Spring Cloud 常見面試題（2020最新版）

為什麼需要學習Spring Cloud

如果不懂請移步這裡：2020最新Spring Cloud面試視訊

不論是商業應用還是使用者應用，在業務初期都很簡單，我們通常會把它實作為單體結構的應用。但是，随着業務逐漸發展，産品思想會變得越來越複雜，單體結構的應用也會越來越複雜。這就會給應用帶來如下的幾個問題：

• **代碼結構混亂：**業務複雜，導緻代碼量很大，管理會越來越困難。同時，這也會給業務的快速疊代帶來巨大挑戰；
• **開發效率變低：**開發人員同時開發一套代碼，很難避免代碼沖突。開發過程會伴随着不斷解決沖突的過程，這會嚴重的影響開發效率；
• **排查解決問題成本高：**線上業務發現 bug，修複 bug 的過程可能很簡單。但是，由于隻有一套代碼，需要重新編譯、打包、上線，成本很高。

由于單體結構的應用随着系統複雜度的增高，會暴露出各種各樣的問題。近些年來，微服務架構逐漸取代了單體架構，且這種趨勢将會越來越流行。Spring Cloud是目前最常用的微服務開發架構，已經在企業級開發中大量的應用。

什麼是Spring Cloud

Spring Cloud是一系列架構的有序集合。它利用Spring Boot的開發便利性巧妙地簡化了分布式系統基礎設施的開發，如服務發現注冊、配置中心、智能路由、消息總線、負載均衡、斷路器、資料監控等，都可以用Spring Boot的開發風格做到一鍵啟動和部署。

Spring Cloud并沒有重複制造輪子，它隻是将各家公司開發的比較成熟、經得起實際考驗的服務架構組合起來，通過Spring Boot風格進行再封裝屏蔽掉了複雜的配置和實作原理，最終給開發者留出了一套簡單易懂、易部署和易維護的分布式系統開發工具包。

設計目标與優缺點

設計目标

協調各個微服務，簡化分布式系統開發。

優缺點

微服務的架構那麼多比如：dubbo、Kubernetes，為什麼就要使用Spring Cloud的呢？

優點：

• 産出于Spring大家族，Spring在企業級開發架構中無人能敵，來頭很大，可以保證後續的更新、完善
• 元件豐富，功能齊全。Spring Cloud 為微服務架構提供了非常完整的支援。例如、配置管理、服務發現、斷路器、微服務網關等；
• Spring Cloud 社群活躍度很高，教程很豐富，遇到問題很容易找到解決方案
• 服務拆分粒度更細，耦合度比較低，有利于資源重複利用，有利于提高開發效率
• 可以更精準的制定優化服務方案，提高系統的可維護性
• 減輕團隊的成本，可以并行開發，不用關注其他人怎麼開發，先關注自己的開發
• 微服務可以是跨平台的，可以用任何一種語言開發
• 适于網際網路時代，産品疊代周期更短

缺點：

• 微服務過多，治理成本高，不利于維護系統
• 分布式系統開發的成本高（容錯，分布式事務等）對團隊挑戰大

總的來說優點大過于缺點，目前看來Spring Cloud是一套非常完善的分布式架構，目前很多企業開始用微服務、Spring Cloud的優勢是顯而易見的。是以對于想研究微服務架構的同學來說，學習Spring Cloud是一個不錯的選擇。

Spring Cloud發展前景

Spring Cloud對于中小型網際網路公司來說是一種福音，因為這類公司往往沒有實力或者沒有足夠的資金投入去開發自己的分布式系統基礎設施，使用Spring Cloud一站式解決方案能在從容應對業務發展的同時大大減少開發成本。

同時，随着近幾年微服務架構和Docker容器概念的火爆，也會讓Spring Cloud在未來越來越“雲”化的軟體開發風格中立有一席之地，尤其是在五花八門的分布式解決方案中提供了标準化的、全站式的技術方案，意義可能會堪比當年Servlet規範的誕生，有效推進服務端軟體系統技術水準的進步。

整體架構

主要項目

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Spring Cloud的子項目，大緻可分成兩類，一類是對現有成熟架構"Spring Boot化"的封裝和抽象，也是數量最多的項目；第二類是開發了一部分分布式系統的基礎設施的實作，如Spring Cloud Stream扮演的就是kafka, ActiveMQ這樣的角色。

Spring Cloud Config

集中配置管理工具，分布式系統中統一的外部配置管理，預設使用Git來存儲配置，可以支援用戶端配置的重新整理及加密、解密操作。

Spring Cloud Netflix

Netflix OSS 開源元件內建，包括Eureka、Hystrix、Ribbon、Feign、Zuul等核心元件。

• Eureka：服務治理元件，包括服務端的注冊中心和用戶端的服務發現機制；
• Ribbon：負載均衡的服務調用元件，具有多種負載均衡調用政策；
• Hystrix：服務容錯元件，實作了斷路器模式，為依賴服務的出錯和延遲提供了容錯能力；
• Feign：基于Ribbon和Hystrix的聲明式服務調用元件；
• Zuul：API網關元件，對請求提供路由及過濾功能。

Spring Cloud Bus

用于傳播叢集狀态變化的消息總線，使用輕量級消息代理連結分布式系統中的節點，可以用來動态重新整理叢集中的服務配置。

Spring Cloud Consul

基于Hashicorp Consul的服務治理元件。

Spring Cloud Security

安全工具包，對Zuul代理中的負載均衡OAuth2用戶端及登入認證進行支援。

Spring Cloud Sleuth

Spring Cloud應用程式的分布式請求鍊路跟蹤，支援使用Zipkin、HTrace和基于日志（例如ELK）的跟蹤。

Spring Cloud Stream

輕量級事件驅動微服務架構，可以使用簡單的聲明式模型來發送及接收消息，主要實作為Apache Kafka及RabbitMQ。

Spring Cloud Task

用于快速建構短暫、有限資料處理任務的微服務架構，用于向應用中添加功能性和非功能性的特性。

Spring Cloud Zookeeper

基于Apache Zookeeper的服務治理元件。

Spring Cloud Gateway

API網關元件，對請求提供路由及過濾功能。

Spring Cloud OpenFeign

基于Ribbon和Hystrix的聲明式服務調用元件，可以動态建立基于Spring MVC注解的接口實作用于服務調用，在Spring Cloud 2.0中已經取代Feign成為了一等公民。

Spring Cloud的版本關系

Spring Cloud是一個由許多子項目組成的綜合項目，各子項目有不同的釋出節奏。為了管理Spring Cloud與各子項目的版本依賴關系，釋出了一個清單，其中包括了某個Spring Cloud版本對應的子項目版本。

為了避免Spring Cloud版本号與子項目版本号混淆，Spring Cloud版本采用了名稱而非版本号的命名，這些版本的名字采用了倫敦地鐵站的名字，根據字母表的順序來對應版本時間順序，例如Angel是第一個版本，Brixton是第二個版本。

當Spring Cloud的釋出内容積累到臨界點或者一個重大BUG被解決後，會釋出一個"service releases"版本，簡稱SRX版本，比如Greenwich.SR2就是Spring Cloud釋出的Greenwich版本的第2個SRX版本。目前Spring Cloud的最新版本是Hoxton。

Spring Cloud和SpringBoot版本對應關系

Spring Cloud和各子項目版本對應關系

注意：Hoxton版本是基于SpringBoot 2.2.x版本建構的，不适用于1.5.x版本。随着2019年8月SpringBoot 1.5.x版本停止維護，Edgware版本也将停止維護。

SpringBoot和SpringCloud的差別？

SpringBoot專注于快速友善的開發單個個體微服務。

SpringCloud是關注全局的微服務協調整理治理架構，它将SpringBoot開發的一個個單體微服務整合并管理起來，

為各個微服務之間提供，配置管理、服務發現、斷路器、路由、微代理、事件總線、全局鎖、決策競選、分布式會話等等內建服務

SpringBoot可以離開SpringCloud獨立使用開發項目， 但是SpringCloud離不開SpringBoot ，屬于依賴的關系

SpringBoot專注于快速、友善的開發單個微服務個體，SpringCloud關注全局的服務治理架構。

使用 Spring Boot 開發分布式微服務時，我們面臨以下問題

（1）與分布式系統相關的複雜性-這種開銷包括網絡問題，延遲開銷，帶寬問題，安全問題。

（2）服務發現-服務發現工具管理群集中的流程和服務如何查找和互相交談。它涉及一個服務目錄，在該目錄中注冊服務，然後能夠查找并連接配接到該目錄中的服務。

（3）備援-分布式系統中的備援問題。

（4）負載平衡 --負載平衡改善跨多個計算資源的工作負荷，諸如計算機，計算機叢集，網絡鍊路，中央處理單元，或磁盤驅動器的分布。

（5）性能-問題 由于各種營運開銷導緻的性能問題。

（6）部署複雜性-Devops 技能的要求。

服務注冊和發現是什麼意思？Spring Cloud 如何實作？

當我們開始一個項目時，我們通常在屬性檔案中進行所有的配置。随着越來越多的服務開發和部署，添加和修改這些屬性變得更加複雜。有些服務可能會下降，而某些位置可能會發生變化。手動更改屬性可能會産生問題。

Eureka 服務注冊和發現可以在這種情況下提供幫助。由于所有服務都在 Eureka 伺服器上注冊并通過調用 Eureka 伺服器完成查找，是以無需處理服務地點的任何更改和處理。

Spring Cloud 和dubbo差別

（1）服務調用方式 dubbo是RPC springcloud Rest Api

（2）注冊中心,dubbo 是zookeeper springcloud是eureka，也可以是zookeeper

（3）服務網關,dubbo本身沒有實作，隻能通過其他第三方技術整合，springcloud有Zuul路由網關，作為路由伺服器，進行消費者的請求分發,springcloud支援斷路器，與git完美內建配置檔案支援版本控制，事物總線實作配置檔案的更新與服務自動裝配等等一系列的微服務架構要素。

負載平衡的意義什麼？

在計算中，負載平衡可以改善跨計算機，計算機叢集，網絡連結，中央處理單元或磁盤驅動器等多種計算資源的工作負載分布。負載平衡旨在優化資源使用，最大化吞吐量，最小化響應時間并避免任何單一資源的過載。使用多個元件進行負載平衡而不是單個元件可能會通過備援來提高可靠性和可用性。負載平衡通常涉及專用軟體或硬體，例如多層交換機或域名系統伺服器程序。

什麼是 Hystrix？它如何實作容錯？

Hystrix 是一個延遲和容錯庫，旨在隔離遠端系統，服務和第三方庫的通路點，當出現故障是不可避免的故障時，停止級聯故障并在複雜的分布式系統中實作彈性。

通常對于使用微服務架構開發的系統，涉及到許多微服務。這些微服務彼此協作。

思考以下微服務

img

假設如果上圖中的微服務 9 失敗了，那麼使用傳統方法我們将傳播一個異常。但這仍然會導緻整個系統崩潰。

随着微服務數量的增加，這個問題變得更加複雜。微服務的數量可以高達 1000.這是 hystrix 出現的地方 我們将使用 Hystrix 在這種情況下的 Fallback 方法功能。我們有兩個服務 employee-consumer 使用由 employee-consumer 公開的服務。

簡化圖如下所示

img

現在假設由于某種原因，employee-producer 公開的服務會抛出異常。我們在這種情況下使用 Hystrix 定義了一個回退方法。這種後備方法應該具有與公開服務相同的傳回類型。如果暴露服務中出現異常，則回退方法将傳回一些值。

什麼是 Hystrix 斷路器？我們需要它嗎？

由于某些原因，employee-consumer 公開服務會引發異常。在這種情況下使用Hystrix 我們定義了一個回退方法。如果在公開服務中發生異常，則回退方法傳回一些預設值。

img

如果 firstPage method() 中的異常繼續發生，則 Hystrix 電路将中斷，并且員工使用者将一起跳過 firtsPage 方法，并直接調用回退方法。斷路器的目的是給第一頁方法或第一頁方法可能調用的其他方法留出時間，并導緻異常恢複。可能發生的情況是，在負載較小的情況下，導緻異常的問題有更好的恢複機會 。

什麼是 Netflix Feign？它的優點是什麼？

Feign 是受到 Retrofit，JAXRS-2.0 和 WebSocket 啟發的 java 用戶端聯程式設計式。

Feign 的第一個目标是将限制分母的複雜性統一到 http apis，而不考慮其穩定性。

在 employee-consumer 的例子中，我們使用了 employee-producer 使用 REST模闆公開的 REST 服務。

但是我們必須編寫大量代碼才能執行以下步驟

（1）使用功能區進行負載平衡。

（2）擷取服務執行個體，然後擷取基本 URL。

（3）利用 REST 模闆來使用服務。前面的代碼如下

@Controller
public class ConsumerControllerClient {
@Autowired
private LoadBalancerClient loadBalancer;
public void getEmployee() throws RestClientException, IOException {
 ServiceInstance serviceInstance=loadBalancer.choose("employee-producer");
 System.out.println(serviceInstance.getUri());
 String baseUrl=serviceInstance.getUri().toString();
 baseUrl=baseUrl+"/employee";
 RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
 ResponseEntity<String> response=null;
 try{
  response=restTemplate.exchange(baseUrl,
     HttpMethod.GET, getHeaders(),String.class);
 }
 catch (Exception ex)
  {
  System.out.println(ex);
 }
 System.out.println(response.getBody());
}
           

之前的代碼，有像 NullPointer 這樣的例外的機會，并不是最優的。我們将看到如何使用 Netflix Feign 使呼叫變得更加輕松和清潔。如果 Netflix Ribbon 依賴關系也在類路徑中，那麼 Feign 預設也會負責負載平衡。

什麼是 Spring Cloud Bus？我們需要它嗎？

考慮以下情況：我們有多個應用程式使用 Spring Cloud Config 讀取屬性，而Spring Cloud Config 從 GIT 讀取這些屬性。

下面的例子中多個員工生産者子產品從 Employee Config Module 擷取 Eureka 注冊的财産。

img

如果假設 GIT 中的 Eureka 注冊屬性更改為指向另一台 Eureka 伺服器，會發生什麼情況。在這種情況下，我們将不得不重新啟動服務以擷取更新的屬性。

還有另一種使用執行器端點/重新整理的方式。但是我們将不得不為每個子產品單獨調用這個 url。例如，如果 Employee Producer1 部署在端口 8080 上，則調用 http：// localhost：8080 / refresh。同樣對于 Employee Producer2 http：//localhost：8081 / refresh 等等。這又很麻煩。這就是 Spring Cloud Bus 發揮作用的地方。

img

Spring Cloud Bus 提供了跨多個執行個體重新整理配置的功能。是以，在上面的示例中，如果我們重新整理 Employee Producer1，則會自動重新整理所有其他必需的子產品。如果我們有多個微服務啟動并運作，這特别有用。這是通過将所有微服務連接配接到單個消息代理來實作的。無論何時重新整理執行個體，此事件都會訂閱到偵聽此代理的所有微服務，并且它們也會重新整理。可以通過使用端點/總線/重新整理來實作對任何單個執行個體的重新整理。

Spring Cloud斷路器的作用

當一個服務調用另一個服務由于網絡原因或自身原因出現問題，調用者就會等待被調用者的響應 當更多的服務請求到這些資源導緻更多的請求等待，發生連鎖效應（雪崩效應）

斷路器有完全打開狀态:一段時間内 達到一定的次數無法調用 并且多次監測沒有恢複的迹象 斷路器完全打開 那麼下次請求就不會請求到該服務

半開:短時間内 有恢複迹象 斷路器會将部分請求發給該服務，正常調用時 斷路器關閉

關閉：當服務一直處于正常狀态 能正常調用

什麼是Spring Cloud Config?

在分布式系統中，由于服務數量巨多，為了友善服務配置檔案統一管理，實時更新，是以需要分布式配置中心元件。在Spring Cloud中，有分布式配置中心元件spring cloud config ，它支援配置服務放在配置服務的記憶體中（即本地），也支援放在遠端Git倉庫中。在spring cloud config 元件中，分兩個角色，一是config server，二是config client。

使用：

（1）添加pom依賴

（2）配置檔案添加相關配置

（3）啟動類添加注解@EnableConfigServer

什麼是Spring Cloud Gateway?

Spring Cloud Gateway是Spring Cloud官方推出的第二代網關架構，取代Zuul網關。網關作為流量的，在微服務系統中有着非常作用，網關常見的功能有路由轉發、權限校驗、限流控制等作用。

使用了一個RouteLocatorBuilder的bean去建立路由，除了建立路由RouteLocatorBuilder可以讓你添加各種predicates和filters，predicates斷言的意思，顧名思義就是根據具體的請求的規則，由具體的route去處理，filters是各種過濾器，用來對請求做各種判斷和修改。

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