您的位置:首页 > 运维架构 > 网站架构

javaWeb核心技术07--系统架构和http客户端工具

2020-07-16 05:05 134 查看

系统架构演变

随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大。需求的激增,带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用,到垂直拆分,到分布式服务,到SOA,以及现在火热的微服务架构,还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方,还是偏安一隅得过且过?

其实生活不止眼前的苟且,还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史,看一看系统架构演变的历程;把握现在,学习现在最火的技术架构;展望未来,争取成为一名优秀的Java工程师。

集中式架构

当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。此时,用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。

存在的问题:

  • 代码耦合,开发维护困难
  • 无法针对不同模块进行针对性优化
  • 无法水平扩展
  • 单点容错率低,并发能力差

垂直拆分

当访问量逐渐增大,单一应用无法满足需求,此时为了应对更高的并发和业务需求,我们根据业务功能对系统进行拆分:

优点:

  • 系统拆分实现了流量分担,解决了并发问题
  • 可以针对不同模块进行优化
  • 方便水平扩展,负载均衡,容错率提高

缺点:

  • 系统间相互独立,会有很多重复开发工作,影响开发效率

分布式服务

当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。

优点:

  • 将基础服务进行了抽取,系统间相互调用,提高了代码复用和开发效率

缺点:

  • 系统间耦合度变高,调用关系错综复杂,难以维护

服务治理(SOA)

当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键

以前出现了什么问题?

  • 服务越来越多,需要管理每个服务的地址
  • 调用关系错综复杂,难以理清依赖关系
  • 服务过多,服务状态难以管理,无法根据服务情况动态管理

服务治理要做什么?

  • 服务注册中心,实现服务自动注册和发现,无需人为记录服务地址
  • 服务自动订阅,服务列表自动推送,服务调用透明化,无需关心依赖关系
  • 动态监控服务状态监控报告,人为控制服务状态

缺点:

  • 服务间会有依赖关系,一旦某个环节出错会影响较大
  • 服务关系复杂,运维、测试部署困难,不符合DevOps思想

微服务

前面说的SOA,英文翻译过来是面向服务。微服务,似乎也是服务,都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆,但其实缺有一些差别:

微服务的特点:

  • 单一职责:微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责
  • 微:微服务的服务拆分粒度很小,例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小,但“五脏俱全”。
  • 面向服务:面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现,做到与平台和语言无关,也不限定用什么技术实现,只要提供Rest的接口即可。
  • 自治:自治是说服务间互相独立,互不干扰 团队独立:每个服务都是一个独立的开发团队,人数不能过多。
  • 技术独立:因为是面向服务,提供Rest接口,使用什么技术没有别人干涉
  • 前后端分离:采用前后端分离开发,提供统一Rest接口,后端不用再为PC、移动段开发不同接口
  • 数据库分离:每个服务都使用自己的数据源
  • 部署独立,服务间虽然有调用,但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件,可复用,可替换,降低耦合,易维护

微服务结构图:

远程调用方式

无论是微服务还是SOA,都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢?

常见的远程调用方式有以下几种:

  • RPC:Remote Produce Call远程过程调用,类似的还有RMI。自定义数据格式,基于原生TCP通信,速度快,效率高。早期的webservice,现在热门的dubbo,都是RPC的典型

  • Http:http其实是一种网络传输协议,基于TCP,规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议。也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿。

    现在热门的Rest风格,就可以通过http协议来实现。

RPC

RPC,即 Remote Procedure Call(远程过程调用),是一个计算机通信协议。 该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序,而程序员无需额外地为这个交互作用编程。说得通俗一点就是:A计算机提供一个服务,B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。

通过上面的概念,我们可以知道,实现RPC主要是做到两点:

  • 实现远程调用其他计算机的服务 要实现远程调用,肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务,B程序通过网络将请求参数传递给A,A本地执行后得到结果,再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点: 1)采用何种网络通讯协议? 现在比较流行的RPC框架,都会采用TCP作为底层传输协议
  • 2)数据传输的格式怎样?
      两个程序进行通讯,必须约定好数据传输格式。就好比两个人聊天,要用同一种语言,否则无法沟通。所以,我们必须定义好请求和响应的格式。另外,数据在网路中传输需要进行序列化,所以还需要约定统一的序列化的方式。
  • 像调用本地服务一样调用远程服务
      如果仅仅是远程调用,还不算是RPC,因为RPC强调的是过程调用,调用的过程对用户而言是应该是透明的,用户不应该关心调用的细节,可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装

    RPC调用流程图:

    想要了解详细的RPC实现,给大家推荐一篇文章:自己动手实现RPC

    Http

    Http协议:超文本传输协议,是一种应用层协议。规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议,并没有规定,不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。说到这里,大家可能觉得,Http与RPC的远程调用非常像,都是按照某种规定好的数据格式进行网络通信,有请求,有响应。没错,在这点来看,两者非常相似,但是还是有一些细微差别。

    • RPC并没有规定数据传输格式,这个格式可以任意指定,不同的RPC协议,数据格式不一定相同。
    • Http中还定义了资源定位的路径,RPC中并不需要
    • 最重要的一点:RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务,也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求,因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。 优点:RPC方式更加透明,对用户更方便。Http方式更灵活,没有规定API和语言,跨语言、跨平台
    • 缺点:RPC方式需要在API层面进行封装,限制了开发的语言环境。

    例如我们通过浏览器访问网站,就是通过Http协议。只不过浏览器把请求封装,发起请求以及接收响应,解析响应的事情都帮我们做了。如果是不通过浏览器,那么这些事情都需要自己去完成。

    选择

    既然两种方式都可以实现远程调用,我们该如何选择呢?

    • 速度来看,RPC要比http更快,虽然底层都是TCP,但是http协议的信息往往比较臃肿,不过可以采用gzip压缩。
    • 难度来看,RPC实现较为复杂,http相对比较简单
    • 灵活性来看,http更胜一筹,因为它不关心实现细节,跨平台、跨语言。

    因此,两者都有不同的使用场景:

    • 如果对效率要求更高,并且开发过程使用统一的技术栈,那么用RPC还是不错的。
    • 如果需要更加灵活,跨语言、跨平台,显然http更合适

    那么我们该怎么选择呢?

    微服务,更加强调的是独立、自治、灵活。而RPC方式的限制较多,因此微服务框架中,一般都会采用基于Http的Rest风格服务。

    Http客户端工具

    既然微服务选择了Http,那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具,能够帮助我们做这些事情,例如:

    • HttpClient
    • OKHttp
    • URLConnection

    HttpClient

    介绍

    HttpClient是Apache公司的产品,是Http Components下的一个组件。

    官网地址:http://hc.apache.org/index.html

    特点:

    • 基于标准、纯净的Java语言。实现了Http1.0和Http1.1
    • 以可扩展的面向对象的结构实现了Http全部的方法(GET, POST, PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, and TRACE)
    • 支持HTTPS协议。
    • 通过Http代理建立透明的连接。
    • 自动处理Set-Cookie中的Cookie。

    使用

    我们导入课前资料提供的demo工程:《http-demo》

    发起get请求:

    @Test
    public void testGet() throws IOException {
    HttpGet request = new HttpGet("http://www.baidu.com");
    String response = this.httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
    System.out.println(response);
    }

    发起Post请求:

    @Test
    public void testPost() throws IOException {
    HttpPost request = new HttpPost("http://www.oschina.net/");
    request.setHeader("User-Agent",
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36");
    String response = this.httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
    System.out.println(response);
    }

    尝试访问编写的接口:http://localhost/hello

    这个接口返回一个User对象

    @Test
    public void testGetPojo() throws IOException {
    HttpGet request = new HttpGet("http://localhost/hello");
    String response = this.httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
    System.out.println(response);
    }

    我们实际得到的是一个json字符串:

    {
    "id": 8,
    "userName": "liuyan",
    "password": "123456",
    "name": "柳岩",
    "age": 21,
    "sex": 2,
    "birthday": "1995-08-07T16:00:00.000+0000",
    "created": "2014-09-20T03:41:15.000+0000",
    "updated": "2014-09-20T03:41:15.000+0000",
    "note": "柳岩同学在传智播客学表演"
    }

    如果想要得到对象,我们还需要手动进行Json反序列化,这一点比较麻烦。

    Json转换工具

    HttpClient请求数据后是json字符串,需要我们自己把Json字符串反序列化为对象,我们会使用JacksonJson工具来实现。

    JacksonJson
    是SpringMVC内置的json处理工具,其中有一个
    ObjectMapper
    类,可以方便的实现对json的处理:

    对象转json

    // json处理工具
    private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Test
    public void testJson() throws JsonProcessingException {
    User user = new User();
    user.setId(8L);
    user.setAge(21);
    user.setName("柳岩");
    user.setUserName("liuyan");
    // 序列化
    String json = mapper.writeValueAsString(user);
    System.out.println("json = " + json);
    }

    json转普通对象

    // json处理工具
    private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Test
    public void testJson() throws IOException {
    User user = new User();
    user.setId(8L);
    user.setAge(21);
    user.setName("柳岩");
    user.setUserName("liuyan");
    // 序列化
    String json = mapper.writeValueAsString(user);

    // 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码
    User result = mapper.readValue(json, User.class);
    System.out.println("result = " + result);
    }

    json转集合

    json转集合比较麻烦,因为你无法同时把集合的class和元素的class同时传递到一个参数。

    因此Jackson做了一个类型工厂,用来解决这个问题:

    // json处理工具
    private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Test
    public void testJson() throws IOException {
    User user = new User();
    user.setId(8L);
    user.setAge(21);
    user.setName("柳岩");
    user.setUserName("liuyan");

    // 序列化,得到对象集合的json字符串
    String json = mapper.writeValueAsString(Arrays.asList(user, user));

    // 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码
    List<User> users = mapper.readValue(json, mapper.getTypeFactory().constructCollectionType(List.class, User.class));
    for (User u : users) {
    System.out.println("u = " + u);
    }
    }

    结果:

    https://jwangblog.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/blog/java/springcloud/httpclient/1526877647406.png

    json转任意复杂类型

    当对象泛型关系复杂时,类型工厂也不好使了。这个时候Jackson提供了TypeReference来接收类型泛型,然后底层通过反射来获取泛型上的具体类型。实现数据转换。

    // json处理工具
    private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    @Test
    public void testJson() throws IOException {
    User user = new User();
    user.setId(8L);
    user.setAge(21);
    user.setName("柳岩");
    user.setUserName("liuyan");

    // 序列化,得到对象集合的json字符串
    String json = mapper.writeValueAsString(Arrays.asList(user, user));

    // 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码
    List<User> users = mapper.readValue(json, new TypeReference<List<User>>(){});
    for (User u : users) {
    System.out.println("u = " + u);
    }
    }

    结果:

    Spring的RestTemplate

    Spring提供了一个RestTemplate模板工具类,对基于Http的客户端进行了封装,并且实现了对象与json的序列化和反序列化,非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型,而是进行了抽象,目前常用的3种都有支持:

    • HttpClient
    • OkHttp
    • JDK原生的URLConnection(默认的)

    首先在项目中注册一个

    RestTemplate
    对象,可以在启动类位置注册:

    @SpringBootApplication
    public class HttpDemoApplication {

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

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
    // 默认的RestTemplate,底层是走JDK的URLConnection方式。
    return new RestTemplate();
    }
    }

    在测试类中直接

    @Autowired
    注入:

    @RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest(classes = HttpDemoApplication.class)
    public class HttpDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Test
    public void httpGet() {
    User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost/hello", User.class);
    System.out.println(user);
    }
    }
    • 通过RestTemplate的getForObject()方法,传递url地址及实体类的字节码,RestTemplate会自动发起请求,接收响应,并且帮我们对响应结果进行反序列化。

  • 内容来自用户分享和网络整理,不保证内容的准确性,如有侵权内容,可联系管理员处理 点击这里给我发消息
    标签: 
    相关文章推荐