Spring Cloud熔断器

Spring Cloud熔断器

熔断器模式（Circuit Breaker Pattern）是微服务架构中实现系统弹性的核心设计模式，由Spring Cloud通过Hystrix（已停更）和Resilience4j等组件实现。其核心作用类似于电路保险丝：当服务调用失败率达到阈值时自动切断请求路径，防止级联故障。

核心原理

熔断器通过状态机模型运作，包含三个关键状态：

stateDiagram-v2 [*] --> CLOSED CLOSED --> OPEN: 失败阈值触发 OPEN --> HALF_OPEN: 等待时间结束 HALF_OPEN --> CLOSED: 测试请求成功 HALF_OPEN --> OPEN: 测试请求失败

数学表达式描述触发条件： $\text{熔断触发}=\{\begin{array}{ll}\text{true},& \text{当 }\frac{\text{failureCount}}{\text{totalRequests}}\ge \text{threshold}\\ \text{false},& \text{其他情况}\end{array}$

实现方式

Resilience4j 配置示例

@Configuration
public class CircuitBreakerConfig {
    @Bean
    public CircuitBreakerRegistry registry() {
        return CircuitBreakerRegistry.of(
            CircuitBreakerConfig.custom()
                .failureRateThreshold(50) // 失败率阈值50%
                .waitDurationInOpenState(Duration.ofSeconds(30))
                .slidingWindowType(COUNT_BASED)
                .slidingWindowSize(10)
                .build()
        );
    }
}

@Service
public class PaymentService {
    @CircuitBreaker(name = "paymentService", fallbackMethod = "processPaymentFallback")
    public String processPayment(String orderId) {
        // 调用外部支付网关
        return gateway.charge(orderId);
    }

    private String processPaymentFallback(String orderId, Exception e) {
        return "Fallback: Payment system unavailable";
    }
}

注解参数详解

关键配置参数

参数	类型	默认值	说明
float | 50 | 触发熔断的失败百分比
int | 100 | 计算失败率的最小请求数
Duration | 60s | OPEN→HALF_OPEN的等待时间
boolean | false | 是否自动转换状态

实际应用案例

电商系统支付场景： 1. 用户下单→支付服务→第三方支付网关 2. 当支付网关响应时间超过2000ms或返回5xx错误 3. 熔断器在10秒内检测到5次失败（滑动窗口配置） 4. 系统自动切换至熔断状态，后续请求直接返回fallback 5. 30秒后尝试放行一个测试请求

监控集成

通过Actuator端点暴露状态：

# 查看熔断器状态
GET /actuator/circuitbreakers

# 响应示例
{
  "paymentService": {
    "state": "OPEN",
    "failureRate": "72.3%",
    "bufferedCalls": 15,
    "notPermittedCalls": 42
  }
}

高级主题

与Retry模式组合

sequenceDiagram Client->>+Service: 请求 Service->>+DB: 查询 alt 首次失败 DB-->>-Service: 超时 Service->>DB: 第1次重试 else 二次失败 DB-->>-Service: 错误 Service->>Client: 返回fallback end

动态配置更新

通过Spring Cloud Config实现运行时调整：

resilience4j.circuitbreaker:
  instances:
    paymentService:
      failureRateThreshold: 70 # 动态修改阈值
      registerHealthIndicator: true

最佳实践

• 为不同服务设置差异化的阈值（支付服务比商品服务更严格）
• 熔断日志需包含correlation ID以便追踪完整调用链
• 在HALF_OPEN状态使用渐进式流量恢复策略
• 结合服务网格（如Istio）实现双层熔断保护

常见问题

Q：熔断与降级的区别？
A：熔断是自动阻断请求，降级是手动返回备用方案

Q：如何测试熔断逻辑？
A：使用MockServer模拟高延迟/错误响应，验证状态转换：

@SpringBootTest
public class CircuitBreakerTest {
    @Autowired
    private TestRestTemplate restTemplate;

    @Test
    public void shouldTripCircuit() {
        // 连续发送失败请求
        IntStream.range(0, 10).forEach(i -> {
            restTemplate.getForEntity("/pay?timeout=3000", String.class);
        });
        
        // 验证熔断触发
        assertThat(circuitBreaker.getState()).isEqualTo(CircuitBreaker.State.OPEN);
    }
}