服务 A 提供一个接口，服务 B 通过 HTTP 请求调用服务 A 的接口，为了简化开发，Spring Cloud 提供了一个基础组件方便不同服务之间的 HTTP 调用，那就是 Feign。

什么是 Feign

Feign 是一个声明式的 HTTP 客户端，它简化了 HTTP 客户端的开发。使用 Feign，只需要创建一个接口并注解，就能很轻松的调用各服务提供的 HTTP 接口。Feign 默认集成了 Ribbon，默认实现了负载均衡。

创建 Feign 服务

在根项目上创建一个 module，命名为 feign，然后在 pom.xml 添加如下内容：

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-feign</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

创建 application.yml，内容如下：

eureka:
  client:
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
  port: 8081
spring:
  application:
    name: feign

最后创建一个启动类 Application:

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableFeignClients
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }

}

我们可以看到启动类增加了一个新的注解：@EnableFeignClients，如果我们要使用 Feign 声明式 HTTP 客户端，必须要在启动类加入这个注解，以开启 Feign。

这样，我们的 Feign 就已经集成完成了，那么如何通过 Feign 去调用之前我们写的 HTTP 接口呢？请看下面的做法。

首先创建一个接口 ApiService，并且通过注解配置要调用的服务地址：

@FeignClient(value = "eurekaclient")
public interface ApiService {

    @RequestMapping(value = "/index",method = RequestMethod.GET)
    String index();
}

分别启动注册中心 EurekaServer、服务提供者EurekaClient（这里服务提供者启动两次，端口分别为8762、8763，以观察 Feign 的负载均衡效果）。

然后在 Feign 里面通过单元测试来查看效果。

1.添加单元测试依赖。

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

2.添加测试代码。

@SpringBootTest(classes = Application.class)
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class TestDB {

    @Autowired
    private ApiService apiService;

    @Test
    public void test(){
        try {
            System.out.println(apiService.index());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最后分别启动两次单元测试类，我们可以发现控制台分别打印如下信息：

Hello World!,端口：8762

Hello World!,端口：8763

由此可见，我们成功调用了服务提供者提供的接口，并且循环调用不同的接口，说明它自带了负载均衡效果。

利用 Feign 的声明式 HTTP 客户端，通过注解的形式很容易做到不同服务之间的相互调用。

我们的服务最终是部署在服务器上，因为各种原因，服务难免会发生故障，那么其他服务去调用这个服务就会调不到，甚至会一直卡在那里，导致用户体验不好。针对这个问题，我们就需要对服务接口做错误处理，一旦发现无法访问服务，则立即返回并报错，我们捕捉到这个异常就可以以可读化的字符串返回到前端。

为了解决这个问题，业界提出了熔断器模型。

Hystrix 组件

SpringCloud 集成了 Netflix 开源的 Hystrix 组件，该组件实现了熔断器模型，它使得我们很方便地实现熔断器。

在实际项目中，一个请求调用多个服务是比较常见的，如果较底层的服务发生故障将会发生连锁反应。这对于一个大型项目是灾难性的。因此，我们需要利用 Hystrix 组件，当特定的服务不可用达到一个阈值（Hystrix 默认5秒20次），将打开熔断器，即可避免发生连锁反应。

代码实现

紧接上一篇的代码，Feign 是默认自带熔断器的，在 D 版本 SpringCloud 中是默认关闭的，我们可以在 application.yml 中开启它：

eureka:
  client:
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
  port: 8081
spring:
  application:
    name: feign
#开启熔断器
feign:
  hystrix:
    enabled: true

新建一个类 ApiServiceError.java 并实现 ApiService：

@Component
public class ApiServiceError implements ApiService {

    @Override
    public String index() {
        return "服务发生故障！";
    }
}

然后在 ApiService 的注解中指定 fallback：

@FeignClient(value = "eurekaclient",fallback = ApiServiceError.class)
public interface ApiService {

    @RequestMapping(value = "/index",method = RequestMethod.GET)
    String index();
}

再创建 Controller 类：ApiController，加入如下代码：

@RestController
public class ApiController {

    @Autowired
    private ApiService apiService;

    @RequestMapping("index")
    public String index(){
        return apiService.index();
    }
}

测试熔断器

分别启动注册中心 EurekaServer、服务提供者 EurekaClient 和服务消费者 Feign，然后访问：http://localhost:8081/index，可以看到顺利请求到接口：

然后停止 EurekaClient，再次请求，可以看到熔断器生效了：

熔断器监控

Hystrix 给我们提供了一个强大的功能，那就是 Dashboard。Dashboard 是一个 Web 界面，它可以让我们监控 Hystrix Command 的响应时间、请求成功率等数据。

下面我们开始改造 Feign 工程，在 Feign 工程的 pom.xml 下加入依赖：

<dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix-dashboard</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

这三个依赖缺一不可，否则会有意想不到的事情发生。

然后在启动类 Application.java 中加入 @EnableHystrixDashboard、@EnableCircuitBreaker 注解：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableFeignClients
@EnableHystrixDashboard
@EnableCircuitBreaker
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }

}

然后分别启动 EurekaServer、EurekaClient 和 Feign 并访问：http://localhost:8081/hystrix，可以看到如下画面：

按照上图箭头所示，输入相关信息后，点击 Monitor Stream 按钮进入下一界面，打开新窗口访问：http://localhost:8081/index，在 Dashboard 界面即可看到 Hystrix 监控界面：

Hystrix 熔断器的基本用法就介绍到这里。前面我们创建了注册中心、服务提供者、服务消费者、服务网关和熔断器，每个工程都有配置文件，而且有些配置是想通的，按照这个方式进行应用程序的配置，维护性较差，扩展性也较差，比如很多个服务都会配置数据源，而数据源只有一个，那么如果我们的数据源地址发生变化，所有地方都需要改，如何改进这个问题呢？下一篇所讲解的配置中心就是为解决这个问题而生的，敬请期待。