架构设计

框架概览

框架定位与核心能力概览。

Nebula 框架概览

轻量级、高性能的企业级 Java 微服务开发框架

框架介绍

什么是 Nebula 框架

Nebula 是一个基于 Spring Boot 3.x 和 Java 21 构建的现代化微服务开发框架，专为构建高并发、分布式的企业级应用而设计。框架提供了完整的基础设施支持和开箱即用的解决方案，让开发者能够专注于业务逻辑的实现。

核心定位： - 轻量级：精简的依赖，快速启动，低资源占用 - 高性能：优化的组件实现，支持高并发场景 - 模块化：清晰的模块划分，按需引入 - 企业级：生产就绪，经过实战检验

为什么选择 Nebula

在实际项目中（如影院票务运营平台），我们面临诸多挑战：

业务挑战： - ✓ 高并发抢票场景（10000+ QPS） - ✓ 分布式事务一致性（订单-支付-库存） - ✓ 复杂的业务流程（选座-下单-支付-检票） - ✓ 多系统集成（支付、影院、短信等）

技术挑战： - ✓ 微服务架构复杂度 - ✓ 数据一致性保证 - ✓ 缓存策略设计 - ✓ 性能优化要求

Nebula 的解决方案： - ⚡ 提供开箱即用的分布式锁解决方案 - ⚡ 内置多级缓存支持，提升性能 - ⚡ 统一的消息队列抽象，简化异步处理 - ⚡ 完善的 RPC 支持，简化服务间通信 - ⚡ 集成服务发现，支持动态扩缩容

核心特性

1. 模块化设计

框架采用分层模块化设计，可根据需求按需引入：

核心层 (Core)
  ├─ foundation      # 基础工具和异常处理
  └─ security        # 安全认证和权限控制

基础设施层 (Infrastructure)
  ├─ data           # 数据访问（MySQL、MongoDB、Redis）
  ├─ messaging      # 消息队列（RabbitMQ）
  ├─ rpc            # 远程调用（HTTP、gRPC）
  ├─ discovery      # 服务发现（Nacos）
  ├─ storage        # 对象存储（MinIO、阿里云OSS）
  ├─ search         # 全文搜索（Elasticsearch）
  ├─ ai             # AI 集成（Spring AI）
  └─ lock           # 分布式锁（Redis）

应用层 (Application)
  ├─ web            # Web 框架支持
  └─ task           # 任务调度（XXL-Job）

集成层 (Integration)
  ├─ payment        # 支付集成
  └─ notification   # 通知集成

2. 多级缓存架构

针对高并发场景（如抢票），提供三级缓存策略：

L1: Caffeine 本地缓存 (ms级响应)
      ↓ 未命中
L2: Redis 分布式缓存 (ms级响应)
      ↓ 未命中
L3: 数据库查询 (数据源)

适用场景： - 热门票务信息缓存 - 用户会话信息 - 座位状态实时查询

3. 分布式锁支持

基于 Redis 的高性能分布式锁实现：

特性： - ✓ 支持自动续期 - ✓ 防止死锁 - ✓ 注解式使用 - ✓ 公平锁/非公平锁

票务场景应用：

@DistributedLock(key = "'ticket:' + #showtimeId")
public Order createOrder(String showtimeId, List<String> seatIds) {
    // 防止超卖的订单创建逻辑
}

4. 统一消息抽象

提供统一的消息队列抽象，支持多种消息中间件：

特性： - ✓ 统一的发送/接收接口 - ✓ 消息序列化/反序列化 - ✓ 消息重试机制 - ✓ 死信队列支持

票务场景应用： - 订单创建后异步通知 - 支付成功后生成电子票 - 订单超时自动取消

5. 灵活的 RPC 支持

支持多种 RPC 协议，适应不同场景：

协议	适用场景	性能	复杂度
HTTP	外部接口、跨语言	中	低
gRPC	内部服务、高性能	高	中

票务场景： - 用户服务 ↔ 订单服务：gRPC（高性能） - 订单服务 ↔ 支付服务：HTTP（集成简单）

6. 服务治理

完善的微服务治理能力：

服务发现： - 基于 Nacos 的服务注册发现 - 健康检查和自动摘除 - 负载均衡策略

流量控制： - 限流（防止系统过载） - 熔断（快速失败） - 降级（保障核心功能）

7. 数据访问

统一的数据访问层：

支持的数据源： - MySQL：主要业务数据（订单、用户、票务） - MongoDB：日志、审计数据 - Redis：缓存、会话、分布式锁 - Elasticsearch：全文搜索（票务搜索）

特性： - ✓ 读写分离 - ✓ 分库分表 - ✓ 多数据源 - ✓ 事务管理

8. 安全认证

企业级的安全解决方案：

认证方式： - JWT Token 认证 - OAuth 2.0 第三方登录 - 多因子认证（MFA）

权限控制： - RBAC 基于角色的访问控制 - 细粒度资源权限 - 数据权限过滤

票务场景： - 用户登录认证 - 管理员权限管理 - 影院员工权限控制

设计理念

1. 约定优于配置

遵循 Spring Boot 的理念，提供合理的默认配置：

# 最简配置即可启动
nebula:
  data:
    persistence:
      enabled: true

2. 开箱即用

核心功能无需额外开发：

<!-- 引入 Starter 即可使用 -->
<dependency>
    <groupId>io.nebula</groupId>
    <artifactId>nebula-starter-service</artifactId>
</dependency>

3. 面向扩展

提供丰富的扩展点，支持自定义：

自定义缓存策略
自定义序列化方式
自定义异常处理
自定义监控指标

4. 生产就绪

考虑生产环境的各种需求：

完善的监控指标
详细的日志记录
优雅的启动/关闭
故障自动恢复

适用场景

票务系统（主要场景）

系统特点： - 高并发抢票 - 复杂业务流程 - 分布式事务 - 多系统集成

使用的模块：

nebula-starter-service          # 微服务基础
nebula-lock-redis              # 分布式锁（防超卖）
nebula-data-persistence        # 数据持久化
nebula-data-cache              # 多级缓存
nebula-messaging-rabbitmq      # 异步消息
nebula-rpc-grpc               # 服务间通信
nebula-discovery-nacos         # 服务发现
nebula-storage-minio           # 文件存储
nebula-search-elasticsearch    # 全文搜索
nebula-integration-payment     # 支付集成
nebula-integration-notification # 通知集成
nebula-task                    # 定时任务

架构示例：

┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐
│用户服务  │───│订单服务  │───│支付服务  │───│通知服务  │
└─────────┘    └─────────┘    └─────────┘    └─────────┘
     │             │               │               │
     └─────────────┴───────────────┴───────────────┘
                         │
              ┌──────────┴──────────┐
              │   Nebula Framework   │
              └─────────────────────┘

电商系统

适用场景： - 商品管理 - 订单处理 - 库存管理 - 支付结算

核心模块： - nebula-data- （数据访问） - nebula-lock-redis （秒杀场景） - nebula-messaging- （订单消息） - nebula-integration-payment （支付）

内容管理系统

适用场景： - 文章发布 - 评论互动 - 全文搜索 - 内容推荐

核心模块： - nebula-data- （数据存储） - nebula-search-elasticsearch （内容搜索） - nebula-storage- （图片/视频存储） - nebula-ai-spring （内容推荐）

社交平台

适用场景： - 用户关系 - 消息推送 - 动态流 - 实时通知

核心模块： - nebula-data-mongodb （动态数据） - nebula-data-cache （关系缓存） - nebula-messaging- （消息推送） - nebula-rpc- （服务通信）

技术栈

核心依赖

组件	版本	说明
Java	21	LTS版本
Spring Boot	3.2.x	核心框架
Spring Cloud	2023.x	微服务组件
MyBatis-Plus	3.5.x	ORM框架

中间件支持

中间件	版本	说明
MySQL	8.0+	关系型数据库
Redis	7.0+	缓存和分布式锁
RabbitMQ	3.12+	消息队列
Nacos	2.3+	服务发现和配置中心
Elasticsearch	8.x	全文搜索引擎
MongoDB	6.0+	文档数据库
MinIO	RELEASE.2024	对象存储

性能指标

基准测试

基于票务系统的实际测试数据：

指标	目标值	实测值
API 响应时间	< 200ms	150ms
数据库查询	< 50ms	30ms
缓存命中率	> 90%	95%
系统 QPS	> 10000	12000
系统可用性	99.9%	99.95%

资源占用

单个微服务实例：

内存占用：512MB - 1GB
CPU 使用：2 核心
启动时间：< 30秒
连接数：支持 1000+ 并发连接

快速对比

vs Spring Boot

特性	Spring Boot	Nebula
定位	通用框架	企业微服务框架
开箱即用	✓	✓ 增强
分布式锁	需自行集成	✓ 内置
多级缓存	需自行实现	✓ 内置
RPC 支持	部分支持	✓ 完整支持
服务治理	需Spring Cloud	✓ 内置

vs Spring Cloud

特性	Spring Cloud	Nebula
学习曲线	陡峭	平缓
配置复杂度	高	低
启动速度	较慢	快
内存占用	较高	低
功能完整性	完整	精简实用

开始使用

快速体验

创建项目：

mvn archetype:generate \
    -DgroupId=com.example \
    -DartifactId=ticket-system \
    -DarchetypeArtifactId=nebula-archetype-service

添加依赖：

<dependency>
    <groupId>io.nebula</groupId>
    <artifactId>nebula-starter-service</artifactId>
    <version>2.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>

配置文件：

spring:
  application:
    name: ticket-service

nebula:
  data:
    persistence:
      enabled: true
  rpc:
    grpc:
      server:
        port: 9090

启动应用：

@SpringBootApplication
public class TicketServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TicketServiceApplication.class, args);
    }
}

进一步学习

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架构设计 - 深入了解架构设计
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许可证

Nebula 框架采用 MIT 许可证。

Nebula 团队
最后更新: 2025-11-20
文档版本: v1.0