微服务Spring Cloud17_熔断器Hystrix7

一、简介

　Hystrix 在英文里面的意思是豪猪，它的logo看下面的图是一头豪猪，它在微服务系统中是一款提供保护机制的组件，和eureka一样也是由netflix公司开发。

　主页：https://github.com/Netflix/Hystrix/ 

　那么Hystrix的作用是什么呢？具体要保护什么呢？

　Hystrix是Netflix开源的一个延迟和容错库，用于隔离访问远程服务、第三方库，防止出现级联失败。

二、雪崩问题

　微服务中，服务间调用关系错综复杂，一个请求，可能需要调用多个微服务接口才能实现，会形成非常复杂的调用链 路：

　如图，一次业务请求，需要调用A、P、H、I四个服务，这四个服务又可能调用其它服务。

　如果此时，某个服务出现异常：

　例如： 微服务I 发生异常，请求阻塞，用户请求就不会得到响应，则tomcat的这个线程不会释放，于是越来越多的 用户请求到来，越来越多的线程会阻塞：

　服务器支持的线程和并发数有限，请求一直阻塞，会导致服务器资源耗尽，从而导致所有其它服务都不可用，形成雪 崩效应。

　这就好比，一个汽车生产线，生产不同的汽车，需要使用不同的零件，如果某个零件因为种种原因无法使用，那么就 会造成整台车无法装配，陷入等待零件的状态，直到零件到位，才能继续组装。  此时如果有很多个车型都需要这个 零件，那么整个工厂都将陷入等待的状态，导致所有生产都陷入瘫痪。一个零件的波及范围不断扩大。  

　Hystrix解决雪崩问题的手段主要是服务降级，包括：

• 线程隔离
• 服务熔断

三、线程隔离&服务降级 　　

　1、原理

　　线程隔离示意图：

　　解读：

• • Hystrix为每个依赖服务调用分配一个小的线程池，如果线程池已满调用将被立即拒绝，默认不采用排队，加速失败判定时间。
  • 用户的请求将不再直接访问服务，而是通过线程池中的空闲线程来访问服务，如果线程池已满，或者请求超 时，则会进行降级处理，什么是服务降级？

　　　　　　　　服务降级：优先保证核心服务，而非核心服务不可用或弱可用。

　　用户的请求故障时，不会被阻塞，更不会无休止的等待或者看到系统崩溃，至少可以看到一个执行结果（例如返回友 好的提示信息） 。

　　服务降级虽然会导致请求失败，但是不会导致阻塞，而且最多会影响这个依赖服务对应的线程池中的资源，对其它服务没有响应。

　　触发Hystrix服务降级的情况：

• • 线程池已满
  • 请求超时 

　2、动手实践

　　1）引入依赖 在 consumer-demo 消费端系统的pom.xml文件添加如下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

　　2）开启熔断 在启动类 ConsumerApplication 上添加注解：@EnableCircuitBreaker

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableCircuitBreaker
public class ConsumerApplication {
 // ...
}

　　可以看到，我们类上的注解越来越多，在微服务中，经常会引入上面的三个注解，于是Spring就提供了一个组合注 解：@SpringCloudApplication

　　因此，我们可以使用这个组合注解来代替之前的3个注解。 

@SpringCloudApplication
public class ConsumerApplication {
    // ...
}

　　3）编写降级逻辑 当目标服务的调用出现故障，我们希望快速失败，给用户一个友好提示。因此需要提前编写好失败时的降级处理逻 辑，要使用HystrixCommand来完成。

　　　　改造 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java 处理器类，如下： 

package com.itheima.consumer.controller;
import com.itheima.consumer.pojo.User;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/consumer")
@Slf4j
public class ConsumerController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @GetMapping("{id}")
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "queryByIdFallback")
    public String queryById(@PathVariable Long id){
        String url = "http://localhost:9091/user/" + id;
        //获取eureka中注册的user-service实例列表
        /*List<ServiceInstance> serviceInstanceList = 
discoveryClient.getInstances("user-service");
        ServiceInstance serviceInstance = serviceInstanceList.get(0);

        url = "http://" + serviceInstance.getHost() + ":" + serviceInstance.getPort() 
+ "/user/" + id;*/
        url = "http://user-service/user/" + id;
        return restTemplate.getForObject(url, String.class);
   }
    public String queryByIdFallback(Long id){
        log.error("查询用户信息失败。id：{}", id);
        return "对不起，网络太拥挤了！";
   }
}

　　　要注意；因为熔断的降级逻辑方法必须跟正常逻辑方法保证：相同的参数列表和返回值声明。

　　　失败逻辑中返回User对象没有太大意义，一般会返回友好提示。所以把queryById的方法改造为返回String， 反正也是Json数据。这样失败逻辑中返回一个错误说明，会比较方便。

　　　说明：

• • @HystrixCommand(fallbackMethod = "queryByIdFallBack")：用来声明一个降级逻辑的方法

　　　测试： 当 user-service 正常提供服务时，访问与以前一致。但是当将 user-service 停机时，会发现页面返回了降级处理信息：

　　4）默认的Fallback 刚才把fallback写在了某个业务方法上，如果这样的方法很多，那岂不是要写很多。所以可以把Fallback配置加在类上，实现默认fallback；

　　　再次改造 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java

package com.itheima.consumer.controller;
import com.itheima.consumer.pojo.User;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.DefaultProperties;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/consumer")
@Slf4j
@DefaultProperties(defaultFallback = "defaultFallback")
public class ConsumerController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;
    @GetMapping("{id}")
    //@HystrixCommand(fallbackMethod = "queryByIdFallback")
    @HystrixCommand
    public String queryById(@PathVariable Long id){
        String url = "http://localhost:9091/user/" + id;
        //获取eureka中注册的user-service实例列表
        /*List<ServiceInstance> serviceInstanceList = 
discoveryClient.getInstances("user-service");
        ServiceInstance serviceInstance = serviceInstanceList.get(0);
        url = "http://" + serviceInstance.getHost() + ":" + serviceInstance.getPort() 
+ "/user/" + id;*/
        url = "http://user-service/user/" + id;
        return restTemplate.getForObject(url, String.class);
   }
    public String queryByIdFallback(Long id){
        log.error("查询用户信息失败。id：{}", id);
        return "对不起，网络太拥挤了！";
   }
    public String defaultFallback(){
        return "默认提示：对不起，网络太拥挤了！";
   }
}

• • @DefaultProperties(defaultFallback = "defaultFallBack")：在类上指明统一的失败降级方法；该类中所有方法 返回类型要与处理失败的方法的返回类型一致。 

　　5）超时设置 在之前的案例中，请求在超过1秒后都会返回错误信息，这是因为Hystrix的默认超时时长为1，我们可以通过配置修 改这个值；修改 consumer-demo\src\main\resources\application.yml 添加如下配置：

hystrix:
 command:
   default:
     execution:
       isolation:
         thread:
           timeoutInMilliseconds: 2000

　　　这个配置会作用于全局所有方法。为了方便复制到yml配置文件中，可以复制 hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=2000 到yml文件中会自动格式化后再进行修改。  

　　　为了触发超时，可以在 user-service\src\main\java\com\itheima\user\service\UserService.java 的方法中休眠2秒； 

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;
    public User queryById(Long id) {
        try {
            Thread.sleep(2000);
       } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
       }
        return userMapper.selectByPrimaryKey(id);
   }
}

　　　测试： 　　

 　　　可以发现，请求的时长已经到了2s+，证明配置生效了。如果把修改时间修改到2秒以下，又可以正常访问。 

　4、服务熔断　　

　　1）熔断原理

　　　在服务熔断中，使用的熔断器，也叫断路器，其英文单词为：Circuit Breaker

　　　熔断机制与家里使用的电路熔断原理类似；当如果电路发生短路的时候能立刻熔断电路，避免发生灾难。在分布式系统中应用服务熔断后；服务调用方可以自己进行判断哪些服务反应慢或存在大量超时，可以针对这些服务进行主动熔断，防止整个系统被拖垮。

　　　Hystrix的服务熔断机制，可以实现弹性容错；当服务请求情况好转之后，可以自动重连。通过断路的方式，将后续 请求直接拒绝，一段时间（默认5秒）之后允许部分请求通过，如果调用成功则回到断路器关闭状态，否则继续打 开，拒绝请求的服务。

　　　Hystrix的熔断状态机模型：

　　　状态机有3个状态：

• • Closed：关闭状态（断路器关闭），所有请求都正常访问。
  • Open：打开状态（断路器打开），所有请求都会被降级。Hystrix会对请求情况计数，当一定时间内失败请求百 分比达到阈值，则触发熔断，断路器会完全打开。默认失败比例的阈值是50%，请求次数最少不低于20次。
  • Half Open：半开状态，不是永久的，断路器打开后会进入休眠时间（默认是5S）。随后断路器会自动进入半开 状态。此时会释放部分请求通过，若这些请求都是健康的，则会关闭断路器，否则继续保持打开，再次进行休 眠计时

　　2）动手实践 为了能够精确控制请求的成功或失败，在 consumer-demo 的处理器业务方法中加入一段逻辑；

　　　修改 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java

@GetMapping("{id}")
@HystrixCommand
public String queryById(@PathVariable("id") Long id){
    if(id == 1){
        throw new RuntimeException("太忙了");
   }
    String url = "http://user-service/user/" + id;
    String user = restTemplate.getForObject(url, String.class);
    return user;
}

　　　这样如果参数是id为1，一定失败，其它情况都成功。（不要忘了清空user-service中的休眠逻辑）

　　　我们准备两个请求窗口：

• • 一个请求：http://localhost:8080/consumer/1，注定失败
  • 一个请求：http://localhost:8080/consumer/2，肯定成功

　　　当我们疯狂访问id为1的请求时（超过20次），就会触发熔断。断路器会打开，一切请求都会被降级处理。

　　　此时你访问id为2的请求，会发现返回的也是失败，而且失败时间很短，只有20毫秒左右；因进入半开状态之后2是可以的。

　　　不过，默认的熔断触发要求较高，休眠时间窗较短，为了测试方便，我们可以通过配置修改熔断策略： 

# 配置熔断策略：
hystrix:
 command:
   default:
     circuitBreaker:
       errorThresholdPercentage: 50 # 触发熔断错误比例阈值，默认值50%
       sleepWindowInMilliseconds: 10000 # 熔断后休眠时长，默认值5秒
       requestVolumeThreshold: 10 # 熔断触发最小请求次数，默认值是20
     execution:
       isolation:
         thread:
           timeoutInMilliseconds: 2000 # 熔断超时设置，默认为1秒

　　　为了方便复制上述配置，可以使用如下格式复制到yml文件中会自动格式化：

hystrix.command.default.circuitBreaker.requestVolumeThreshold=10
hystrix.command.default.circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds=10000
hystrix.command.default.circuitBreaker.errorThresholdPercentage=50
hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=2000

　　　上述的配置项可以参考 HystrixCommandProperties 类中。