Spring Cloud 核心组件

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1. 为什么需要 Spring Cloud？

单体应用拆分为微服务后，带来了一系列新问题：

问题	Spring Cloud 解决方案
服务太多，地址怎么管理？	Eureka / Nacos 注册中心
服务间怎么调用？	Feign 声明式 HTTP 客户端
调用失败怎么办？	Sentinel / Hystrix 熔断降级
外部请求怎么路由？	Spring Cloud Gateway API 网关
配置文件怎么统一管理？	Config / Nacos 配置中心
分布式链路怎么追踪？	Sleuth + Zipkin 链路追踪

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2. 整体架构

flowchart TB
    Client["客户端\n（浏览器/App）"] --> Gateway["API 网关\nSpring Cloud Gateway\n路由 / 鉴权 / 限流"]

    Gateway --> ServiceA["服务 A"]
    Gateway --> ServiceB["服务 B"]
    Gateway --> ServiceC["服务 C"]

    ServiceA -->|Feign 调用| ServiceB
    ServiceB -->|Feign 调用| ServiceC

    ServiceA & ServiceB & ServiceC -->|注册/发现| Eureka["注册中心\nEureka / Nacos"]
    ServiceA & ServiceB & ServiceC -->|读取配置| Config["配置中心\nConfig / Nacos"]
    ServiceA & ServiceB & ServiceC -->|熔断降级| Sentinel["熔断器\nSentinel"]

    Gateway -.->|注册/发现| Eureka

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3. Eureka 注册中心

工作原理

sequenceDiagram
    participant Service as 微服务实例
    participant Eureka as Eureka Server
    participant Client as 调用方

    Service->>Eureka: 启动时注册（服务名 + IP + 端口）
    loop 每30秒
        Service->>Eureka: 发送心跳续约
    end
    Client->>Eureka: 拉取服务列表（每30秒缓存）
    Client->>Service: 根据服务名负载均衡调用
    Note over Eureka: 90秒未收到心跳则剔除实例

三个核心机制

机制	说明
服务注册	服务启动时向 Eureka 注册自己的信息
心跳续约	每 30 秒发送心跳，90 秒未收到则剔除
自我保护	短时间内大量服务下线时，Eureka 不剔除（防止网络抖动误删）

自我保护模式

# 触发条件：15分钟内心跳续约比例 < 85%
# 效果：停止剔除过期服务，保留所有注册信息
# 目的：防止网络分区时误删健康服务

# 开发环境建议关闭（避免测试时服务下线后仍被发现）
eureka:
  server:
    enable-self-preservation: false

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4. Spring Cloud Gateway

核心概念

• Route（路由）：转发规则，包含 ID、目标 URI、断言、过滤器
• Predicate（断言）：匹配条件，如路径、请求头、时间等
• Filter（过滤器）：对请求/响应进行处理，如鉴权、限流、日志

配置示例

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service        # lb:// 表示负载均衡
          predicates:
            - Path=/api/users/**        # 路径匹配
          filters:
            - StripPrefix=1             # 去掉路径前缀 /api
            - name: RequestRateLimiter  # 限流过滤器
              args:
                redis-rate-limiter.replenishRate: 100   # 每秒100个请求
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 200

        - id: qa-service
          uri: lb://qa-service
          predicates:
            - Path=/api/questions/**
            - Header=X-Version, v2      # 请求头匹配（灰度发布）

全局过滤器（鉴权）

@Component
public class AuthGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    @Autowired
    private JwtUtils jwtUtils;

    // 白名单：不需要鉴权的路径
    private static final List<String> WHITE_LIST = List.of(
        "/api/auth/login", "/api/auth/register"
    );

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        String path = exchange.getRequest().getPath().value();

        // 白名单直接放行
        if (WHITE_LIST.stream().anyMatch(path::startsWith)) {
            return chain.filter(exchange);
        }

        // 校验 Token
        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");
        if (token == null || !token.startsWith("Bearer ")) {
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }

        try {
            Claims claims = jwtUtils.parseToken(token.substring(7));
            // 将用户信息注入 Header，传递给下游服务
            ServerHttpRequest mutatedRequest = exchange.getRequest().mutate()
                .header("X-User-Id", claims.get("userId").toString())
                .header("X-User-Roles", claims.get("roles").toString())
                .build();
            return chain.filter(exchange.mutate().request(mutatedRequest).build());
        } catch (JwtException e) {
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return -100;  // 数字越小优先级越高
    }
}

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5. Feign 声明式调用

Feign 让服务间调用像调用本地方法一样简单：

// 定义 Feign 客户端接口
@FeignClient(
    name = "user-service",           // 服务名（从注册中心发现）
    fallback = UserClientFallback.class  // 降级实现
)
public interface UserClient {

    @GetMapping("/users/{id}")
    UserVO getUserById(@PathVariable Long id);

    @PostMapping("/users/batch")
    List<UserVO> getUsersByIds(@RequestBody List<Long> ids);
}

// 降级实现（Feign 调用失败时执行）
@Component
public class UserClientFallback implements UserClient {

    @Override
    public UserVO getUserById(Long id) {
        return UserVO.empty();  // 返回空对象，避免 NPE
    }

    @Override
    public List<UserVO> getUsersByIds(List<Long> ids) {
        return Collections.emptyList();
    }
}

Feign 超时配置：

feign:
  client:
    config:
      default:              # 全局默认配置
        connect-timeout: 1000
        read-timeout: 5000
      user-service:         # 针对特定服务的配置
        read-timeout: 3000
  circuitbreaker:
    enabled: true           # 开启熔断

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6. Sentinel 熔断降级

核心概念

flowchart LR
    Normal["正常状态\nClosed"] -->|错误率超阈值| Open["熔断状态\nOpen\n直接返回降级结果"]
    Open -->|等待熔断时间窗口| HalfOpen["半开状态\nHalf-Open\n放行少量请求探测"]
    HalfOpen -->|探测成功| Normal
    HalfOpen -->|探测失败| Open

三种保护规则

规则	说明	适用场景
流量控制	限制 QPS 或并发线程数	防止流量突增压垮服务
熔断降级	错误率/慢调用比例超阈值时熔断	防止故障扩散（雪崩）
热点参数限流	对特定参数值限流	防止热点数据被刷

// 注解方式使用 Sentinel
@SentinelResource(
    value = "getUserById",
    fallback = "getUserByIdFallback",      // 降级方法
    blockHandler = "getUserByIdBlock"       // 被限流时的处理方法
)
public UserVO getUserById(Long id) {
    return userClient.getUserById(id);
}

// 降级方法（业务异常时调用）
public UserVO getUserByIdFallback(Long id, Throwable e) {
    log.error("获取用户失败，id={}", id, e);
    return UserVO.empty();
}

// 限流方法（触发流控规则时调用）
public UserVO getUserByIdBlock(Long id, BlockException e) {
    return UserVO.builder().message("系统繁忙，请稍后重试").build();
}

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7. 面试高频问题

Q1：Eureka 和 Nacos 的区别？

Eureka 是 AP 模型（可用性优先），服务注册信息可能短暂不一致，有自我保护机制；Nacos 同时支持 AP 和 CP 模式可切换，还集成了配置中心功能，功能更丰富，是目前更主流的选择。

Q2：Gateway 和 Nginx 的区别？

Nginx 是基于 C 的高性能反向代理，适合静态资源、SSL 终止、负载均衡；Gateway 是 Java 实现，与 Spring 生态深度集成，支持动态路由、服务发现、自定义过滤器（鉴权、限流），更适合微服务场景的业务网关。

Q3：Feign 调用超时怎么处理？

① 配置合理的超时时间（连接超时 1s，读取超时 3-5s）；② 配置 Fallback 降级，超时时返回默认值；③ 结合 Sentinel 熔断，错误率过高时快速失败，防止线程堆积。

Q4：什么是服务雪崩？如何防止？

服务雪崩：A 调 B，B 调 C，C 响应慢导致 B 线程堆积，进而 A 也被拖垮，整个调用链崩溃。防止方案：① 超时：设置合理超时，快速失败；② 熔断：错误率超阈值时直接返回降级结果；③ 限流：控制入口流量；④ 隔离：不同服务使用独立线程池，互不影响。

Q5：Gateway 的全局过滤器和局部过滤器的区别？

全局过滤器（GlobalFilter）对所有路由生效，适合做鉴权、日志、链路追踪等通用逻辑；局部过滤器（GatewayFilter）只对配置了该过滤器的路由生效，适合做特定路由的限流、重写路径等。

一句话总结：Spring Cloud = Eureka（服务发现）+ Gateway（流量入口）+ Feign（服务调用）+ Sentinel（熔断限流）+ Config（配置管理）。