spring-boot 2.5.4，nacos 作为配置、服务发现中心，Cloud Native Buildpacks 打包镜像，GitLab CI/CD

本文主要介绍 Java 通过 Cloud Native Buildpacks 打包镜像，通过 Gitlab 配置 CI/CD。以及使用 nacos 作为配置中心，使用 grpc 作为 RPC 框架。

前置条件：

JDK 版本：1.8
gradle 版本：7.1
spring-boot 版本：2.5.4
nacos 版本：1.3.1
GitLab 配置

spring-boot gradle 插件

spring-boot gradle 插件在 gradle 中提供 spring-boot 支持。该插件可以打 jar 或者 war 包。

plugins {
	id 'org.springframework.boot' version '2.5.4'
}

新建一个 gradle 项目，该项目在只引用 id 'org.springframework.boot' version '2.5.4' 插件的情况下，gralde 任务分布完全没有变化，如下图所示。

引入 `java` 插件

plugins {
    id 'java'
    id 'org.springframework.boot' version '2.5.4'
}

但当引入 java 插件后，情况就大大不同了，可见，spring-boot 插件和 java 插件一起应用后，将产生如下反应：

创建bootJar任务，执行该任务会生成一个 fat jar。该 jar 包把所有的类文件打包进 BOOT-INF/classes 中，把项目依赖的所有 jar 包打包进 BOOT-INF/lib 中。
配置 assemble 任务，该任务依赖于 bootJar 任务，所以执行 assemble 任务的时候也会执行 bootJar。
配置 jar 任务，该任务可以配置 jar 包的 classifier。配置方式如下，默认情况下 classifier 为空字符串：
```
bootJar {
    classifier = 'boot'
}
jar {
    classifier = ''
}
```
创建 bootBuildImage 任务，该任务可以使用 CNB 打包 OCI 镜像。后面会详细介绍如何使用 CNB。
创建 bootRun 任务用于运行应用程序。
创建 bootArchives 配置，注意这里是配置，不是任务。当应用 maven 插件时会为 bootArchives 配置创建 uploadBootArchives 任务。bootArchives 默认情况下包含 bootJar 或 bootWar 任务生成的文件。
```
uploadBootArchives {
    repositories {
        mavenDeployer {
            repository url: 'https://repo.example.com'
        }
    }
}
```
创建 developmentOnly 配置。该配置用于管理开发时的依赖，比如 org.springframework.boot:spring-boot-devtools，该依赖仅在开发时使用，无需打进 jar 包中。
```
dependencies {
    developmentOnly 'org.springframework.boot:spring-boot-devtools'
}
```
创建 productionRuntimeClasspath 配置。它等价于 runtimeClasspath 中的依赖减去 developmentOnly 配置中的依赖。
配置 JavaCompile 任务默认使用 UTF-8。
配置 JavaCompile 任务使用 -parameters 配置编译器参数。

引入 `io.spring.dependency-management` 插件

引入该插件后，将自动管理依赖版本。

plugins {
    id 'java'
    id 'org.springframework.boot' version '2.5.4'
    id "io.spring.dependency-management" version "1.0.11.RELEASE"
}
group 'com.toy'
version '1.0.0-SNAPSHOT'
repositories {
    mavenCentral()
}
dependencies {
    developmentOnly 'org.springframework.boot:spring-boot-devtools'
}

引入 grpc 框架

基于本示例使用 nacos 作为服务发现中心，本示例将使用 net.devh:grpc-spring-boot-starter 依赖作为框架。

工程结构

目前为止，我们介绍了 java 项目中引入 spring gradle 所需的插件，以及各个组件的作用。接下来我们介绍如何引入 grpc，以及引入 grpc 后，我们的工程结构。

改造后工程结构总体如下：

protobuf

用于保存 proto 文件，以及发布 proto 文件，当客户端引用时，保证 jar 包最小。build.gradle 文件内容如下：

plugins {
    id 'java'
    id 'idea'
    id 'com.google.protobuf' version '0.8.17' //google proto 插件
    id 'maven-publish'
}
group 'com.toy'
version '1.0.0-SNAPSHOT'
repositories {
    mavenCentral()
}
dependencies {
    //用于生成 java 类
    compileOnly 'io.grpc:grpc-protobuf:1.39.0'
    compileOnly 'io.grpc:grpc-stub:1.39.0'
}
protobuf {
    protoc {
        artifact = "com.google.protobuf:protoc:3.17.3"
    }
    plugins {
        grpc {
            artifact = 'io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.39.0'
        }
    }
    generateProtoTasks {
        all()*.plugins {
            grpc {
            }
        }
    }
}
publishing {
    publications {
        proto_package(MavenPublication) {
        }
    }
    repositories {
        maven {
            allowInsecureProtocol = true
            url '你的 Maven 仓库地址'
            credentials {
                username = 'Maven 账号'
                password = 'Maven 密码'
            }
        }
    }
}

生成的 Java 类路径为 $projectName/build/.. 如下所示，生成的所有 class 文件位于 proto 文件夹下：

rpc

在 rpc 项目中添加启动类 ToyApplication，内容如下：

package com.toy.rpc;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
 * @author Zhang_Xiang
 * @since 2021/8/20 15:34:58
 */
@SpringBootApplication(scanBasePackages = {"com.toy.*"})
public class ToyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ToyApplication.class, args);
    }
}

在包 com.toy.rpc.impl 中添加 HelloImpl 文件，内容如下：

package com.toy.rpc.impl;
import com.toy.proto.GreeterGrpc;
import com.toy.proto.HelloReply;
import com.toy.proto.HelloRequest;
import io.grpc.stub.StreamObserver;
import net.devh.boot.grpc.server.service.GrpcService;
/**
 * @author Zhang_Xiang
 * @since 2021/8/20 15:35:56
 */
@GrpcService
public class HelloImpl extends GreeterGrpc.GreeterImplBase {
    @Override
    public void sayHello(HelloRequest request, StreamObserver<HelloReply> responseObserver) {
        HelloReply reply = HelloReply.newBuilder().setMessage("Hello " + request.getName()).build();
        responseObserver.onNext(reply);
        responseObserver.onCompleted();
    }
}

添加集成测试

(1)添加集成测试配置

package com.toy.config;
import net.devh.boot.grpc.client.autoconfigure.GrpcClientAutoConfiguration;
import net.devh.boot.grpc.server.autoconfigure.GrpcServerAutoConfiguration;
import net.devh.boot.grpc.server.autoconfigure.GrpcServerFactoryAutoConfiguration;
import org.springframework.boot.autoconfigure.ImportAutoConfiguration;
import org.springframework.boot.test.context.TestConfiguration;
/**
* @author Zhang_Xiang
* @since 2021/8/12 16:26:25
*/
@TestConfiguration
@ImportAutoConfiguration({
        GrpcServerAutoConfiguration.class, // Create required server beans
        GrpcServerFactoryAutoConfiguration.class, // Select server implementation
        GrpcClientAutoConfiguration.class}) // Support @GrpcClient annotation
public class IntegrationTestConfigurations {
}

(2)添加测试类

package com.toy;
import com.toy.config.IntegrationTestConfigurations;
import com.toy.proto.GreeterGrpc;
import com.toy.proto.HelloReply;
import com.toy.proto.HelloRequest;
import net.devh.boot.grpc.client.inject.GrpcClient;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.annotation.DirtiesContext;
import org.springframework.test.context.junit.jupiter.SpringJUnitConfig;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
/**
* @author Zhang_Xiang
* @since 2021/8/20 16:02:41
*/
@SpringBootTest(properties = {
        "grpc.server.inProcessName=test", // Enable inProcess server
        "grpc.server.port=-1", // Disable external server
        "grpc.client.inProcess.address=in-process:test" // Configure the client to connect to the inProcess server
})
@SpringJUnitConfig(classes = {IntegrationTestConfigurations.class})
@DirtiesContext
public class HelloServerTest {
    @GrpcClient("inProcess")
    private GreeterGrpc.GreeterBlockingStub blockingStub;
    @Test
    @DirtiesContext
    public void sayHello_replyMessage() {
        HelloReply reply = blockingStub.sayHello(HelloRequest.newBuilder().setName("Zhang").build());
        assertEquals("Hello Zhang", reply.getMessage());
    }
}

build.gradle

plugins {
    id 'java'
    id 'idea'
    id 'org.springframework.boot' version '2.5.4'
    id "io.spring.dependency-management" version "1.0.11.RELEASE"
}
group 'com.toy'
version '1.0.0-SNAPSHOT'
repositories {
    mavenCentral()
}
dependencies {
    implementation platform('io.grpc:grpc-bom:1.39.0') //使所有 protobuf 插件的版本保持一致
    implementation 'net.devh:grpc-spring-boot-starter:2.12.0.RELEASE'
    developmentOnly 'org.springframework.boot:spring-boot-devtools'
    implementation project(':protobuf') //引入 protobuf 项目
    testImplementation 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.7.2'
    testRuntimeOnly 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.7.2'
    testImplementation 'io.grpc:grpc-testing'
    testImplementation('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')
}
bootBuildImage {
    imageName = "harbor.xxx.com/rpc/${project.name}:${project.version}"
    publish = true
    docker {
    publishRegistry {
            username = "admin"
            password = "admin"
            url = "harbor.xxx.com"
        }
    }
}
test {
    useJUnitPlatform()
}

至此，整个 grpc 项目基础结构完成。

添加 nacos 配置中心、服务发现

在 rpc 项目 build.gradle 文件中引入读取 nacos 配置的 jar 包和注册服务到 nacos 中的 jar 包。

dependencies{
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web' //用于注册服务
    //添加此引用的原因是为了解决 spring boot 2.5.4 无法读取 nacos 配置的问题
    implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-bootstrap:3.0.3'
    implementation 'com.alibaba.cloud:spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery:2021.1'
    implementation 'com.alibaba.cloud:spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config:2021.1'
}

添加读取服务配置，在 rpc 项目中添加 bootstrap.propertise，内容如下：

spring.profiles.active=dev
spring.application.name=toy

添加 bootstrap-dev.properties，内容如下：

spring.cloud.nacos.config.server-addr=127.0.0.1:8848
spring.cloud.nacos.config.namespace=52f2f610-46f6-4c57-a089-44072099adde
spring.cloud.nacos.config.file-extension=yaml
spring.cloud.nacos.config.group=DEFAULT_GROUP
spring.cloud.nacos.discovery.namespace=52f2f610-46f6-4c57-a089-44072099adde
spring.cloud.nacos.discovery.server-addr=127.0.0.1:8848

至此，完成了服务端通过 nacos 读取配置，并且把服务端注册到 nacos 中。

gitlab CI/CD

在根项目目录下添加 .gitlab-ci.yml 文件。当 gitlab 安装了 runner 后，将自动触发 CI/CD，内容如下：

variables:
  CONTAINER_NAME: toy
  IMAGE_VERSION: 1.0.0
  IMAGE_TAG: harbor.xxx.com/toy/rpc
  PORT: 10086
stages:
  - test
  - publishJar
  - bootBuildImage //spring-boot 从 2.3.0 版本以后引入了 BootBuildImage 任务。
  - deploy
test:
  stage: test
  script:
    - gradle clean
    - gradle rpc:test
publishProtoBuf:
  stage: publishJar
  script:
    - gradle protobuf:publish
bootBuildImage:
  stage: bootBuildImage
  script:
    - gradle rpc:bootBuildImage
deployDev:
  stage: deploy
  script:
    - ssh $SERVER_USER@$SERVER_IP "docker login --username=$REGISTERY_NAME --password=$REGISTRY_PWD harbor.xxx.com; docker pull $IMAGE_TAG:$IMAGE_VERSION;"
    - ssh $SERVER_USER@$SERVER_IP "docker container rm -f $CONTAINER_NAME || true"
    - ssh $SERVER_USER@$SERVER_IP "docker run -d -p $PORT:$PORT -e JAVA_OPTS='-Xms512m -Xmx512m -Xss256K'  --net=host --name $CONTAINER_NAME $IMAGE_TAG:$IMAGE_VERSION"
  when: manual

这几个步骤什么意思呢？

定义项目级别的变量
定义了 4 个步骤，其中每个步骤中的任务又是可以并行的
- test：运行项目中的单元测试（项目中没有写单元测试）、集成测试
- publishJar：发布项目中 protobuf 项目到私有 maven 仓库中
- bootBuildImage：打包镜像，并根据配置发布到镜像仓库中，这里打包过程需要详细说明
- deploy：部署镜像到远程服务器中，在此步骤中配置了 when:manual，意思是手动触发此步骤

注意： 这里 SERVER_USER、SERVER_IP、$REGISTERY_NAME 和 $REGISTRY_PWD 在 Gitlab 中通过超级管理员做了全局配置，即在所有项目中都可以使用。

定义 gitlab CI/CD 变量

CI/CD 变量一共有 4 种定义方式，如下：

在 .gitlab-ci.yml 文件中定义
在项目中定义
在组中定义
gitlab 全局变量

变量优先级（从高到低）

触发变量、流水线变量、手动流水线变量
项目变量
组变量
全局变量
继承变量
.gitlab-ci.yml 文件中，job 中定义的变量
.gitlab-ci.yml 中定义的变量，job 外的变量
部署变量
预定义变量

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