服务调用组件OpenFeign

1、前言

今天介绍一款服务调用的组件：OpenFeign，同样是一款超越先辈（Ribbon、Feign）的狠角色。

2、Feign是什么

Feign旨在使得Java Http客户端变得更容易。

Feign集成了Ribbon、RestTemplate实现了负载均衡的执行Http调用，只不过对原有的方式（Ribbon+RestTemplate）进行了封装，开发者不必手动使用RestTemplate调服务，而是定义一个接口，在这个接口中标注一个注解即可完成服务调用，这样更加符合面向接口编程的宗旨，简化了开发。

但遗憾的是Feign现在停止迭代了，当然现在也是有不少企业在用。

3、OpenFeign是什么

前面介绍过停止迭代的Feign，简单点来说：OpenFeign是springcloud在Feign的基础上支持了SpringMVC的注解，如@RequestMapping等等。OpenFeign的@FeignClient可以解析SpringMVC的@RequestMapping注解下的接口，并通过动态代理的方式产生实现类，实现类中做负载均衡并调用其他服务。

官网地址：https://docs.spring.io/spring-cloud-openfeign/docs/2.2.10.BUILD-SNAPSHOT/reference/html

feignClient

指定服务地址有三个属性：name,value,url

• name/value属性：这两个的作用是一样的,指定的是调用服务的微服务名称
• url：指定调用服务的全路径,经常用于本地测试
• 如果同时指定name和url属性: 则以url属性为准,name属性指定的值便当做客户端的名称

openFeign的动态代理

FeignClient 注解所声明的接口

@FeignClient(value = "hello-world-serv") 
public interface HelloWorldService { 
    @PostMapping("/sayHello") 
    String hello(String guestName); 
}

// 如果同时指定name/value和url属性，则以url属性为准
@FeignClient(value = "hello-world-serv"，url="",path="/v1") 
public interface HelloWorldService { 
    @PostMapping("/sayHello") 
    String hello(String guestName); 
}

你可以看到，服务的名称、接口类型、访问路径已经通过注解做了声明

OpenFeign 通过解析这些注解标签生成一个动态代理类，这个代理类会将接口调用转化为一个远程服务调用的 Request，并发送给目标服务。

什么时候生成动态代理类？

在项目初始化阶段，OpenFeign 会生成一个代理类，对所有通过该接口发起的远程调用进行动态代理，流程图：

• 在项目启动阶段，OpenFeign 框架会发起一个主动的扫包流程，从指定的目录下扫描并加载所有被 @FeignClient 注解修饰的接口。
• 然后，OpenFeign 会针对每一个 FeignClient 接口生成一个动态代理对象，即图中的FeignProxyService，这个代理对象在继承关系上属于 FeignClient 注解所修饰的接口的实例。
• 接下来，这个动态代理对象会被添加到 Spring 上下文中，并注入到对应的服务里，也就是图中的 LocalService 服务。
• 最后，LocalService 会发起底层方法调用。实际上这个方法调用会被 OpenFeign 生成的代理对象接管，由代理对象发起一个远程服务调用，并将调用的结果返回给LocalService

OpenFeign 是如何通过动态代理技术创建代理对象的？我画了一张流程图帮你梳理这个过程，你可以参考一下。

1. 在项目的启动阶段，springApplication启动类加入EnableFeignClients 注解扮演了“启动开关”的角色，它使用 Spring 框架的 Import 注解导入了 FeignClientsRegistrar 类，开始了OpenFeign 组件的加载过程。

2. 扫包

   FeignClientsRegistrar 负责 FeignClient 接口的加载，它会在指定的包路径下扫描所有的 FeignClients 类，并构造FeignClientFactoryBean 对象来解析FeignClient 接口。

3. 解析FeignClient注解

   FeignClientFactoryBean 有两个重要的功能，

   一个是解析FeignClient 接口中的请求路径和降级函数的配置信息；

   另一个是触发动态代理的构造过程。其中，动态代理构造是由更下一层的 ReflectiveFeign 完成的。

4. 构建动态代理对象

   ReflectiveFeign 包含了 OpenFeign 动态代理的核心逻辑，它主要负责创建出 FeignClient 接口的动态代理对象。ReflectiveFeign 在这个过程中有两个重要任务，一个是解析 FeignClient 接口上各个方法级别的注解，将其中的远程接口URL、接口类型（GET、POST 等）、各个请求参数等封装成元数据，并为每一个方法生成一个对应的 MethodHandler 类作为方法级别的代理；另一个重要任务是将这些MethodHandler 方法代理做进一步封装，通过 Java 标准的动态代理协议，构建一个实现了 InvocationHandler 接口的动态代理对象，并将这个动态代理对象绑定到FeignClient 接口上。这样一来，所有发生在 FeignClient 接口上的调用，最终都会由它背后的动态代理对象来承接。

MethodHandler的构建过程涉及到了复杂的元数据解析，OpenFeign 组件将FeignClient 接口上的各种注解封装成元数据，并利用这些元数据把一个方法调用“翻译”成一个远程调用的 Request 请求。

元数据解析

它依赖于 OpenFeign 组件中的Contract 协议解析功能。Contract 是 OpenFeign 组件中定义的顶层抽象接口，它有一系列的具体实现，其中和我们实战项目有关的是 SpringMvcContract 这个类，从这个类的名字中我们就能看出来，它是专门用来解析 Spring MVC 标签的。

SpringMvcContract 的继承结构是 SpringMvcContract->BaseContract->Contract。

我这里拿一段 SpringMvcContract 的代码，帮助你深入理解它是如何将注解解析为元数据的。这段代码的主要功能是解析 FeignClient 方法级别上定义的 Spring MVC 注解。

// 解析FeignClient接口方法级别上的RequestMapping注解
protected void processAnnotationOnMethod(MethodMetadata data, Annotation methodAnnotation, Method method) {
   // 省略部分代码...
   
   // 如果方法上没有使用RequestMapping注解，则不进行解析
   // 其实GetMapping、PostMapping等注解都属于RequestMapping注解
   if (!RequestMapping.class.isInstance(methodAnnotation)
         && !methodAnnotation.annotationType().isAnnotationPresent(RequestMapping.class)) {
      return;
   }

   // 获取RequestMapping注解实例
   RequestMapping methodMapping = findMergedAnnotation(method, RequestMapping.class);
   // 解析Http Method定义，即注解中的GET、POST、PUT、DELETE方法类型
   RequestMethod[] methods = methodMapping.method();
   // 如果没有定义methods属性则默认当前方法是个GET方法
   if (methods.length == 0) {
      methods = new RequestMethod[] { RequestMethod.GET };
   }
   checkOne(method, methods, "method");
   data.template().method(Request.HttpMethod.valueOf(methods[0].name()));

   // 解析Path属性，即方法上写明的请求路径
   checkAtMostOne(method, methodMapping.value(), "value");
   if (methodMapping.value().length > 0) {
      String pathValue = emptyToNull(methodMapping.value()[0]);
      if (pathValue != null) {
         pathValue = resolve(pathValue);
         // 如果path没有以斜杠开头，则补上/
         if (!pathValue.startsWith("/") && !data.template().path().endsWith("/")) {
            pathValue = "/" + pathValue;
         }
         data.template().uri(pathValue, true);
         if (data.template().decodeSlash() != decodeSlash) {
            data.template().decodeSlash(decodeSlash);
         }
      }
   }

   // 解析RequestMapping中定义的produces属性
   parseProduces(data, method, methodMapping);

   // 解析RequestMapping中定义的consumer属性
   parseConsumes(data, method, methodMapping);

   // 解析RequestMapping中定义的headers属性
   parseHeaders(data, method, methodMapping);
   data.indexToExpander(new LinkedHashMap<>());
}

通过上面的方法，我们可以看到，OpenFeign 对 RequestMappings 注解的各个属性都做了解析

如果你在项目中使用的是 GetMapping、PostMapping 之类的注解，没有使用 RequestMapping，那么 OpenFeign 还能解析吗？当然可以。以 GetMapping 为例，它对 RequestMapping 注解做了一层封装。如果你查看下面关于 GetMapping 注解的代码，你会发现这个注解头上也挂了一个 RequestMapping 注解。因此 OpenFeign 可以正确识别 GetMapping 并完成加载。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)
public @interface GetMapping {
// ...省略部分代码
}

4、两者的区别

5、环境准备

本篇文章Spring Cloud版本、JDK环境、项目环境均和上一篇Nacos的环境相同

微服务的灵魂摆渡者Nacos究竟有多强

本篇文章搭建的项目结构如下图：

注册中心使用Nacos，创建个微服务，分别为服务提供者Produce，服务消费者Consumer。

6、创建服务提供者

既然是微服务之间的相互调用，那么一定会有服务提供者了，创建openFeign-provider9005，注册进入Nacos中，配置如下：

server:
  port: 9005
spring:
  application:
    ## 指定服务名称，在nacos中的名字
    name: openFeign-provider
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # nacos的服务地址，nacos-server中IP地址:端口号
        server-addr: 127.0.0.1:8848
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        ## yml文件中存在特殊字符，必须用单引号包含，否则启动报错
        include: '*'

注意：此处的spring.application.name指定的名称将会在openFeign接口调用中使用。

7、创建服务消费者

新建一个模块openFeign-consumer9006作为消费者服务

1、添加nacos注册中心与open-feign的依赖

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

2、启动类添加注解@EnableFeignClients开启openFeign功能

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class OpenFeignConsumer9006Application
{
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OpenFeignConsumer9006Application.class, args);
    }
}

3、新建openFeign接口

@FeignClient(value = "openFeign-provider")
public interface OpenFeignService {
}

注意：该注解@FeignClient中的value属性指定了服务提供者在nacos注册中心的服务名。也可以指定服务的ip+端口，如

@FeignClient(value = "http://localhost:8084")
public interface OpenFeignService {
  // 下面是controller层的用户接口
}

4、新建一个controller用来调试接口，直接调用openFeign的接口，如下：

@RestController
@RequestMapping("/openfeign")
public class OpenFeignController {
    
}

好了，至此一个openFeign的微服务就搭建好了，并未实现具体的功能，下面一点点实现。

8、openFeign传参

传参json数据

这个也是接口开发中常用的传参规则，在Spring Boot 中通过@RequestBody标识入参。

provider接口

@RequestMapping("/openfeign/provider")
public class OpenFeignProviderController {
    @PostMapping("/order2")
    public Order createOrder2(@RequestBody Order order){
        return order;
    }
}

consumer中openFeign接口中传参代码如下：

@FeignClient(value = "openFeign-provider")
public interface OpenFeignService {
    /**
     * 参数默认是@RequestBody标注的，这里的@RequestBody可以不填
     * 方法名称任意
     */
    @PostMapping("/openfeign/provider/order2")
    Order createOrder2(@RequestBody Order order);
}

openFeign默认的传参方式就是JSON传参（@RequestBody），因此定义接口的时候可以不用@RequestBody注解标注，不过为了规范，一般都填上。

pojo表单传参

provider服务提供者：

@RestController
@RequestMapping("/openfeign/provider")
public class OpenFeignProviderController {
    @PostMapping("/order1")
    public Order createOrder1(Order order){
        return order;
    }
}

consumer消费者openFeign代码如下：

@FeignClient(value = "openFeign-provider")
public interface OpenFeignService {
    /**
     * 参数默认是@RequestBody标注的，如果通过POJO表单传参的，使用@SpringQueryMap标注
     */
    @PostMapping("/openfeign/provider/order1")
    Order createOrder1(@SpringQueryMap Order order);
}

网上很多人疑惑POJO表单方式如何传参，官方文档明确给出了解决方案，如下：

openFeign提供了一个注解@SpringQueryMap完美解决POJO表单传参。

URL携带参数

此种方式针对restful方式中的GET请求，也是比较常用请求方式。

provider服务提供者代码如下：

@RestController
@RequestMapping("/openfeign/provider")
public class OpenFeignProviderController {

    @GetMapping("/test/{id}")
    public String test(@PathVariable("id")Integer id){
        return "accept one msg id="+id;
}

consumer消费者openFeign代码如下：

@FeignClient(value = "openFeign-provider")
public interface OpenFeignService {

    @GetMapping("/openfeign/provider/test/{id}")
    String get(@PathVariable("id")Integer id);
}

使用注解@PathVariable接收url中的占位符，这种方式很好理解。

普通表单参数

此种方式传参不建议使用，但是也有很多开发在用。

provider服务提供者代码如下：

@RestController
@RequestMapping("/openfeign/provider")
public class OpenFeignProviderController {
    @PostMapping("/test2")
    public String test2(String id,String name){
        return MessageFormat.format("accept on msg id={0}，name={1}",id,name);
    }
}

consumer消费者openFeign代码如下：

@FeignClient(value = "openFeign-provider")
public interface OpenFeignService {
    /**
     * 必须要@RequestParam注解标注，且value属性必须填上参数名
     * 方法参数名可以任意，但是@RequestParam注解中的value属性必须和provider中的参数名相同
     */
    @PostMapping("/openfeign/provider/test2")
    String test(@RequestParam("id") String arg1,@RequestParam("name") String arg2);
}

9、超时如何处理

想要理解超时处理，先看一个例子：我将provider服务接口睡眠3秒钟，接口如下：

@PostMapping("/test2")
public String test2(String id,String name) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(3000);
        return MessageFormat.format("accept on msg id={0}，name={1}",id,name);
}

此时，我们调用consumer的openFeign接口返回结果如下图：

openFeign其实是有默认的超时时间的，默认分别是连接超时时间10秒、读超时时间60秒，源码在feign.Request.Options#Options()这个方法中，如下图：

那么问题来了：为什么我只设置了睡眠3秒就报超时呢？

其实openFeign集成了Ribbon，Ribbon的默认超时连接时间、读超时时间都是是1秒，源码在org.springframework.cloud.openfeign.ribbon.FeignLoadBalancer#execute()方法中，如下图：

源码大致意思：如果openFeign没有设置对应的超时时间，那么将会采用Ribbon的默认超时时间。

1、设置Ribbon的超时时间（不推荐）

application.yaml配置

ribbon:
  # 值的是建立链接所用的时间，适用于网络状况正常的情况下， 两端链接所用的时间
  ReadTimeout: 5000
  # 指的是建立链接后从服务器读取可用资源所用的时间
  ConectTimeout: 5000

2、设置openFeign的超时时间（推荐）

openFeign设置超时时间非常简单，只需要在application.yaml中配置，如下：

feign:
  client:
    config:
      ## default 设置的全局超时时间，指定服务名称可以设置单个服务的超时时间
      default:
        connectTimeout: 5000
        readTimeout: 5000

default设置的是全局超时时间，对所有的openFeign接口服务都生效

但是正常的业务逻辑中可能涉及到多个openFeign接口的调用，如下图：

伪代码：

public T invoke(){
    //1. 调用serviceA
    serviceA();
    
    //2. 调用serviceA
    serviceB();
    
    //3. 调用serviceA
    serviceC();
}

那么上面配置的全局超时时间能不能通过呢？很显然是serviceA、serviceB能够成功调用，但是serviceC并不能成功执行，肯定报超时。我们可以给serviceC这个服务单独配置一个超时时间，配置如下：

feign:
  client:
    config:
      ## default 设置的全局超时时间，指定服务名称可以设置单个服务的超时时间
      default:
        connectTimeout: 5000
        readTimeout: 5000
      ## 为serviceC这个服务单独配置超时时间
      serviceC:
        connectTimeout: 30000
        readTimeout: 30000

注意：单个配置的超时时间将会覆盖全局配置。

10、如何开启日志增强

openFeign虽然提供了日志增强功能，但是默认是不显示任何日志的，不过开发者在调试阶段可以自己配置日志的级别。

openFeign的日志级别如下：

• NONE：默认的，不显示任何日志;
• BASIC：仅记录请求方法、URL、响应状态码及执行时间;
• HEADERS：除了BASIC中定义的信息之外，还有请求和响应的头信息;
• FULL：除了HEADERS中定义的信息之外，还有请求和响应的正文及元数据。

配置起来也很简单，步骤如下：

1、配置类中配置日志级别

需要自定义一个配置类，在其中设置日志级别，如下：

注意：这里的logger是feign包里的。

2、yaml文件中设置接口日志级别

只需要在application.yaml配置文件中调整指定包或者openFeign的接口日志级别，如下：

logging:
  level:
    cn.myjszl.service: debug

这里的cn.myjszl.service是openFeign接口所在的包名，当然你也可以配置一个特定的openFeign接口。

测试

上述步骤将日志设置成了FULL，此时发出请求，日志效果如下图：

日志中详细的打印出了请求头、请求体的内容。

11、如何替换默认的httpclient？

Feign在默认情况下使用的是JDK原生的URLConnection发送HTTP请求，没有连接池，但是对每个地址会保持一个长连接，即利用HTTP的persistence connection。

在生产环境中，通常不使用默认的http client，通常有如下两种选择：

• 使用ApacheHttpClient
• 使用OkHttp

至于哪个更好，其实各有千秋，我比较倾向于ApacheHttpClient，毕竟老牌子了，稳定性不在话下

那么如何替换掉呢？其实很简单，下面演示使用ApacheHttpClient替换。

1、添加ApacheHttpClient依赖

在openFeign接口服务即consumer消费者服务的pom文件添加如下依赖：

<!--     使用Apache HttpClient替换Feign原生httpclient-->
    <dependency>
      <groupId>org.apache.httpcomponents</groupId>
      <artifactId>httpclient</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
      <groupId>io.github.openfeign</groupId>
      <artifactId>feign-httpclient</artifactId>
    </dependency>

为什么要添加上面的依赖呢？从源码中不难看出，请看org.springframework.cloud.openfeign.FeignAutoConfiguration.HttpClientFeignConfiguration这个类，代码如下：

上述红色框中的生成条件，其中的@ConditionalOnClass(ApacheHttpClient.class)，必须要有ApacheHttpClient这个类才会生效，并且feign.httpclient.enabled这个配置要设置为true，spring的经典条件注解

2、配置文件中开启

application.yaml增加

feign:
  client:
    httpclient:
      # 开启 Http Client
      enabled: true

3、验证替换成功

其实很简单，在feign.SynchronousMethodHandler#executeAndDecode()这个方法中可以清楚的看出调用哪个client，如下图：

上图中可以看到最终调用的是ApacheHttpClient。

12、如何通讯优化？

压缩传输体积

在讲如何优化之前先来看一下GZIP 压缩算法，概念如下：

gzip是一种数据格式，采用用deflate算法压缩数据；gzip是一种流行的数据压缩算法，应用十分广泛，尤其是在Linux平台。

当GZIP压缩到一个纯文本数据时，效果是非常明显的，大约可以减少70％以上的数据大小。

网络数据经过压缩后实际上降低了网络传输的字节数，最明显的好处就是可以加快网页加载的速度。网页加载速度加快的好处不言而喻，除了节省流量，改善用户的浏览体验外，另一个潜在的好处是GZIP与搜索引擎的抓取工具有着更好的关系。例如 Google就可以通过直接读取GZIP文件来比普通手工抓取更快地检索网页。

GZIP压缩传输的原理如下图：

按照上图拆解出的步骤如下：

1. 客户端向服务器请求头中带有：Accept-Encoding:gzip,deflate 字段，向服务器表示，客户端支持的压缩格式（gzip或者deflate)，如果不发送该消息头，服务器是不会压缩的。
2. 服务端在收到请求之后，如果发现请求头中含有Accept-Encoding字段，并且支持该类型的压缩，就对响应报文压缩之后返回给客户端，并且携带Content-Encoding:gzip消息头，表示响应报文是根据该格式压缩过的。
3. 客户端接收到响应之后，先判断是否有Content-Encoding消息头，如果有，按该格式解压报文。否则按正常报文处理。

openFeign支持请求/响应开启GZIP压缩，整体的流程如下图：

上图中涉及到GZIP传输的只有两块，分别是Application client -> Application Service、 Application Service->Application client。

注意：openFeign支持的GZIP仅仅是在openFeign接口的请求和响应，即是openFeign消费者调用服务提供者的接口。

openFeign开启GZIP步骤也是很简单，只需要在配置文件application.yaml中开启如下配置：

feign:
  ## 开启压缩
  compression:
    request:
      enabled: true
      ## 开启压缩的阈值，单位字节，默认2048，即是2k，这里为了演示效果设置成10字节，当数据大于这个值才压缩
      min-request-size: 10
      mime-types: text/xml,application/xml,application/json
    response:
      enabled: true # 开启响应数据压缩功能

上述配置完成之后，发出请求，可以清楚看到请求头中已经携带了GZIP压缩，如下图：

PS：如果服务消费端的 CPU 资源比较紧张的话，建议不要开启数据的压缩功能，因为数据压缩和解压都需要消耗 CPU 的资源，这样反而会给 CPU 增加了额外的负担，也会导致系统性能降低。

13、如何熔断降级？

常见的熔断降级框架有Hystrix、Sentinel，Feign与openFeign默认支持的就是Hystrix

但是阿里的Sentinel无论是功能特性、简单易上手等各方面都完全秒杀Hystrix，因此此章节就使用openFeign+Sentinel进行整合实现服务降级。

1、添加Sentinel依赖

在openFeign-consumer9006消费者的pom文件添加sentinel依赖（由于使用了聚合模块，不指定版本号），如下：

<dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>

2、配置文件中开启sentinel熔断降级

要想openFeign使用sentinel的降级功能，还需要在配置文件中开启，添加如下配置：

feign:
  sentinel:
    enabled: true

3、添加降级回调类

这个类一定要和openFeign接口实现同一个类，如下图：

OpenFeignFallbackService这个是降级回调的类，一旦OpenFeignService中对应得接口出现了异常则会调用这个类中对应得方法进行降级处理。

4、添加fallback属性

在@FeignClient中添加fallback属性，属性值是降级回调的类，如下：

@FeignClient(value = "openFeign-provider",fallback = OpenFeignFallbackService.class)
public interface OpenFeignService {}

测试

经过如上4个步骤，openFeign的熔断降级已经设置完成了，此时演示下效果。

通过postman调用http://localhost:9006/openfeign/order3这个接口，正常逻辑返回如下图：

现在手动造个异常，在服务提供的接口中抛出异常，如下图：

此时重新调用http://localhost:9006/openfeign/order3，返回如下图：

注意：实际开发中返回结果应该根据架构统一定制

14、负载均衡优化

OpenFeign 底层使用的是 Ribbon 做负载均衡的，查看源码我们可以看到它默认的负载均衡策略是轮询策略，如下图所示

我们还有其他 6 种内置的负载均衡策略可以选择，这些负载均衡策略如下：

1. 权重策略：WeightedResponseTimeRule，根据每个服务提供者的响应时间分配一个权重，响应时间越长，权重越小，被选中的可能性也就越低。它的实现原理是，刚开始使用轮询策略并开启一个计时器，每一段时间收集一次所有服务提供者的平均响应时间，然后再给每个服务提供者附上一个权重，权重越高被选中的概率也越大。
2. 最小连接数策略：BestAvailableRule，也叫最小并发数策略，它是遍历服务提供者列表，选取连接数最小的⼀个服务实例。如果有相同的最小连接数，那么会调用轮询策略进行选取。
3. 区域敏感策略：ZoneAvoidanceRule，根据服务所在区域（zone）的性能和服务的可用性来选择服务实例，在没有区域的环境下，该策略和轮询策略类似。
4. 可用敏感性策略：AvailabilityFilteringRule，先过滤掉非健康的服务实例，然后再选择连接数较小的服务实例。
5. 随机策略：RandomRule，从服务提供者的列表中随机选择一个服务实例。
6. 重试策略：RetryRule，按照轮询策略来获取服务，如果获取的服务实例为 null 或已经失效，则在指定的时间之内不断地进行重试来获取服务，如果超过指定时间依然没获取到服务实例则返回 null。

出于性能方面的考虑，我们可以选择用权重策略或区域敏感策略来替代轮询策略，因为这样的执行效率最高。