文/王楊帥

1 引言

單體架構(gòu)的MES在通用性上的不足，很難適應(yīng)市場需求；各個模塊緊密耦合對系統(tǒng)的升級和維護帶來了巨大挑戰(zhàn)?；谖⒎軜?gòu)的MES根據(jù)企業(yè)的需求按照業(yè)務(wù)進行服務(wù)劃分，形成積木式拼接系統(tǒng)，如何做到MES中各個微服務(wù)之間有效調(diào)用成為了關(guān)鍵。本文提出基于WebClient的聲明式服務(wù)調(diào)用框架，簡化了服務(wù)間的調(diào)用邏輯；調(diào)用方只需定義一個HTTP客戶端接口就可以實現(xiàn)代理類去實現(xiàn)遠程資源調(diào)用。

2 MES服務(wù)拆分

根據(jù)制造企業(yè)業(yè)務(wù)進行建模，一個MES按照業(yè)務(wù)可以分為訂單管理、工藝管理、生產(chǎn)排產(chǎn)、過程管控、質(zhì)量管理等制造服務(wù)。微服務(wù)架構(gòu)的MES靈活地根據(jù)業(yè)務(wù)選擇某些制造服務(wù)來快速定制一個系統(tǒng)，在實際生產(chǎn)環(huán)境中根據(jù)客戶需求對服務(wù)進行增減操作來實現(xiàn)MES的個性化定制，微服務(wù)的MES可以縮短開發(fā)周期、降低企業(yè)維護成本。

3 調(diào)用遠程服務(wù)資源

微服務(wù)架構(gòu)的MES中的各個微服務(wù)之間可以通過接口調(diào)用的方式來對外提供服務(wù)的，所以必須服務(wù)間的正常通信。Rest方式的服務(wù)調(diào)用方式對消費者而言僅需通過一個HTTP客戶端就可以遠程訪問服務(wù)資源，對于提供者而言只需在控制層開啟Rest功能即可。例如：提供方暴露的接口為/car/{carId}時，消費端只需利用HTTP客戶端請求http://IP:port/car/007 就可以獲取到服務(wù)提供方提供的服務(wù)資源。

3.1 同步HTTP客戶端實現(xiàn)方式

基于Restful風(fēng)格的同步HTTP客戶端實現(xiàn)方式主要有HttpClient、RestTemplate。

HttpClient提供了基于HTTP協(xié)議的客戶端工具包，實現(xiàn)了HTTP全部類型的請求方法，同時也支持HTTPS協(xié)議。請求遠程服務(wù)資源時繁瑣的步驟，需要根據(jù)不同的HTTP請求類型創(chuàng)建請求實例，在通過HttpClient對象去執(zhí)行請求實例，對獲取到的數(shù)據(jù)還必須進行解析與封裝，在獲取到遠程服務(wù)服務(wù)資源后還必須關(guān)閉相關(guān)的鏈接。

RestTemplate是在客戶端訪問遠程服務(wù)的一個核心類，通過提供回調(diào)方法和允許配置信息轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)個性化定制功能，可以封裝請求對象，也可以對響應(yīng)對象進行解析。使用其調(diào)用遠程服務(wù)資源時，只需要在業(yè)務(wù)類中依賴注入RestTemplate實例并調(diào)用不同類型的請求方法即可。

3.2 異步HTTP客戶端實現(xiàn)方式

WebClient 是一個非阻塞、響應(yīng)式的HTTP客戶核心類，它以響應(yīng)式被壓流的方式執(zhí)行HTTP請求；非阻塞和響應(yīng)式特性使其可以用少量的線程數(shù)處理高并發(fā)的HTTP請求。

4 聲明式服務(wù)調(diào)用框架

利用同步HTTP客戶端請求服務(wù)資源時都必須手動封裝客戶端，很容易造成很多重復(fù)的編碼。本文主要簡述基于WebClient實現(xiàn)一個聲明式的REST客戶端來解決MES中各個微服務(wù)之間的異步通信問題，簡化MES遠程服務(wù)資源調(diào)用的同時讓整個MES實現(xiàn)異步調(diào)用遠程服務(wù)資源。

只需要定義服務(wù)接口進行資源調(diào)用，具體的實現(xiàn)方式由動態(tài)代理實現(xiàn)。該框架利用反射機制去獲取服務(wù)接口信息，再利用動態(tài)代理創(chuàng)建客戶端實例，最后將實例動態(tài)注冊到IOC容器中實現(xiàn)。在消費方只需要依賴注入服務(wù)接口實例，并調(diào)用具體方法就可以實現(xiàn)遠程服務(wù)調(diào)用。整體架構(gòu)圖如圖1所示。

4.1 客戶端接口

創(chuàng)建@ Rest 注解，該注解的主要功能是用來聲明服務(wù)接口用的，它是遠程服務(wù)客戶端接口的唯一標識。遠程服務(wù)的IP和端口都由它的value屬性指定。

利用自定義的Rest注解以及Spring提供的控制層注解來定義客戶端接口，該接口中的每一個方法都對應(yīng)一個遠程資源，每個方法的具體實現(xiàn)由動態(tài)代理實現(xiàn)?？刂茖幼⒔獾膙alue屬性用于指定資源相對路徑，同時在方法簽名中可以定義請求信息。

4.2 獲取接口信息

利用反射機制獲取客戶端接口類類型，并利用反射機制獲取遠程資源的服務(wù)信息和方法信息。服務(wù)信息中包含IP地址和端口信息，方法信息中包含請求信息和響應(yīng)信息。利用Mono對請求信息進行封裝來實現(xiàn)框架支持響應(yīng)式的調(diào)用，響應(yīng)信息也將用Flux進行封裝。WebClient會利用反射獲取到的服務(wù)信息和方法信息動態(tài)創(chuàng)建客戶端實例進行遠程資源調(diào)用。

4.3 動態(tài)注冊Bean

圖1

利用動態(tài)代理獲取服務(wù)接口代理類信息之后，需要利用實例工廠處理器動態(tài)注冊實例來實現(xiàn)服務(wù)接口代理類的注冊功能。為了能夠在實例工廠中動態(tài)注冊Bean就必須創(chuàng)建一個實現(xiàn)了實例工廠接口的實現(xiàn)類，并在重寫方法實例工廠中動態(tài)注冊的Bean就可以保證動態(tài)注冊的bean能被實例工廠處理，并且可以保證其的實例化和初始化總是先于依賴它的bean。

4.4 依賴注入

IOC容器啟動時會自動掃描項目中標注有@Rest注解的接口并為其創(chuàng)建代理類，還會將生成的代理注冊到IOC容器當(dāng)中；因此，在需要進行遠程調(diào)用服務(wù)資源的地方只需要利用@AutoWired按照類型依賴注入客戶端接口類型的實例并調(diào)用實例的方法即可。

5 總結(jié)

基于WebClient的聲明式服務(wù)調(diào)用框架極大地簡化了MES中遠程服務(wù)資源的調(diào)用，使得車間計劃、車間操作、產(chǎn)品報工、產(chǎn)品質(zhì)檢、車間物流、設(shè)備維護、設(shè)備維修、看板信息、監(jiān)控等一系列制造執(zhí)行微服務(wù)可以協(xié)同工作。在基于HTTP協(xié)議的服務(wù)通信方面，支持響應(yīng)式、非阻塞的聲明式服務(wù)調(diào)用框架可以以少量而固定的線程數(shù)處理共并發(fā)的Http請求，使得整個MES可以在原有硬件資源的情況下承載更高的并發(fā)量，進一步提供了MES的性能。