一、 软件架构的演进过程
软件架构的发展经历了由单体架构、垂直架构、SOA架构到微服务架构的演进过程,下面我们分别了解 一下这几个架构
1.1 单体架构
架构说明: 全部功能集中在一个项目内(All in one)。
架构优点: 架构简单,前期开发成本低、开发周期短,适合小型项目。
架构缺点: 全部功能集成在一个工程中,对于大型项目不易开发、扩展和维护。 技术栈受限,只能使用一种语言开发。 系统性能扩展只能通过扩展集群节点,成本高。
1.2 垂直架构
架构说明: 按照业务进行切割,形成小的单体项目。
架构优点: 技术栈可扩展(不同的系统可以用不同的编程语言编写)。
架构缺点: 功能集中在一个项目中,不利于开发、扩展、维护。 系统扩张只能通过集群的方式。 项目之间功能冗余、数据冗余、耦合性强
1.3 SOA架构
SOA全称为Service-Oriented Architecture,即面向服务的架构。它可以根据需求通过网络对松散耦合 的粗粒度应用组件(服务)进行分布式部署、组合和使用。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进 程中。
站在功能的角度,把业务逻辑抽象成可复用的服务,通过服务的编排实现业务的快速再生,目的:把原 先固有的业务功能转变为通用的业务服务,实现业务逻辑的快速复用。
架构说明: 将重复功能或模块抽取成组件的形式,对外提供服务,在项目与服务之间使用ESB(企业服务总线)的 形式作为通信的桥梁。
架构优点: 重复功能或模块抽取为服务,提高开发效率。 可重用性高。 可维护性高。
架构缺点: 各系统之间业务不同,很难确认功能或模块是重复的。 抽取服务的粒度大。 系统和服务之间耦合度高。
1.4 微服务架构
架构说明: 将系统服务层完全独立出来,抽取为一个一个的微服务。 抽取的粒度更细,遵循单一原则。 采用轻量级框架协议传输
架构优点: 服务拆分粒度更细,有利于提高开发效率 可以针对不同服务指定对应的优化方案 适用于互联网时代,产品迭代周期更短
架构缺点: 粒度太细导致服务太多,维护成本高 分布式系统开发的技术成本高,对团队的挑战大
二、 Apache Dubbo 概述
2.1 Dubbo简介
Apache Dubbo是一款高性能的 Java RPC框架。其前身是阿里巴巴公司开源的、轻量级的开源 Java RPC框架,可以和Spring框架无缝集成,2018年阿里巴巴把这个框架捐献给了apache基金会
什么是RPC?
RPC全称为remote procedure call,即 远程过程调用。比如两台服务器A和B,A服务器上部署一个应用,B服务器上部署一个应用,A服务器上的应用想调用B服务器上的应用提供的方法,由于两个应用不再一个内存空间,不能直接调用,所以需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。
需要注意的是,RPC并不是一个具体的技术,而是指整个网络远程调用的过程
RPC是一个泛化的概念,严格来说一切远程过程调用手段都属于RPC范畴。各种开发语言都有自己的RPC框架。Java中的RPC框架比较多,广泛使用的有RMI、Hessian、Dubbo等。
Dubbo官网地址:https://dubbo.apache.org/zh/
Dubbo提供了三大核心能力: 面向接口的远程方法调用 智能容错和负载均衡 以及服务自动注册和发现
2.2 Dubbo架构
节点 | 角色名称 |
---|---|
Provider | 暴露服务的服务提供方 |
Consumer | 调用远程服务的服务消费方 |
Registry | 服务注册与发现的注册中心 |
Monitor | 统计服务的嗲用次数和调用时间的监控中心 |
Container | 服务运行容器 |
虚线都是异步访问,实线都是同步访问,蓝色虚线:在启动时完成的功能 红色虚线( 实线 )都是程序运行过程中执行的功能
调用关系说明: 0:服务容器负责启动,加载,运行服务提供者 1:服务提供者在启动时,向注册中心注册自己提供的服务 2:服务消费者在启动时,向注册中心订阅自己所需要的服务 3:注册中心返回服务提供者地址列表给消费者,如果有变更,注册中心将基于长连接推送变更数据给消费者 4:服务消费者,从提供者地址列表中,基于软负载均衡算法,选一台提供者进行调用,如果调用失败,再选另一 台调用 5:服务消费者和提供者,在内存中累计调用次数和调用时间,定时每分钟发送一次统计数据到监控中心。
三、 服务注册中心Zookeeper
通过前面的Dubbo架构图可以看到,Registry( 服务注册中心 )在其中起着至关重要的作用。Dubbo官方推荐使用Zookeeper作为服务注册中心
3.1 Zookeeper介绍
Zookeeper 是 Apache Hadoop 的子项目,是一个树形的目录服务,支持变更推送,支持作为Dubbo服务的注册中心,工业强度较高,可用于生产环境,并推荐使用
为了便于理解Zookeeper的属性目录服务,我们先来看一下我们电脑的文件( 也是一个树形目录结构 )
我的电脑可以分为多个盘符(例如C、D、E等),每个盘符下可以创建多个目录,每个目录下面可以创 建文件,也可以创建子目录,最终构成了一个树型结构。通过这种树型结构的目录,我们可以将文件分 门别类的进行存放,方便我们后期查找。而且磁盘上的每个文件都有一个唯一的访问路径,例如: C:\Windows\kkb\hello.txt。
Zookeeper的属性目录服务:
流程说明
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服务提供者( Provider )启动时:向 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下写入自己的URL地址
-
服务消费者( Consumer )启动时:订阅 /dubbo/com.foo.BarService/providers 目录下的提供者URL地址。并向 /dubbo/com.foo.BarService/consumers 目录下写入自己的URL地址
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监控中心( Monitor )启动时:订阅 /dubbo/com.foo.BarService 目录下的所有提供者和消费者URL地址
3.2 安装Zookeeper
安装步骤: 第一步:安装 jdk(略) 第二步:把 zookeeper 的压缩包(zookeeper-3.4.6.tar.gz)上传到 linux 系 统 第三步:解压缩压缩包 tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr 第四步:进入zookeeper-3.4.6目 录,创建data目录 mkdir data 第五步:进入conf目录 ,把zoo_sample.cfg 改名为zoo.cfg cd conf mv zoo_sample.cfg zoo.cfg 第六步:打开zoo.cfg文件, 修改data属性:dataDir=/usr/zookeeper-3.4.6/data
3.3 启动、停止Zookeeper
进入Zookeeper的bin目录,启动服务命令 ./zkServer.sh start 停止服务命令 ./zkServer.sh stop 查看服务状态: ./zkServer.sh status 客户端连接 ./zkCli.sh
四、Dubbo快速入门
Dubbo作为一个RPC框架,其最核心的功能就是要实现跨网络的远程调用。本小节就是要创建两个应用,一个座位服务的提供方,一个作为服务的消费方。通过Dubbo来实现服务消费方远程调用服务提供方的方法
4.1 服务提供方开发
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创建maven工程(打包方式为war)dubbodemo_provider
<properties> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target> <spring.version>5.0.5.RELEASE</spring.version> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-context</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-beans</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-webmvc</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-jdbc</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-aspects</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-jms</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-context-support</artifactId> <version>${spring.version}</version> </dependency> <!-- dubbo相关 --> <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>dubbo</artifactId> <version>2.6.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.zookeeper</groupId> <artifactId>zookeeper</artifactId> <version>3.4.7</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.github.sgroschupf</groupId> <artifactId>zkclient</artifactId> <version>0.1</version> </dependency> <dependency> <groupId>javassist</groupId> <artifactId>javassist</artifactId> <version>3.12.1.GA</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>fastjson</artifactId> <version>1.2.47</version> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId> <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId> <version>2.3.2</version> <configuration> <source>1.8</source> <target>1.8</target> </configuration> </plugin> <!-- 设置tomcat插件 --> <plugin> <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId> <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId> <version>2.2</version> <configuration> <!-- 指定端口 --> <port>8081</port> <!-- 请求路径 --> <path>/</path> </configuration> </plugin> </plugins> </build>
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配置文件 web.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd" version="4.0"> <context-param> <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>classpath:applicationContext*.xml</param-value> </context-param> <listener> <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class> </listener> </web-app>
-
创建服务接口
package szh.service; public interface HelloService { public String sayHello(String name); }
-
创建服务实现类
package szh.service.impl; import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service; import szh.service.HelloService; @Service public class HelloServiceImpl implements HelloService { @Override public String sayHello(String name) { return "hello:"+name; } }
注意:服务实现类上的Service注解是 Dubbo提供的,用于对外发布服务
-
在src/main/resources下创建applicationContext-service.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo" xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/mvc http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"> <!-- 当前应用名称,用于注册中心计算应用间依赖关系,注意:消费者和提供者应用名不要一样 --> <dubbo:application name="dubbodemo_provider"></dubbo:application> <!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--> <dubbo:registry address="zookeeper://192.168.227.128:2181"></dubbo:registry> <!-- 注册 协议和port --> <dubbo:protocol name="dubbo" port="20881"></dubbo:protocol> <!-- 扫描指定包,加入@Service注解的类会被发布为服务 --> <dubbo:annotation package="szh.service.impl" /> </beans>
-
启动服务
4.2 服务消费方开发
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创建maven工程(打包方式为war)dubbodemo_consumer,pom.xml配置和上面服务提供者 相同,只需要将Tomcat插件的端口号改为8082即可
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配置 web.xml 文件
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd" version="4.0"> <servlet> <servlet-name>dispatcherServlet</servlet-name> <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class> <init-param> <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>classpath:applicationContext-web.xml</param-value> </init-param> <load-on-startup>1</load-on-startup> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>dispatcherServlet</servlet-name> <url-pattern>/</url-pattern> </servlet-mapping> </web-app>
-
将服务提供者工程中的HelloService接口复制到当前工程
-
编写Controller
package szh.controller; import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import szh.service.HelloService; @RestController @RequestMapping("/demo") public class HelloController { @Reference private HelloService helloService; @RequestMapping("/hello") public String getName(String name){ String hello = helloService.sayHello(name); return hello; } }
注意:Controller中注入HelloService使用的是Dubbo提供的@Reference注解
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在src/main/resources下创建applicationContext-web.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo" xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/mvc http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd http://code.alibabatech.com/schema/dubbo http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"> <!-- 当前应用名称,用于注册中心计算应用间依赖关系,注意:消费者和提供者应用名不要一样 --> <dubbo:application name="dubbodemo_consumer"></dubbo:application> <!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--> <dubbo:registry address="zookeeper://192.168.227.128:2181"></dubbo:registry> <!-- 扫描指定包,加入@Service注解的类会被发布为服务 --> <dubbo:annotation package="szh.controller" /> </beans>
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运行测试
在浏览器输入http://localhost:8082/demo/hello.do?name=Jack,查看浏览器输出结果
思考一: 上面的Dubbo入门案例中我们是将HelloService接口从服务提供者工程(dubbodemo_provider)复制到服务消费者工程(dubbodemo_consumer)中,这种做法是否合适?还有 没有更好的方式? 答:这种做法显然是不好的,同一个接口被复制了两份,不利于后期维护。更好的方式是单独创建一个maven工程,将此接口创建在这个maven工程中。需要依赖此接口的工程只需要在自己工程的pom.xml文件中引入maven坐标即可
思考二: 在服务消费者工程(dubbodemo_consumer)中只是引用了HelloService接口,并没有提供实现 类,Dubbo是如何做到远程调用的? 答: Dubbo底层是基于代理技术为HelloService接口创建代理对象,远程调用是通过此代理对象完成的。可以通过开发工具的debug功能查看此代理对象的内部结构。另外,Dubbo实现网络传输时基于Netty框架完成的。
思考三: 上面的Dubbo入门案例中我们使用Zookeeper作为服务注册中心,服务提供者需要将自己的服务信息注册到Zookeeper,服务消费者需要从Zookeeper订阅自己所需要的服务,此时Zookeeper服务就变得非常重要了,那如何防止Zookeeper单点故障呢? 答: Zookeeper其实是支持集群模式的,可以配置Zookeeper集群来达到Zookeeper服务的高可用,防止出现单点故障
五、 Dubbo管理控制台
我们在开发时,需要知道Zookeeper注册中心都注册了哪些服务,有哪些消费者来消费这些服务。我们可以通过部署一个管理中心来实现。其实管理中心的是一个web应用,部署到tomcat即可。
5.1 安装
安装步骤
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将资料中的dubbo-admin-2.6.0.war文件复制到tomcat的webapps目录下
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启动tomcat,此war文件会自动解压
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修改WEB-INF下的dubbo.properties文件,注意dubbo.registry.address对应的值需要对应当前 使用的Zookeeper的ip地址和端口号 dubbo.registry.address=zookeeper://192.168.134.129:2181 dubbo.admin.root.password=rootdubbo.admin.guest.password=guest
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重启tomcat
5.2 使用
操作步骤
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访问http://localhost:8080/dubbo-admin-2.6.0/,输入用户名(root)和密码(root)
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启动服务提供者工程和服务消费者工程,可以在查看到对应的信息
六、Dubbo相关配置说明
6.1 包扫描
<dubbo:annotation package="com.lxs.service" />
服务提供者和服务消费者都需要配置,表示包扫描,作用是扫描指定包(包括子包)下的类。
如果不使用包扫描,也可以通过如下配置的方式来发布服务:
<bean id="helloService" class="com.lxs.service.impl.HelloServiceImpl" /> <dubbo:service interface="com.lxs.api.HelloService" ref="helloService" />
作为服务消费者,可以通过如下配置来引用服务:
<!-- 生成远程服务代理,可以和本地bean一样使用helloService --> <dubbo:reference id="helloService" interface="com.lxs.api.HelloService" />
上面这种方式发布和引用服务,一个配置项(dubbo:service、dubbo:reference)只能发布或者引用一个 服务,如果有多个服务,这种方式就比较繁琐了。推荐使用包扫描方式。
6.2 协议
<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880"/>
一般在服务提供者一方配置,可以指定使用的协议名和端口号。
其中Dubbo支持的协议有:dubbo、rmi、hessian、http、webservice、rest、redis等。
推荐使用的是dubbo协议
dubbo协议采用单一长连接和NIO异步通讯,适合于小数据量大并发的服务调用,以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。不适合传送大数据量的服务,比如传文件,传视频等,除非请求量很低
也可以在同一个工程中配置多个协议,不同服务可以使用不同的协议
<!-- 多协议配置 --> <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" /> <dubbo:protocol name="rmi" port="1099" /> <!-- 使用dubbo协议暴露服务 --> <dubbo:service interface="com.lxs.api.HelloService" ref="helloService" protocol="dubbo" /> <!-- 使用rmi协议暴露服务 --> <dubbo:service interface="com.lxs.api.DemoService" ref="demoService" protocol="rmi" />
6.3 负载均衡
负载均衡(Load Balance):其实就是将请求分摊到多个操作单元上进行执行,从而共同完成工作任务。
在集群负载均衡时,Dubbo 提供了多种均衡策略(包括随机、轮询、最少活跃调用数、一致性 Hash),缺省为random随机调用。
配置负载均衡策略,既可以在服务提供者一方配置,也可以在服务消费者一方配置,如下:
@Controller @RequestMapping("/demo") public class HelloController { //在服务消费者一方配置负载均衡策略 @Reference(check = false,loadbalance = "random") private HelloService helloService; @RequestMapping("/hello") @ResponseBody public String getName(String name){ //远程调用 String result = helloService.sayHello(name); System.out.println(result); return result; } } //在服务提供者一方配置负载均衡 @Service(loadbalance = "random") public class HelloServiceImpl implements HelloService { public String sayHello(String name) { return "hello " + name; } }
可以通过启动多个服务提供者来观察Dubbo负载均衡效果
注意:现在因为是在一台机器上启动多个服务提供者,所以需要修改tomcat的端口号和Dubbo服务的端口号来防止端口冲突
在实际生产环境中,多个服务提供者是分别部署在不同的机器上,所以不存在端口冲突问题
七、 解决Dubbo无法发布被事务代理的Service问题
前面我们已经完成了Dubbo的入门案例,通过入门案例我们可以看到通过Dubbo提供的标签配置就可以进行包扫描,扫描到@Service注解的类就可以被发布为服务
但是我们如果在服务提供者类上加入@Transactional事务控制注解后,服务就发布不成功了。原因是事务控制的底层原理是为服务提供者创建代理对象,而默认情况下Spring是基于JDK动态代理方式创建代理对象,而此代理对象的完整类名为com.sun.proxy.$Proxy42(最后两位数字不是固定的),导致Dubbo在发布服务前进行包匹配时无法完成匹配,进而没有进行服务的发布
7.1 问题展示
在入门案例的服务提供者dubbodemo_provider工程基础上进行展示
操作步骤
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在pom.xml文件中增加maven坐标
<dependency> <groupId>mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-java</artifactId> <version>5.1.47</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>druid</artifactId> <version>1.1.6</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.mybatis</groupId> <artifactId>mybatis-spring</artifactId> <version>1.3.2</version> </dependency>
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在applicationContext-service.xml配置文件中加入数据源、事务管理器、开启事务注解的相关配 置
<!--数据源--> <bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource" destroy•method="close"> <property name="username" value="root" /> <property name="password" value="root" /> <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" /> <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test" /> </bean> <!-- 事务管理器 --> <bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager"> <property name="dataSource" ref="dataSource"/> </bean> <!--开启事务控制的注解支持--> <tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>
上面链接的数据库可以自行创建
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在HelloServiceImpl类上加入@Transactional注解
-
启动服务提供者和服务消费者,并访问
上面的错误为没有可用的服务提供者
查看dubbo管理控制台发现服务并没有发布,如下:
可以通过断点调试的方式查看Dubbo执行过程,Dubbo通过AnnotationBean的 postProcessAfterInitialization方法进行处理
7.2 解决方案
通过上面的断点调试可以看到,在HelloServiceImpl类上加上事务注释后,Spring会为此类基于JDK动态代理技术创建代理对象,创建的代理对象完整类名为com.sun.proxy.$Proxy35,导致Dubbo在进行 包匹配时没有成功(因为我们在发布服务时扫描的包为com.lxs.service),所以后面真正发布服务的代 码没有执行。
解决方案操作步骤:
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修改applicationContext-service.xml配置文件,开启事务控制注解支持时指定proxy-target-class 属性,值为true。其作用是使用cglib代理方式为Service类创建代理对象
<!--开启事务控制的注解支持--> <tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager" proxy-target-class="true"/>
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修改HelloServiceImpl类,在Service注解中加入interfaceClass属性,值为HelloService.class, 作用是指定服务的接口类型
@Service(interfaceClass = HelloService.class) @Transactional public class HelloServiceImpl implements HelloService { public String sayHello(String name) { return "hello " + name; } }
此处也是必须要修改的,否则会导致发布的服务接口为SpringProxy,而不是HelloService接口,如 下:
八、 小bug
原本写法:
<!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--> <dubbo:registry address="192.168.227.128:2181"></dubbo:registry>
问题: 可能会导致注册不了服务
解决方案:
<!-- 连接服务注册中心zookeeper ip为zookeeper所在服务器的ip地址--> <dubbo:registry address="zookeeper://192.168.227.128:2181"></dubbo:registry>
war包使用的jdk版本要和war包部署的tomcat的系统jdk版本匹配