微服务架构深度解析：原理、实践与进阶

在当今的数字化经济时代，微服务架构已经成为公司业务构建的主流架构模式，代表了未来的技术发展趋势，同时微服务也成为开发者的必备技能。 本书从微服务架构的设计理念和方法论切入，从不同角度全面介绍微服务特性、使用场景、组织流程、构建交互、部署交付等软件工程各个关键环节和核心要素，既包含了具体微服务技术的源码解读、原理分析，也加入了作者在电信、金融领域积累的真实案例和实践经验。 全书分为原理篇、实践篇、进阶篇。原理篇涵盖微服务的概念、采用前提、领域驱动设计、DevOps；实践篇对Spring Boot、Spring Cloud治理框架、系统集成、微服务数据架构、微服务交付、微服务的监控等重要技术话题展开深入讲解；进阶篇主要介绍函数式编程及响应式微服务架构、Kubernetes、云原生架构生态。 本书不仅适合初学者深入理解微服务架构，也可以作为团队管理者或者架构师进阶微服务架构的技术参考手册。

第1章　微服务概述 2 1.1　微服务架构介绍 3 1.1.1　背景介绍 3 1.1.2　微服务的定义 4 1.1.3　微服务与云原生 6 1.2　微服务主要特性 9 1.2.1　粒度更细的服务 9 1.2.2　围绕业务划分团队 10 1.2.3　技术多样性 11 1.2.4　去中心化 12 1.2.5　自动化运维 13 1.2.6　快速演进 14 1.3　架构设计哲学 14 1.3.1　小即是美 15 1.3.2　做好一件事 16 1.3.3　快速建立原型 16 1.3.4　软件的复利效应 17 1.3.5　可移植性优先 18 1.4　小结 19 第2章　微服务的采用前提 20 2.1　微服务使用场景 21 2.1.1　项目复杂度 21 2.1.2　团队规模 22 2.1.3　变更频率 22 2.1.4　项目类型 23 2.1.5　遗留系统迁移 23 2.2　技术与理念 24 2.2.1　面向服务 24 2.2.2　底座技术 25 2.2.3　架构技术 26 2.2.4　服务监控与治理 28 2.2.5　容器和自动化技术 28 2.2.6　云原生12要素 29 2.3　康威定律 32 2.3.1　协作问题 32 2.3.2　沟通效率问题 33 2.3.3　组织的演进 33 2.4　流程管理 34 2.4.1　敏捷方法论 34 2.4.2　DevOps转型 35 2.4.3　自动化管理工具 37 2.5　小结 37 第3章　微服务构建 38 3.1　领域驱动设计 39 3.1.1　领域驱动设计概述 39 3.1.2　专注问题域 42 3.1.3　服务的拆分 44 3.1.4　界限上下文 46 3.1.5　领域建模 47 3.1.6　架构设计 49 3.2　微服务化改造 51 3.2.1　技术债务 51 3.2.2　微服务化改造时机 51 3.2.3　单体架构的改造模式 51 3.3　微服务构建进阶 53 3.3.1　软件构建 53 3.3.2　微服务构建实践 54 3.3.3　微服务架构反模式 55 3.4　小结 57 实践篇 第4章　脚手架 60 4.1　脚手架介绍 61 4.1.1　什么是脚手架 61 4.1.2　为什么需要脚手架 61 4.1.3　不要重新造轮子 62 4.1.4　常用脚手架 64 4.2　Spring Boot启动 67 4.2.1　Spring Boot概述 67 4.2.2　Spring Boot快速搭建 70 4.2.3　@SpringBootApplication注解详解 72 4.2.4　Spring Boot启动流程进阶 77 4.2.5　Spring Boot自动装配机制 80 4.2.6　Spring Boot功能扩展点详解 85 4.3　Spring Boot Starter技术 88 4.3.1　Spring Boot Starter概述 88 4.3.2　Spring Boot常用开箱即用Starter 91 4.3.3　Spring Boot生产就绪与环境配置 95 4.3.4　Spring Boot安全管理 102 4.3.5　Spring Boot实现自定义Starter 108 4.4　Spring Boot Web容器 114 4.4.1　Spring Boot Web容器配置 115 4.4.2　Spring Boot嵌入式Web容器原理 121 4.4.3　Spring Boot的ClassLoader加载机制 124 4.5　小结 131 第5章　关键技术 132 5.1　服务注册与发现 133 5.1.1　服务注册与发现原理 133 5.1.2　微服务注册中心技术选型 135 5.1.3　Spring Cloud Eureka 139 5.1.4　Eureka架构与设计原理 142 5.1.5　Eureka缓存机制 145 5.1.6　Eureka定制化开发 148 5.2　服务配置中心 149 5.2.1　服务配置中心管理 149 5.2.2　Spring Cloud Config 151 5.2.3　Config Server配置详解 158 5.2.4　Config Server定制化开发 161 5.3　微服务网关 170 5.3.1　微服务网关模式 170 5.3.2　网关的主要功能 175 5.3.3　网关的技术选型 177 5.3.4　Spring Cloud Zuul网关 178 5.3.5　Zuul的主要工作原理 182 5.3.6　Zuul的插件机制及定制化开发 187 5.3.7　Zuul的动态路由 190 5.3.8　Zuul Filter扩展功能实现 196 5.3.9　Zuul源码解析 201 5.4　负载均衡 204 5.4.1　负载均衡机制 204 5.4.2　四层与七层负载均衡 206 5.4.3　负载均衡算法 206 5.4.4　Spring Cloud Ribbon 207 5.4.5　Ribbon的核心工作原理 213 5.4.6　Ribbon源码解析 215 5.5　容错与隔离 222 5.5.1　隔离机制 223 5.5.2　微服务的风险 225 5.5.3　降级保护 227 5.5.4　限流保护 229 5.5.5　熔断保护 231 5.5.6　超时与重试 232 5.5.7　Spring Cloud Hystrix容错框架 233 5.5.8　Hystrix的核心工作原理 240 5.5.9　Hystrix源码解析 249 5.6　小结 252 第6章　系统集成 253 6.1　服务集成交互技术 254 6.1.1　网络协议 254 6.1.2　Linux I/O模式 258 6.1.3　序列化方式 262 6.2　REST服务集成 263 6.2.1　REST API 264 6.2.2　Swagger接口文档规范 270 6.2.3　JAX-RS提供REST服务 272 6.2.4　Feign实现REST调用 273 6.3 RPC远程过程调用 278 6.3.1　RPC框架概述 278 6.3.2　主流RPC通信框架 280 6.3.3　Dubbo架构进阶 281 6.3.4　Spring Cloud集成Dubbo 294 6.3.5　Spring Cloud集成gRPC 299 6.4　MOM异步通信 309 6.4.1　消息中间件概述 309 6.4.2　消息中间件的使用场景 311 6.4.3　常用消息中间件 314 6.4.4　RabbitMQ消息中间件 314 6.4.5　Kafka消息中间件 318 6.4.6　Spring Cloud Stream概述 319 6.4.7　Stream源码解析 325 6.4.8　Stream应用进阶 341 6.5　小结 344 第7章　微服务数据架构 345 7.1 数据分类及存储特性 346 7.1.1　关系数据库概述 346 7.1.2　NoSQL数据存储 349 7.1.3　Spring Data 353 7.1.4　使用spring-boot-starter-jdbc访问MySQL 354 7.1.5　Spring ORM框架访问数据库 358 7.1.6　Spring Data与NoSQL的集成 363 7.2 事务管理理论 370 7.2.1 事务管理概述 370 7.2.2 ACID理论 372 7.2.3　一致性理论 373 7.2.4 CAP理论 373 7.2.5 BASE理论 374 7.3 微服务架构的数据一致性 374 7.3.1 解决方案概览 375 7.3.2 两阶段提交模式 375 7.3.3 TCC补偿模式 377 7.3.4 Saga长事务模式 379 7.3.5 可靠消息模式 383 7.4 小结 389 第8章　微服务交付 390 8.1 软件交付演进 391 8.1.1 软件过程模型 391 8.1.2 交付演进历程进阶 394 8.2 微服务如何持续集成交付 397 8.2.1 配置管理概述 398 8.2.2 持续集成概述 399 8.2.3 持续集成Pipeline 399 8.2.4 持续交付概述 408 8.2.5 持续交付Pipeline 408 8.3 基于容器的交付 410 8.3.1 Docker概述 410 8.3.2 Docker的原理 412 8.3.3 Docker构建部署过程 414 8.3.4 Docker Compose编排服务 419 8.3.5 Maven插件构建Docker镜像 421 8.4 小结 423 第9章　服务监控治理 424 9.1 监控系统概述 425 9.1.1 监控系统原理及分类 425 9.1.2 监控分类 427 9.1.3 监控关注的对象 428 9.2 指标型数据监控 431 9.2.1 指标采集概述 431 9.2.2 JavaAgent技术 434 9.2.3 Javaassist技术 438 9.2.4 Spring Boot Admin监控详解 440 9.2.5 Spring Boot集成Prometheus 443 9.3 日志监控方案 446 9.3.1 日志采集方案 446 9.3.2 ELK日志的解决方案 449 9.3.3 Spring Boot的日志解决方案 450 9.4 服务调用链技术 455 9.4.1 APM与调用链技术 455 9.4.2 Dapper与分布式跟踪原理 457 9.4.3 Sleuth与Zipkin技术 459 9.4.4 SkyWalking技术 465 9.5 小结 468 进阶篇 第10章　响应式微服务架构 470 10.1 响应式编程 471 10.1.1 响应式编程的动机 471 10.1.2　响应式宣言 475 10.1.3　响应式编程详解 476 10.1.4　编程范式 480 10.2　响应式技术框架 482 10.2.1　响应式编程规范 483 10.2.2　Java Flow API 484 10.2.3　RxJava响应式框架 487 10.2.4　Reactor响应式框架 490 10.2.5　Vert.X响应式编程 494 10.2.6 Spring Boot 2响应式编程 497 10.3 Spring WebFlux框架 499 10.3.1 Spring WebFlux概述 499 10.3.2 WebFlux服务器开发 501 10.3.3 WebClient开发 506 10.3.4 服务端推送事件 509 10.3.5 Spring WebFlux的优势与局限 511 10.4 Spring Cloud Gateway 514 10.4.1 Spring Cloud Gateway概述 514 10.4.2 Spring Cloud Gateway的工作原理 517 10.4.3 Spring Cloud Gateway的动态路由 527 10.4.4 Spring Cloud Gateway源码解析 533 10.5 小结 540 第11章　Kubernetes容器管理 541 11.1 Kubernetes的基础 541 11.1.1 Kubernetes基本概述 541 11.1.2 Kubernetes的核心组件 542 11.2 Kubernetes的设计理念 543 11.2.1 Kubernetes的设计原则 543 11.2.2 Kubernetes与微服务 544 11.2.3 Kubernetes与DevOps 544 11.3 Spring Cloud与Kubernetes的生态融合 545 11.3.1 Spring Cloud与Kubernetes各自的优劣势 545 11.3.2 Spring Cloud与Kubernetes的融合 547 11.3.3 Spring Cloud Kubernetes项目 548 11.4 小结 552 第12章　微服务发展趋势 553 12.1 云原生应用架构 553 12.1.1 云原生应用架构进阶 554 12.1.2 Java的云原生应用优化 555 12.2 Service Mesh技术 556 12.2.1 微服务的SideCar模式 557 12.2.2 Service Mesh的技术前景 557 12.3 Serverless技术 558 12.3.1 Serverless的模式 558 12.3.2 Serverless的技术前景 559 12.4 总结 560

王佩华 毕业于天津理工大学，目前就职于京东，任架构师，从事多年金融及电信行业分布式系统架构的设计及研发管理工作。 多项微服务领域专利的发明人，热衷于参与开源社区并主导了公司微服务项目的开源和推广，擅长通信协议设计、分布式中间件设计、高并发系统架构设计及云原生架构等。

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