面試題詳解 SpringBoot服務監(jiān)控機制原理

前言

任何一個服務如果沒有監(jiān)控，那就是兩眼一抹黑，無法知道當前服務的運行情況，也就無法對可能出現的異常狀況進行很好的處理，所以對任意一個服務來說，監(jiān)控都是必不可少的。

就目前而言，大部分微服務應用都是基于 SpringBoot 來構建，所以了解 SpringBoot 的監(jiān)控特性是非常有必要的，而 SpringBoot 也提供了一些特性來幫助我們監(jiān)控應用。

本文基于 SpringBoot 2.3.1.RELEASE 版本演示。

SpringBoot 監(jiān)控

SpringBoot 中的監(jiān)控可以分為 HTTP 端點和 JMX 兩種方式來監(jiān)控當前應用的運行狀況和指標收集

HTTP Endpoints 監(jiān)控

執(zhí)行器端點允許您監(jiān)視應用程序并與之交互。SpringBoot 包括許多內置的端點，并允許我們添加自己的端點?？梢酝ㄟ^ HTTP 或 JMX 啟用或禁用每個端點，并公開（使其可以遠程訪問）。每個端點都有一個唯一的 id，訪問時可以通過如下地址進行訪問：http:ip:port/{id}（SpringBoot 1.x ），而在 SpringBoot 2.x 版本中，默認新增了一個 /actuator 作為基本路，訪問地址則對應為 :http:ip:port/actuator/{id}。

使用 HTTP 監(jiān)控非常簡單，在 SpringBoot 項目中，引入如下依賴：

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
  </dependency>
</dependencies>

默認就可以通過地址 http:localhost:8080/actuator/health，訪問之后得到如下結果：

SpringBoot 中提供了非常多的默認端點監(jiān)控，但是出于安全考慮，默認情況下有些端點并不是開啟狀態(tài)，如 shutdown 端點就是默認關閉的。

內置端點

SpringBoot 中默認提供的常用內置端點如下：

雖然說這里的大部分端點都是默認開啟的，但是默認暴露（允許對外訪問）的只有 health 和 info 端點，所以如果需要允許端點對外暴露，可以通過如下配置（如果想要暴露所有的端點，則可以直接配置 "*" ）：

management:
 endpoints:
  web:
   exposure:
    include: [health,info,mappings] //或者直接配置 "*"

另外，開啟或禁用某一個端點，也可以通過通過如下配置進行動態(tài)控制：

management.endpoint.<id>.enabled=true

接下來我們挑選幾個重點的端點來介紹一下。

health 端點

health 斷點默認只是展示當前應用健康信息，但是我們可以通過另一個配置打開詳細信息，這樣不僅僅會監(jiān)控當前應用，還會監(jiān)控與當前應用相關的其他第三方應用，如 Redis。

management:
 endpoint:
  health:
   show-details: always

這個配置打開之后，我們連接上 Redis 之后再次訪問 health 端點，就可以展示 Redis 服務的健康信息了：

loggers 端點

訪問 http://localhost:8080/actuator/loggers 可以查看當前應用的日志級別等信息：

這里面本身并不特別，但是有一個功能卻非常有用，比如我們生產環(huán)境日志級別一般都是 info，但是現在有一個 bug 通過 info 級別無法排查，那么我們就可以臨時修改 log 級別。

比如上圖中的 ROOT 節(jié)點是 info 級別，那么我們可以通過 postman 等工具來發(fā)一個 post 請求修改日志級別。

修改之后就會發(fā)現，日志由原來的 info 變成了 debug：

metrics 端點

metrics 是一個非常重要的監(jiān)控端點，其監(jiān)控內容覆蓋了 JVM 內存、堆、類加載、處理器和 tomcat 容器等一些重要指標：

可以看到這里面包含了非常多的指標，任意訪問一個指標就可以查看對應的指標信息：

自定義監(jiān)控端點

通過上面的介紹，可以看到 SpringBoot 提供的監(jiān)控非常強大，但是就算再全面的監(jiān)控也不可能滿足所有人的需求，所以 SpringBoot 也支持自定義監(jiān)控端點。

自定義監(jiān)控端點常用注解

自定義一個監(jiān)控端點主要有如下常用注解：

• @Endpoint：定義一個監(jiān)控端點，同時支持 HTTP 和 JMX 兩種方式。
• @WebEndpoint：定義一個監(jiān)控端點，只支持 HTTP 方式。
• @JmxEndpoint：定義一個監(jiān)控端點，只支持 JMX 方式。

以上三個注解作用在類上，表示當前類是一個監(jiān)控端點，另外還有一些注解會用在方法和參數上：

• @ReadOperation：作用在方法上，可用來返回端點展示的信息（通過 Get 方法請求）。
• @WriteOperation：作用在方法上，可用來修改端點展示的信息（通過 Post 方法請求）。
• @DeleteOperation：作用在方法上，可用來刪除對應端點信息（通過 Delete 方法請求）。
• @Selector：作用在參數上，用來定位一個端點的具體指標路由。

來，一起寫一個自己的監(jiān)控端點 定義一個類，并使用 @Endpoint 注解標注標識，同時定義幾個方法用 @ReadOperation 和 @WriteOperation 注解來標注：

@Endpoint(id="myEndpoint")
@Component
public class MyEndpoint {
  private String STATUS = "up";
  private String DETAIL = "一切正常";

//  @ReadOperation
//  public String test1(){
//    return "wolf";
//  }

//  @ReadOperation
//  public Map<String,String> test2(){
//    Map<String,String> map = new HashMap();
//    map.put("status","up");
//    return map;
//  }

  @ReadOperation
  public JSONObject test3(){
    JSONObject jsonObject= new JSONObject();
    jsonObject.put("status",STATUS);
    jsonObject.put("detail",DETAIL);
    return jsonObject;
  }

  @ReadOperation
  public JSONObject test3_1(@Selector String name){
    JSONObject jsonObject= new JSONObject();
    if ("status".equals(name)){
      jsonObject.put("status",STATUS);
    }else if ("detail".equals(name)){
      jsonObject.put("detail",DETAIL);
    }
    return jsonObject;
  }

  @WriteOperation//動態(tài)修改指標
  public void test4(@Selector String name,@Nullable String value){
    if (!StringUtils.isEmpty(value)){
      if ("status".equals(name)){
        STATUS = value;
      }else if ("detail".equals(name)){
        DETAIL = value;
      }
    }
  }
}

• @Component 注解表示將該類交給 Spring 進行管理，或者也可以再定義一個 Configuration 類來加載該 Bean 也可以，當然，如果我們需要提供給第三方使用，如果無法保證當前包名被掃描，則需要使用 SpringBoot 的自動裝配機制將該類進行管理。
• @ReadOperation 方法可以返回 String 或者 JSONObject 或者 Map 集合等。
• 參數上加了 @Selector 注解則表示訪問斷端點的時候可以直接訪問子節(jié)點。

完成了上面的類，啟動 SpringBoot 應用，接下來就可以直接通過 http://localhost:8080/actuator/myEndpoint 進行訪問了：

同時，因為 test3_1 方法使用了 @Selector 注解，所以我們可以通過這個方法每一個指標的明細：

而帶有 @WriteOperation 注解的方法可以用來修改指標，這個方法需要用 post 進行訪問，訪問的參數可以直接使用字符串傳參，也可以直接使用 json 進行傳參，修改之后再次查看就可以發(fā)現指標已經被動態(tài)修改：

JMX 監(jiān)控

JMX 全稱為 Java Management Extensions，即 Java 管理擴展。它提供了對 Java 應用程序和 JVM 的監(jiān)控管理。通過JMX 我們可以監(jiān)控服務器中各種資源的使用情況以及線程，內存和 CPU 等使用情況。

打開 jdk 下提供的工具 jConsole：

打開之后這里會監(jiān)控到我們已經啟動的應用，雙擊進入：

如何手動注冊一個 JMX MBean

定義一個接口 SystemInfoMBean（注意名字必須要用 MBean 結尾）：

public interface SystemInfoMBean {
  int getCpuCore();
  long getTotalMemory();
  void shutdown();
}

再定義一個類實現 SystemInfoMBean 接口，實現類的明明方式為接口名去掉 MBean：

public interface SystemInfoMBean {
  int getCpuCore();
  long getTotalMemory();
  void shutdown();
}

最后就是需要將該實現類進行注冊：

public class JmxRegisterMain {
  public static void main(String[] args) throws NotCompliantMBeanException, InstanceAlreadyExistsException, MBeanRegistrationException, MalformedObjectNameException, IOException {
    MBeanServer mBeanServer= ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
    ObjectName objectName=new ObjectName("com.lonely.wolf.note.springboot.actuator.jmx:type=SystemInfo");
    SystemInfo SystemInfo =new SystemInfo();
    mBeanServer.registerMBean(SystemInfo,objectName);//注冊
    System.in.read();//防止程序結束
  }
}

運行該 main 方法，再打開 jConsole 就可以看到成功注冊了一個 MBean：

同樣的，Spring 當中只要我們使用了 @@Endpoint 或者 @JmxEndpoint 注解，就會自動幫我們注冊一個 MBean，其原理也是利用了自動裝配機制。

其他監(jiān)控

除了 SpringBoot 自帶的監(jiān)控之外，也有其他第三方開源的強大監(jiān)控系統(tǒng)，如 Prometheus，而且 SpringBoot 也將其進行了集成，使用 Prometheus 時只需要引入如下 jar 包即可：

<dependency>
  <groupId>io.micrometer</groupId>
  <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
</dependency>

當然，如果使用 Prometheus 的話需要單獨安裝，而且一般會選擇 Prometheus + Grafana 來共同實現一個監(jiān)控平臺，在這里就不做過多介紹，如果感興趣的朋友可以自己去了解下這兩種軟件的使用。

總結

本文主要講述了 Spring Boot actuator 的使用，并分別介紹了其中兩種監(jiān)控類型 HTTP 和 JMX，最后通過一個例子來實現了自定義的端點，同時也實現了手動注冊一個 MBean 的方法。

以上就是面試題詳解 SpringBoot 服務監(jiān)控機制原理的全部內容,想要了解更多相關SpringBoot的其他內容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持！