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= 熔断器实现 =

== 介绍 ==
'''熔断器'''（Circuit Breaker）是一种用于提高分布式系统容错性的设计模式，最初由Martin Fowler提出。在微服务架构中，服务间的依赖调用可能因网络问题或服务不可用而失败。熔断器通过监控调用失败率，在达到阈值时自动“熔断”（停止请求），避免[[雪崩效应]]，并给予下游服务恢复时间。

核心状态机：
* '''关闭（Closed）'''：正常调用，失败次数累积
* '''打开（Open）'''：停止所有请求，直接返回错误
* '''半开（Half-Open）'''：试探性允许部分请求通过

== 实现原理 ==
=== 数学模型 ===
熔断触发条件通常基于滑动窗口统计，公式表示为：
<math>
\text{熔断条件} = \begin{cases} 
\text{true} & \text{if } \frac{\text{失败请求数}}{\text{总请求数}} \geq \text{阈值} \\
\text{false} & \text{otherwise}
\end{cases}
</math>

=== 状态转换图 ===
<mermaid>
stateDiagram-v2
    [*] --> Closed
    Closed --> Open: 失败率≥阈值
    Open --> HalfOpen: 经过冷却时间
    HalfOpen --> Closed: 试探请求成功
    HalfOpen --> Open: 试探请求失败
</mermaid>

== Spring Cloud 实现 ==
通过[[Spring Cloud Netflix Hystrix]]或[[Resilience4j]]实现：

=== Hystrix 示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
@HystrixCommand(
    fallbackMethod = "getFallbackData",
    commandProperties = {
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value = "10"),
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage", value = "50"),
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds", value = "5000")
    }
)
public String getRemoteData(String param) {
    // 调用远程服务
    return restTemplate.getForObject("http://service/api?q=" + param, String.class);
}

public String getFallbackData(String param) {
    return "缓存数据"; // 降级逻辑
}
</syntaxhighlight>

参数说明：
* '''requestVolumeThreshold'''：触发统计的最小请求数（窗口大小）
* '''errorThresholdPercentage'''：错误百分比阈值
* '''sleepWindowInMilliseconds'''：熔断持续时间

=== Resilience4j 示例 ===
更现代的替代方案：
<syntaxhighlight lang="java">
CircuitBreakerConfig config = CircuitBreakerConfig.custom()
    .failureRateThreshold(50) // 失败率阈值%
    .slidingWindowSize(10)    // 滑动窗口大小
    .waitDurationInOpenState(Duration.ofSeconds(5))
    .build();

CircuitBreaker breaker = CircuitBreaker.of("serviceA", config);
Supplier<String> decorated = CircuitBreaker
    .decorateSupplier(breaker, () -> callExternalService());

Try.ofSupplier(decorated)
    .recover(exception -> "fallback");
</syntaxhighlight>

== 实际案例 ==
'''电商系统支付服务'''：
1. 当支付成功率低于60%时触发熔断
2. 5秒内直接返回“支付繁忙”提示
3. 熔断后：
   - 显示本地缓存的价格信息
   - 订单进入异步处理队列

监控数据示例：
{| class="wikitable"
|+ 熔断器状态日志
|-
! 时间戳 !! 请求数 !! 失败率 !! 状态
|-
| 2023-01-01T12:00:00 || 15 || 20% || Closed
|-
| 2023-01-01T12:00:05 || 22 || 55% || Open
|-
| 2023-01-01T12:00:10 || 3 || 33% || Half-Open
|}

== 高级配置 ==
=== 动态调整参数 ===
通过Spring Cloud Config实现运行时更新：
<syntaxhighlight lang="yaml">
resilience4j.circuitbreaker:
  instances:
    backendA:
      registerHealthIndicator: true
      failureRateThreshold: 60
      minimumNumberOfCalls: 5
      automaticTransitionFromOpenToHalfOpenEnabled: true
</syntaxhighlight>

=== 组合策略 ===
熔断器常与以下模式配合使用：
* '''舱壁模式'''（Bulkhead）：限制并发调用数
* '''重试机制'''（Retry）：对瞬态故障的补偿
* '''速率限制'''（Rate Limiter）：防止过载

== 最佳实践 ==
1. '''熔断粒度'''：按业务重要性区分不同熔断策略
2. '''降级逻辑'''：提供有意义的备用响应
3. '''监控集成'''：对接Prometheus/Grafana
4. '''手动覆盖'''：提供管理API强制切换状态
5. '''日志记录'''：详细记录状态转换事件

== 常见问题 ==
'''Q：熔断和重试会冲突吗？'''
A：需要合理排序——应先重试再触发熔断，通常组合方式为：
<mermaid>
graph LR
    A[请求] --> B{重试?}
    B -->|是| C[重试模块]
    B -->|否| D[熔断器]
    C --> D
</mermaid>

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