本项目代码地址：https://github.com/HashZhang/spring-cloud-scaffold/tree/master/spring-cloud-iiford

我们使用 Spring Cloud 官方推荐的 Spring Cloud LoadBalancer 作为我们的客户端负载均衡器。

Spring Cloud LoadBalancer背景

Spring Cloud LoadBalancer是一个客户端负载均衡器，类似于Ribbon，但是由于Ribbon已经进入维护模式，并且Ribbon 2并不与Ribbon 1相互兼容，所以Spring Cloud全家桶在Spring Cloud Commons项目中，添加了Spring cloud Loadbalancer作为新的负载均衡器，并且做了向前兼容，就算你的项目中继续用 Spring Cloud Netflix 套装（包括Ribbon，Eureka，Zuul，Hystrix等等）让你的项目中有这些依赖，你也可以通过简单的配置，把ribbon替换成Spring Cloud LoadBalancer。

负载均衡器在哪里使用？

Spring Cloud 中内部微服务调用默认是 http 请求，主要通过下面三种 API：

RestTemplate：同步 http APIWebClient：异步响应式 http API三方客户端封装，例如 openfeign

如果项目中加入了 spring-cloud-loadbalancer 的依赖并且配置启用了，那么会自动在相关的 Bean 中加入负载均衡器的特性。

对于 RestTemplate，会自动对所有 @LoadBalanced 注解修饰的 RestTemplate Bean 增加 Interceptor 从而加上了负载均衡器的特性。对于 WebClient，会自动创建 ReactorLoadBalancerExchangeFilterFunction，我们可以通过加入ReactorLoadBalancerExchangeFilterFunction会加入负载均衡器的特性。对于三方客户端，一般不需要我们额外配置什么。

这些使用的示例，会在我们系列升级完最后的测试部分看到。

Spring Cloud LoadBalancer 结构简介

上一节我们提到了 NamedContextFactory，Spring Cloud LoadBalancer 这里也是使用了这个机制实现了不同微服务使用不同的 Spring Cloud LoadBalancer 配置。相关核心实现是 @LoadBalancerClient 和 @LoadBalancerClients 这两个注解，以及 NamedContextFactory.Specification 的实现 LoadBalancerClientSpecification，NamedContextFactory 的实现 LoadBalancerClientFactory。

经过上一节的详细分析，我们知道可以通过 LoadBalancerClientFactory 知道默认配置类为 LoadBalancerClientConfiguration. 并且获取微服务名称可以通过 environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME);

LoadBalancerClientFactory

public static final String NAMESPACE = "loadbalancer"; public static final String PROPERTY_NAME = NAMESPACE + ".client.name"; public LoadBalancerClientFactory() { super(LoadBalancerClientConfiguration.class, NAMESPACE, PROPERTY_NAME); }

查看配置类 LoadBalancerClientConfiguration，我们可以发现这个类主要定义两种 Bean，分别是 ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> 和 ServiceInstanceListSupplier。

ReactorLoadBalancer 是负载均衡器，主要提供根据服务名称获取服务实例列表并从从中选择的功能。

ReactorLoadBalancer

Mono<Response<T>> choose(Request request);

在默认配置中的实现是：

LoadBalancerClientConfiguration

@Bean @ConditionalOnMissingBean public ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> reactorServiceInstanceLoadBalancer( Environment environment, LoadBalancerClientFactory loadBalancerClientFactory) { //获取微服务名称 String name = environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME); //创建 RoundRobinLoadBalancer //注意这里注入的是 LazyProvider，这主要因为在注册这个 Bean 的时候相关的 Bean 可能还没有被加载注册，利用 LazyProvider 而不是直接注入所需的 Bean 防止报找不到 Bean 注入的错误。 return new RoundRobinLoadBalancer(loadBalancerClientFactory.getLazyProvider(name, ServiceInstanceListSupplier.class), name); }

可以看出，默认配置的 ReactorLoadBalancer 实现是 RoundRobinLoadBalancer。这个负载均衡器实现很简单，有一个原子类型的 AtomicInteger position，从 ServiceInstanceListSupplier 中读取所有的服务实例列表，然后对于 position 原子加1，对列表大小取模，返回列表中这个位置的服务实例 ServiceInstance。

RoundRobinLoadBalancer

public Mono<Response<ServiceInstance>> choose(Request request) { //注入的时候注入的是 Lazy Provider，这里取出真正的 Bean，也就是 ServiceInstanceListSupplier ServiceInstanceListSupplier supplier = serviceInstanceListSupplierProvider .getIfAvailable(NoopServiceInstanceListSupplier::new); //获取实例列表 return supplier.get(request) .next() //从列表中选择一个实例 .map(serviceInstances -> processInstanceResponse(supplier, serviceInstances)); } private Response<ServiceInstance> processInstanceResponse(ServiceInstanceListSupplier supplier, List<ServiceInstance> serviceInstances) { Response<ServiceInstance> serviceInstanceResponse = getInstanceResponse(serviceInstances); // 如果 ServiceInstanceListSupplier 也实现了 SelectedInstanceCallback，则执行下面的逻辑进行回调。SelectedInstanceCallback 就是每次负载均衡器选择实例之后进行的回调 if (supplier instanceof SelectedInstanceCallback && serviceInstanceResponse.hasServer()) { ((SelectedInstanceCallback) supplier).selectedServiceInstance(serviceInstanceResponse.getServer()); } return serviceInstanceResponse; } private Response<ServiceInstance> getInstanceResponse(List<ServiceInstance> instances) { if (instances.isEmpty()) { return new EmptyResponse(); } //postion 原子 +1 并取绝对值 int pos = Math.abs(this.position.incrementAndGet()); //返回对应下标的实例 ServiceInstance instance = instances.get(pos % instances.size()); return new DefaultResponse(instance); }

ServiceInstanceListSupplier 是服务列表提供者接口：

ServiceInstanceListSupplier

public interface ServiceInstanceListSupplier extends Supplier<Flux<List<ServiceInstance>>> { String getServiceId(); default Flux<List<ServiceInstance>> get(Request request) { return get(); } static ServiceInstanceListSupplierBuilder builder() { return new ServiceInstanceListSupplierBuilder(); } }

spring-cloud-loadbalancer 中有很多 ServiceInstanceListSupplier 的实现，在默认配置中是通过属性配置指定实现的，这个配置项是spring.cloud.loadbalancer.configurations。例如：

LoadBalancerClientConfiguration

@Bean @ConditionalOnBean(ReactiveDiscoveryClient.class) @ConditionalOnMissingBean //spring.cloud.loadbalancer.configurations 未指定或者为 default @ConditionalOnProperty(value = "spring.cloud.loadbalancer.configurations", havingValue = "default", matchIfMissing = true) public ServiceInstanceListSupplier discoveryClientServiceInstanceListSupplier( ConfigurableApplicationContext context) { return ServiceInstanceListSupplier.builder() //通过 DiscoveryClient 提供实例 .withDiscoveryClient() //开启缓存 .withCaching() .build(context); } @Bean @ConditionalOnBean(ReactiveDiscoveryClient.class) @ConditionalOnMissingBean //如果 spring.cloud.loadbalancer.configurations 指定为 zone-preference @ConditionalOnProperty(value = "spring.cloud.loadbalancer.configurations", havingValue = "zone-preference") public ServiceInstanceListSupplier zonePreferenceDiscoveryClientServiceInstanceListSupplier( ConfigurableApplicationContext context) { return ServiceInstanceListSupplier.builder() //通过 DiscoveryClient 提供实例 .withDiscoveryClient() //启用更倾向于同一个 zone 下实例的特性 .withZonePreference() //开启缓存 .withCaching() .build(context); }

可以看到，可以通过 ServiceInstanceListSupplier.builder() 生成官方封装好各种特性的 ServiceInstanceListSupplier。其实从底层实现可以看出，所有的 ServiceInstanceListSupplier 实现都是代理模式，例如对于默认配置，底层代码近似于：

return //开启服务实例缓存 new CachingServiceInstanceListSupplier( //启用通过 discoveryClient 的服务发现 new DiscoveryClientServiceInstanceListSupplier( discoveryClient, env ) , cacheManagerProvider.getIfAvailable() );

除了默认配置 LoadBalancerClientConfiguration，用户配置自定义配置则是通过 @LoadBalancerClients 和 @LoadBalancerClient.这个原理是通过 LoadBalancerClientConfigurationRegistrar 实现的。首先，我们来看一下 LoadBalancerClientFactory 这个 NamedContextFactory 是如何创建的：

[LoadBalancerAutoConfiguration]

private final ObjectProvider<List<LoadBalancerClientSpecification>> configurations; public LoadBalancerAutoConfiguration(ObjectProvider<List<LoadBalancerClientSpecification>> configurations) { //注入 LoadBalancerClientSpecification List 的 provider //在 Bean 创建的时候，进行载入，而不是注册的时候 this.configurations = configurations; } @ConditionalOnMissingBean @Bean public LoadBalancerClientFactory loadBalancerClientFactory() { //创建 LoadBalancerClientFactory LoadBalancerClientFactory clientFactory = new LoadBalancerClientFactory(); //读取所有的 LoadBalancerClientSpecification，设置为 LoadBalancerClientFactory 的配置 clientFactory.setConfigurations(this.configurations.getIfAvailable(Collections::emptyList)); return clientFactory; }

那么，LoadBalancerClientSpecification 这些 Bean 是怎么创建的呢？在 @LoadBalancerClients 和 @LoadBalancerClient 注解中，都包含 @Import(LoadBalancerClientConfigurationRegistrar.class)。这个 @Import 加载一个 ImportBeanDefinitionRegistrar，这里是 LoadBalancerClientConfigurationRegistrar. ImportBeanDefinitionRegistrar里面的方法参数包含注解元数据，以及注册 Bean 的 BeanDefinitionRegistry。一般通过注解元数据，动态通过 BeanDefinitionRegistry 注册 Bean，在这里的实现是：

[LoadBalancerClients]

@Configuration(proxyBeanMethods = false) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target({ ElementType.TYPE }) @Documented @Import(LoadBalancerClientConfigurationRegistrar.class) public @interface LoadBalancerClients { //可以指定多个 LoadBalancerClient LoadBalancerClient[] value() default {}; //指定所有的负载均衡配置的默认配置 Class<?>[] defaultConfiguration() default {}; }

[LoadBalancerClient]

@Configuration(proxyBeanMethods = false) @Import(LoadBalancerClientConfigurationRegistrar.class) @Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented public @interface LoadBalancerClient { //name 和 value 都是微服务名称 @AliasFor("name") String value() default ""; @AliasFor("value") String name() default ""; //这个微服务的配置 Class<?>[] configuration() default {}; }

[LoadBalancerClientConfigurationRegistrar]

@Override public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) { //获取 LoadBalancerClients 注解的元数据 Map<String, Object> attrs = metadata.getAnnotationAttributes(LoadBalancerClients.class.getName(), true); if (attrs != null && attrs.containsKey("value")) { AnnotationAttributes[] clients = (AnnotationAttributes[]) attrs.get("value"); //对于 value 属性，其实就是一个 LoadBalancerClient 列表，对于每个生成一个特定微服务名字的 LoadBalancerClientSpecification for (AnnotationAttributes client : clients) { registerClientConfiguration(registry, getClientName(client), client.get("configuration")); } } //如果指定了 defaultConfiguration，则注册为 default 的配置 if (attrs != null && attrs.containsKey("defaultConfiguration")) { String name; if (metadata.hasEnclosingClass()) { name = "default." + metadata.getEnclosingClassName(); } else { name = "default." + metadata.getClassName(); } registerClientConfiguration(registry, name, attrs.get("defaultConfiguration")); } //获取 LoadBalancerClient 注解的元数据 Map<String, Object> client = metadata.getAnnotationAttributes(LoadBalancerClient.class.getName(), true); String name = getClientName(client); if (name != null) { registerClientConfiguration(registry, name, client.get("configuration")); } } private static void registerClientConfiguration(BeanDefinitionRegistry registry, Object name, Object configuration) { //初始化 LoadBalancerClientSpecification 的 BeanDefinition，用于注册一个 LoadBalancerClientSpecification Bean BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder .genericBeanDefinition(LoadBalancerClientSpecification.class); //构造器参数 builder.addConstructorArgValue(name); builder.addConstructorArgValue(configuration); //注册 Bean registry.registerBeanDefinition(name + ".LoadBalancerClientSpecification", builder.getBeanDefinition()); }

从代码中我们可以看出，通过使用 @LoadBalancerClients 和 @LoadBalancerClient 注解可以自动生成对应的 LoadBalancerClientSpecification 进而实现公共负载均衡配置或者特定某个微服务的负载均衡配置。

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