微服务性能之3 - 降低系统复杂度

java 程序的依赖大都采用maven来管理,在这种情况下,即使你只需要在artifact 中的一个类,也必须把整个artifact 带入进来,进而把这个artifact的传递依赖都带入进来。这种带入的系统复杂度,通常是无意识的,使用者只是简单的想使用个class,但是带入的这些额外的library 就会带来很多潜在的问题。 不仅会带来系统问题,也可能是系统的启动速度显著下降。

问题

不必要的依赖会带来很多的问题。

  • 运行
    传递依赖带进来的artifact 可能和 项目本身的 artifact 有版本冲突,如果这个版本没有加入的dependencyManagement 里去,那么就可以发现一些奇怪的现象。 在开发环境一切都正常,但是在运行环境中出现问题,常见的情况请参考 NoSuchMethodError 的思路及解决办法
  • 启动
    传递依赖带进来的artifact被自动扫描到,本来不需要启动的模块也被启动了(如果这个jar 包有啥autoconfig 之类的), 初始化时间自然增加。
  • 解耦
    依赖过多,导致功能不能切分。在一个紧耦合的情况下,牵一发而动全身,等到时间一长,从纠缠的逻辑中剥离这是一项巨大的解耦工程。
  • 升级
    依赖过多,会导致系统升级的难度增大。 在一些基本library 升级时, 比如Springboot 升级,那么本来没有关系的类,由于启动和Spring boot 的版本造成冲突导致启动失败。或者 本来对业务逻辑没有关系的lib 和升级的里边有冲突,导致启动失败。

方案

从java 的实现来讲, 上面讲的问题在原生java中是难以克服的。尤其对third party 的libaries。为了解决这类问题,从目前的趋势来讲,分为如下几个方向:

微服务

  • 分解
    把大的app的分解,分散成更小的application。这种分解通常由业务的需求引起。现在叫做微服务。大的app 分解成小的app 本身就降低了复杂度。
  • Cherry pick
    Spring boot starter 提供了这种功能,把功能modulize 或者 称之为component化,根据项目的需要加入或者不加入。
  • Kernel Layer
    Component 直接可能有互相依赖,如果一个component 没有加入,那么依赖他的component 相应的功能应该不工作,但是原则上不应该影响依赖他的component的工作。为了解决这个问题,component 分解成 component api + component autoconfig + component impl + component starter.。 任何component 的依赖都只能依赖API , API 是一个对外暴露的最小必要集合。如果component autoconfig 和impl 加入进来, 那么API 的autowire 是有值的, 这时候就可以进行相关操作。 如果 没有加进来,不影响依赖的编译,在运行中,如果API 的autowire 为null,则不进行相关操作。从这个角度, 做了更进一步的分解,让这个程序尽量解耦的更多。
  • App layer
    用户还是可以随意定义自己的dependency ,对用户使用library并没有明确的限制。但是对于kernel 来讲,已经完全实现了解耦。

OSGI

class只是个metadata,由那个classloader 加载都可以发挥作用。但是,有不同的classloader加载,就有了class的作用域即命名空间。不同的命名空间可以加载同样的类,也可以不允许加载同样的类,策略的不同,有不同的实现和用处。

  1. class 的代码会用当前类的classloader去 加载类, 只要入口类被classloader 加载,入口类所有的功能都会被同一个classloader加载
  • 创建类的实例
  • 访问类的静态变量(注意:当访问类的静态并且final修饰的变量时,不会触发类的初始化。),或者为静态变量赋值。
  • 调用类的静态方法(注意:调用静态且final的成员方法时,会触发类的初始化!一定要和静态且final修饰的变量区分开?。。?/li>
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。如:Class.forName("bacejava.Langx");
  • 注意通过类名.class得到Class文件对象并不会触发类的加载。
  • 初始化某个类的子类
  • 直接使用java.exe命令来运行某个主类(java.exe运行,本质上就是调用main方法,所以必须要有main方法才行)
  1. 类的命名空间存在于 classloader 之间
  2. 类的classloader findClass 的 方法实现不同,可以有不同的流派。OSGI 是走的一个不同的??橛刹煌腸lassloader 加载的方式
budle class loader

这样的实现,也可以实现 分解, cherrypick, 但是他的问题是对kernel 和app 层没有区分,大家都需要遵守 bundle 的规范编码,这样的要求就对用户提出了很高的要求。用户需要了解bundle 的规范,同时自己能够遵守bundle 的规范。因此,这样的程序通常在比较封闭的开发产品中,比如说eclipse。

对于应用的系统, 很难实现。主要是因为这需要开发者拥有

  • 应用开发者API 封装的能力
  • 在不同classloader 下面 debug 的能力
  • 在不同class loader triage 的能力
  • 并不是常见开发模式。

从上面的分析中, 微服务的方式是比较好的一种合适的方式,在解决系统复杂度方面有了一个平衡。目前按照这个原则,跑下来的程序从复杂度,到启动速度,到升级维护的难度都是在可控范围内。

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