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熔断

小齐同学最近正在学Spring Cloud，最近学到熔断这块的知识点，不是很理解，于是请教了公司的大佬老张。

小齐趁空闲时间找到老张：“张哥，我最近在学习Spring Cloud，看到所有书上都说熔断是微服务必须的，可我不用熔断,系统好像也能正常工作。那为什么说它是必须的呢？”

“正常工作是没问题，那发生异常了呢？某个服务挂了或者网络不通的时候会发生什么？”老张反问小齐。

“让我思考一下，如果一个微服务不可用了，那调用它的微服务这个服务就会抛异常，一直到最上层。可这跟熔断又有什么关系？”小齐心中还是有一些疑惑。

老张笑了笑，解释道：“可不只是抛异常怎么简单。在Java中，每一个HTTP请求都会开启一个新线程。而下游服务挂了或者网络不可达，通常线程会阻塞住，直到Timeout。你想想看，如果并发量多一点，这些阻塞的线程就会占用大量的资源，很有可能把自己本身这个微服务所在的机器资源耗尽，导致自己也挂掉。”

小齐有些明白了，追问道：“那是不是最终所有上游微服务都有可能挂掉？”

“是的，这也是称为‘雪崩效应’。最开始是一个微服务挂掉了。随着时间的推移，可能会导致整个系统都不可用。”老张一边回答，一边快速地在电脑上搜出了下面这个图：

“那熔断具体是怎么解决这个问题的？”小齐点点头，然后继续追问。

老张见小齐似乎有些明悟，但知识点还没有串联起来，便一步一步地引导他：“那你知道Spring Cloud断路器的三种状态吗？”

似乎终于到了小齐自己比较熟悉的知识点，自信地说到：“这个我知道，Spring Cloud一般使用Hystrix来做断路器。就跟电路上的闸差不多。它有三种状态：关闭，开启和半开。最开始是关闭状态的，这个时候所有请求都可以通过；如果错误请求达到一定的阈值，就会变成开启状态，就会让所有请求短路，直接返回失败的响应；一段时间后，断路器会变成半开状态，如果下一个请求成功了，就关闭断路器，反之就开启断路器。”

“那这个阈值具体是什么？”

“这里主要就要用到三个属性了：”小齐快速答道

❝

（1）hystrix.command.default.circuitBreaker.requestVolumeThreshold（当在配置时间窗口内达到此数量的失败后，进行短路。默认20个）

简言之，10s内请求失败数量达到20个，断路器就会变成打开状态。

（2）hystrix.command.default.circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds（短路多久以后开始尝试是否恢复，默认5s）

（3）hystrix.command.default.circuitBreaker.errorThresholdPercentage（出错百分比阈值，当达到此阈值后，开始短路。默认50%）

❞

资源隔离

“非常正确！你知道Hystrix的底层原理吗？”

于是小齐祭出了官方的图：

“Hystrix主要使用的是RxJava来做异步请求，RxJava是一个异步框架，是对观察者模式的一个应用。Hystrix会把对每个微服务的请求放到线程池里面，具体分配到哪个线程池可以使用HystrixThreadPoolKey来指定”：

@HystrixCommand(threadPoolKey = "user-hello")
String getUserHello();

老张继续问：“那你知道为什么要有这个key吗？它是用来干嘛的？”小齐摇了摇头，表示自己还不知道。

“你看源码就知道了，Hystrix使用了一个ConcurrentHashMap来保存线程池。”

ConcurrentHashMap<String, HystrixThreadPool> threadPools

小齐心中出现了一个新的问题：那为什么我们需要多个线程池呢？

此时老张继续说道：“这个其实叫资源隔离。应用程序会被完全保护起来，即使依赖的一个服务出问题了，也不会影响到应用程序的其他部分。使用多个线程池就是一种资源隔离方式，也是默认的隔离方式。而且Hystrix底层是使用的RxJava，使用线程池可以让你很方便地实现异步操作。”

“那除了线程池隔离，还有其它隔离方式吗？”

“有的，Hystrix提供了两种隔离方式：线程池隔离和信号量（Semaphore）隔离。”

小齐说到：“参考了RedSpider技术社区的这篇文章,我知道Semaphore在多线程编程中经常发挥的是限制线程数量的作用，那它在这里相当于一个限流的作用？”

“是的，你可以参考这篇文章，信号量主要起一个限流的作用。如果信号量耗尽了，它就直接走「fallback流程」所以也能防止雪崩。但大多数情况，我们更倾向于使用线程池。”

fallback

“刚刚你提到了一个词叫‘fallback流程’？”

“是的，fallback翻译过来是‘回退’的意思，有时候我们也会称它‘「服务降级」’。”

“那什么时候会触发fallback呢？”

“其实你应该已经可以总结出来了，主要这五种情况会触发fallback：”

• 执行超时

• 执行过程抛出异常

• 断路器打开状态

• 线程池拒绝（池满后的拒绝策略）

• 信号量拒绝（信号量耗完）

“那触发fallback后会发生什么？”

老张熟练的打开源码，并快速敲下了一个Demo。“这个你得看HystrixCommand这个类的源码和使用方式。”

class AuthCommand extends HystrixCommand<Boolean> {
  public Boolean run() {
    return authService.authenticate(user);
  }
  
  protected Boolean getFallback() {
    return true;
  }
}

“我们在使用Hystrix的时候，一般是继承HystrixCommand这个类，重写run和getFallback这两个方法。正常情况它是走run方法的。如果发生了fallback，它就会调用getFallback方法。”

小齐看着这段代码，问到：“这看起来有点麻烦，在Spring Cloud中，有更简单的使用方式吗？”

“当然。「在Spring Cloud中，Hystrix可以和OpenFeign无缝集成」。OpenFeign接口上的每个方法都会被Hystrix断路器包裹（这也是一种典型的AOP实现）。你可以在注解上配置fallback方法：”

@HystrixCommand(fallbackMethod = "getByIdFallback")
public String getById(String id) {...}

private String getByIdFallback(String id) {...}

“同时，你在@FeignClient这个注解里面可以看到两个属性：fallback和fallbackFactory，前者是指定一个类，通常这个类是继承当前接口的；后者是指定一个工厂类。具体示例代码如下：”

// Feign接口
@FeignClient(value = "service-user", fallback = UserClientImpl.class)
public interface UserClient {
    @GetMapping("hello")
    String getUserHello();
}

// 实现类
@Component
public class UserClientImpl implements UserClient {
    @Override
    public String getUserHello() {
        return "default user";
    }
}

// Feign接口
@FeignClient(value = "service-user", fallbackFactory = UserFallbackFactory.class)
public interface UserClient {
    @GetMapping("hello")
    String getUserHello();
}

// 工厂类
@Component
public class UserFallbackFactory implements FallbackFactory<UserClient> {
    
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(UserFallbackFactory.class);

    @Override
    public UserClient create(Throwable cause) {
        LOGGER.info("the provider error is: {}", cause.getMessage());
        return new UserClient() {
            @Override
            public String getUserHello() {
                return "default user";
            }
        };
    }
}

“使用fallbackFactory的好处是可以得到异常信息，以便于自己做日志记录或者进一步的逻辑处理。”

感觉熔断这一块的知识点差不多理通了，小齐认真道谢，回到自己的位置继续撸代码……

关于作者

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个人网站：https://yasinshaw.com

- 笔名Yasin，一个有深度，有态度，有温度的程序员。

- 阿里巴巴高级Java开发工程师；

- RedSpider技术社区发起人；

- 开源书籍《深入浅出Java多线程》第一作者。

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