Spring Cloud 中断路器 Circuit Breaker的应用-spring cloud 断路器熔断降级

环境：Springboot2.3.12.RELEASE +

cloud-netflix-hystrix2.2.10.RELEASE

简介

SpringCloud Circuit breaker(断路器)提供了跨不同断路器实现的抽象。它提供了在应用程序中使用的一致API，允许开发人员选择最适合应用程序需要的断路器实现。

支持的断路器类型：

Netfix Hystrix
Resilience4J
Sentinel
Spring Retry

核心概念

要在代码中创建断路器(circuit breaker)，可以使用断路器工厂API。当您在类路径中包含Spring Cloud Circuit Breaker starter时，将自动创建一个实现此API的bean。下面给出了使用此API的一个非常简单的示例：

@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() { 
    // 通过默认的CircuitBreakerFactory工厂创建一个指定id（名称）的断路器 
    // run方法是实际执行你的业务方法，第二个参数throwable 是当发生异常或者是执行超时 
    // 执行的回退（降级）处理 
    return cbFactory.create("slow").run(() -> rest.getForObject("/slow", String.class), throwable -> "fallback"); 
  } 
}

项目配置

通过引入下面不同依赖来确定使用具体的那个断路器

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种断路器是不同的实现方式，根据需要引入即可。

示例

这里以Hystrix为例来使用

引入依赖

<dependency> 
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId> 
  <version>2.2.10.RELEASE</version> 
</dependency>

定义具有熔断功能的服务

@Service 
public class DemoService { 
 
  private RestTemplate rest; 
  // 注入系统默认的实现 
  private CircuitBreakerFactory cbFactory; 
 
  public DemoService(RestTemplate rest, CircuitBreakerFactory cbFactory) { 
    this.rest = rest; 
    this.cbFactory = cbFactory; 
  } 
 
  public String slow() { 
    // 使用系统默认的实现创建断路器进行业务的处理 
    return cbFactory.create("slow").run(() -> rest.getForObject("http://localhost:8080/demos/slow", String.class), throwable -> "fallback"); 
  } 
 
  public String slow2() { 
    // 使用自定义的断路器工厂进行业务的处理 
    return cbf().create("demo-slow").run(() -> rest.getForObject("http://localhost:8080/demos/slow", String.class), throwable -> "fallback"); 
  } 
 
  // 可以将这个定义为Bean来覆盖系统默认的实现，在系统默认的实现上有条件限定 
  private CircuitBreakerFactory<HystrixCommand.Setter, HystrixCircuitBreakerFactory.HystrixConfigBuilder> cbf() { 
    HystrixCircuitBreakerFactory cbf = new HystrixCircuitBreakerFactory() ; 
    // 配置线程池 
    HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolProperties = HystrixThreadPoolProperties.Setter() ; 
    threadPoolProperties.withCoreSize(5) 
      .withKeepAliveTimeMinutes(5) 
      .withMaxQueueSize(Integer.MAX_VALUE) 
      .withQueueSizeRejectionThreshold(1000) ; 
    // 配置默认的执行行为属性 
    HystrixCommandProperties.Setter commandProperties = HystrixCommandProperties.Setter() ; 
    commandProperties.withCircuitBreakerEnabled(true) 
    // 当请求超过了3s那么断路器就会工作进行回退（降级处理），执行上面run方法中的第二个参数 
      .withExecutionTimeoutInMilliseconds(3000) 
      .withRequestCacheEnabled(true) 
      // 隔离策略有两种THREAD，SEMAPHORE 
      // THREAD: 避免线程被阻塞 
      // SEMAPHORE: 适合高并发限流处理；因为线程池的方式一般不会创建过多的线程 
      // 线程是有限的，在高并发情况下是没法满足响应处理的。 
      .withExecutionIsolationStrategy(ExecutionIsolationStrategy.THREAD); 
         
    // 将其加入到集合中，为不同的服务创建不同的配置 
    cbf.configure(builder -> { 
      builder.commandProperties(commandProperties).groupName("demo") ; 
    }, "demo-slow"); 
         
    // 当默认的id不存在时使用这默认的配置 
    cbf.configureDefault(id -> { 
      HystrixCommand.Setter setter = HystrixCommand.Setter 
        .withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("demo")) // 服务分组，大的模块 
        .andCommandKey(HystrixCommandKey.Factory.asKey("demo-slow")) // 服务标识（具体服务分组中的某一个子的服务），子模块 
        .andThreadPoolKey(HystrixThreadPoolKey.Factory.asKey("demo-pools")) // 线程池名称 
        .andThreadPoolPropertiesDefaults(threadPoolProperties) // 线程池相关配置 
        .andCommandPropertiesDefaults(commandProperties) ; // 执行时相关属性配置  
      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方法创建了CircuitBreaker实例

根据当前的CLASSPATH我们使用的是Hystrix，那么这里使用的工厂就是：

HystrixCircuitBreakerFactory类

public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory<HystrixCommand.Setter, HystrixCircuitBreakerFactory.HystrixConfigBuilder> {

泛型参数：Setter就是用来配置Hystrix相关配置信息的(这里主要用来CommandKey与Setter进行绑定)，HystrixConfigBuilder用来构建 HystrixCommand.Setter对象。

当执行HystrixCircuitBreakerFactory#configure方法时：

public abstract class AbstractCircuitBreakerFactory<CONF, CONFB extends ConfigBuilder<CONF>> { 
  private final ConcurrentHashMap<String, CONF> configurations = new ConcurrentHashMap<>(); 
  public void configure(Consumer<CONFB> consumer, String... ids) { 
    for (String id : ids) { 
      // 构建一个Builder对象 
      CONFB builder = configBuilder(id); 
      // 这里通过builder(HystrixConfigBuilder)对象来应用Consumer中编写的配置信息 
      consumer.accept(builder); 
      // 构建HystrixCommand.Setter 对象 
      CONF conf = builder.build(); 
      // 最后将通过id 与 Setter对象绑定key=value存入Map集合中 
      getConfigurations().put(id, conf); 
    } 
  } 
  // 该方法在子类HystrixCircuitBreakerFactory中实现 
  protected abstract CONFB configBuilder(String id); 
}

断路器具体的子类实现HystrixCircuitBreakerFactory

// 子类继承的父类中的泛型：第一个泛型参数：需要构建什么样的一个配置，第二个泛型参数：通过谁来构建第一个泛型参数配置 
public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory<HystrixCommand.Setter, HystrixCircuitBreakerFactory.HystrixConfigBuilder> { 
  public HystrixConfigBuilder configBuilder(String id) { 
    return new HystrixConfigBuilder(id); 
  } 
  public static class HystrixConfigBuilder extends AbstractHystrixConfigBuilder<HystrixCommand.Setter> { 
    public HystrixConfigBuilder(String id) { 
      super(id); 
    } 
    // 从这里也看出来最终Builder就是用来构建Setter对象用 
    @Override 
    public HystrixCommand.Setter build() { 
      return HystrixCommand.Setter.withGroupKey(getGroupKey()) 
        .andCommandKey(getCommandKey()) 
        .andCommandPropertiesDefaults(getCommandPropertiesSetter()); 
    } 
  } 
}

断路器工厂有了，接下来就是通过工厂创建具体的断路器对象了

通过上面的代码执行cbf().create("demo-slow")方法时执行了什么?

public class HystrixCircuitBreakerFactory extends CircuitBreakerFactory<HystrixCommand.Setter, HystrixCircuitBreakerFactory.HystrixConfigBuilder> { 
  private Function<String, HystrixCommand.Setter> defaultConfiguration = id -> HystrixCommand.Setter 
    .withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey(getClass().getSimpleName())) 
    .andCommandKey(HystrixCommandKey.Factory.asKey(id)); 
  public HystrixCircuitBreaker create(String id) { 
    // 通过上面分析最终所有的Hystrix的Setter会与id绑定存入一个Map中 
    // 这里computeIfAbsent方法先从集合中通过id获取，如果获取不到则将第二个参数存入集合中返回 
    HystrixCommand.Setter setter = getConfigurations().computeIfAbsent(id, defaultConfiguration); 
    return new HystrixCircuitBreaker(setter); 
  } 
}

上面创建的是HystrixCircuitBreaker断路器，当执行run方法时：

public class HystrixCircuitBreaker implements CircuitBreaker { 
  private HystrixCommand.Setter setter; 
  public HystrixCircuitBreaker(HystrixCommand.Setter setter) { 
    this.setter = setter; 
  } 
  @Override 
  public <T> T run(Supplier<T> toRun, Function<Throwable, T> fallback) { 
    // 最终执行的就是Hystrix的核心 HystrixCommand对象 
    HystrixCommand<T> command = new HystrixCommand<T>(setter) { 
      @Override 
      protected T run() throws Exception { 
        return toRun.get(); 
      } 
      @Override 
      protected T getFallback() { 
        return fallback.apply(getExecutionException()); 
      } 
    }; 
    return command.execute(); 
  } 
}