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【教程免费下载】软件工程方法与实践 第3版

前  言        软件工程包含一系列软件开发的基本原理、方法和实践经验,用来指导人们进行正确的软件开发。软件工程强调从工程化的原理出发,按照标准化规程和软件开发实践来引导软件开发人员进行软件开发和...
玄学酱 2019-12-01 22:07:41 814 浏览量 回答数 0

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【教程免费下载】面向机器学习的自然语言标注

前言 本书的读者是那些使用计算机来处理自然语言的人。自然语言是指人类所说的任何一种语言,可以是当代语言(如英语、汉语、西班牙语),也可以指过去曾经使用过的语言(如拉丁语...
知与谁同 2019-12-01 22:07:43 1333 浏览量 回答数 0

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初识 MyBatis MyBatis 是第一个支持自定义 SQL、存储过程和高级映射的类持久框架。MyBatis 消除了大部分 JDBC 的样板代码、手动设置参数以及检索结果。MyBatis 能够支持简单的 XML 和注解配置规则。使 Map 接口和 POJO 类映射到数据库字段和记录。 MyBatis 的特点 那么 MyBatis 具有什么特点呢?或许我们可以从如下几个方面来描述 MyBatis 中的 SQL 语句和主要业务代码分离,我们一般会把 MyBatis 中的 SQL 语句统一放在 XML 配置文件中,便于统一维护。 解除 SQL 与程序代码的耦合,通过提供 DAO 层,将业务逻辑和数据访问逻辑分离,使系统的设计更清晰,更易维护,更易单元测试。SQL 和代码的分离,提高了可维护性。 MyBatis 比较简单和轻量 本身就很小且简单。没有任何第三方依赖,只要通过配置 jar 包,或者如果你使用 Maven 项目的话只需要配置 Maven 以来就可以。易于使用,通过文档和源代码,可以比较完全的掌握它的设计思路和实现。 屏蔽样板代码 MyBatis 回屏蔽原始的 JDBC 样板代码,让你把更多的精力专注于 SQL 的书写和属性-字段映射上。 编写原生 SQL,支持多表关联 MyBatis 最主要的特点就是你可以手动编写 SQL 语句,能够支持多表关联查询。 提供映射标签,支持对象与数据库的 ORM 字段关系映射 ORM 是什么?对象关系映射(Object Relational Mapping,简称ORM) ,是通过使用描述对象和数据库之间映射的元数据,将面向对象语言程序中的对象自动持久化到关系数据库中。本质上就是将数据从一种形式转换到另外一种形式。 提供 XML 标签,支持编写动态 SQL。 你可以使用 MyBatis XML 标签,起到 SQL 模版的效果,减少繁杂的 SQL 语句,便于维护。 MyBatis 整体架构 MyBatis 最上面是接口层,接口层就是开发人员在 Mapper 或者是 Dao 接口中的接口定义,是查询、新增、更新还是删除操作;中间层是数据处理层,主要是配置 Mapper -> XML 层级之间的参数映射,SQL 解析,SQL 执行,结果映射的过程。上述两种流程都由基础支持层来提供功能支撑,基础支持层包括连接管理,事务管理,配置加载,缓存处理等。 接口层 在不与Spring 集成的情况下,使用 MyBatis 执行数据库的操作主要如下: InputStream is = Resources.getResourceAsStream("myBatis-config.xml"); SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder(); SqlSessionFactory factory = builder.build(is); sqlSession = factory.openSession(); 其中的SqlSessionFactory,SqlSession是 MyBatis 接口的核心类,尤其是 SqlSession,这个接口是MyBatis 中最重要的接口,这个接口能够让你执行命令,获取映射,管理事务。 数据处理层 配置解析 在 Mybatis 初始化过程中,会加载 mybatis-config.xml 配置文件、映射配置文件以及 Mapper 接口中的注解信息,解析后的配置信息会形成相应的对象并保存到 Configration 对象中。之后,根据该对象创建SqlSessionFactory 对象。待 Mybatis 初始化完成后,可以通过 SqlSessionFactory 创建 SqlSession 对象并开始数据库操作。 SQL 解析与 scripting 模块 Mybatis 实现的动态 SQL 语句,几乎可以编写出所有满足需要的 SQL。 Mybatis 中 scripting 模块会根据用户传入的参数,解析映射文件中定义的动态 SQL 节点,形成数据库能执行的SQL 语句。 SQL 执行 SQL 语句的执行涉及多个组件,包括 MyBatis 的四大核心,它们是: Executor、StatementHandler、ParameterHandler、ResultSetHandler。SQL 的执行过程可以用下面这幅图来表示 MyBatis 层级结构各个组件的介绍(这里只是简单介绍,具体介绍在后面): SqlSession: ,它是 MyBatis 核心 API,主要用来执行命令,获取映射,管理事务。接收开发人员提供 Statement Id 和参数。并返回操作结果。Executor :执行器,是 MyBatis 调度的核心,负责 SQL 语句的生成以及查询缓存的维护。StatementHandler : 封装了JDBC Statement 操作,负责对 JDBC Statement 的操作,如设置参数、将Statement 结果集转换成 List 集合。ParameterHandler : 负责对用户传递的参数转换成 JDBC Statement 所需要的参数。ResultSetHandler : 负责将 JDBC 返回的 ResultSet 结果集对象转换成 List 类型的集合。TypeHandler : 用于 Java 类型和 JDBC 类型之间的转换。MappedStatement : 动态 SQL 的封装SqlSource : 表示从 XML 文件或注释读取的映射语句的内容,它创建将从用户接收的输入参数传递给数据库的 SQL。Configuration: MyBatis 所有的配置信息都维持在 Configuration 对象之中。 基础支持层 反射模块 Mybatis 中的反射模块,对 Java 反射进行了很好的封装,提供了简易的 API,方便上层调用,并且对反射操作进行了一系列的优化,比如,缓存了类的 元数据(MetaClass)和对象的元数据(MetaObject),提高了反射操作的性能。 类型转换模块 Mybatis 的别名机制,能够简化配置文件,该机制是类型转换模块的主要功能之一。类型转换模块的另一个功能是实现 JDBC 类型与 Java 类型的转换。在 SQL 语句绑定参数时,会将数据由 Java 类型转换成 JDBC 类型;在映射结果集时,会将数据由 JDBC 类型转换成 Java 类型。 日志模块 在 Java 中,有很多优秀的日志框架,如 Log4j、Log4j2、slf4j 等。Mybatis 除了提供了详细的日志输出信息,还能够集成多种日志框架,其日志模块的主要功能就是集成第三方日志框架。 资源加载模块 该模块主要封装了类加载器,确定了类加载器的使用顺序,并提供了加载类文件和其它资源文件的功能。 解析器模块 该模块有两个主要功能:一个是封装了 XPath,为 Mybatis 初始化时解析 mybatis-config.xml配置文件以及映射配置文件提供支持;另一个为处理动态 SQL 语句中的占位符提供支持。 数据源模块 Mybatis 自身提供了相应的数据源实现,也提供了与第三方数据源集成的接口。数据源是开发中的常用组件之一,很多开源的数据源都提供了丰富的功能,如连接池、检测连接状态等,选择性能优秀的数据源组件,对于提供ORM 框架以及整个应用的性能都是非常重要的。 事务管理模块 一般地,Mybatis 与 Spring 框架集成,由 Spring 框架管理事务。但 Mybatis 自身对数据库事务进行了抽象,提供了相应的事务接口和简单实现。 缓存模块 Mybatis 中有一级缓存和二级缓存,这两级缓存都依赖于缓存模块中的实现。但是需要注意,这两级缓存与Mybatis 以及整个应用是运行在同一个 JVM 中的,共享同一块内存,如果这两级缓存中的数据量较大,则可能影响系统中其它功能,所以需要缓存大量数据时,优先考虑使用 Redis、Memcache 等缓存产品。 Binding 模块 在调用 SqlSession 相应方法执行数据库操作时,需要制定映射文件中定义的 SQL 节点,如果 SQL 中出现了拼写错误,那就只能在运行时才能发现。为了能尽早发现这种错误,Mybatis 通过 Binding 模块将用户自定义的Mapper 接口与映射文件关联起来,系统可以通过调用自定义 Mapper 接口中的方法执行相应的 SQL 语句完成数据库操作,从而避免上述问题。注意,在开发中,我们只是创建了 Mapper 接口,而并没有编写实现类,这是因为 Mybatis 自动为 Mapper 接口创建了动态代理对象。 MyBatis 核心组件 在认识了 MyBatis 并了解其基础架构之后,下面我们来看一下 MyBatis 的核心组件,就是这些组件实现了从 SQL 语句到映射到 JDBC 再到数据库字段之间的转换,执行 SQL 语句并输出结果集。首先来认识 MyBatis 的第一个核心组件 SqlSessionFactory 对于任何框架而言,在使用该框架之前都要经历过一系列的初始化流程,MyBatis 也不例外。MyBatis 的初始化流程如下 String resource = "org/mybatis/example/mybatis-config.xml"; InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource); SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream); sqlSessionFactory.openSession(); 上述流程中比较重要的一个对象就是SqlSessionFactory,SqlSessionFactory 是 MyBatis 框架中的一个接口,它主要负责的是 MyBatis 框架初始化操作 为开发人员提供SqlSession 对象 SqlSessionFactory 有两个实现类,一个是 SqlSessionManager 类,一个是 DefaultSqlSessionFactory 类 DefaultSqlSessionFactory : SqlSessionFactory 的默认实现类,是真正生产会话的工厂类,这个类的实例的生命周期是全局的,它只会在首次调用时生成一个实例(单例模式),就一直存在直到服务器关闭。 SqlSessionManager : 已被废弃,原因大概是: SqlSessionManager 中需要维护一个自己的线程池,而使用MyBatis 更多的是要与 Spring 进行集成,并不会单独使用,所以维护自己的 ThreadLocal 并没有什么意义,所以 SqlSessionManager 已经不再使用。 ####SqlSessionFactory 的执行流程 下面来对 SqlSessionFactory 的执行流程来做一个分析 首先第一步是 SqlSessionFactory 的创建 SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream); 1 从这行代码入手,首先创建了一个 SqlSessionFactoryBuilder 工厂,这是一个建造者模式的设计思想,由 builder 建造者来创建 SqlSessionFactory 工厂 然后调用 SqlSessionFactoryBuilder 中的 build 方法传递一个InputStream 输入流,Inputstream 输入流中就是你传过来的配置文件 mybatis-config.xml,SqlSessionFactoryBuilder 根据传入的 InputStream 输入流和environment、properties属性创建一个XMLConfigBuilder对象。SqlSessionFactoryBuilder 对象调用XMLConfigBuilder 的parse()方法,流程如下。 XMLConfigBuilder 会解析/configuration标签,configuration 是 MyBatis 中最重要的一个标签,下面流程会介绍 Configuration 标签。 MyBatis 默认使用 XPath 来解析标签,关于 XPath 的使用,参见 https://www.w3school.com.cn/xpath/index.asp 在 parseConfiguration 方法中,会对各个在 /configuration 中的标签进行解析 重要配置 说一下这些标签都是什么意思吧 properties,外部属性,这些属性都是可外部配置且可动态替换的,既可以在典型的 Java 属性文件中配置,亦可通过 properties 元素的子元素来传递。 <properties> <property name="driver" value="com.mysql.jdbc.Driver" /> <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test" /> <property name="username" value="root" /> <property name="password" value="root" /> </properties> 一般用来给 environment 标签中的 dataSource 赋值 <environment id="development"> <transactionManager type="JDBC" /> <dataSource type="POOLED"> <property name="driver" value="${driver}" /> <property name="url" value="${url}" /> <property name="username" value="${username}" /> <property name="password" value="${password}" /> </dataSource> </environment> 还可以通过外部属性进行配置,但是我们这篇文章以原理为主,不会介绍太多应用层面的操作。 settings ,MyBatis 中极其重要的配置,它们会改变 MyBatis 的运行时行为。 settings 中配置有很多,具体可以参考 https://mybatis.org/mybatis-3/zh/configuration.html#settings 详细了解。这里介绍几个平常使用过程中比较重要的配置 一般使用如下配置 <settings> <setting name="cacheEnabled" value="true"/> <setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/> </settings> typeAliases,类型别名,类型别名是为 Java 类型设置的一个名字。 它只和 XML 配置有关。 <typeAliases> <typeAlias alias="Blog" type="domain.blog.Blog"/> </typeAliases> 当这样配置时,Blog 可以用在任何使用 domain.blog.Blog 的地方。 typeHandlers,类型处理器,无论是 MyBatis 在预处理语句(PreparedStatement)中设置一个参数时,还是从结果集中取出一个值时, 都会用类型处理器将获取的值以合适的方式转换成 Java 类型。 在 org.apache.ibatis.type 包下有很多已经实现好的 TypeHandler,可以参考如下 你可以重写类型处理器或创建你自己的类型处理器来处理不支持的或非标准的类型。 具体做法为:实现 org.apache.ibatis.type.TypeHandler 接口, 或继承一个很方便的类 org.apache.ibatis.type.BaseTypeHandler, 然后可以选择性地将它映射到一个 JDBC 类型。 objectFactory,对象工厂,MyBatis 每次创建结果对象的新实例时,它都会使用一个对象工厂(ObjectFactory)实例来完成。默认的对象工厂需要做的仅仅是实例化目标类,要么通过默认构造方法,要么在参数映射存在的时候通过参数构造方法来实例化。如果想覆盖对象工厂的默认行为,则可以通过创建自己的对象工厂来实现。 public class ExampleObjectFactory extends DefaultObjectFactory { public Object create(Class type) { return super.create(type); } public Object create(Class type, List constructorArgTypes, List constructorArgs) { return super.create(type, constructorArgTypes, constructorArgs); } public void setProperties(Properties properties) { super.setProperties(properties); } public boolean isCollection(Class type) { return Collection.class.isAssignableFrom(type); } } 然后需要在 XML 中配置此对象工厂 <objectFactory type="org.mybatis.example.ExampleObjectFactory"> <property name="someProperty" value="100"/> </objectFactory> plugins,插件开发,插件开发是 MyBatis 设计人员给开发人员留给自行开发的接口,MyBatis 允许你在已映射语句执行过程中的某一点进行拦截调用。MyBatis 允许使用插件来拦截的方法调用包括:Executor、ParameterHandler、ResultSetHandler、StatementHandler 接口,这几个接口也是 MyBatis 中非常重要的接口,我们下面会详细介绍这几个接口。 environments,MyBatis 环境配置,MyBatis 可以配置成适应多种环境,这种机制有助于将 SQL 映射应用于多种数据库之中。例如,开发、测试和生产环境需要有不同的配置;或者想在具有相同 Schema 的多个生产数据库中 使用相同的 SQL 映射。 这里注意一点,虽然 environments 可以指定多个环境,但是 SqlSessionFactory 只能有一个,为了指定创建哪种环境,只要将它作为可选的参数传递给 SqlSessionFactoryBuilder 即可。 SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader, environment); SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader, environment, properties); databaseIdProvider ,数据库厂商标示,MyBatis 可以根据不同的数据库厂商执行不同的语句,这种多厂商的支持是基于映射语句中的 databaseId 属性。 <databaseIdProvider type="DB_VENDOR"> <property name="SQL Server" value="sqlserver"/> <property name="DB2" value="db2"/> <property name="Oracle" value="oracle" /> </databaseIdProvider> mappers,映射器,这是告诉 MyBatis 去哪里找到这些 SQL 语句,mappers 映射配置有四种方式 上面的一个个属性都对应着一个解析方法,都是使用 XPath 把标签进行解析,解析完成后返回一个 DefaultSqlSessionFactory 对象,它是 SqlSessionFactory 的默认实现类。这就是 SqlSessionFactoryBuilder 的初始化流程,通过流程我们可以看到,初始化流程就是对一个个 /configuration 标签下子标签的解析过程。 SqlSession 在 MyBatis 初始化流程结束,也就是 SqlSessionFactoryBuilder -> SqlSessionFactory 的获取流程后,我们就可以通过 SqlSessionFactory 对象得到 SqlSession 然后执行 SQL 语句了。具体来看一下这个过程‘ 在 SqlSessionFactory.openSession 过程中我们可以看到,会调用到 DefaultSqlSessionFactory 中的 openSessionFromDataSource 方法,这个方法主要创建了两个与我们分析执行流程重要的对象,一个是 Executor 执行器对象,一个是 SqlSession 对象。执行器我们下面会说,现在来说一下 SqlSession 对象 SqlSession 对象是 MyBatis 中最重要的一个对象,这个接口能够让你执行命令,获取映射,管理事务。SqlSession 中定义了一系列模版方法,让你能够执行简单的 CRUD 操作,也可以通过 getMapper 获取 Mapper 层,执行自定义 SQL 语句,因为 SqlSession 在执行 SQL 语句之前是需要先开启一个会话,涉及到事务操作,所以还会有 commit、 rollback、close 等方法。这也是模版设计模式的一种应用。 MapperProxy MapperProxy 是 Mapper 映射 SQL 语句的关键对象,我们写的 Dao 层或者 Mapper 层都是通过 MapperProxy 来和对应的 SQL 语句进行绑定的。下面我们就来解释一下绑定过程 这就是 MyBatis 的核心绑定流程,我们可以看到 SqlSession 首先调用 getMapper 方法,我们刚才说到 SqlSession 是大哥级别的人物,只定义标准(有一句话是怎么说的来着,一流的企业做标准,二流的企业做品牌,三流的企业做产品)。 SqlSession 不愿意做的事情交给 Configuration 这个手下去做,但是 Configuration 也是有小弟的,它不愿意做的事情直接甩给小弟去做,这个小弟是谁呢?它就是 MapperRegistry,马上就到核心部分了。MapperRegistry 相当于项目经理,项目经理只从大面上把握项目进度,不需要知道手下的小弟是如何工作的,把任务完成了就好。最终真正干活的还是 MapperProxyFactory。看到这段代码 Proxy.newProxyInstance ,你是不是有一种恍然大悟的感觉,如果你没有的话,建议查阅一下动态代理的文章,这里推荐一篇 (https://www.jianshu.com/p/95970b089360) 也就是说,MyBatis 中 Mapper 和 SQL 语句的绑定正是通过动态代理来完成的。 通过动态代理,我们就可以方便的在 Dao 层或者 Mapper 层定义接口,实现自定义的增删改查操作了。那么具体的执行过程是怎么样呢?上面只是绑定过程,别着急,下面就来探讨一下 SQL 语句的执行过程。 MapperProxyFactory 会生成代理对象,这个对象就是 MapperProxy,最终会调用到 mapperMethod.execute 方法,execute 方法比较长,其实逻辑比较简单,就是判断是 插入、更新、删除 还是 查询 语句,其中如果是查询的话,还会判断返回值的类型,我们可以点进去看一下都是怎么设计的。 很多代码其实可以忽略,只看我标出来的重点就好了,我们可以看到,不管你前面经过多少道关卡处理,最终都逃不过 SqlSession 这个老大制定的标准。 我们以 selectList 为例,来看一下下面的执行过程。 这是 DefaultSqlSession 中 selectList 的代码,我们可以看到出现了 executor,这是什么呢?我们下面来解释。 Executor 还记得我们之前的流程中提到了 Executor(执行器) 这个概念吗?我们来回顾一下它第一次出现的位置。 由 Configuration 对象创建了一个 Executor 对象,这个 Executor 是干嘛的呢?下面我们就来认识一下 Executor 的继承结构 每一个 SqlSession 都会拥有一个 Executor 对象,这个对象负责增删改查的具体操作,我们可以简单的将它理解为 JDBC 中 Statement 的封装版。 也可以理解为 SQL 的执行引擎,要干活总得有一个发起人吧,可以把 Executor 理解为发起人的角色。 首先先从 Executor 的继承体系来认识一下 如上图所示,位于继承体系最顶层的是 Executor 执行器,它有两个实现类,分别是BaseExecutor和 CachingExecutor。 BaseExecutor 是一个抽象类,这种通过抽象的实现接口的方式是适配器设计模式之接口适配 的体现,是Executor 的默认实现,实现了大部分 Executor 接口定义的功能,降低了接口实现的难度。BaseExecutor 的子类有三个,分别是 SimpleExecutor、ReuseExecutor 和 BatchExecutor。 SimpleExecutor : 简单执行器,是 MyBatis 中默认使用的执行器,每执行一次 update 或 select,就开启一个Statement 对象,用完就直接关闭 Statement 对象(可以是 Statement 或者是 PreparedStatment 对象) ReuseExecutor : 可重用执行器,这里的重用指的是重复使用 Statement,它会在内部使用一个 Map 把创建的Statement 都缓存起来,每次执行 SQL 命令的时候,都会去判断是否存在基于该 SQL 的 Statement 对象,如果存在 Statement 对象并且对应的 connection 还没有关闭的情况下就继续使用之前的 Statement 对象,并将其缓存起来。因为每一个 SqlSession 都有一个新的 Executor 对象,所以我们缓存在 ReuseExecutor 上的 Statement作用域是同一个 SqlSession。 BatchExecutor : 批处理执行器,用于将多个 SQL 一次性输出到数据库 CachingExecutor: 缓存执行器,先从缓存中查询结果,如果存在就返回之前的结果;如果不存在,再委托给Executor delegate 去数据库中取,delegate 可以是上面任何一个执行器。 Executor 的创建和选择 我们上面提到 Executor 是由 Configuration 创建的,Configuration 会根据执行器的类型创建,如下 这一步就是执行器的创建过程,根据传入的 ExecutorType 类型来判断是哪种执行器,如果不指定 ExecutorType ,默认创建的是简单执行器。它的赋值可以通过两个地方进行赋值: 可以通过 标签来设置当前工程中所有的 SqlSession 对象使用默认的 Executor <settings> <!--取值范围 SIMPLE, REUSE, BATCH --> <setting name="defaultExecutorType" value="SIMPLE"/> </settings> 另外一种直接通过Java对方法赋值的方式 session = factory.openSession(ExecutorType.BATCH); Executor 的具体执行过程 Executor 中的大部分方法的调用链其实是差不多的,下面是深入源码分析执行过程,如果你没有时间或者暂时不想深入研究的话,给你下面的执行流程图作为参考。 我们紧跟着上面的 selectList 继续分析,它会调用到 executor.query 方法。 当有一个查询请求访问的时候,首先会经过 Executor 的实现类 CachingExecutor ,先从缓存中查询 SQL 是否是第一次执行,如果是第一次执行的话,那么就直接执行 SQL 语句,并创建缓存,如果第二次访问相同的 SQL 语句的话,那么就会直接从缓存中提取。 上面这段代码是从 selectList -> 从缓存中 query 的具体过程。可能你看到这里有些觉得类都是什么东西,我想鼓励你一下,把握重点,不用每段代码都看,从找到 SQL 的调用链路,其他代码想看的时候在看,看源码就是很容易发蒙,容易烦躁,但是切记一点,把握重点。 上面代码会判断缓存中是否有这条 SQL 语句的执行结果,如果没有的话,就再重新创建 Executor 执行器执行 SQL 语句,注意, list = doQuery 是真正执行 SQL 语句的过程,这个过程中会创建我们上面提到的三种执行器,这里我们使用的是简单执行器。 到这里,执行器所做的工作就完事了,Executor 会把后续的工作交给 StatementHandler 继续执行。下面我们来认识一下 StatementHandler 上面代码会判断缓存中是否有这条 SQL 语句的执行结果,如果没有的话,就再重新创建 Executor 执行器执行 SQL 语句,注意, list = doQuery 是真正执行 SQL 语句的过程,这个过程中会创建我们上面提到的三种执行器,这里我们使用的是简单执行器。 到这里,执行器所做的工作就完事了,Executor 会把后续的工作交给 StatementHandler 继续执行。下面我们来认识一下 StatementHandler StatementHandler 的继承结构 有没有感觉和 Executor 的继承体系很相似呢?最顶级接口是四大组件对象,分别有两个实现类 BaseStatementHandler 和 RoutingStatementHandler,BaseStatementHandler 有三个实现类, 他们分别是 SimpleStatementHandler、PreparedStatementHandler 和 CallableStatementHandler。 RoutingStatementHandler : RoutingStatementHandler 并没有对 Statement 对象进行使用,只是根据StatementType 来创建一个代理,代理的就是对应Handler的三种实现类。在MyBatis工作时,使用的StatementHandler 接口对象实际上就是 RoutingStatementHandler 对象。 BaseStatementHandler : 是 StatementHandler 接口的另一个实现类,它本身是一个抽象类,用于简化StatementHandler 接口实现的难度,属于适配器设计模式体现,它主要有三个实现类 SimpleStatementHandler: 管理 Statement 对象并向数据库中推送不需要预编译的SQL语句。PreparedStatementHandler: 管理 Statement 对象并向数据中推送需要预编译的SQL语句。CallableStatementHandler:管理 Statement 对象并调用数据库中的存储过程。 StatementHandler 的创建和源码分析 我们继续来分析上面 query 的调用链路,StatementHandler 的创建过程如下 MyBatis 会根据 SQL 语句的类型进行对应 StatementHandler 的创建。我们以预处理 StatementHandler 为例来讲解一下 执行器不仅掌管着 StatementHandler 的创建,还掌管着创建 Statement 对象,设置参数等,在创建完 PreparedStatement 之后,我们需要对参数进行处理了。 如 如果用一副图来表示一下这个执行流程的话我想是这样 这里我们先暂停一下,来认识一下第三个核心组件 ParameterHandler ParameterHandler - ParameterHandler 介绍 ParameterHandler 相比于其他的组件就简单很多了,ParameterHandler 译为参数处理器,负责为 PreparedStatement 的 sql 语句参数动态赋值,这个接口很简单只有两个方法 ParameterHandler 只有一个实现类 DefaultParameterHandler , 它实现了这两个方法。 getParameterObject: 用于读取参数setParameters: 用于对 PreparedStatement 的参数赋值ParameterHandler 的解析过程 上面我们讨论过了 ParameterHandler 的创建过程,下面我们继续上面 parameterSize 流程 这就是具体参数的解析过程了,下面我们来描述一下 下面用一个流程图表示一下 ParameterHandler 的解析过程,以简单执行器为例 我们在完成 ParameterHandler 对 SQL 参数的预处理后,回到 SimpleExecutor 中的 doQuery 方法 上面又引出来了一个重要的组件那就是 ResultSetHandler,下面我们来认识一下这个组件 ResultSetHandler - ResultSetHandler 简介 ResultSetHandler 也是一个非常简单的接口 ResultSetHandler 是一个接口,它只有一个默认的实现类,像是 ParameterHandler 一样,它的默认实现类是DefaultResultSetHandler ResultSetHandler 解析过程 MyBatis 只有一个默认的实现类就是 DefaultResultSetHandler,DefaultResultSetHandler 主要负责处理两件事 处理 Statement 执行后产生的结果集,生成结果列表 处理存储过程执行后的输出参数 按照 Mapper 文件中配置的 ResultType 或 ResultMap 来封装成对应的对象,最后将封装的对象返回即可。 其中涉及的主要对象有: ResultSetWrapper : 结果集的包装器,主要针对结果集进行的一层包装,它的主要属性有 ResultSet : Java JDBC ResultSet 接口表示数据库查询的结果。 有关查询的文本显示了如何将查询结果作为java.sql.ResultSet 返回。 然后迭代此ResultSet以检查结果。 TypeHandlerRegistry: 类型注册器,TypeHandlerRegistry 在初始化的时候会把所有的 Java类型和类型转换器进行注册。 ColumnNames: 字段的名称,也就是查询操作需要返回的字段名称 ClassNames: 字段的类型名称,也就是 ColumnNames 每个字段名称的类型 JdbcTypes: JDBC 的类型,也就是 java.sql.Types 类型 ResultMap: 负责处理更复杂的映射关系 在 DefaultResultSetHandler 中处理完结果映射,并把上述结构返回给调用的客户端,从而执行完成一条完整的SQL语句。 内容转载自:CSDN博主:cxuann 原文链接:https://blog.csdn.net/qq_36894974/article/details/104132876?depth_1-utm_source=distribute.pc_feed.none-task&request_id=&utm_source=distribute.pc_feed.none-task
问问小秘 2020-03-05 15:44:27 0 浏览量 回答数 0

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结构 timer 就是 Golang 定时器的内部表示,每一个 timer 其实都存储在堆中,tb 就是用于存储当前定时器的桶,而 i 是当前定时器在堆中的索引,我们可以通过这两个变量找到当前定时器在堆中的位置: type timer struct { tb *timersBucket i int when int64 period int64 f func(interface{}, uintptr) arg interface{} seq uintptr } when 表示当前定时器(Timer)被唤醒的时间,而 period 表示两次被唤醒的间隔,每当定时器被唤醒时都会调用 f(args, now) 函数并传入 args 和当前时间作为参数。然而这里的 timer 作为一个私有结构体其实只是定时器的运行时表示,time 包对外暴露的定时器使用了如下所示的结构体: type Timer struct { C <-chan Time r runtimeTimer } Timer 定时器必须通过 NewTimer 或者 AfterFunc 函数进行创建,其中的 runtimeTimer 其实就是上面介绍的 timer 结构体,当定时器失效时,失效的时间就会被发送给当前定时器持有的 Channel C,订阅管道中消息的 Goroutine 就会收到当前定时器失效的时间。 在 time 包中,除了 timer 和 Timer 两个分别用于表示运行时定时器和对外暴露的 API 之外,timersBucket 这个用于存储定时器的结构体也非常重要,它会存储一个处理器上的全部定时器,不过如果当前机器的核数超过了 64 核,也就是机器上的处理器 P 的个数超过了 64 个,多个处理器上的定时器就可能存储在同一个桶中: type timersBucket struct { lock mutex gp *g created bool sleeping bool rescheduling bool sleepUntil int64 waitnote note t []*timer } 每一个 timersBucket 中的 t 就是用于存储定时器指针的切片,每一个运行的 Go 语言程序都会在内存中存储着 64 个桶,这些桶中都存储定时器的信息:  每一个桶持有的 timer 切片其实都是一个最小堆,这个最小堆会按照 timer 应该触发的时间对它们进行排序,最小堆最上面的定时器就是最近需要被唤醒的 timer,我们会在下面展开介绍定时器的创建和触发过程。 工作原理 既然我们已经介绍了定时器的数据结构,接下来我们就可以开始分析它的常见操作以及工作原理了,在这一节中我们将介绍定时器的创建、触发、time.Sleep 与定时器的关系以及计时器 Ticker 的实现原理。 创建 time 包对外提供了两种创建定时器的方法,第一种方法就是 NewTimer 接口,这个接口会创建一个用于通知触发时间的 Channel、调用 startTimer 方法并返回一个创建指向 Timer 结构体的指针: func NewTimer(d Duration) *Timer { c := make(chan Time, 1) t := &Timer{ C: c, r: runtimeTimer{ when: when(d), f: sendTime, arg: c, }, } startTimer(&t.r) return t } 另一个用于创建 Timer 的方法 AfterFunc 其实也提供了非常相似的结构,与 NewTimer 方法不同的是该方法没有创建一个用于通知触发时间的 Channel,它只会在定时器到期时调用传入的方法: func AfterFunc(d Duration, f func()) *Timer { t := &Timer{ r: runtimeTimer{ when: when(d), f: goFunc, arg: f, }, } startTimer(&t.r) return t } startTimer 基本上就是创建定时器的入口了,所有定时器的创建和重启基本上都需要调用该函数: func startTimer(t *timer) { addtimer(t) } func addtimer(t *timer) { tb := t.assignBucket() tb.addtimerLocked(t) } 它会调用 addTimer 函数,这个函数总共做了两件事情,首先通过 assignBucket 方法为当前定时器选择一个 timersBucket 桶,我们会根据当前 Goroutine 所在处理器 P 的 id 选择一个合适的桶,随后调用 addTimerLocked 方法将当前定时器加入桶中: func (tb *timersBucket) addtimerLocked(t *timer) bool { t.i = len(tb.t) tb.t = append(tb.t, t) if !siftupTimer(tb.t, t.i) { return false } if t.i == 0 { if tb.sleeping && tb.sleepUntil > t.when { tb.sleeping = false notewakeup(&tb.waitnote) } if tb.rescheduling { tb.rescheduling = false goready(tb.gp, 0) } if !tb.created { tb.created = true go timerproc(tb) } } return true } addtimerLocked 会先将最新加入的定时器加到队列的末尾,随后调用 siftupTimer 将当前定时器与四叉树(或者四叉堆)中的父节点进行比较,保证父节点的到期时间一定大于子节点:  这个四叉树只能保证父节点的到期时间大于子节点,这对于我们来说其实也足够了,因为我们只关心即将被触发的计数器,如果当前定时器是第一个被加入四叉树的定时器,我们还会通过 go timerproc(tb) 启动一个 Goroutine 用于处理当前树中的定时器,这也是处理定时器的核心方法。 触发 定时器的触发都是由 timerproc 中的一个双层 for 循环控制的,外层的 for 循环主要负责对当前 Goroutine 进行控制,它不仅会负责锁的获取和释放,还会在合适的时机触发当前 Goroutine 的休眠: func timerproc(tb *timersBucket) { tb.gp = getg() for { tb.sleeping = false now := nanotime() delta := int64(-1) // inner loop if delta < 0 { tb.rescheduling = true goparkunlock(&tb.lock, waitReasonTimerGoroutineIdle, traceEvGoBlock, 1) continue } tb.sleeping = true tb.sleepUntil = now + delta noteclear(&tb.waitnote) notetsleepg(&tb.waitnote, delta) } } 如果距离下一个定时器被唤醒的时间小于 0,当前的 timerproc 就会将 rescheduling 标记设置成 true 并立刻陷入休眠,这其实也意味着当前 timerproc 中不包含任何待处理的定时器,当我们再向该 timerBucket 加入定时器时就会重新唤醒 timerproc Goroutine。 在其他情况下,也就是下一次计数器的响应时间是 now + delta 时,timerproc 中的外层循环会通过 notesleepg 将当前 Goroutine 陷入休眠。 func notetsleepg(n *note, ns int64) bool { gp := getg() if gp == gp.m.g0 { throw("notetsleepg on g0") } semacreate(gp.m) entersyscallblock() ok := notetsleep_internal(n, ns, nil, 0) exitsyscall() return ok } 该函数会先获取当前的 Goroutine 并在当前的『CPU 上』创建一个信号量,随后在 entersyscallblock 和 exitsyscall 之间执行系统调用让当前的 Goroutine 陷入休眠并在 ns 纳秒后返回。 内部循环的主要作用就是触发已经到期的定时器,在这个内部循环中,我们会按照以下的流程对当前桶中的定时器进行处理: 如果桶中不包含任何定时器就会直接返回并陷入休眠等待定时器加入当前桶; 如果四叉树最上面的定时器还没有到期会通过 notetsleepg 方法陷入休眠等待最近定时器的到期; 如果四叉树最上面的定时器已经到期; 当定时器的 period > 0 就会设置下一次会触发定时器的时间并将当前定时器向下移动到对应的位置; 当定时器的 period <= 0 就会将当前定时器从四叉树中移除; 在每次循环的最后都会从定时器中取出定时器中的函数、参数和序列号并调用函数触发该计数器; ```js for { if len(tb.t) == 0 { delta = -1 break } t := tb.t[0] delta = t.when - now if delta > 0 { break } ok := true if t.period > 0 { t.when += t.period * (1 + -delta/t.period) if !siftdownTimer(tb.t, 0) { ok = false } } else { last := len(tb.t) - 1 if last > 0 { tb.t[0] = tb.t[last] tb.t[0].i = 0 } tb.t[last] = nil tb.t = tb.t[:last] if last > 0 { if !siftdownTimer(tb.t, 0) { ok = false } } t.i = -1 // mark as removed } f := t.f arg := t.arg seq := t.seq f(arg, seq) } 使用 NewTimer 创建的定时器,传入的函数时 sendTime,它会将当前时间发送到定时器持有的 Channel 中,而使用 AfterFunc 创建的定时器,在内层循环中调用的函数就会是调用方传入的函数了。 **休眠** 如果你使用过一段时间的 Go 语言,你一定在项目中使用过 time 包中的 Sleep 方法让当前的 Goroutine 陷入休眠以等待某些条件的完成或者触发一些定时任务,time.Sleep 就是通过如下所示的 timeSleep 方法完成的: ```js func timeSleep(ns int64) { if ns <= 0 { return } gp := getg() t := gp.timer if t == nil { t = new(timer) gp.timer = t } *t = timer{} t.when = nanotime() + ns t.f = goroutineReady t.arg = gp tb := t.assignBucket() lock(&tb.lock) if !tb.addtimerLocked(t) { unlock(&tb.lock) badTimer() } goparkunlock(&tb.lock, waitReasonSleep, traceEvGoSleep, 2) } timeSleep 会创建一个新的 timer 结构体,在初始化的过程中我们会传入当前 Goroutine 应该被唤醒的时间以及唤醒时需要调用的函数 goroutineReady,随后会调用 goparkunlock 将当前 Goroutine 陷入休眠状态,当定时器到期时也会调用 goroutineReady 方法唤醒当前的 Goroutine: func goroutineReady(arg interface{}, seq uintptr) { goready(arg.(*g), 0) } time.Sleep 方法其实只是创建了一个会在到期时唤醒当前 Goroutine 的定时器并通过 goparkunlock 将当前的协程陷入休眠状态等待定时器触发的唤醒。 Ticker 除了只用于一次的定时器(Timer)之外,Go 语言的 time 包中还提供了用于多次通知的 Ticker 计时器,计时器中包含了一个用于接受通知的 Channel 和一个定时器,这两个字段共同组成了用于连续多次触发事件的计时器: type Ticker struct { C <-chan Time // The channel on which the ticks are delivered. r runtimeTimer } 想要在 Go 语言中创建一个计时器只有两种方法,一种是使用 NewTicker 方法显示地创建Ticker 计时器指针,另一种可以直接通过 Tick 方法获取一个会定期发送消息的 Channel: func NewTicker(d Duration) *Ticker { if d <= 0 { panic(errors.New("non-positive interval for NewTicker")) } c := make(chan Time, 1) t := &Ticker{ C: c, r: runtimeTimer{ when: when(d), period: int64(d), f: sendTime, arg: c, }, } startTimer(&t.r) return t } func Tick(d Duration) <-chan Time { if d <= 0 { return nil } return NewTicker(d).C } Tick 其实也只是对 NewTicker 的简单封装,从实现上我们就能看出来它其实就是调用了 NewTicker 获取了计时器并返回了计时器中 Channel,两个创建计时器的方法的实现都并不复杂而且费容易理解,所以在这里也就不详细展开介绍了。 需要注意的是每一个 NewTicker 方法开启的计时器都需要在不需要使用时调用 Stop 进行关闭,如果不显示调用 Stop 方法,创建的计时器就没有办法被垃圾回收,而通过 Tick 创建的计时器由于只对外提供了 Channel,所以是一定没有办法关闭的,我们一定要谨慎使用这一接口创建计时器。 性能分析 定时器在内部使用四叉树的方式进行实现和存储,当我们在生产环境中使用定时器进行毫秒级别的计时时,在高并发的场景下会有比较明显的性能问题,我们可以通过实验测试一下定时器在高并发时的性能,假设我们有以下的代码: func runTimers(count int) { durationCh := make(chan time.Duration, count) wg := sync.WaitGroup{} wg.Add(count) for i := 0; i < count; i++ { go func() { startedAt := time.Now() time.AfterFunc(10*time.Millisecond, func() { defer wg.Done() durationCh <- time.Since(startedAt) }) }() } wg.Wait() close(durationCh) durations := []time.Duration{} totalDuration := 0 * time.Millisecond for duration := range durationCh { durations = append(durations, duration) totalDuration += duration } averageDuration := totalDuration / time.Duration(count) sort.Slice(durations, func(i, j int) bool { return durations[i] < durations[j] }) fmt.Printf("run %v timers with average=%v, pct50=%v, pct99=%v\n", count, averageDuration, durations[count/2], durations[int(float64(count)*0.99)]) } 完整的性能测试代码可以在 benchmark_timers.go 中找到,需要注意的是:由于机器和性能的不同,多次运行测试可能会有不一样的结果。 这段代码开了 N 个 Goroutine 并在每一个 Goroutine 中运行一个定时器,我们会在定时器到期时将开始计时到定时器到期所用的时间加入 Channel 并用于之后的统计,在函数的最后我们会计算出 N 个 Goroutine 中定时器到期时间的平均数、50 分位数和 99 分位数: $ go test ./... -v === RUN TestTimers run 1000 timers with average=10.367111ms, pct50=10.234219ms, pct99=10.913219ms run 2000 timers with average=10.431598ms, pct50=10.37367ms, pct99=11.025823ms run 5000 timers with average=11.873773ms, pct50=11.986249ms, pct99=12.673725ms run 10000 timers with average=11.954716ms, pct50=12.313613ms, pct99=13.507858ms run 20000 timers with average=11.456237ms, pct50=10.625529ms, pct99=25.246254ms run 50000 timers with average=21.223818ms, pct50=14.792982ms, pct99=34.250143ms run 100000 timers with average=36.010924ms, pct50=31.794761ms, pct99=128.089527ms run 500000 timers with average=176.676498ms, pct50=138.238588ms, pct99=676.967558ms --- PASS: TestTimers (1.21s) 我们将上述代码输出的结果绘制成如下图所示的折线图,其中横轴是并行定时器的个数,纵轴表示定时器从开始到触发时间的差值,三个不同的线分别表示时间的平均值、50 分位数和 99 分位数:  虽然测试的数据可能有一些误差,但是从图中我们也能得出一些跟定时器性能和现象有关的结论: 定时器触发的时间一定会晚于创建时传入的时间,假设定时器需要等待 10ms 触发,那它触发的时间一定是晚于 10ms 的; 当并发的定时器数量达到 5000 时,定时器的平均误差达到了 ~18%,99 分位数上的误差达到了 ~26%; 并发定时器的数量超过 5000 之后,定时器的误差就变得非常明显,不能有效、准确地完成计时任务; 这其实也是因为定时器从开始到触发的时间间隔非常短,当我们将计时的时间改到 100ms 时就会发现性能问题有比较明显的改善:  哪怕并行运行了 10w 个定时器,99 分位数的误差也只有 ~12%,我们其实能够发现 Go 语言标准库中的定时器在计时时间较短并且并发较高时有着非常明显的问题,所以在一些性能非常敏感的基础服务中使用定时器一定要非常注意 —— 它可能达不到我们预期的效果。 不过哪怕我们不主动使用定时器,而是使用 context.WithDeadline 这种方法,由于它底层也会使用定时器实现,所以仍然会受到影响。 总结 Go 语言的定时器在并发编程起到了非常重要的作用,它能够为我们提供比较准确的相对时间,基于它的功能,标准库中还提供了计时器、休眠等接口能够帮助我们在 Go 语言程序中更好地处理过期和超时等问题。 标准库中的定时器在大多数情况下是能够正常工作并且高效完成任务的,但是在遇到极端情况或者性能敏感场景时,它可能没有办法胜任,而在 10ms 的这个粒度下,作者在社区中也没有找到能够使用的定时器实现,一些使用时间轮算法的开源库也不能很好地完成这个任务。
有只黑白猫 2020-01-10 10:01:15 0 浏览量 回答数 0

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微服务 (MicroServices) 架构是当前互联网业界的一个技术热点,圈里有不少同行朋友当前有计划在各自公司开展微服务化体系建设,他们都有相同的疑问:一个微服务架构有哪些技术关注点 (technical concerns)?需要哪些基础框架或组件来支持微服务架构?这些框架或组件该如何选型?笔者之前在两家大型互联网公司参与和主导过大型服务化体系和框架建设,同时在这块也投入了很多时间去学习和研究,有一些经验和学习心得,可以和大家一起分享。 服务注册、发现、负载均衡和健康检查和单块 (Monolithic) 架构不同,微服务架构是由一系列职责单一的细粒度服务构成的分布式网状结构,服务之间通过轻量机制进行通信,这时候必然引入一个服务注册发现问题,也就是说服务提供方要注册通告服务地址,服务的调用方要能发现目标服务,同时服务提供方一般以集群方式提供服务,也就引入了负载均衡和健康检查问题。根据负载均衡 LB 所在位置的不同,目前主要的服务注册、发现和负载均衡方案有三种: 第一种是集中式 LB 方案,如下图 Fig 1,在服务消费者和服务提供者之间有一个独立的 LB,LB 通常是专门的硬件设备如 F5,或者基于软件如 LVS,HAproxy 等实现。LB 上有所有服务的地址映射表,通常由运维配置注册,当服务消费方调用某个目标服务时,它向 LB 发起请求,由 LB 以某种策略(比如 Round-Robin)做负载均衡后将请求转发到目标服务。LB 一般具备健康检查能力,能自动摘除不健康的服务实例。服务消费方如何发现 LB 呢?通常的做法是通过 DNS,运维人员为服务配置一个 DNS 域名,这个域名指向 LB。 Fig 1, 集中式 LB 方案 集中式 LB 方案实现简单,在 LB 上也容易做集中式的访问控制,这一方案目前还是业界主流。集中式 LB 的主要问题是单点问题,所有服务调用流量都经过 LB,当服务数量和调用量大的时候,LB 容易成为瓶颈,且一旦 LB 发生故障对整个系统的影响是灾难性的。另外,LB 在服务消费方和服务提供方之间增加了一跳 (hop),有一定性能开销。 第二种是进程内 LB 方案,针对集中式 LB 的不足,进程内 LB 方案将 LB 的功能以库的形式集成到服务消费方进程里头,该方案也被称为软负载 (Soft Load Balancing) 或者客户端负载方案,下图 Fig 2 展示了这种方案的工作原理。这一方案需要一个服务注册表 (Service Registry) 配合支持服务自注册和自发现,服务提供方启动时,首先将服务地址注册到服务注册表(同时定期报心跳到服务注册表以表明服务的存活状态,相当于健康检查),服务消费方要访问某个服务时,它通过内置的 LB 组件向服务注册表查询(同时缓存并定期刷新)目标服务地址列表,然后以某种负载均衡策略选择一个目标服务地址,最后向目标服务发起请求。这一方案对服务注册表的可用性 (Availability) 要求很高,一般采用能满足高可用分布式一致的组件(例如 Zookeeper, Consul, Etcd 等)来实现。 Fig 2, 进程内 LB 方案 进程内 LB 方案是一种分布式方案,LB 和服务发现能力被分散到每一个服务消费者的进程内部,同时服务消费方和服务提供方之间是直接调用,没有额外开销,性能比较好。但是,该方案以客户库 (Client Library) 的方式集成到服务调用方进程里头,如果企业内有多种不同的语言栈,就要配合开发多种不同的客户端,有一定的研发和维护成本。另外,一旦客户端跟随服务调用方发布到生产环境中,后续如果要对客户库进行升级,势必要求服务调用方修改代码并重新发布,所以该方案的升级推广有不小的阻力。 进程内 LB 的案例是 Netflix 的开源服务框架,对应的组件分别是:Eureka 服务注册表,Karyon 服务端框架支持服务自注册和健康检查,Ribbon 客户端框架支持服务自发现和软路由。另外,阿里开源的服务框架 Dubbo 也是采用类似机制。 第三种是主机独立 LB 进程方案,该方案是针对第二种方案的不足而提出的一种折中方案,原理和第二种方案基本类似,不同之处是,他将 LB 和服务发现功能从进程内移出来,变成主机上的一个独立进程,主机上的一个或者多个服务要访问目标服务时,他们都通过同一主机上的独立 LB 进程做服务发现和负载均衡,见下图 Fig 3。 Fig 3 主机独立 LB 进程方案 该方案也是一种分布式方案,没有单点问题,一个 LB 进程挂了只影响该主机上的服务调用方,服务调用方和 LB 之间是进程内调用,性能好,同时,该方案还简化了服务调用方,不需要为不同语言开发客户库,LB 的升级不需要服务调用方改代码。该方案的不足是部署较复杂,环节多,出错调试排查问题不方便。 该方案的典型案例是 Airbnb 的 SmartStack 服务发现框架,对应组件分别是:Zookeeper 作为服务注册表,Nerve 独立进程负责服务注册和健康检查,Synapse/HAproxy 独立进程负责服务发现和负载均衡。Google 最新推出的基于容器的 PaaS 平台 Kubernetes,其内部服务发现采用类似的机制。 服务前端路由微服务除了内部相互之间调用和通信之外,最终要以某种方式暴露出去,才能让外界系统(例如客户的浏览器、移动设备等等)访问到,这就涉及服务的前端路由,对应的组件是服务网关 (Service Gateway),见图 Fig 4,网关是连接企业内部和外部系统的一道门,有如下关键作用: 服务反向路由,网关要负责将外部请求反向路由到内部具体的微服务,这样虽然企业内部是复杂的分布式微服务结构,但是外部系统从网关上看到的就像是一个统一的完整服务,网关屏蔽了后台服务的复杂性,同时也屏蔽了后台服务的升级和变化。安全认证和防爬虫,所有外部请求必须经过网关,网关可以集中对访问进行安全控制,比如用户认证和授权,同时还可以分析访问模式实现防爬虫功能,网关是连接企业内外系统的安全之门。限流和容错,在流量高峰期,网关可以限制流量,保护后台系统不被大流量冲垮,在内部系统出现故障时,网关可以集中做容错,保持外部良好的用户体验。监控,网关可以集中监控访问量,调用延迟,错误计数和访问模式,为后端的性能优化或者扩容提供数据支持。日志,网关可以收集所有的访问日志,进入后台系统做进一步分析。 Fig 4, 服务网关 除以上基本能力外,网关还可以实现线上引流,线上压测,线上调试 (Surgical debugging),金丝雀测试 (Canary Testing),数据中心双活 (Active-Active HA) 等高级功能。 网关通常工作在 7 层,有一定的计算逻辑,一般以集群方式部署,前置 LB 进行负载均衡。 开源的网关组件有 Netflix 的 Zuul,特点是动态可热部署的过滤器 (filter) 机制,其它如 HAproxy,Nginx 等都可以扩展作为网关使用。 在介绍过服务注册表和网关等组件之后,我们可以通过一个简化的微服务架构图 (Fig 5) 来更加直观地展示整个微服务体系内的服务注册发现和路由机制,该图假定采用进程内 LB 服务发现和负载均衡机制。在下图 Fig 5 的微服务架构中,服务简化为两层,后端通用服务(也称中间层服务 Middle Tier Service)和前端服务(也称边缘服务 Edge Service,前端服务的作用是对后端服务做必要的聚合和裁剪后暴露给外部不同的设备,如 PC,Pad 或者 Phone)。后端服务启动时会将地址信息注册到服务注册表,前端服务通过查询服务注册表就可以发现然后调用后端服务;前端服务启动时也会将地址信息注册到服务注册表,这样网关通过查询服务注册表就可以将请求路由到目标前端服务,这样整个微服务体系的服务自注册自发现和软路由就通过服务注册表和网关串联起来了。如果以面向对象设计模式的视角来看,网关类似 Proxy 代理或者 Façade 门面模式,而服务注册表和服务自注册自发现类似 IoC 依赖注入模式,微服务可以理解为基于网关代理和注册表 IoC 构建的分布式系统。 Fig 5, 简化的微服务架构图 服务容错当企业微服务化以后,服务之间会有错综复杂的依赖关系,例如,一个前端请求一般会依赖于多个后端服务,技术上称为 1 -> N 扇出 (见图 Fig 6)。在实际生产环境中,服务往往不是百分百可靠,服务可能会出错或者产生延迟,如果一个应用不能对其依赖的故障进行容错和隔离,那么该应用本身就处在被拖垮的风险中。在一个高流量的网站中,某个单一后端一旦发生延迟,可能在数秒内导致所有应用资源 (线程,队列等) 被耗尽,造成所谓的雪崩效应 (Cascading Failure,见图 Fig 7),严重时可致整个网站瘫痪。 Fig 6, 服务依赖 Fig 7, 高峰期单个服务延迟致雪崩效应 经过多年的探索和实践,业界在分布式服务容错一块探索出了一套有效的容错模式和最佳实践,主要包括: Fig 8, 弹性电路保护状态图 电路熔断器模式 (Circuit Breaker Patten), 该模式的原理类似于家里的电路熔断器,如果家里的电路发生短路,熔断器能够主动熔断电路,以避免灾难性损失。在分布式系统中应用电路熔断器模式后,当目标服务慢或者大量超时,调用方能够主动熔断,以防止服务被进一步拖垮;如果情况又好转了,电路又能自动恢复,这就是所谓的弹性容错,系统有自恢复能力。下图 Fig 8 是一个典型的具备弹性恢复能力的电路保护器状态图,正常状态下,电路处于关闭状态 (Closed),如果调用持续出错或者超时,电路被打开进入熔断状态 (Open),后续一段时间内的所有调用都会被拒绝 (Fail Fast),一段时间以后,保护器会尝试进入半熔断状态 (Half-Open),允许少量请求进来尝试,如果调用仍然失败,则回到熔断状态,如果调用成功,则回到电路闭合状态。舱壁隔离模式 (Bulkhead Isolation Pattern),顾名思义,该模式像舱壁一样对资源或失败单元进行隔离,如果一个船舱破了进水,只损失一个船舱,其它船舱可以不受影响 。线程隔离 (Thread Isolation) 就是舱壁隔离模式的一个例子,假定一个应用程序 A 调用了 Svc1/Svc2/Svc3 三个服务,且部署 A 的容器一共有 120 个工作线程,采用线程隔离机制,可以给对 Svc1/Svc2/Svc3 的调用各分配 40 个线程,当 Svc2 慢了,给 Svc2 分配的 40 个线程因慢而阻塞并最终耗尽,线程隔离可以保证给 Svc1/Svc3 分配的 80 个线程可以不受影响,如果没有这种隔离机制,当 Svc2 慢的时候,120 个工作线程会很快全部被对 Svc2 的调用吃光,整个应用程序会全部慢下来。限流 (Rate Limiting/Load Shedder),服务总有容量限制,没有限流机制的服务很容易在突发流量 (秒杀,双十一) 时被冲垮。限流通常指对服务限定并发访问量,比如单位时间只允许 100 个并发调用,对超过这个限制的请求要拒绝并回退。回退 (fallback),在熔断或者限流发生的时候,应用程序的后续处理逻辑是什么?回退是系统的弹性恢复能力,常见的处理策略有,直接抛出异常,也称快速失败 (Fail Fast),也可以返回空值或缺省值,还可以返回备份数据,如果主服务熔断了,可以从备份服务获取数据。Netflix 将上述容错模式和最佳实践集成到一个称为 Hystrix 的开源组件中,凡是需要容错的依赖点 (服务,缓存,数据库访问等),开发人员只需要将调用封装在 Hystrix Command 里头,则相关调用就自动置于 Hystrix 的弹性容错保护之下。Hystrix 组件已经在 Netflix 经过多年运维验证,是 Netflix 微服务平台稳定性和弹性的基石,正逐渐被社区接受为标准容错组件。 服务框架微服务化以后,为了让业务开发人员专注于业务逻辑实现,避免冗余和重复劳动,规范研发提升效率,必然要将一些公共关注点推到框架层面。服务框架 (Fig 9) 主要封装公共关注点逻辑,包括: Fig 9, 服务框架 服务注册、发现、负载均衡和健康检查,假定采用进程内 LB 方案,那么服务自注册一般统一做在服务器端框架中,健康检查逻辑由具体业务服务定制,框架层提供调用健康检查逻辑的机制,服务发现和负载均衡则集成在服务客户端框架中。监控日志,框架一方面要记录重要的框架层日志、metrics 和调用链数据,还要将日志、metrics 等接口暴露出来,让业务层能根据需要记录业务日志数据。在运行环境中,所有日志数据一般集中落地到企业后台日志系统,做进一步分析和处理。REST/RPC 和序列化,框架层要支持将业务逻辑以 HTTP/REST 或者 RPC 方式暴露出来,HTTP/REST 是当前主流 API 暴露方式,在性能要求高的场合则可采用 Binary/RPC 方式。针对当前多样化的设备类型 (浏览器、普通 PC、无线设备等),框架层要支持可定制的序列化机制,例如,对浏览器,框架支持输出 Ajax 友好的 JSON 消息格式,而对无线设备上的 Native App,框架支持输出性能高的 Binary 消息格式。配置,除了支持普通配置文件方式的配置,框架层还可集成动态运行时配置,能够在运行时针对不同环境动态调整服务的参数和配置。限流和容错,框架集成限流容错组件,能够在运行时自动限流和容错,保护服务,如果进一步和动态配置相结合,还可以实现动态限流和熔断。管理接口,框架集成管理接口,一方面可以在线查看框架和服务内部状态,同时还可以动态调整内部状态,对调试、监控和管理能提供快速反馈。Spring Boot 微框架的 Actuator 模块就是一个强大的管理接口。统一错误处理,对于框架层和服务的内部异常,如果框架层能够统一处理并记录日志,对服务监控和快速问题定位有很大帮助。安全,安全和访问控制逻辑可以在框架层统一进行封装,可做成插件形式,具体业务服务根据需要加载相关安全插件。文档自动生成,文档的书写和同步一直是一个痛点,框架层如果能支持文档的自动生成和同步,会给使用 API 的开发和测试人员带来极大便利。Swagger 是一种流行 Restful API 的文档方案。当前业界比较成熟的微服务框架有 Netflix 的 Karyon/Ribbon,Spring 的 Spring Boot/Cloud,阿里的 Dubbo 等。 运行期配置管理服务一般有很多依赖配置,例如访问数据库有连接字符串配置,连接池大小和连接超时配置,这些配置在不同环境 (开发 / 测试 / 生产) 一般不同,比如生产环境需要配连接池,而开发测试环境可能不配,另外有些参数配置在运行期可能还要动态调整,例如,运行时根据流量状况动态调整限流和熔断阀值。目前比较常见的做法是搭建一个运行时配置中心支持微服务的动态配置,简化架构如下图 (Fig 10): Fig 10, 服务配置中心 动态配置存放在集中的配置服务器上,用户通过管理界面配置和调整服务配置,具体服务通过定期拉 (Scheduled Pull) 的方式或者服务器推 (Server-side Push) 的方式更新动态配置,拉方式比较可靠,但会有延迟同时有无效网络开销 (假设配置不常更新),服务器推方式能及时更新配置,但是实现较复杂,一般在服务和配置服务器之间要建立长连接。配置中心还要解决配置的版本控制和审计问题,对于大规模服务化环境,配置中心还要考虑分布式和高可用问题。 配置中心比较成熟的开源方案有百度的 Disconf,360 的 QConf,Spring 的 Cloud Config 和阿里的 Diamond 等。 Netflix 的微服务框架Netflix 是一家成功实践微服务架构的互联网公司,几年前,Netflix 就把它的几乎整个微服务框架栈开源贡献给了社区,这些框架和组件包括: Eureka: 服务注册发现框架Zuul: 服务网关Karyon: 服务端框架Ribbon: 客户端框架Hystrix: 服务容错组件Archaius: 服务配置组件Servo: Metrics 组件Blitz4j: 日志组件下图 Fig 11 展示了基于这些组件构建的一个微服务框架体系,来自 recipes-rss。 Fig 11, 基于 Netflix 开源组件的微服务框架 Netflix 的开源框架组件已经在 Netflix 的大规模分布式微服务环境中经过多年的生产实战验证,正逐步被社区接受为构造微服务框架的标准组件。Pivotal 去年推出的 Spring Cloud 开源产品,主要是基于对 Netflix 开源组件的进一步封装,方便 Spring 开发人员构建微服务基础框架。对于一些打算构建微服务框架体系的公司来说,充分利用或参考借鉴 Netflix 的开源微服务组件 (或 Spring Cloud),在此基础上进行必要的企业定制,无疑是通向微服务架构的捷径。 原文地址:https://www.infoq.cn/article/basis-frameworkto-implement-micro-service#anch130564%20%EF%BC%8C
auto_answer 2019-12-02 01:55:22 0 浏览量 回答数 0

问题

从一道面试题谈谈一线大厂码农应该具备的基本能力 7月16日 【今日算法】

##关于一线码农的面试,我想说 求职面试在绝大部分人来说都是必不可少的,自己作为求职者也参与了不少面试(无论成功或者失败),作为技术面试官参与面试也有四五年的经验&#x...
游客ih62co2qqq5ww 2020-07-22 13:45:47 118 浏览量 回答数 1

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SSH面试题

1.什么是struts2?struts的工作原理? struts2:1)经典的  mvc (Model  View  Controller) 框架                          ...
琴瑟 2019-12-01 21:46:22 3489 浏览量 回答数 0

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【Java学习全家桶】1460道Java热门问题,阿里百位技术专家答疑解惑

阿里极客公益活动: 或许你挑灯夜战只为一道难题 或许你百思不解只求一个答案 或许你绞尽脑汁只因一种未知 那么他们来了,阿里系技术专家来云栖问答为你解答技术难题了 他们用户自己手中的技术来帮助用户成长 本次活动特邀百位阿里技术专家对Java常...
管理贝贝 2019-12-01 20:07:15 27612 浏览量 回答数 19

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【精品问答】Python二级考试题库

1.关于数据的存储结构,以下选项描述正确的是( D ) A: 数据所占的存储空间量 B: 存储在外存中的数据 C: 数据在计算机中的顺序存储方式 D: 数据的逻辑结构在计算机中的表示 2.关于线性...
珍宝珠 2019-12-01 22:03:38 1146 浏览量 回答数 2

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【精品问答】python技术1000问(2)

为了方便python开发者快速找到相关技术问题和答案,开发者社区策划了python技术1000问内容,包含最基础的如何学python、实践中遇到的技术问题、python面试等维度内容。 我们会以每天至少50条的...
问问小秘 2019-12-01 22:03:02 3129 浏览量 回答数 1

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如何定位Android NDK开发中遇到的错误?报错

正式开始这个话题之前,先简单介绍一下什么是NDK和JNI,部分内容来自网络 Android NDK是什么,为什么我们要用NDK? Android ...
爱吃鱼的程序员 2020-06-14 18:55:10 0 浏览量 回答数 1
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