面试题：什么是熔断器？为什么需要熔断器？

熔断器（Circuit Breaker）是一种用于提高分布式系统容错性和稳定性的设计模式。它的核心思想是，当某个服务或资源出现故障（如响应超时、异常率过高）时，暂时停止对该服务的调用，避免故障扩散到整个系统，同时给故障服务提供恢复的时间。

熔断器的概念来源于电路中的熔断器：当电流过大时，熔断器会自动断开电路，防止设备损坏。在分布式系统中，熔断器的作用类似，当某个服务不可用时，熔断器会“断开”对该服务的调用，直接返回降级结果，避免系统雪崩。

熔断器的工作原理

熔断器通常分为三种状态：

关闭状态（Closed）：
- 默认状态，允许请求调用目标服务。
- 熔断器会监控请求的成功率和响应时间。
- 如果错误率或超时率超过阈值，熔断器会进入打开状态。
打开状态（Open）：
- 熔断器打开，所有请求直接返回降级结果，不再调用目标服务。
- 熔断器会启动一个计时器，经过一段时间后进入半开状态。
半开状态（Half-Open）：
- 熔断器允许少量请求尝试调用目标服务。
- 如果这些请求成功，熔断器会关闭，恢复正常调用。
- 如果这些请求失败，熔断器会重新打开。

为什么需要熔断器？

在分布式系统中，服务之间的调用链较长，某个服务的故障可能导致整个系统崩溃。熔断器的主要作用是防止故障扩散，提高系统的稳定性和可用性。以下是需要熔断器的具体原因：

1. 防止故障扩散

当某个服务出现故障时，熔断器可以快速失败，避免故障扩散到其他服务。
例如，如果支付服务不可用，熔断器会直接返回降级结果，而不是让订单服务一直等待。

2. 提高系统稳定性

通过熔断机制，系统可以在部分服务不可用时仍能正常运行。
例如，当推荐服务不可用时，系统可以继续处理下单和支付请求。

3. 快速恢复

熔断器会定期检测故障服务是否恢复，一旦恢复，会自动关闭熔断，恢复正常调用。
例如，当支付服务恢复后，熔断器会自动关闭，订单服务可以重新调用支付服务。

4. 降低资源消耗

当服务不可用时，熔断器会直接返回降级结果，避免无意义的请求占用资源。
例如，当支付服务不可用时，熔断器会直接返回“支付服务暂不可用”的提示，而不是让订单服务一直重试。

5. 优化用户体验

通过熔断机制，系统可以快速失败并返回降级结果，而不是让用户长时间等待。
例如，当推荐服务不可用时，系统可以返回默认的推荐结果，而不是直接报错。

熔断器的实现方式

基于错误率的熔断：
- 当目标服务的错误率（如异常比例）超过阈值时，触发熔断。
- 例如，如果某个服务的错误率超过 50%，则触发熔断。
基于响应时间的熔断：
- 当目标服务的响应时间超过阈值时，触发熔断。
- 例如，如果某个服务的平均响应时间超过 1 秒，则触发熔断。
基于请求量的熔断：
- 当目标服务的请求量超过阈值时，触发熔断。
- 例如，如果某个服务的并发请求数超过 100，则触发熔断。

熔断器的应用场景

微服务架构：
- 在微服务架构中，服务之间的调用链较长，某个服务的故障可能导致整个系统崩溃。熔断机制可以有效防止故障扩散。
高并发系统：
- 在高并发场景下，某个服务的响应变慢可能导致请求堆积，最终导致系统过载。熔断机制可以快速失败，避免系统崩溃。
第三方服务调用：
- 当调用第三方服务（如支付接口、短信接口）时，如果第三方服务不可用，熔断机制可以避免无意义的请求占用资源。
分布式系统：
- 在分布式系统中，网络波动、服务宕机等问题较为常见，熔断机制可以提高系统的容错性。

常见的熔断工具和框架

Hystrix：
- Netflix 开源的熔断组件，支持熔断、降级、隔离等功能。
Sentinel：
- 阿里巴巴开源的流量控制组件，支持熔断、限流、降级等功能。
Resilience4j：
- 轻量级的熔断库，支持熔断、限流、重试等功能。
Spring Cloud Circuit Breaker：
- Spring Cloud 提供的熔断抽象层，支持 Hystrix、Resilience4j 等多种实现。

示例：Hystrix 熔断配置

@HystrixCommand(
    fallbackMethod = "fallbackMethod", // 降级方法
    commandProperties = {
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled", value = "true"), // 启用熔断
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value = "10"), // 请求量阈值
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage", value = "50"), // 错误率阈值
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds", value = "5000") // 熔断时间窗口
    }
)
public String callService() {
    // 调用目标服务
    return restTemplate.getForObject("http://example-service/api", String.class);
}

public String fallbackMethod() {
    // 降级逻辑
    return "Service is unavailable, please try again later.";
}