springcloud五大组件之Hystrix断路器

3.Hystrix

Hystix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。
在微服务场景中，通常会有很多层的服务调用。如果一个底层服务出现问题，故障会被向上传播给用户。我们需要一种机制，当底层服务不可用时，可以阻断故障的传播。这就是断路器的作用。他是系统服务稳定性的最后一重保障。

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。

Hystix解决雪崩问题的手段有两个：

• 线程隔离
• 服务熔断

3.1 线程隔离，服务降级

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Hystix服务降级的情况：

• 线程池已满
• 请求超时

3.1.1 动手实践

1）引入依赖

首先在itcast-service-consumer的pom.xml中引入Hystrix依赖：

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

2）开启熔断

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 ItcastServiceConsumerApplication {

    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }

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

3）编写降级逻辑

我们改造itcast-service-consumer，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HystixCommond来完成：

@Controller
@RequestMapping("consumer/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping
    @ResponseBody
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "queryUserByIdFallBack")
    public String queryUserById(@RequestParam("id") Long id) {
        String user = this.restTemplate.getForObject("http://service-provider/user/" + id, String.class);
        return user;
    }

    public String queryUserByIdFallBack(Long id){
        return "请求繁忙，请稍后再试！";
    }
}

注意：

• 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

说明：

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

测试：

当itcast-service-provder正常提供服务时，访问与以前一致。但是当我们将itcast-service-provider停机时，会发现页面返回了降级处理信息：

4) 默认FallBack

我们刚才把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。所以我们可以把Fallback配置加在类上，实现默认fallback：

@Controller
@RequestMapping("consumer/user")
@DefaultProperties(defaultFallback = "fallBackMethod") // 指定一个类的全局熔断方法
public class UserController {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping
    @ResponseBody
    @HystrixCommand // 标记该方法需要熔断
    public String queryUserById(@RequestParam("id") Long id) {
        String user = this.restTemplate.getForObject("http://service-provider/user/" + id, String.class);
        return user;
    }

    /**
     * 熔断方法
     * 返回值要和被熔断的方法的返回值一致
     * 熔断方法不需要参数
     * @return
     */
    public String fallBackMethod(){
        return "请求繁忙，请稍后再试！";
    }
}

• @DefaultProperties(defaultFallback = “defaultFallBack”)：在类上指明统一的失败降级方法
• @HystrixCommand：在方法上直接使用该注解，使用默认的剪辑方法。
• defaultFallback：默认降级方法，不用任何参数，以匹配更多方法，但是返回值一定一致

5）设置超时

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Hystix的默认超时时长为1，我们可以通过配置修改这个值：

我们可以通过hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds来设置Hystrix超时时间。该配置没有提示。

hystrix:
  command:
    default:
      execution:
        isolation:
          thread:
            timeoutInMilliseconds: 6000 # 设置hystrix的超时时间为6000ms

改造服务提供者

改造服务提供者的UserController接口，随机休眠一段时间，以触发熔断：

@GetMapping("{id}")
public User queryUserById(@PathVariable("id") Long id) {
    try {
        Thread.sleep(6000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return this.userService.queryUserById(id);
}

3.2 服务熔断

3.2.1 熔断原理

熔断器，也叫断路器，其英文单词为：Circuit Breaker

熔断状态机3个状态：

• Closed：关闭状态，所有请求都正常访问。
• Open：打开状态，所有请求都会被降级。Hystix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，open状态不是永久的，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，则会完全关闭断路器，否则继续保持打开，再次进行休眠计时

3.2.2 动手实践

为了能够精确控制请求的成功或失败，我们在consumer的调用业务中加入一段逻辑：

@GetMapping("{id}")
@HystrixCommand
public String queryUserById(@PathVariable("id") Long id){
    if(id == 1){
        throw new RuntimeException("太忙了");
    }
    String user = this.restTemplate.getForObject("http://service-provider/user/" + id, 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service-provider中的休眠逻辑）

我们准备两个请求窗口：

• 一个请求：http://localhost/consumer/user/1，注定失败
• 一个请求：http://localhost/consumer/user/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。断路器会断开，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，只有几毫秒左右：

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：

circuitBreaker.requestVolumeThreshold=10
circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds=10000
circuitBreaker.errorThresholdPercentage=50

解读：

• requestVolumeThreshold：触发熔断的最小请求次数，默认20
• errorThresholdPercentage：触发熔断的失败请求最小占比，默认50%
• sleepWindowInMilliseconds：休眠时长，默认是5000毫秒