OpenFaaS实战之七：java11模板解析

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OpenFaaS实战系列文章链接

1. 部署
2. 函数入门
3. Java函数
4. 模板操作(template)
5. 大话watchdog
6. of-watchdog(为性能而生)
7. java11模板解析
8. OpenFaaS实战之八：自制模板(maven+jdk8)
9. OpenFaaS实战之九：终篇，自制模板(springboot+maven+jdk8)

本篇概览

• 本文是《OpenFaaS实战》系列的第七篇，经过前面的知识储备，咱们对OpenFaaS的服务调用和容器运行原理已经了然于胸，可以更深入的研究和使用了OpenFaaS了；
• 想要更加自由的开发函数，加入更多符合业务需要的特性，显然官方提供的几个模板是无法满足咱们的需要，以欣宸熟悉的Java为例，现有的java11和java11-vert-x存在以下问题：

1. 是基于Gradle的，而实际上习惯使用Maven的开发者并不少；
2. 没有Spring、SpringBoot；
3. 不支持类似dubbo、SpringCloud等分布式调用；

• 综上所述，java程序员常用的技术栈很难在OpenFaaS的官方模板得到支持，没关系，咱们可以自己开发模板支持上述能力，不过这不是本章的任务，本章的目标是一起深入了解java11模板，摸清官方套路，为后面的自定义模板开发做好充分的准备，本篇文章有以下内容：

1. 解析Dockerfile
2. Java源码学习

• 没错，java11模板很简单，很快就能了解其中原理；

解析Dockerfile

• 回顾of-watchdog的http模式内部架构，如下图：

• 从上图可见函数功能代码能被调用的关键有以下两点：

1. 有微服务（child）在监听指定端口；
2. of-watchdog（parent）收到外部请求会转发到微服务监听的端口；

• 最为关键的微服务和of-watchdog都聚集在同一个docker容器中，因此该docker镜像的Dockerfile文件就是一切的关键，接下来一起看看这个文件；
• 在OpenFaaS环境执行命令faas template pull可以拉取全部官方模板，在template/java11目录下是该模板的全部文件：

[root@node1 template]# tree java11
java11
├── build.gradle
├── Dockerfile
├── function
│   ├── build.gradle
│   ├── gradle
│   │   └── wrapper
│   │       ├── gradle-wrapper.jar
│   │       └── gradle-wrapper.properties
│   ├── gradlew
│   ├── gradlew.bat
│   ├── settings.gradle
│   └── src
│       ├── main
│       │   └── java
│       │       └── com
│       │           └── openfaas
│       │               └── function
│       │                   └── Handler.java
│       └── test
│           └── java
│               └── HandlerTest.java
├── gradle
│   └── wrapper
│       ├── gradle-wrapper.jar
│       └── gradle-wrapper.properties
├── README.md
├── settings.gradle
└── template.yml

• 打开Dockerfile阅读，我在脚本的关键位置添加了注释辅助理解，如下所示：

# 使用multi-stage builds特性，将整个镜像构建分为多个阶段
# 名为builder的镜像里面会生成java代码编译构建出来的结果
FROM openjdk:11-jdk-slim as builder

ENV GRADLE_VER=6.1.1
# 应用更新，并且安装后面要用到的应用
RUN apt-get update -qqy \
  && apt-get install -qqy \
   --no-install-recommends \
   curl \
   ca-certificates \
   unzip

# 下载指定版本的gradle，并解压，再删除压缩包(避免镜像体积变大)
RUN mkdir -p /opt/ && cd /opt/ \
    && echo "Downloading gradle.." \
    && curl -sSfL "https://services.gradle.org/distributions/gradle-${GRADLE_VER}-bin.zip" -o gradle-$GRADLE_VER-bin.zip \
    && unzip gradle-$GRADLE_VER-bin.zip -d /opt/ \
    && rm gradle-$GRADLE_VER-bin.zip

# Export some environment variables
ENV GRADLE_HOME=/opt/gradle-$GRADLE_VER/
ENV PATH=$PATH:$GRADLE_HOME/bin

RUN mkdir -p /home/app/libs

ENV GRADLE_OPTS="-Dorg.gradle.daemon=false"
WORKDIR /home/app

# 把编译构建涉及的所有内容都复制到镜像的/home/app/目录，
# 包括配置文件、java源码等
COPY . /home/app/

# 开始编译构建
RUN gradle build

# 打印文件列表
RUN find . 

# 名为watchdog的镜像，注意基础镜像是openfaas/of-watchdog
FROM openfaas/of-watchdog:0.7.6 as watchdog

# 这个ship才是最终的镜像，前面的builder和watchdog都是为ship准备内容的
# 为了控制体积，ship里面是jre，而非jdk
FROM openjdk:11-jre-slim as ship
RUN apt-get update -qqy \
  && apt-get install -qqy \
   --no-install-recommends \
   unzip

# 为了安全起见不使用root帐号，这里增加名为app的群组和用户
RUN addgroup --system app \
    && adduser --system --ingroup app app

# 从watchdog镜像获取可执行文件fwatchdog
COPY --from=watchdog /fwatchdog /usr/bin/fwatchdog

# 增加可执行权限
RUN chmod +x /usr/bin/fwatchdog

# 设置执行命令的目录
WORKDIR /home/app

# 从builder获取整个gradle项目的构建结果
COPY --from=builder /home/app/function/build/distributions/function-1.0.zip ./function-1.0.zip

# 执行运行容器进程的帐号是app
user app

# 解压构建结果
RUN unzip ./function-1.0.zip

WORKDIR /home/app/

# of-watchdog转发的地址，也就是微服务监听的地址
ENV upstream_url="http://127.0.0.1:8082"
# of-watchdog的模式
ENV mode="http"

# 微服务是java应用，要用到这个classpath
ENV CLASSPATH="/home/app/function-1.0/function-1.0.jar:/home/app/function-1.0/lib/*"

# 启动微服务的命令
ENV fprocess="java -XX:+UseContainerSupport com.openfaas.entrypoint.App"

# 对外暴露的端口，of-watchdog监听的
EXPOSE 8080

# 监控检查
HEALTHCHECK --interval=5s CMD [ -e /tmp/.lock ] || exit 1

# 容器启动时执行的命令，既启动of-watchdog
CMD ["fwatchdog"]

• 上述脚本的最后设置了好几个环境变量，这些环境变量的定义来自of-watchdog官方Github，地址是：https://github.com/openfaas/of-watchdog ，内容如下图：

• 为了更清晰的看到脚本中三个任务是如何协同的，将整个Dockerfile的脚本用下图表示，可见最终的镜像来自ship，左侧的builder和watchdog都是为ship提供内容的：

java工程分析

1. 从Dockerfile中得知微服务的启动命令如下：

java -XX:+UseContainerSupport com.openfaas.entrypoint.App

1. 只要搞清楚上述命令对应的实现，整个java11模板就全部掌握了，接下来就来研究这个com.openfaas.entrypoint.App类；
2. 打开文件template/java11/function/build.gradle，看到依赖关系如下图，红框中的库应该就是com.openfaas.entrypoint.App的来源了：

1. 上图红框中的库，代码已经开源，地址是：https://github.com/openfaas/templates-sdk/tree/master/java11
2. 打开App.java文件后，一切谜底都被揭开了，这个java11模板的源码还真是简单呀，先看入口的main方法：

public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 监听8082端口，和Dockerfile中of-watchdog转发请求的端口保持一致
        int port = 8082;

		// handler是真正处理请求的实例
        HandlerProvider p = HandlerProvider.getInstance();
        IHandler handler = p.getHandler();

		// 配置监听对象，并将handler绑定过来
        HttpServer server = HttpServer.create(new InetSocketAddress(port), 0);
        InvokeHandler invokeHandler = new InvokeHandler(handler);

		// 设置path，开始监听
        server.createContext("/", invokeHandler);
        server.setExecutor(null); // creates a default executor
        server.start();
    }

1. 有没有觉得上述代码和sockek编程很像；
2. App.java中还有静态类InvokeHandler的定义，这个类的主要功能就是接收web请求的数据，加工成IRequest实例，丢给IHandler实例去处理，处理完成后包装http响应，核心代码片段如下：

// 把request内容封装到IRequest实例中
IRequest req = new Request(requestBody, reqHeadersMap,t.getRequestURI().getRawQuery(), t.getRequestURI().getPath());

// 执行业务逻辑处理请求
IResponse res = this.handler.Handle(req);

// 得到处理后的结果
String response = res.getBody();
...

1. 上述代码可见业务逻辑的执行的关键是this.handler.Handle(req)，而真正执行业务的代码是咱们自己写的Handler.java，要搞清楚它们之间的关系，就要看HandlerProvider.java，如下图，一些都清楚了，咱们开发函数时，编写的业务功能都在Handler.java中，而Handler是AbstractHandler的实现类，于是下图红框1中就会找到Handler，红框2可以返回Handler实例，在InvokeHandler执行this.handler.Handle(req)时，就是Handler实例在处理web请求了：

1. 至此，java代码的分析就完成了，这个微服务其实很简单，就像咱们做Socket编程练习那样，自己编码监听端口并编写处理逻辑；

小结

最后做个小结，将前面展开的思路收敛起来，如下图：

看到这里，对于java11模板的内部实现及其执行原理，相信在您眼里应该没有什么秘密了，为了制作更好用的java模板，咱们已经做了充分准备，接下来的文章，请随欣宸一起实战自定义java模板；

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