云原生Java框架-Micronaut

译者 | 陈峻

审校 | 孙淑娟

长期以来，Spring框架一直主导着后端Java的开发，但是以Micronaut、Quarkus、以及Dropwizard为代表的新型云原生Java框架正在不断流行。其中，Micronaut是一种令人耳目一新的替代方案。它是由构建Grails（译者注：Grails是一套用于快速Web应用开发的开源框架）的团队，专为现代化架构而设计开发的。

本文先介绍Micronaut的基本特点，然后从一个简单的基于RESTful API的应用开始，将其重构为反应式非阻塞IO（reactive non-blocking IO，NIO），并介绍Micronaut如何支持基于微服务和无服务器架构的云原生开发。

Micronaut的特征

Micronaut提供了从Spring和Grails等传统框架处继承来的大量优势，其中的一项被称为“原生云原生（natively cloud native）”，即：为云环境从头开始构建。它的云原生能力包括：环境检测、服务发现、以及分布式跟踪等。

同时，Micronaut提供了一个全新的控制反转（inversion-of-control，IoC）容器。该容器能够使用提前（ahead-of-time，AoT）编译，来加快启动速度。此处的AoT是指，启动时间不会随着代码库的增多而增加。这对于无服务器和基于容器的部署来说，是尤其重要的。毕竟，在这些部署中，节点通常会按需进行关闭和启动。

作为一个多语言JVM框架，Micronaut目前支持Java、Groovy和Kotlin，并且即将支持Scala。

此外，Micronaut也支持响应式编程。开发人员可以在该框架内，使用ReactiveX或Reactor。其实，从 2021年7月发布的Micronaut 3开始，Reactor已被推荐使用了。值得注意的是，其新版本并没有将响应式库作为传递式依赖项。

1.开始使用Micronaut  

我们可以通过SDKMan，将Micronaut轻松地安装在包括Linux和macOS在内的任何基于Unix的系统上。如果您使用的是Windows，那么请下载Micronaut的二进制文件，并将其添加到合适的路径中。

在安装完成后，您可以在命令行中看到mn工具的提示符。也就是说，通过打开一个Shell，并定位到合适的位置，您便可以键入：mn create-app micronaut-idg --build maven。

Micronaut通过包装器（wrapper）来支持Gradle和Maven。这免去了自行安装和构建工具的繁琐。注意，如果您喜欢使用Gradle的话，请不要在上述命令中使用--build maven。  

如果您使用mvnw mn:run命令来运行服务器，并在浏览器中输入http://localhost:8080/，那么您可能会看到一个默认为“未找到（not found）”的JSON响应。对此，让我们来研究一下该示例项目的布局。它是一个标准的Maven项目。其main类位于src/main/java/micronaut/idg/Application.java中。请注意，该main类是以一个嵌入式服务器运行的。当您更改代码时，Micronaut开发服务器会自动更新正在运行的应用程序。

2.添加一个Micronaut控制器  

就像在Spring的MVC 中一样，您可以添加各种控制器类（controller class），将URL映射到代码处理器（handler）上。例如，您可以在src/main/java/micronaut/idg/controller/SimpleController上添加一个类。如下面的清单1所示，我们使用该控制器来创建一个文本响应。

清单1. 使用Micronaut控制器

package micronaut.idg.controller; 

import io.micronaut.http.MediaType; 
import io.micronaut.http.annotation.Controller; 
import io.micronaut.http.annotation.Get; 

@Controller("/simple"） 
public class SimpleController { 

    @Get(produces = MediaType.TEXT_PLAIN） 
    public String index(） { 
        return "A Simple Endpoint"; 
    } 
}

如下面的清单2所示，它能够容易地返回一个JSON格式的响应。

清单2. JSON格式的响应

package micronaut.idg.controller; 

import io.micronaut.http.MediaType; 
import io.micronaut.http.annotation.Controller; 
import io.micronaut.http.annotation.Get; 

import java.util.Map; 
import java.util.HashMap; 

@Controller("/simple"） 
public class SimpleController { 
 
    @Get(produces = MediaType.APPLICATION_JSON） 
    public Map index(） { 
      Map msg = new HashMap(）; 
      msg.put("message", "A simple message"）; 
      return msg;   

    } 
}

清单2演示了Micronaut针对@Get注解的produces参数所进行的智能处理。在这种情况下，它会发送我们已设置好的JSON格式的响应。

3.添加Micronaut服务层  

由于能够预运行，因此Micronaut的IoC实现在底层是唯一的。当然，它仍然属于CDI（Contexts and Dependency Injection，上下文和依赖注入）规范的完整实现。这就意味着您可以使用从Spring中（如@Inject）获悉的所有类似DI的注释。

在下面的清单3中，我们将连接一个服务层的bean，以提供消息。在实际的应用程序中，这个类可以通过一个数据访问bean，来调用数据存储或其他远程的API。例如，我们可以创建一个src/main/java/micronaut/idg/service文件夹，并添加如清单3所示的两个文件——一个接口(Simple)、及其实现(SimpleService)。

清单3. 创建一个简单的服务层bean

// Simple.java 
package micronaut.idg.service; 

public interface Simple { 
  public String getMessage(）; 

} 

// SimpleService.java 
package micronaut.idg.service; 

import jakarta.inject.Singleton; 

@Singleton 
public class SimpleService implements Simple { 
  public String getMessage(）{ 
    return "A simple service message"; 

  } 
}

现在，您可以通过将服务注入在清单1中创建的SimpleController服务，来使用新的服务层。下面的清单4展示了Constructor的注入。

清单4. 将服务bean注入控制器

@Controller("/simple"） 
public class SimpleController { 

  @Inject 
  private final Simple simpleService; 

  public SimpleController(@Named("simpleService"） Simple simple） {  //（1） 
    thi.simpleService = simple; 

  } 

  @Get(produces = MediaType.APPLICATION_JSON） 
  public Map index(） { 
    Map msg = new HashMap(）; 
    msg.put("message", simpleService.getMessage(））; 
    return msg; 
  } 
}

关键性任务是在注释1处完成的，其中服务bean是按照名称完成了连接。至此，如果您去访问http://localhost:8080/simple，就能够看到来自服务层的响应：{"message":"A simple service message"}。  

4.使用Micronaut的反应式NIO  

接下来，让我们来讨论Micronaut与Reactor的结合使用。在这种情况下，我们将重构当前的应用程序，以使用Reactor和非阻塞IO。该应用程序虽然仍执行相同的任务，但是在后台会使用非阻塞栈——Reactor和Netty。

如前文所述，Micronaut 3默认是不包含响应式库的，因此，正如下面的清单5所示，我们首先需要将Reactor核心添加到Maven的POM处。

清单5. 将Reactor添加到pom.xml

<dependency> 
    <groupId>io.projectreactor</groupId> 
    <artifactId>reactor-core</artifactId> 
    <version>3.4.11</version> 
</dependency>

如下面的清单6所示，您可以对返回的SimpleController进行修改。

清单6. 使控制器非阻塞

import reactor.core.publisher.Mono; 

//... 

@Get 
  public Mono<map> index(） { 
    Map msg = new HashMap(）; 
    msg.put("message", simpleService.getMessage(））; 
    return Mono.just(msg）; 
  } 
}

如您所见，我们只是使用Reactor的Mono类，包装了相同的返回类型（即，string/strin的映射）。

在反应方式中，由于使用远程服务也能够得到类似的支持，因此您完全可以在非阻塞IO上运行应用程序。

5.使用Micronaut的CLI创建新的组件  

您也可以使用Micronaut的命令行工具（CLI），来stub out各种组件。例如，如果你想添加一个新的控制器，那么可以使用命令：mn add-controller MyController。如下面的清单7所示，它将输出一个新的控制器、及其对应的测试。  

清单7. 使用Micronaut命令行创建一个新的控制器

mn create-controller MyController 
| Rendered controller to src/main/java/micronaut/idg/MyControllerController.java 
| Rendered test to src/test/java/micronaut/idg/MyControllerControllerTest.java

6.使用Micronaut进行云原生开发  

如前文所述，Micronaut是为云原生微服务和无服务器的开发而构建的。Micronaut支持一种所谓联合（federation）的云原生概念。此处的联合是指，几个较小的应用程序共享相同的设置，并且可以实现串联部署。这听起来像极了微服务架构，其目的就是为了使得微服务的开发更简单，并能够保持可管理性。有关联合服务的更多信息，请参阅Micronaut的相关文档。

此外，Micronaut还可以轻松地针对云环境实现部署。如下面的清单8 所示，您可以部署Google Cloud Platform（GCP）的Docker存储库。  

清单8. 使用GCP的Docker存储库部署Micronaut应用

./mvnw deploy \ 
     -Dpackaging=docker \ 
     -Djib.to.image=gcr.io/my-org/my-project:latest

在这种情况下，该项目会被作为Docker镜像，推送到GCP的Docker存储库处。请注意，我们在此用到了Jib Maven插件。它能够将Java项目转换为Docker镜像，而无需您创建实际的Docker文件。  

此外，我们已经将Docker标识为带有-Dpackaging=docker的打包工具，一旦打包完成，您便可以像下面的清单9那样，使用GCP命令行工具，去部署自己的项目。  

清单9. 从命令行处运行Docker镜像

gcloud run deploy \ 
    --image=gcr.io/my-org/my-project:latest \ 
    --platform managed \ 
    --allow-unauthenticated

Micronaut支持的另一种云原生功能是：跟踪。例如，Micronaut通过各种注释，使得启用Jaeger的分布式跟踪，变得相当简单。  

如下面的清单10所示，我们可以将Jaeger配置为跟踪微服务应用程序application.xml文件中的所有请求。

清单10. application.xml中的Jaeger配置

tracing: 
  jaeger: 
    enabled: true 
    sampler: 
      probability: 1

Micronaut提供了一系列非常适合云原生和微服务开发的功能。同时，该框架更适合让传统的、基于API的开发，变得简单明了。此外，它还可以与反应式NIO的Reactor和Netty进行很好的集成。

原文链接：https://www.infoworld.com/article/3658968/intro-to-micronaut-a-cloud-native-java-framework.html

陈峻 （Julian Chen），51CTO社区编辑，具有十多年的IT项目实施经验，善于对内外部资源与风险实施管控，专注传播网络与信息安全知识与经验；持续以博文、专题和译文等形式，分享前沿技术与新知；经常以线上、线下等方式，开展信息安全类培训与授课。