面试官：如何实现开关降级

实现开关降级

在电商项目中，开关降级是每个微服务都必须支持的一项功能，主要用于在促销活动期间、每日流量高峰期间、主播带货期间关闭一些无关紧要的功能，降低数据库的压力以换取更高的 TPS。

虽然 Sentinel 不提供开关降级功能，但 Sentinel 使用了 Java SPI 机制，因此不需要修改源码也能扩展 Sentinel 实现开关降级。

使用 AOP 实现开关降级

实现开关降级并不难，在不使用 Sentinel 的前提下，可以使用 Spring AOP 或动态代理模式拦截目标方法的执行，在方法执行之前，根据开关配置决定是否拦截请求。

开关配置可以使用 Redis 缓存，这样可以使集群之间共享配置，这种方式付出的性能损耗也只有一次 Redis 的 GET 操作。而如果不想每个请求都需要读取 Redis 缓存，也可以通过动态配置方式，使用配置中心管理开关。

以使用 Redis 缓存开关配置为例，讲解如何实现开关降级。使用 Spring AOP 实现开关降级只需要进行如下 3 个步骤：

1. 定义注解并将其用作切点，并且在注解中指定开发配置的缓存 key。

2. 实现开关降级切面，在拦截方法时，先根据 key 从 Redis 中读取 value，如果 value 是 true，则不执行目标方法，直接响应服务降级。

3. 在需要使用开关降级的接口方法上添加开关降级注解。

第一步，定义开关降级注解 @SwitchDegrade，代码如下：

在使用 @SwitchDegrade 注解时，key 通常被定义为一个有意义的资源名称。

提示：如果是应用在实际项目中，建议为 @SwitchDegrade 注解添加一个前缀属性，使同一个应用下的开关 key 都使用同一个前缀，避免多个应用之间的缓存 key 冲突。

第二步，实现开关降级切面 SwitchDegradeAspect，该切面用于拦截目标方法的执行，代码如下：

如上述代码所示，SwitchDegradeAspect 用于拦截目标方法的执行，先从方法上的 @SwitchDegrade 注解中获取开关的缓存 key，再根据 key 从 Redis 中读取当前开关的状态，若 key 存在且 value 为 true，则抛出 SwitchDegradeException，拒绝该请求。

在本例中，当开关打开时，SwitchDegradeAspect 并不会直接响应请求，而是会抛出异常并由全局异常处理器处理该异常。这是因为并不是每个接口方法都会有返回值，且返回值类型也不固定，所以还需要由全局异常处理器处理开关降级抛出的异常，代码如下：

提示：在本例中，BaseResponse 作为通用的响应协议，只有 code 和 errMsg 两个字段，code 等于 ResultCode.SERVICE_DEGRADE，作为降级响应状态码。

第三步，在需要使用开关降级的接口方法上添加 @SwitchDegrade 注解，代码如下：

此时，如果在 Redis 缓存中添加配置“auth:switch=true”，然后访问接口“/v1/test/demo”，将会得到如下响应。

使用 Spring AOP 实现开关降级虽然能够满足需求，但是也有一个缺点，就是必须在方法上添加 @SwitchDegrade 注解，因此配置不够灵活。

扩展 Sentinel 实现开关降级

Sentinel 实现了插件功能，支持将自定义处理器插槽（ProcessorSlot）通过 SPI 注册到 ProcessorSlotChain 中，或者通过自实现 SlotChainBuilder 构建 ProcessorSlotChain，将自定义处理器插槽注册到 ProcessorSlotChain 中。因此，我们可以通过自定义 ProcessorSlot 为 Sentinel 添加开关降级功能。

与限流、熔断降级等流量控制的实现一样，首先定义开关降级规则类，实现 loadRulesAPI；然后提供一个 Checker，由 Checker 判断开关是否打开，是否需要拒绝当前请求；最后自定义 ProcessorSlot 与 SlotChainBuilder，实现拦截请求的功能。

与使用 AOP 实现开关降级有所不同，扩展 Sentinel 实现开关降级不需要在接口方法或类上添加注解，可以全部通过配置规则实现，这也是为什么选择扩展 Sentinel 实现开关降级功能的原因。

一个开关通常会控制很多接口，所以一个开关对应一个开关降级规则，一个开关降级规则可配置多个资源。开关降级规则类 SwitchRule 的代码如下：

SwitchRule 类字段说明如下：

• status：开关状态，取值为 open 或 close。

• resources：开关控制的资源。

Resources 内部类字段说明如下：

• include：包含的资源。

• exclude：排除的资源。

灵活，不仅只是不需要使用注解，还需要可以灵活地指定开关控制哪些资源，因此，配置开关控制的资源应支持以下几种情况：指定该开关只控制哪些资源（include），或控制除

了哪些资源（exclude）的其他资源，或者控制全部资源。所以，SwitchRule 的资源配置与 Sentinel 的限流、熔断降级规则的资源配置不一样，SwitchRule 支持以下 3 种资源配置方式：

• 如果不配置 resources，则开关作用于全部资源。

• 如果配置了 include，则开关作用于 include 指定的所有资源。

• 如果不配置 include 且配置了 exclude，则除 exclude 指定的资源外，其他资源都受这个开关的控制。

接着实现 loadRulesAPI。在 Sentinel 中，提供 loadRulesAPI 的类通常被命名为 XxxRuleManager，即 Xxx 规则管理器，所以我们定义开关降级规则管理器的名称为 SwitchRuleManager。SwitchRuleManager 的代码如下：

SwitchRuleManager 提供了两个 API：

• loadSwitchRules：用于更新或加载开关降级规则。

• getRules：获取当前生效的全部开关降级规则。

同样地，Sentinel 一般会将决定规则是否达到触发开关降级的阈值由 XxxRuleChecker 完成，即 Xxx 规则检查员。所以我们定义开关降级规则检查员的名称为 SwitchRuleChecker，由 SwitchRuleChecker 检查开关是否打开，若开关打开，则抛出 SwitchException，拒绝请求。

SwitchRuleChecker 的代码如下：

1. 遍历规则，每个打开状态的开关都有可能控制当前资源，只要其中一个关联到当前资源，就拒绝当前请求。

2. 判断开关状态，如果开关未打开，则跳过。

3. 实现 include 语意，如果规则配置了 include，并且 include 包含当前资源，则匹配成功，抛出 SwitchException 以拒绝当前请求。

4. 实现 exclude 语意，如果规则配置了 exclude，并且 exclude 不包含当前资源，则抛出 SwitchException 以拒绝当前请求。

整个 checkSwitch 方法实现的功能：SwitchRuleChecker 从 SwitchRuleManager 中获取配置的开关降级规则，并遍历开关降级规则，如果开关打开，且匹配到当前资源名称被该开关控制，则抛出 SwitchException。

SwitchException 需继承 BlockException，如果抛出的 SwitchException 没有被捕获，则由全局异常处理器处理。

注意：必须抛出 BlockException 的子类异常，否则抛出的异常会被资源指标数据统计收集，会影响到熔断降级等功能的准确性。

虽然 SwitchRuleChecker 使用了 for 循环遍历开关降级规则，但是一个项目中的开关是很少的，一般只有一个或几个，并且使用 hash 匹配 include 与 exclude，时间复杂度接近 O(1)，所以这样实现的开关降级对性能影响并不大。

要使用开关功能，我们还需要自定义处理器插槽：SwitchSlot。

SwitchSlot 类继承 AbstractLinkedProcessorSlot 抽象类，负责在 entry 方法中调用 SwitchRuleChecker#checkSwitch 方法，检查是否需要拒绝当前请求。SwitchSlot 类的代码如下：

现在，我们需要自定义 SlotChainBuilder，即 MySlotChainBuilder，将自定义的 SwitchSlot 添加到 ProcessorSlotChain 的末尾。当然，可以将 SwitchSlot 添加到任何位置，因为 SwitchSlot 没有用到资源指标数据，所以将 SwitchSlot 放在哪里都不会影响 Sentinel 的正常工作。

MySlotChainBuilder 的代码如下：

如上述代码所示，MySlotChainBuilder 继承 DefaultSlotChainBuilder 只是为了使用 DefaultSlotChainBuilder#build 方法。若要简化 ProcessorSlotChain 的构造步骤，则只需要在 DefaultSlotChainBuilder 构造好的链表尾部添加一个 SwitchSlot 即可。

但是 MySlotChainBuilder 还没有生效，只有将 MySlotChainBuilder 注册到 SlotChainBuilder 接口的 SPI 配置文件中后，MySlotChainBuilder 才会生效。具体操作为在当前项目的 resources/META-INF/service 资源目录下创建一个名称为 com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.SlotChainBuilder 的文件，并在该文件中配置 MySlotChainBuilder 类的全名，代码如下：

在上述操作完成后，我们在 MySlotChainBuilder#build 方法中添加断点，然后启动项目，在正常情况下，程序会在该断点停下。但是因为我们并未配置开关降级规则，所以还看不到效果。

为了验证开关降级效果，我们通过硬编码方式添加一个开关配置。创建 SpringBoot 配置类，并在配置类的初始化方法中调用 SwitchRuleManager#loadRules API 添加开关降级规则，代码如下：

上述代码配置了一个开关降级规则，配置了该规则的 status 字段值为 open，该开关降级规则只控制接口（资源）“/v1/test/demo”。

注意：这种配置方式只适用于本地测试，在实际项目中需要通过动态配置实现。

小结

本篇主要介绍如何使用 Spring AOP 实现开关降级，以及扩展 Sentinel 实现开关降级。

使用 Spring AOP 实现开关降级的缺点是配置不灵活：如果让一个开关控制多个接口，则无法实现动态为开关添加或移除其管理的接口；如果让一个开关仅控制一个接口，则需要多个开关配置，不易于管理。

在不使用 Sentinel 的项目中，使用 Spring AOP 实现开关降级是一种不错的方式，而如果在项目中已经使用了 Sentinel，建议采用扩展 Sentinel 实现开关降级，并结合动态配置，实现更为灵活的开关降级。