如何使用Hystrix实现服务熔断？

分类: Java

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概述

降级就是说在调用某个方法发生超时、异常等错误时，改为调用备用方法，并使用备用方法的结果来替代原方法的操作。例如原方法是请求Redis中的数据，但因为Redis宕机，导致请求发生异常，则此时可以调用备用方法通过查询数据库给出结果。

而熔断则在此基础上更进一步，即发现该方法频繁降级时直接停止对该方法的一切调用，直到该方法的情况好转。

环境配置

通过Hystrix就可以方便地实现这一操作。接下来，我们给出简单的示例。

首先，准备SpringBoot项目，然后在其中引入适用于SpringBoot的hystrix包：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
    <version>2.2.7.RELEASE</version>
</dependency>

注意，如果这时候启动提示如下的错误，则基本是SpringBoot版本与hystrix版本不匹配导致的。因为hystrix是基于SpringCloud的，而SpringCloud和SpringBoot存在版本对应关系。如果对应不一致，则可能导致出现下面的错误。

java.lang.NoSuchMethodError: 'void org.springframework.boot.builder.SpringApplicationBuilder.<init>(java.lang.Object[])'

这里我们给出一个可用的对应版本，即SpringBoot的2.3.5.RELEASE和spring-cloud-starter-netflix-hystrix的2.2.7.RELEASE。它们这一对是肯定没有问题的。

然后，我们需要在SpringBoot的主类上增加@EnableHystrix注解，以启用Hystrix。如下所示。

@SpringBootApplication
@EnableHystrix
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

环境配置就是这么简单，接下来我们就可以写业务代码了。

功能实现

例如我们编写如下的方法，也就是原方法。在原方法中，我们故意让它一定概率抛出异常、一定概率发生延迟、一定概率成功。

@HystrixCommand(
        commandKey = "CircuitBreakerService_queryUserNameById",
        fallbackMethod = "fallBackForSayHi",
        commandProperties = {
                // 开启熔断器（可以省略，因为默认就是开启的）
                @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.CIRCUIT_BREAKER_ENABLED, value = "true"),
                // 超时判定时间设置为30ms
                @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.EXECUTION_ISOLATION_THREAD_TIMEOUT_IN_MILLISECONDS, value = "30"),
                // 时间窗内的最小采样值为5
                @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.CIRCUIT_BREAKER_REQUEST_VOLUME_THRESHOLD, value = "5"),
                // 错误超过30%时即引发熔断
                @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.CIRCUIT_BREAKER_ERROR_THRESHOLD_PERCENTAGE, value = "30"),
                // 熔断后恢复时间为500ms
                @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.CIRCUIT_BREAKER_SLEEP_WINDOW_IN_MILLISECONDS, value = "500")
        })
String queryUserNameById(int i) throws InterruptedException {
    System.out.print("正在查询用户名，用户编号为" + i);
    int randomValue = new Random().nextInt(100);
    if (randomValue <= 30) {
        // 约30%概率会触发异常
        System.out.println(" : 查询发生异常 ");
        throw new RuntimeException();
    } else if (randomValue <= 60) {
        // 约30%概率会触发超时
        System.out.println(" : 查询发生延迟 ");
        Thread.sleep(50);
        return "编号" + i +"的用户名查询超时";
    } else {
        // 约40%概率会正常执行
        System.out.println(" : 查询成功 ");
        return "易哥 " + i;
    }
}

我们在原方法上增加@HystrixCommand注解。其中比较关键的是fallbackMethod参数，我们指向了该原方法对应的备用方法，即当原方法发生错误时要调用的方法。备用方法如下所示。

String queryDefaultUserName(int i) {
    System.out.println("生成默认用户名，用户编号为" + i);
    return "平台用户" + i;
}

注意，这里的备用方法要和原方法有相同的入参、返回值。这一点也好理解，毕竟备用方法是要在某些时候替换原方法的，入参、返回值不一样那就没法替换了。

另外，我们还在@HystrixCommand注解中更改了熔断器的设置，让熔断器生效的最小请求数变为5，只要这些请求中错误超过30%即发生熔断，熔断后，在500ms后再尝试重新调用。

我们对上述原方法以100ms为间隔进行100次连续调用，可以在控制台上看到如下所示的结果片段(因异常和延迟为随机发生，故每次调用的结果不一定完全一致)：

正在查询用户名，用户编号为69 : 查询成功 
正在查询用户名，用户编号为70 : 查询发生延迟 
生成默认用户名，用户编号为70
正在查询用户名，用户编号为71 : 查询发生异常 
生成默认用户名，用户编号为71
生成默认用户名，用户编号为72
生成默认用户名，用户编号为73
生成默认用户名，用户编号为74
生成默认用户名，用户编号为75
生成默认用户名，用户编号为76
正在查询用户名，用户编号为77 : 查询发生延迟 
生成默认用户名，用户编号为77
生成默认用户名，用户编号为78
生成默认用户名，用户编号为79
生成默认用户名，用户编号为80
生成默认用户名，用户编号为81
正在查询用户名，用户编号为82 : 查询成功 
正在查询用户名，用户编号为83 : 查询发生延迟 
生成默认用户名，用户编号为83

通过上述片段可以看出，用户编号72至76对应的查询并没有触发原方法，而是直接直行了备用方法。这就说明在此期间，熔断器是熔断的。

直到用户编号77的查询才再次触发了原方法，此时距熔断发生已经过去了500ms，说明熔断器正在尝试停止熔断。而此次原方法的执行仍然发生了错误，导致熔断继续。直到后面原方法执行成功了用户编号为82的查询操作，熔断才被暂时停止。

在最终的返回值中，我们可以看到如下的结果。表明无论是原方法执行错误还是熔断器熔断，备用方法的执行结果都会替代原方法的执行结果。

易哥 69
平台用户70
平台用户71
平台用户72
平台用户73
平台用户74
平台用户75
平台用户76
平台用户77
平台用户78
平台用户79
平台用户80
平台用户81
易哥 82
平台用户83

通过该示例，我们就演示了Hystrix的熔断功能。

参数详解

以上实现的是最简单的熔断示例，也仅仅使用了最简单的参数，而其他参数都是用的默认值。但是这个作为示例是可以的，真正使用时，大家还是要对Hystrix的各个参数有详细的了解，至少也要知道大体的含义和默认值。否则，后续使用中，可能会遇到不少百思不得其解的地方。

总之，Hystrix要比这个强大的多。大家还是要好好学一下。

下面是我对@HystrixCommand参数的介绍，主要是摘抄参考了《高性能架构之道（第二版）》这本书。上面的示例也是参考的书里的。下面的参数我这里列的不是很全，如果要细致学习的话，十分建议大家去看下这本书。

  • groupKey 组名。通过为命令指定一个组名，我们就可以将多个指令分到同一个组中。这样，我们可以使用配置文件为该组设置参数，而不用在每个指令中一一设定参数。通过组名，我们也可以对指标汇总分类。默认为该注解所处类的类名。
  • commandKey 指令名。用来唯一指定一个指令。这样，我们可以使用配置文件为某个指令设置参数，也可以在指标展示时知道指标具体来自哪个指令。默认为该注解所在的方法的方法名。如果程序中注解所在方法的名字不是唯一的，那强烈建议通过commandKey指定一个唯一的名字，以防止多个指令间配置信息的互相干扰。
  • fallbackMethod 备用方法名。用来指定该方法的备用方法，当该方法发生错误或超时时，将执行该备用方法。注意，备用方法必须和该方法有相同的入参类型和返回值类型。
  • commandProperties 命令参数。在这里可以为该指令设置多个命令参数。具体命令参数的介绍详见书中的命令参数小节。
  • ignoreExceptions 要忽略的异常。通常，当原方法执行抛出异常时，Hystrix会自动帮我们调用备用方法。通过该参数指定一些异常，就可以让Hystrix遇到这些异常时，将它们抛出而不触发备用方法。
  • raiseHystrixExceptions 异常包装设置。该配置只有两个选项，要么为空，要么填写RUNTIME_EXCEPTION。如果填写RUNTIME_EXCEPTION，那原方法执行中抛出的所有未被忽略（参见ignoreExceptions配置）的异常会被包装进HystrixRuntimeException中抛出。因为有些场景下，外部调用方需要捕获的异常的类型是相同的，以便于处理。默认值为空，这种情况下原方法的异常会被正常抛出而不被包装。
  • defaultFallback 默认备用方法。它比备用方法（参见fallbackMethod配置）的优先级更低，因此只在没有配置备用方法的时候生效。默认备用方法不允许有入参，且返回值类型必须要和原方法一致。

其中熔断器相关的参数主要有：

  • circuitBreaker.enabled 是否启用熔断器。默认值true。
  • circuitBreaker.requestVolumeThreshold 熔断器滚动窗中使得熔断器生效的最小请求数。如果小于这个数，即使请求全部失效，熔断器也不会熔断。默认值20。
  • circuitBreaker.errorThresholdPercentage 触发熔断器熔断的错误百分比。默认值50。
  • circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds 熔断器的熔断时长。熔断器熔断后，将熔断该时间后再尝试重新调用。默认值5000。
  • circuitBreaker.forceOpen 强制开启熔断，将拒绝所有请求。默认值false。
  • circuitBreaker.forceClosed 强制关闭熔断，将允许所有请求。默认值false。

好了，以上就是Hystrix实现熔断的简单示例。

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