在現(xiàn)代微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)之間的調(diào)用可能會(huì)因網(wǎng)絡(luò)延遲、服務(wù)故障等原因?qū)е率　榱私鉀Q這些問(wèn)題，Resilience4j 提供了一套可靠的容錯(cuò)機(jī)制。本文將詳細(xì)介紹如何在 Spring Boot 項(xiàng)目中整合 Resilience4j，使你的應(yīng)用更具彈性和可靠性。

一、Resilience4j 簡(jiǎn)介

什么是 Resilience4j

Resilience4j 是一個(gè)輕量級(jí)的容錯(cuò)庫(kù)，專為 Java 8 及以上版本設(shè)計(jì)。它提供了一組強(qiáng)大的容錯(cuò)機(jī)制，包括斷路器（Circuit Breaker）、限流器（Rate Limiter）、艙壁隔離（Bulkhead）、重試（Retry）和時(shí)間限制器（Time Limiter）。

主要特性

• 斷路器（Circuit Breaker）：防止一個(gè)服務(wù)的故障蔓延到整個(gè)系統(tǒng)。
• 限流器（Rate Limiter）：限制特定時(shí)間內(nèi)的請(qǐng)求數(shù)量，防止過(guò)載。
• 艙壁隔離（Bulkhead）：隔離系統(tǒng)的不同部分，防止故障蔓延。
• 重試（Retry）：在請(qǐng)求失敗時(shí)自動(dòng)重試。
• 時(shí)間限制器（Time Limiter）：為請(qǐng)求設(shè)置時(shí)間限制，防止長(zhǎng)時(shí)間等待。

與 Hystrix 的對(duì)比

Resilience4j 旨在取代 Netflix Hystrix，提供更輕量和現(xiàn)代的解決方案。與 Hystrix 相比，Resilience4j 的主要優(yōu)勢(shì)在于它的依賴更少、性能更好，并且完全支持 Java 8 以上的函數(shù)式編程特性。

二、環(huán)境準(zhǔn)備

項(xiàng)目初始化

使用 Spring Initializr 創(chuàng)建一個(gè)新的 Spring Boot 項(xiàng)目，并添加以下依賴：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-spring-boot2</artifactId>
    <version>2.1.0</version>
</dependency>

三、配置 Resilience4j

基本配置

在 application.yml 文件中添加基本配置：

resilience4j:
  circuitbreaker:
    configs:
      default:
        registerHealthIndicator: true
        slidingWindowSize: 100
        minimumNumberOfCalls: 10
        failureRateThreshold: 50
        waitDurationInOpenState: 10000
        permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3

配置項(xiàng)解釋：

• registerHealthIndicator: 是否注冊(cè) Circuit Breaker 的健康指標(biāo)，默認(rèn)為 false。設(shè)置為 true 可以通過(guò) Actuator 端點(diǎn)監(jiān)控 Circuit Breaker 的狀態(tài)。
• slidingWindowSize: 滑動(dòng)窗口的大小，用于計(jì)算失敗率。這里設(shè)置為 100，表示最近 100 個(gè)請(qǐng)求會(huì)被用來(lái)計(jì)算失敗率。
• minimumNumberOfCalls: 在滑動(dòng)窗口內(nèi)，至少需要有這么多請(qǐng)求才能開(kāi)始計(jì)算失敗率。這里設(shè)置為 10，表示至少需要 10 個(gè)請(qǐng)求后才會(huì)開(kāi)始計(jì)算失敗率。
• failureRateThreshold: 失敗率閾值，當(dāng)失敗率超過(guò)這個(gè)值時(shí)，Circuit Breaker 會(huì)進(jìn)入 OPEN 狀態(tài)。這里設(shè)置為 50，表示當(dāng)失敗率超過(guò) 50% 時(shí)，Circuit Breaker 會(huì)打開(kāi)。
• waitDurationInOpenState: Circuit Breaker 處于 OPEN 狀態(tài)時(shí)的等待時(shí)間，單位毫秒。這里設(shè)置為 10000，表示 Circuit Breaker 打開(kāi)后會(huì)等待 10 秒鐘。
• permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: Circuit Breaker 處于 HALF_OPEN 狀態(tài)時(shí)允許的請(qǐng)求數(shù)。這里設(shè)置為 3，表示 Circuit Breaker 半開(kāi)狀態(tài)時(shí)允許 3 個(gè)請(qǐng)求通過(guò)。

這段配置定義了一個(gè)基本的 Circuit Breaker 行為，可以保護(hù)系統(tǒng)免受頻繁失敗的服務(wù)的影響。通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)，可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)優(yōu)化 Circuit Breaker 的行為。

注意: 這只是默認(rèn)配置，可以在創(chuàng)建 Circuit Breaker 實(shí)例時(shí)覆蓋這些配置。

配置 Circuit Breaker

配置斷路器：

resilience4j:
  circuitbreaker:
    instances:
      backendA:
        registerHealthIndicator: true
        slidingWindowSize: 100
        minimumNumberOfCalls: 10
        failureRateThreshold: 50
        waitDurationInOpenState: 10000
        permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3

不同于之前的默認(rèn)配置，這里明確定義了一個(gè)名為 backendA 的 Circuit Breaker 實(shí)例，并為其指定了具體的配置參數(shù)。這意味著，這個(gè)配置只適用于名為 backendA 的 Circuit Breaker 實(shí)例，而其他 Circuit Breaker 實(shí)例將使用默認(rèn)配置（如果存在）。

配置 Rate Limiter

配置限流器：

resilience4j:
  ratelimiter:
    instances:
      backendA:
        limitForPeriod: 10
        limitRefreshPeriod: 5000

配置項(xiàng)解釋：

• limitForPeriod: 在限流周期內(nèi)允許的最大請(qǐng)求數(shù)。這里設(shè)置為 10，表示在 5 秒內(nèi)最多允許 10 個(gè)請(qǐng)求。
• limitRefreshPeriod: 限流周期的持續(xù)時(shí)間，單位毫秒。這里設(shè)置為 5000，表示限流周期為 5 秒。

配置含義：

這段配置定義了一個(gè)名為 backendA 的 RateLimiter 實(shí)例，用于控制對(duì) backendA 服務(wù)或資源的訪問(wèn)速率。

(1)限流策略: Resilience4j 使用令牌桶算法實(shí)現(xiàn)限流。RateLimiter 會(huì)維護(hù)一個(gè)固定數(shù)量的令牌，每個(gè)令牌代表一個(gè)請(qǐng)求的許可。當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，RateLimiter 會(huì)嘗試獲取令牌。如果獲取成功，則允許請(qǐng)求繼續(xù)執(zhí)行；如果獲取失敗，則請(qǐng)求會(huì)被拒絕或延遲處理。

(2) 限流配置: 本段配置中的 limitForPeriod 和 limitRefreshPeriod 參數(shù)定義了 RateLimiter 的限流策略。

• limitForPeriod 規(guī)定了限流周期內(nèi)允許的最大請(qǐng)求數(shù)。例如，本例中設(shè)置為 10，表示在 5 秒內(nèi)最多允許 10 個(gè)請(qǐng)求。
• limitRefreshPeriod 規(guī)定了限流周期的持續(xù)時(shí)間。例如，本例中設(shè)置為 5000，表示限流周期為 5 秒。這意味著，RateLimiter 會(huì)每隔 5 秒重新計(jì)算可用的令牌數(shù)。

限流效果:

假設(shè) limitForPeriod 為 10，limitRefreshPeriod 為 5000。那么，在任意的 5 秒內(nèi)，系統(tǒng)最多只會(huì)處理 10 個(gè)請(qǐng)求。如果在 5 秒內(nèi)收到超過(guò) 10 個(gè)請(qǐng)求，則后面的請(qǐng)求會(huì)被拒絕或延遲處理。

配置 Bulkhead

配置艙壁隔離：

resilience4j:
  bulkhead:
    instances:
      backendA:
        maxConcurrentCalls: 25
        maxWaitDuration: 100

配置項(xiàng)解釋：

• maxConcurrentCalls: 同時(shí)允許的最大并發(fā)調(diào)用數(shù)。這里設(shè)置為 25，表示 backendA 服務(wù)最多可以同時(shí)處理 25 個(gè)并發(fā)請(qǐng)求。
• maxWaitDuration: 當(dāng)并發(fā)請(qǐng)求超過(guò) maxConcurrentCalls 限制時(shí)，新請(qǐng)求最長(zhǎng)等待時(shí)間，單位毫秒。這里設(shè)置為 100，表示新請(qǐng)求最多等待 100 毫秒，如果仍然無(wú)法獲得處理資源，則會(huì)被拒絕或拋出異常。

配置含義：

這段配置定義了一個(gè)名為 backendA 的 Bulkhead 實(shí)例，用于控制對(duì) backendA 服務(wù)或資源的并發(fā)訪問(wèn)。

(1)隔離策略: Resilience4j 使用令牌桶算法實(shí)現(xiàn)對(duì)并發(fā)請(qǐng)求的隔離。Bulkhead 會(huì)維護(hù)一個(gè)固定數(shù)量的令牌，每個(gè)令牌代表一個(gè)處理資源的許可。當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，Bulkhead 會(huì)嘗試獲取令牌。如果獲取成功，則允許請(qǐng)求繼續(xù)執(zhí)行；如果獲取失敗，則請(qǐng)求會(huì)被拒絕或延遲處理。

(2)并發(fā)控制: 本段配置中的 maxConcurrentCalls 和 maxWaitDuration 參數(shù)定義了 Bulkhead 的并發(fā)控制策略。

• maxConcurrentCalls 規(guī)定了同時(shí)允許的最大并發(fā)調(diào)用數(shù)。例如，本例中設(shè)置為 25，表示 backendA 服務(wù)最多可以同時(shí)處理 25 個(gè)并發(fā)請(qǐng)求。
• maxWaitDuration 規(guī)定了當(dāng)并發(fā)請(qǐng)求超過(guò) maxConcurrentCalls 限制時(shí)，新請(qǐng)求最長(zhǎng)等待時(shí)間。例如，本例中設(shè)置為 100，表示新請(qǐng)求最多等待 100 毫秒，如果仍然無(wú)法獲得處理資源，則會(huì)被拒絕或拋出異常。

限流效果:

假設(shè) maxConcurrentCalls 為 25，maxWaitDuration 為 100。那么，backendA 服務(wù)最多可以同時(shí)處理 25 個(gè)并發(fā)請(qǐng)求。如果在同一時(shí)刻收到超過(guò) 25 個(gè)請(qǐng)求，則后面的請(qǐng)求會(huì)嘗試等待 100 毫秒。如果在 100 毫秒內(nèi)仍然無(wú)法獲得處理資源，則會(huì)被拒絕或拋出異常。

配置 Retry

配置重試：

resilience4j:
  retry:
    instances:
      backendA:
        maxAttempts: 3
        waitDuration: 500

配置項(xiàng)解釋：

• maxAttempts: 最大重試次數(shù)，包括第一次調(diào)用在內(nèi)。這里設(shè)置為 3，表示當(dāng) backendA 服務(wù)調(diào)用失敗時(shí)，最多會(huì)重試 2 次。
• waitDuration: 重試間隔時(shí)間，單位毫秒。這里設(shè)置為 500，表示每次重試之前會(huì)等待 500 毫秒。

配置含義：

這段配置定義了一個(gè)名為 backendA 的 Retry 實(shí)例，用于對(duì) backendA 服務(wù)或資源的調(diào)用進(jìn)行重試操作。

重試策略: 當(dāng) backendA 服務(wù)調(diào)用失敗時(shí)，Retry 實(shí)例會(huì)根據(jù)配置的重試策略進(jìn)行重試。

• maxAttempts 規(guī)定了最大重試次數(shù)。例如，本例中設(shè)置為 3，表示當(dāng) backendA 服務(wù)調(diào)用失敗時(shí)，最多會(huì)重試 2 次。
• waitDuration 規(guī)定了重試間隔時(shí)間。例如，本例中設(shè)置為 500，表示每次重試之前會(huì)等待 500 毫秒。

重試流程：

• 當(dāng)調(diào)用 backendA 服務(wù)發(fā)生異常時(shí)，Retry 實(shí)例會(huì)進(jìn)行重試。
• 重試之前，會(huì)等待 waitDuration 指定的時(shí)間。
• 重試時(shí)，會(huì)再次調(diào)用 backendA 服務(wù)。
• 如果重試成功，則返回結(jié)果并結(jié)束。
• 如果重試 maxAttempts 次后仍然失敗，則拋出異常。

通過(guò)這種方式，你可以為不同的服務(wù)或資源創(chuàng)建 Retry 實(shí)例，并根據(jù)它們的具體需求進(jìn)行配置，以提高服務(wù)的容錯(cuò)性和可用性。

配置 Time Limiter

配置時(shí)間限制器：

resilience4j:
  timelimiter:
    instances:
      backendA:
        timeoutDuration: 1000

配置項(xiàng)解釋：

timeoutDuration: 操作的超時(shí)時(shí)間，單位毫秒。這里設(shè)置為 1000，表示 backendA 服務(wù)的調(diào)用必須在 1 秒內(nèi)完成，否則會(huì)被視為超時(shí)。

配置含義：

這段配置定義了一個(gè)名為 backendA 的 TimeLimiter 實(shí)例，用于對(duì) backendA 服務(wù)或資源的調(diào)用進(jìn)行超時(shí)控制。

超時(shí)策略: 當(dāng) backendA 服務(wù)調(diào)用超過(guò) timeoutDuration 指定的時(shí)間時(shí)，TimeLimiter 實(shí)例會(huì)認(rèn)為其超時(shí)，并拋出 TimeoutException 異常。

超時(shí)效果：

假設(shè) timeoutDuration 為 1000。那么，當(dāng)調(diào)用 backendA 服務(wù)時(shí)，如果超過(guò) 1 秒仍然沒(méi)有完成，則會(huì)被 TimeLimiter 實(shí)例視為超時(shí)，并拋出 TimeoutException 異常。

四、、實(shí)現(xiàn)功能

實(shí)現(xiàn) Circuit Breaker

在 backendA 服務(wù)中使用斷路器：

import io.github.resilience4j.circuitbreaker.annotation.CircuitBreaker;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@Service
public class BackendAService {

    private final RestTemplate restTemplate;

    public BackendAService(RestTemplate restTemplate) {
        this.restTemplate = restTemplate;
    }

    @CircuitBreaker(name = "backendA", fallbackMethod = "fallback")
    public String callExternalService() {
        return restTemplate.getForObject("http://external-service/api", String.class);
    }

    public String fallback(Exception e) {
        return "外部服務(wù)不可用";
    }
}

實(shí)現(xiàn) Rate Limiter

在 backendA 服務(wù)中使用限流器：

import io.github.resilience4j.ratelimiter.annotation.RateLimiter;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class BackendAService {

    @RateLimiter(name = "backendA")
    public String callExternalService() {
        // 外部服務(wù)調(diào)用邏輯
        return "外部服務(wù)的響應(yīng)";
    }
}

實(shí)現(xiàn) Bulkhead

在 backendA 服務(wù)中使用艙壁隔離：

import io.github.resilience4j.bulkhead.annotation.Bulkhead;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class BackendAService {

    @Bulkhead(name = "backendA")
    public String callExternalService() {
        // 外部服務(wù)調(diào)用邏輯
        return "外部服務(wù)的響應(yīng)";
    }
}

實(shí)現(xiàn) Retry

在 backendA 服務(wù)中使用重試：

import io.github.resilience4j.retry.annotation.Retry;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class BackendAService {

    @Retry(name = "backendA")
    public String callExternalService() {
        // 外部服務(wù)調(diào)用邏輯
        return "外部服務(wù)的響應(yīng)";
    }

實(shí)現(xiàn) Time Limiter

在 backendA 服務(wù)中使用時(shí)間限制器：

import io.github.resilience4j.timelimiter.annotation.TimeLimiter;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@Service
public class BackendAService {

    @TimeLimiter(name = "backendA")
    public CompletableFuture<String> callExternalService() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 外部服務(wù)調(diào)用邏輯
            return "外部服務(wù)的響應(yīng)";
        });
    }
}

五、高級(jí)主題

自定義配置

如何進(jìn)行 Resilience4j 的自定義配置：

resilience4j:
  circuitbreaker:
    configs:
      custom:
        slidingWindowSize: 50
        minimumNumberOfCalls: 5

要使用自定義 Circuit Breaker 配置，您需要用 @CircuitBreaker(name = "custom") 注解你的方法。這將指定配置應(yīng)用于方法的 Circuit Breaker 實(shí)例。

性能優(yōu)化

優(yōu)化 Resilience4j 在生產(chǎn)環(huán)境中的性能：

• 調(diào)整配置參數(shù)以平衡性能和穩(wěn)定性
• 使用異步調(diào)用減少阻塞

問(wèn)題排查

常見(jiàn)問(wèn)題及其解決方案：

• 問(wèn)題：Circuit Breaker 不工作

解決方案：檢查配置是否正確，確保服務(wù)調(diào)用符合觸發(fā)條件。

六、結(jié)語(yǔ)

Resilience4j 提供了一套強(qiáng)大的工具，使你的 Spring Boot 應(yīng)用更具彈性和可靠性。通過(guò)整合 Resilience4j，可以有效地應(yīng)對(duì)各種服務(wù)故障和過(guò)載情況。隨著 Resilience4j 的不斷發(fā)展，我們可以期待更多功能和優(yōu)化，使其在微服務(wù)架構(gòu)中發(fā)揮更大的作用。