深入了解Spring Boot Hystrix

一、Hystrix簡介

Hystrix是Netflix開源的一個延遲和容錯庫，主要用於處理分佈式系統中的應用服務間的延遲、故障和容錯機制等問題。它可以作為客戶端庫使用，責任在於提供默認的線程池和並發請求數量限制之類的基礎實現，同時還可以作為服務端組件使用，收集和監控服務調用情況，向調用者返回降級機制的響應等。

Hystrix主要有以下幾個特點：

1、降級機制：當一個服務調用失敗或處於超時狀態時，自動切換到後備方法執行。

2、重試機制：自動發起多次嘗試重複請求一個失敗的服務。

3、隔離機制：將客戶端線程池與服務所在的線程池隔離開，防止因為服務異常導致客戶端整個應用程序崩潰。

4、熔斷器：當服務調用失敗或超時超過一定閾值時，自動打開熔斷器進行熔斷，避免服務雪崩。

5、實時監控：對熔斷器/線程池/請求數量等信息進行實時監控和度量。

二、Hystrix在Spring Boot中的應用

在Spring Boot中，使用Hystrix非常容易。Hystrix提供了Spring Cloud Hystrix Starter，封裝了相關的依賴和配置，可以幫助我們快速集成Hystrix。同時，通過在服務類的方法上加上@HystrixCommand註解，可以為每個服務方法自動啟用Hystrix。

具體來說，我們需要做以下幾個步驟：

1、加入依賴

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

2、啟用Hystrix

在應用程序的主類上添加@EnableHystrix註解：

@SpringBootApplication
@EnableHystrix
public class Application {

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

3、使用@HystrixCommand註解

在服務類的方法上加上@HystrixCommand註解，並指定fallback方法。當服務執行失敗或超時時，將自動執行fallback方法。

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback")
    public String getOrder(String orderId) {
        String url = "http://order-service/order/{orderId}";
        return restTemplate.getForObject(url, String.class, orderId);
    }

    public String fallback(String orderId) {
        return "Service unavailable!";
    }        
}

三、降級機制

當服務處於故障或網絡問題時，Hystrix自動切換到fallback方法執行，以保障客戶端的服務可用性。通過指定fallbackMethod屬性，我們可以為每個服務方法定義對應的降級方法。降級方法不能接受與原服務方法不同的參數，同時返回類型可以與原服務方法不同。

四、重試機制

當服務調用失敗時，Hystrix會自動發起多次嘗試重複請求，以提高服務的可用性。可以通過參數控制重試次數、重試間隔和是否支持重試等。

示例：設置重試次數為3，每次重試的間隔為2s

@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback",
                commandProperties = {
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.strategy", value="SEMAPHORE"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests", value="10"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value="3000"),
                  @HystrixProperty(name="circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value="2"),
                  @HystrixProperty(name="metrics.rollingStats.timeInMilliseconds", value="10000"),
                  @HystrixProperty(name="retry.enabled", value="true"),
                  @HystrixProperty(name="retry.attempts", value="3"),
                  @HystrixProperty(name="retry.interval", value="2000")
                })
public String getOrder(String orderId) {
    String url = "http://order-service/order/" + orderId;
    return restTemplate.getForObject(url, String.class);
}

五、隔離機制

Hystrix通過隔離機制，將客戶端線程池與服務所在的線程池隔離開，防止因為服務異常導致客戶端整個應用程序崩潰。隔離機制主要有兩種策略可選：Thread和Semaphore，默認為Thread模式。可以通過@HystrixCommand註解中的execution.isolation.strategy屬性，進行設置。

示例：設置隔離策略為Semaphore，同時最大並發請求數量為10

@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback",
                commandProperties = {
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.strategy", value="SEMAPHORE"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests", value="10"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value="3000"),
                  @HystrixProperty(name="circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value="2"),
                  @HystrixProperty(name="metrics.rollingStats.timeInMilliseconds", value="10000")
                })
public String getOrder(String orderId) {
    String url = "http://order-service/order/" + orderId;
    return restTemplate.getForObject(url, String.class);
}

六、熔斷器

當服務調用失敗或超時超過一定閾值時，Hystrix會自動打開熔斷器進行熔斷，防止因為服務異常導致整個系統崩潰。在熔斷的情況下，所有的服務調用都將迅速失敗並返回預定的fallback響應。當熔斷器處於半開狀態時，Hystrix會自動進行探測，以確定服務是否恢復。

可以通過@HystrixCommand註解中的circuitBreaker屬性，進行配置熔斷器的參數。主要屬性包括：requestVolumeThreshold（觸發熔斷器的最小請求數），sleepWindowInMilliseconds（熔斷器打開後的休眠時間）等。

示例：設置觸發熔斷的最小請求數為2，熔斷器打開後的休眠時間為5s

@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback",
                commandProperties = {
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.strategy", value="SEMAPHORE"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests", value="10"),
                  @HystrixProperty(name="execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value="3000"),
                  @HystrixProperty(name="circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value="2"),
                  @HystrixProperty(name="metrics.rollingStats.timeInMilliseconds", value="10000"),
                  @HystrixProperty(name="circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds", value="5000")
                })
public String getOrder(String orderId) {
    String url = "http://order-service/order/" + orderId;
    return restTemplate.getForObject(url, String.class);
}

七、實時監控

Hystrix提供了實時監控功能，可以監測Hystrix熔斷器的運行狀況，記錄請求次數、成功次數、失敗次數等相關指標，以幫助開發者進行性能監測、問題排查和提高服務可用性。

在Spring Boot應用程序中，可以加入spring-boot-starter-actuator依賴，以啟用相關的監控端點。具體來說，我們需要做以下幾個步驟：

1、加入依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
    <artifactId>hystrix-metrics-event-stream</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

2、啟用Hystrix監控

在應用程序的主類上添加@EnableHystrixMetricsStream註解，以啟用Hystrix實時監控功能。

@SpringBootApplication
@EnableHystrix
@EnableHystrixMetricsStream
public class Application {

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

3、訪問監控端點

訪問http://:/actuator/hystrix.stream可以獲取Hystrix的實時監控信息。

總結

在分佈式系統中，服務間的故障和網絡問題是經常會遇到的問題。Hystrix作為延遲和容錯庫，採用了許多強大的機制，以保障服務的可用性和性能。在Spring Boot應用中，我們可以通過簡單的配置和註解使用Hystrix，並通過實時監控功能，幫助我們提高服務質量和可用性。