Java高并发高性能分布式框架从无到有微服务架构设计(1).doc

Java高并发高性能分布式框架从无到有微服务架构设计 微服务架构模式〔Microservice Architect Pattern〕.近两年在服务的疯狂增长与云计算技术的进步,让微服务架构受到重点关注 微服务架构是一种架构模式,它提倡将单一应用程序划分成一组小的服务,服务之间互相 协调、互相配合,为用户提供最终价值.每个服务运行在其独立的进程中,服务与服务间采 用轻量级的通信机制互相沟通〔通常是基于的RESTful API〕.每个服务都围绕着具体业务进行构建,并且能够被独立地部署到生产环境、类生产 环境等.另外,应尽量避免统一的、集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应根 据业务上下文,选择合适的语言、工具对其进行构建.微服务架构优势 首先简单介绍了微服务〔Microservices〕的内涵与优势,微服务架构的本质,是用一些功 能比较明确、业务比较精练的服务去解决更大、更实际的问题.微服务架构将服务拆分, 分别采用相对独立的服务对各方面进行管理,彼此之间使用统一的接口来进行交流,架构 变得复杂,优势也很明显： 复杂度可控：在将应用分解的同时,规避了原本复杂度无止境的积累.每一个微服务专注 于单一功能,并通过定义良好的接口清晰表述服务边界.由于体积小、复杂度低,每个微服 务可由一个小规模开发团队完全掌控,易于保持高可维护性和开发效率.什么是微服务架 构微服务架构优势 独立部署：由于微服务具备独立的运行进程,所以每个微服务也可以独立部署.当某个微 服务发生变更时无需编译、部署整个应用.由微服务组成的应用相当于具备一系列可并行 的发布流程,使得发布更加高效,同时降低对生产环境所造成的风险,最终缩短应用交付周 期. 技术选型灵活：微服务架构下,技术选型是去中心化的.每个团队可以根据自身服务的需 求和行业发展的现状,自由选择最适合的技术栈.由于每个微服务相对简单,当需要对技术 栈进行升级时所面临的风险较低,甚至完全重构一个微服务也是可行的. 容错：当某一组建发生故障时,在单一进程的传统架构下,故障很有可能在进程内扩散,形 成应用全局性的不可用.在微服务架构下,故障会被隔离在单个服务中.若设计良好,其他 服务可通过重试、平稳退化等机制实现应用层面的容错. 扩展：单块架构应用也可以实现横向扩展,就是将整个应用完整的复制到不同的节点.当 应用的不同组件在扩展需求上存在差异时,微服务架构便体现出其灵活性,因为每个服务 可以根据实际需求独立进行扩展.互联网高并发相关名词页面浏览数〔page views 〕唯一身份浏览量〔Unique PageViews〕独立访问者数量〔unique visitors〕重复访问者数量〔repeat visitors〕每个访问者的页面浏览数〔Page Views per user〕高并发之前我将高并发的解决方法误认为是线程或者是队列可以解决,因为高并发 的时候是有很多用户在访问,导致出现系统数据不正确、丢失数据现象,所以想到 的是用队列解决,其实队列解决的方式也可以处理,比如我们在竞拍商品、转发评论微博 或者是秒杀商品等,同一时间访问量特别大,队列在此起到特别的作用,将 所有请求放入队列,以毫秒计时单位,有序的进行,从而不会出现数据丢失系统数据不正确 的情况. 经过查资料,高并发的解决方法有俩种,一种是使用缓存、另一种是使用生成静态页面； 还有就是从最基础的地方优化我们写代码减少不必要的资源浪费：<1.不要频繁的new对 象,对于在整个应用中只需要存在一个实例的类使用单例模式.对于String的连接操作,使 用StringBuffer或者StringBuilder.对于utility类型的类通过静态方法来访问.2. 避免使用错误的方式,如Exception可以控制方法推出,但是Exception要保留stacktrace 消耗性能,除非必要不要使用 instanceof做条件判断,尽量使用比的条件判断方式.使用JAVA中效率高的类,比如Array List比Vector性能好.>高并发 - 需要解决的问题一：应用缓存二：缓存三：多级缓存四：池化五：异步并发六：扩容七 ：队列高并发-应用缓存堆缓存 使用Java堆内存来存储缓存对象.使用堆缓存的好处是没有序列化/反序列化,是最快的缓 存.缺点也很明显,当缓存的数据量很大时,GC〔垃圾回收〕暂停时间会变长,存储容量受 限于堆空间大小.一般通过软引用/弱引用来存储缓存对象,即当堆内存不足时,可以强制 回收这部分内存释放堆内存空间.一般使用堆缓存存储较热的数据.有Guava Cache： 缓存和ConcurrentMap是非常相像的,但是它们也不完全一样.最根本的区别就是,Concur rentMap会持有所有添加的对象,直到被显示的移除.而缓存为了限制其内存的使用,通 Java高并发高性能分布式框架的设计是现代企业级应用的关键组成部分，特别是在微服务架构的背景下。微服务架构模式近年来受到广泛关注，因为它能应对服务数量的快速增长和云计算技术的不断进步。这种架构模式提倡将单一应用程序拆分为多个小型服务，每个服务都在自己的进程中运行，通过轻量级的RESTful API进行通信。每个服务围绕特定业务构建，可以独立部署，有利于提高开发效率和维护性。 微服务架构的主要优势在于： 1. **复杂度可控**：通过将大型应用拆分为小服务，可以有效地管理和控制复杂度，每个服务专注于单一功能，易于理解和维护。 2. **独立部署**：每个微服务都能独立部署，减少了因更新某一部分功能而对整个应用进行编译和部署的时间，加速了软件的交付周期。 3. **技术选型灵活**：在微服务架构下，每个服务可以根据其业务需求选择最适合的技术栈，允许团队根据行业趋势选择最佳工具，降低了技术升级的风险。 4. **容错性**：当某个服务出错时，故障会被限制在该服务内部，通过重试、降级策略，可以确保其他服务的正常运行，增强系统的整体稳定性。 5. **扩展性**：微服务架构支持按需扩展，不同服务可根据实际负载独立扩展，适应不同组件的扩展需求，提高了资源利用率。 在处理高并发场景时，Java开发者需要考虑以下解决方案： 1. **应用缓存**：使用缓存能显著提高系统性能，堆缓存（如Guava Cache）利用Java堆内存存储，速度快但受堆大小限制，适合存储热数据。软引用和弱引用用于在内存不足时释放资源。 2. **多级缓存**：结合堆缓存、本地缓存和分布式缓存（如Redis或Memcached），构建多级缓存体系，进一步提高数据访问速度，同时减轻数据库压力。 3. **池化技术**：例如数据库连接池，可以复用已建立的连接，避免频繁创建和销毁连接带来的性能开销。 4. **异步并发**：通过消息队列（如RabbitMQ或Kafka）实现请求的异步处理，避免阻塞主线程，提升系统吞吐量。 5. **扩容**：根据需求动态增加服务器资源，例如通过负载均衡器分配流量到更多的服务器。 6. **代码优化**：避免频繁创建对象，利用单例模式减少资源消耗，使用StringBuilder替代String连接，选择性能更高的集合类（如ArrayList优于Vector）等。 7. **队列处理**：在特定场景下（如竞拍、秒杀），队列能保证请求的有序处理，防止数据丢失和系统崩溃。 微服务架构和高并发策略结合，可以构建出既能应对大规模并发，又具有高度灵活性和稳定性的分布式系统，满足现代互联网应用的需求。