1.什么是Spring Cloud Circuit Breaker？

Spring Cloud Circuit breaker提供了一个跨越不同断路器实现的抽象。它提供了一个一致的API，可以在你的应用程序中使用，允许你的开发者选择最适合你的应用程序需求的断路器实现。

它还支持的实现有如下几种

Resilience4j概述

Resilience4J 是一个针对 Java 8 应用程序的轻量级容错和弹性库。它设计用于在分布式系统中的服务之间提供弹性和容错性。Resilience4J 的名字来源于它提供的核心功能，即让系统（服务）能够“弹性”（resilient）地应对各种失败情况，包括网络问题、第三方服务故障等。 Resilience4J 提供了以下功能：

断路器（Circuit Breaker）：当检测到服务异常或超时，断路器会打开，阻止进一步的请求发送到该服务。一段时间后（通常是秒级），断路器会进入半开状态，允许一个测试请求通过以检查服务是否恢复。如果请求成功，断路器关闭；如果失败，断路器会再次打开。限流（Rate Limiter）：限制进入系统的请求速率，防止系统过载。这可以通过令牌桶算法或滑动窗口算法实现。隔离（Isolation）：通过信号量或线程池隔离不同的服务调用，防止一个服务的失败影响到其他服务。超时（Timeouts）：为服务调用设置超时时间，超过时间后会触发超时异常。重试（Retry）：在遇到特定异常时自动重试服务调用，可以配置重试次数和间隔。缓存（Caching）：提供缓存机制，以避免重复执行计算密集型或远程调用。Resilience4j 的 CircuitBreaker 实现原理如下**断路器的状态：**CircuitBreaker 具有三种正常状态：CLOSED（关闭）、OPEN（打开）和 HALFOPEN（半开），以及两个特殊状态：DISABLED（禁用）和 FORCEDOPEN（强制打开）。这些状态通过有限状态机进行管理。

**打开和关闭逻辑：**当被保护的服务或资源发生故障或长时间不可用时，断路器会迅速切换到 OPEN 状态，阻止更多的请求发送到该服务或资源。在 OPEN 状态下，系统会定期发送测试请求，以检查故障是否已经解决。如果测试请求成功，断路器会切换到 HALFOPEN 状态，允许一个请求发送到该服务或资源。如果这个请求成功，断路器会切换到 CLOSED 状态，否则会重新切换到 OPEN 状态。**故障率计算：**为了判断是否打开断路器，需要收集一定数量的请求数据。在 Resilience4j 中，需要至少填充一个环形缓冲区（Ring Bit Buffer），才能开始计算故障率。环形缓冲区的大小决定了需要多少次请求才能进行故障率的计算。环形缓冲区：Resilience4j 使用环形缓冲区来存储请求状态的数据结构，这与 Hystrix 使用的滑动窗口不同。环形缓冲区使用位集合（BitSet）实现，每个位代表一个请求的状态（成功或失败）。环形缓冲区的大小决定了能够存储的请求数量。例如，一个大小为 10 的缓冲区可以存储 1024 个请求状态。**配置选项：**Resilience4j 提供了丰富的配置选项，如故障率阈值、打开状态下的等待时间、半开状态下允许的最大请求数等，开发者可以根据需求进行灵活配置。

通过上述原理，Resilience4j 的 CircuitBreaker 能够有效地保护分布式系统免受故障的影响，提高系统的可用性和健壮性。

2.代码工程实验目的

利用Circuit Breaker实现接口熔断和自动恢复

pom.xml

"1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-demoartifactId>
        <groupId>com.etgroupId>
        <version>1.0-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>
    <artifactId>spring-cloud-circuit-breakerartifactId>
    <properties>
        <maven.compiler.source>17maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17maven.compiler.target>
    properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuatorartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            <scope>testscope>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-reactor-resilience4jartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aopartifactId>
        dependency>
    dependencies>
project>

controller注解实现关键组件

name：

fallbackMethod：

断路器状态

自定义实现

package com.et.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreaker;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreakerRegistry;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CallNotPermittedException;
import java.util.function.Supplier;
@RestController
public class DemoController {
    private final CircuitBreaker circuitBreaker;
    private boolean simulateFailure = true;
    public DemoController(CircuitBreakerRegistry circuitBreakerRegistry) {
        
        this.circuitBreaker = circuitBreakerRegistry.circuitBreaker("myCircuitBreaker");
    }
    @GetMapping("/my-service")
    public String myService() {
        System.out.println("Circuit Breaker State: " + circuitBreaker.getState());
        Supplier decoratedSupplier = CircuitBreaker.decorateSupplier(circuitBreaker, () -> {
            if (simulateFailure) {
                throw new RuntimeException("Simulated failure");
            }
            return "Service is up";
        });
        try {
            return decoratedSupplier.get();
        } catch (CallNotPermittedException e) {
            return "Circuit Breaker is OPEN, request not permitted";
        } catch (Exception e) {
            return "Fallback response";
        }
    }
    @GetMapping("/toggle-failure")
    public String toggleFailure() {
        simulateFailure = !simulateFailure;
        return "Failure simulation is now " + (simulateFailure ? "ON" : "OFF");
    }
}

配置文件

resilience4j.circuitbreaker:
  instances:
    myCircuitBreaker:
      slidingWindowSize: 10
      failureRateThreshold: 50
      waitDurationInOpenState: 30s
      permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3
    order-service:
      sliding-window-type: COUNT_BASED
      failure-rate-threshold: 10
      minimum-number-of-calls: 5
      automatic-transition-from-open-to-half-open-enabled: true
      wait-duration-in-open-state: 5s
      permitted-number-of-calls-in-half-open-state: 3
      sliding-window-size: 10
      register-health-indicator: true

myCircuitBreakerorder-service启动类

Spring AOP在使用注解风格的切面时，需要AspectJ的支持，确保在Spring Boot应用中启用了AOP支持，并启用@EnableAspectJAutoProxy注解

package com.et;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
@SpringBootApplication
@EnableAspectJAutoProxy
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

以上只是一些关键代码，所有代码请参见下面代码仓库

代码仓库3.测试

启动应用程序

非注解方式初始请求：访问 /my-service，确保在 simulateFailure 为 true 时抛出异常。多次失败请求：连续多次访问 /my-service，以达到失败率阈值，触发断路器进入 OPEN 状态。检查状态：在控制台中观察断路器状态输出，确保状态变为 OPEN。访问 /toggle-failure：切换 simulateFailure 为 false。等待并测试：等待 waitDurationInOpenState 时间后，再次访问 /my-service，观察断路器状态变化和请求结果。注解方式初始请求：访问 /annotation/my-service，确保在 simulateFailure 为 true 时抛出异常。多次失败请求：连续多次访问 /annotation/my-service，以达到失败率阈值，触发断路器进入 OPEN 状态。检查状态：在控制台中观察断路器状态输出，确保状态变为 OPEN。访问 /annotation/toggle-failure：切换 simulateFailure 为 false。等待并测试：等待 waitDurationInOpenState 时间后，再次访问 /annotation/my-service，观察断路器状态变化和请求结果。4.引用