云原生架构系列：微服务架构的四大金刚利器
Photo @Christopher Campbell
文 | 孔凡勇
概述
redis.extend.hostName=127.0.0.1
redis.extend.port=6379
redis.extend.password=pwdcode
redis.extend.timeout=10000
redis.idempotent.enabled=true缓存
public String get(String key);
/**
* 获取指定的key对应的对象,异常也会返回null
*
* @param key
* @param clazz
* @return
*/
public <T> T get(String key, Class<T> clz);
/**
* 存储缓存数据,忽略过期时间
*
* @param key
* @param value
* @return
*/
public <T extends Serializable> booleanput(String key, T value);
/**
* 存储缓存数据
*
* @param key
* @param value
* @param expiredTime
* @param unit
* @return
*/
public <T extends Serializable> booleanput(String key, T value, int expiredTime, TimeUnit unit);
/**
* 基于key删除缓存数据
*
* @param key
* @return
*/
publicbooleaninvalid(String key);
限流
/**
* 指定过期时间自增计数器，默认每次+1，非滑动窗口
*
* @param key 计数器自增key
* @param expireTime 过期时间
* @param unit 时间单位
* @return
*/
publiclongincrCount(String key, int expireTime, TimeUnit unit);
/**
* 指定过期时间自增计数器,单位时间内超过最大值rateThreshold返回true，否则返回false
*
* @param key 限流key
* @param rateThreshold 限流阈值
* @param expireTime 固定窗口时间
* @param unit 时间单位
* @return
*/
publicbooleanrateLimit(final String key, finalint rateThreshold, int expireTime, TimeUnit unit); /**
* @param limitKey 限流KEY
* @param resultSupplier 回调方法
* @param rateThreshold 限流阈值
* @param limitTime 限制时间段
* @param blockDuration 阻塞时间段
* @param unit 时间单位
* @param errCodeEnum 指定限流错误码
* @return
*/
public <T> T execute(String limitKey, Supplier<T> resultSupplier, long rateThreshold, long limitTime,
long blockDuration, TimeUnit unit, ErrCodeEnum errCodeEnum){
boolean blocked = tryAcquire(limitKey, rateThreshold, limitTime, blockDuration, unit);
if (errCodeEnum != null) {
AssertUtils.assertTrue(blocked, errCodeEnum);
} else {
AssertUtils.assertTrue(blocked, ExceptionEnumType.ACQUIRE_LOCK_FAIL);
}
return resultSupplier.get();
}@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public @interface RateLimit {
/**
* 限流KEY
*/
String limitKey();
/**
* 允许访问的次数，默认值MAX_VALUE
*/
longlimitCount()default Long.MAX_VALUE;
/**
* 时间段
*/
longtimeRange();
/**
* 阻塞时间段
*/
longblockDuration();
/**
* 时间单位，默认为秒
*/
TimeUnit timeUnit()default TimeUnit.SECONDS;
}@RateLimit(limitKey = "#key", limitCount = 5, timeRange = 2, blockDuration = 3, timeUnit = TimeUnit.MINUTES)
public String testLimit2(String key){
..........
return key;
}分布式锁
互斥性:同本地锁一样具有互斥性，但是分布式锁需要保证在不同节点进程的不同线程的互斥。
可重入性:同一个节点上的同一个线程如果获取了锁之后那么也可以再次获取这个锁。
锁超时:和本地锁一样支持锁超时，防止死锁，通过异步心跳 demon 线程刷新过期时间，防止特殊场景(如 FGC 死锁超时)下死锁。
高性能、高可用:加锁和解锁需要高性能，同时也需要保证高可用防止分布式锁失效，可以增加降级。
支持阻塞和非阻塞:同 ReentrantLock 一样支持 lock 和 trylock 以及 tryLock ( long timeOut )。
公平锁和非公平锁(不支持):公平锁是按照请求加锁的顺序获得锁，非公平锁就相反是无序的，目前 distributed-tools 组件提供的分布式锁不支持该特性。
/**
* 分布式锁处理模板执行器
*
* @param lockKey 分布式锁key
* @param resultSupplier 分布式锁处理回调
* @param waitTime 锁等待时间
* @param unit 时间单位
* @param errCodeEnum 指定特殊错误码返回
* @return
*/
public static <T> T execute(String lockKey, Supplier<T> resultSupplier, long waitTime, TimeUnit unit,
ErrCodeEnum errCodeEnum){
AssertUtils.assertTrue(StringUtils.isNotBlank(lockKey), ExceptionEnumType.PARAMETER_ILLEGALL);
boolean locked = false;
Lock lock = DistributedReentrantLock.newLock(lockKey);
try {
locked = waitTime > 0 ? lock.tryLock(waitTime, unit) : lock.tryLock();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(String.format("lock error,lockResource:%s", lockKey), e);
}
if (errCodeEnum != null) {
AssertUtils.assertTrue(locked, errCodeEnum);
} else {
AssertUtils.assertTrue(locked, ExceptionEnumType.ACQUIRE_LOCK_FAIL);
}
try {
return resultSupplier.get();
} finally {
lock.unlock();
}
}幂等
1. 空间维度上的幂等，即幂等对象的范围，是个人还是机构，是某一次交易还是某种类型的交易。
2. 时间维度上的幂等，即幂等的保证时间，是几个小时、几天还是永久性的。
1. 前端重复提交请求，且请求数据相同时，后台需要返回对应这个请求的相同结果。
2. 发起一次支付请求，支付中心应该只扣用户账户一次钱，当遇到网络中断或系统异常时，也应该只扣一次钱。
3. 发送消息，同样内容的短信发给用户只发一次。
4. 创建业务订单，一次业务请求只能创建一个，重试请求创建多个就会出大问题。
5. 基于 msgId 的消息幂等处理。
幂等 key 提取能力：获取唯一幂等 key
分布式锁服务能力：提供全局加锁、解锁的能力
distributed-tools 幂等组件需要使用自身提供的分布式锁功能，保证其并发唯一性， distributed-tools 提供的分布式锁能够提供其可靠、稳定的加锁、解锁能力。
高性能的写入、查询能力：针对幂等结果查询与存储
distributed-tools 幂等组件提供了基于 tair 、 redis 的存储实现，同时支持自定义一级、二级存储通过 spring 依赖注入到 IdempotentService ，建议 distributed-tools 幂等存储结果一级存储 tair mdb ，二级存储ldb或者 tablestore ，一级存储保证其高性能，二级存储保证其可靠性。
二级存储并行异步写入，进一步提高性能。
distributed-tools 幂等组件支持二级存储，为了保证其高可用，毕竟二级存储出现故障的概率太低，不会导致业务上不可用，如果二级存储同时出现故障，业务上做了一定的容错，针对不确定性的异常采取重试策略，会执行具体幂等方法。
-
首先判断 Idempotent 的 spelKey 的属性是否为空，如果不为空会根据 spelKey 定义的 spring 表达式生成幂等 ID 。 -
其次判断参数是否包含 IdempotentTxId 注解，如果有 IdempotentTxId ，会直接获取参数值生成幂等 ID 。 -
再次通过反射获取参数对象属性是否包含 IdempotentTxId 注解，如果对象属性包含 IdempotentTxId 注解会获取该参数对象属性生成幂等 ID 。 -
最后以上三种情况仍未获取到幂等 ID ，会进一步通过反射获取参数对象的 Method 是否定义 IdempotentTxIdGetter 注解，如果包含该注解则通过反射生成幂等 ID 。
@Idempotent(spelKey = "#request.requestId", firstLevelExpireDate = 7，secondLevelExpireDate = 30)
publicvoidexecute(BizFlowRequest request){
..................
}/**
* 幂等模板处理器
*
* @param request 幂等Request信息
* @param executeSupplier 幂等处理回调function
* @param resultPreprocessConsumer 幂等结果回调function 可以对结果做些预处理
* @param ifResultNeedIdempotence 除了根据异常还需要根据结果判定是否需要幂等性的场景可以提供此参数
* @return
*/
public R execute(IdempotentRequest<P> request, Supplier<R> executeSupplier,
Consumer<IdempotentResult<P, R>> resultPreprocessConsumer, Predicate<R> ifResultNeedIdempotence){
........
}幂等参数 IdempotentRequest 组装，可以设置幂等参数和幂等唯一 ID 。
具体幂等的方法逻辑，比如针对支付、下单接口，可以通过 JDK8 函数式接口 Supplier Callback 进行处理。
幂等返回结果的处理，该参数可以为空，如果为空采取默认的处理，根据幂等结果，如果成功、不可重试的异常错误码，直接返回结果，如果失败可重试异常错误码，会进行重试处理。
作者信息：
孔凡勇，花名云狄，阿里云-开放平台高级技术家，对高并发、高性能、高可用、可伸缩的分布式系统架构设计有丰富经验，Cloud Native坚定拥护者，坚守开发一线打磨匠艺的架构师。
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