JEE-Microservices mit Quarkus – eine Einführung

JEE-Microservices mit Quarkus - eine Einführung
25.11.2019
Dirk Weil, GEDOPLAN GmbH

Dirk Weil
GEDOPLAN GmbH, Bielefeld
GEDOPLAN IT Consulting
Consulting, coaching, concepts, reviews, development
GEDOPLAN IT Training & partner
Java, JEE, tools trainings
Berlin, Frankfurt, Bielefeld, Köln, on-site
JEE since 1998
Speaker and author
JEE-Microservices mit Quarkus - eine Einführung 2gedoplan.de

Java EE  Jakarta EE
2017:
Projekt EE4J (Eclipse Enterprise for Java)
Produktname Jakarta EE
Oracle behält Namens- und Urheberrechte
Java EE
Paketnamen javax.*
Jakarta EE 8
codegleich zu Java EE 8
Release 10.09.2019
JEE-Microservices mit Quarkus - eine Einführung 3
JEE
gedoplan.de

MicroProfile
microprofile.io
„Next step of Java EE / Jakarta EE evolution“
„… optimize Enterprise Java for a microservices architecture …“
Config
1.3
Fault Tolerance
2.0
Health
2.0
JWT Authentication
1.1
Metrics
2.0.0
OpenAPI
1.1
OpenTracing
1.3
Rest Client
1.3
CDI
2.0
JAX-RS
2.1
JSON-B
1.0
JSON-P
1.1

MicroProfile Runtimes: Klassische Application Server
5
Anwendungsklassen
Konfigurationsfiles
(Deployment Descriptors,
Properties, …)
JEE Server
CDI Runtime
JPA Runtime
REST Runtime
Technische Konfiguration *
JRE
build deploy
run
* DB-Verbindungen,
Messaging
Security
…
Thin WAR
klein
groß
gedoplan.deJEE-Microservices mit Quarkus - eine Einführung

MicroProfile Runtimes: „Micro“ Frameworks
6
Anwendungsklassen
Konfigurationsfiles *
CDI Runtime
JPA Runtime
REST Runtime
JRE
build
run
* Anwendungsparameter,
DB-Verbindungen,
Messaging
Security
…
Fat JAR
JAR + Dependencies
groß
gedoplan.deJEE-Microservices mit Quarkus - eine Einführung

Workshop-Projekt
Source
github.com/GEDOPLAN/quarkus-workshop
Branches:
master
Demos, Skripte, Kopiervorlagen, …
jvmcon2019
basiert auf master
wird während des Workshops sukzessive aufgebaut
Tooling
JDK 8+ (z. B. adoptopenjdk.net)
Maven 3 (maven.apache.org/download.cgi)
Git Client (git-scm.com/downloads)
curl (curl.haxx.se/download.html)

Quarkus
Red Hats Antwort auf Spring Boot
Designierter Nachfolger von Thorntail (aka WildFly Swarm)
Optimiert für kurze Startzeiten
Hotspot und GraalVM
https://quarkus.io/

Quarkus
Core
+ Extensions
(= Maven Dependencies)
Project Bootstrap mit
Maven Plugin
(oder Gradle)
 quarkus.io/guides/maven-tooling.html
<dependencies>
<dependency>
<groupId>io.quarkus</groupId>
<artifactId>quarkus-resteasy</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<artifactId>quarkus-junit5</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
mvn io.quarkus:quarkus-maven-plugin:1.0.0.CR1:create
-DprojectGroupId=…
-DprojectArtifactId=…
-B

Quarkus
Maven-Plugin für Build
Thin jar target/quarkus-getting-started-runner.jar
Dependencies in target/lib/
Anwendungsstart
java –jar target/quarkus-getting-started-runner.jar
<plugins>
<plugin>
<artifactId>quarkus-maven-plugin</artifactId>
<version>${quarkus.version}</version>
<executions>
<execution>
<goals><goal>build</goal></goals>
</execution>

Quarkus
Development mode
Hot reload
bei REST/Web-Request
falls Quellcodeänderung
$ mvn quarkus:dev
Listening for transport dt_socket at address: 5005
17:54:50,319 INFO [io.qua.dep.QuarkusAugmentor] (main) Beginning quarkus au
17:54:50,949 INFO [io.qua.resteasy] (build-1) Resteasy running without serv
17:54:50,949 INFO [io.qua.resteasy] (build-1) - Add quarkus-undertow to run
17:54:50,980 INFO [io.qua.dep.QuarkusAugmentor] (main) Quarkus augmentation
17:54:52,452 INFO [io.quarkus] (main) Quarkus 0.26.1 started in 2.320s. Lis
17:54:52,452 INFO [io.quarkus] (main) Profile dev activated. Live Coding ac
17:54:52,454 INFO [io.quarkus] (main) Installed features: [cdi, resteasy]

Quarkus
Configuration
application.properties
Properties quarkus.… für Quarkus
quarkus.io/guides/config
quarkus.io/guides/all-config
Weitere Properties für Anwendung (MicroProfile Config)
Configuration Profiles %prod, %dev, %test
# Ports
quarkus.http.port=8080
# Logging
quarkus.log.console.format=%d{HH:mm:ss,SSS} %-6p [%c{1.}] (%t) %s%e%n
quarkus.log.console.color=false
quarkus.log.level=INFO
quarkus.log.category."some.logger.name".level=WARN
%dev.quarkus.log.category."some.logger.name".level=FINE

Demo: getting-started
Bootstrap
Start
-DprojectGroupId=jvmcon
-DprojectArtifactId=getting-started
-DclassName="jvmcon.GreetingResource"
-B
getting-started-bootstrap.sh
cd getting-started
mvn compile quarkus:dev

Kleiner Ausflug: JAX-RS
Klasse mit @Path definiert Rest Endpoints
Methoden mit @GET, @PUT, @POST, @DELETE
@Path kann auf Methoden ergänzend genutzt werden
Pfade dürfen Templates enthalten
@Produces und @Consumes bestimmen (De-)Serialisierung
Parameter können aus URL übernommen werden
siehe Klasse GreetingResource (nach Bootstrap ergänzt)
Beispiel-Aufrufe mittels curl
siehe getting-started-curl.txt

Übungs-Domäne
Skipass-Verwaltung und Nutzung
1. Schritt: skipass-manager
mit POST-Endpoint zur Erzeugung von Skipässen
skipass-manager
• POST /skipass?validTo=2019-12-14T18:00
Erzeugen eines Skipasses (id = UUID)
• GET /skipass/2a910ff2-b92a-477f-861d-36fdf2c3c249/validTo
Abfrage der Gültigkeit (Ende-Timestamp oder Ungültig-Wert)
• PUT /skipass/2a910ff2-b92a-477f-861d-36fdf2c3c249/blocked
Sperren oder Freigeben eines Skipasses
• …
DB
skipass-gate
• GET /gate/2a910ff2-b92a-477f-861d-36fdf2c3c249
Einlass-Prüfung (GREEN/RED)

Übungs-Domäne
1. Schritt: skipass-manager
mit POST-Endpoint zur Erzeugung von Skipässen
(Project Bootstrap, JAX-RS)
skipass-manager
• …
DB skipass-gate

Übung 1: Bootstrap skipass-manager
1. Erzeugen Sie das Quarkus-Projekt skipass-manager
2. Ergänzen Sie die Entity SkiPass
• Kopiervorlage: skipass.txt
• Paket, Getter, Setter, toString nach Gusto
-DprojectArtifactId=skipass-manager
-B
public class SkiPass {
private String id;
private LocalDateTime validFrom;
private LocalDateTime validTo;
private boolean blocked;

Übung 1: Bootstrap skipass-manager
3. Ergänzen Sie die Rest-Resource SkiPassResource
• @Path("skipass")
• Methode für Skipass-Anlage
• @POST
• @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
• Parameter
• @QueryParam("validTo") LocalDateTime validTo
• @QueryParam("validFrom") LocalDateTime validFrom
• neues SkiPass-Objekt instanziieren und seine Id als Returnwert liefern
4. Anwendung starten
5. Rest-Call ausprobieren
curl -X POST -i http://localhost:8080/skipass?validTo=2019-12-24T23:59
mvn compile quarkus:dev

Übungs-Domäne
2. Schritt: Skipässe persistent ablegen
(JPA, CDI, JSON-B)
Validierungslogik
skipass-manager
• …
DB skipass-gate

Kleiner Ausflug: CDI
Anwendungen / Geschäftslogik besteht aus vielen Services
die einander benutzen / referenzieren
deren Daten unterschiedlich lang benötigt werden
(gesamte Laufzeit, einzelner Request, …)
Application
Use Case
Domain Data
Service
Domain Data
Service
Data Repository
Data Repository Data Repository
Page / View Endpoint
TX
JPA
Mail
JMS

Definition von Beans (=Services)
und Zuordnung zu Scopes (=Lebensdauer)
Verknüpfung untereinander
mittels Injektion
Descriptor META-INF/beans.xml
für Quarkus optional
Inhalt wird von Quarkus (derzeit?) nicht genutzt
@ApplicationScoped
public class PersonRepository {
@ApplicationScoped
@Path("person")
public class PersonResource {
@Inject
PersonRepository personRepository;

Interceptors z. B. für Transaktionssteuerung
Weitere Features (hier nicht benötigt):
Qualifier
Alternatives
Producer
Events
@ApplicationScoped
@Transactional(rollbackOn = Exception.class)
@Inject
EntityManager entityManager;
public void persist(Person entity) {
this.entityManager.persist(entity);

Kleiner Ausflug: JPA
Aufgabenstellung:
Speichern und Laden von
Java-Objekten
Mapping OO  RDBMS
Entities (=persistente Objekte)
sind POJOs
nicht final
No-args constructor
@Entity
@Id
Diskussion über Ids, Generatoren, equals, hashCode siehe
javaeeblog.wordpress.com/2017/11/15/
identity-and-equality-of-jpa-entities/
@Entity
public class Person {
@Id
@GeneratedValue(strategy = …)
private Integer id;
private String name;
private String firstname;
protected Person() {
}

Kleiner Ausflug: JPA
EntityManager = API für CRUD, Queries, …
@Inject
EntityManager entityManager;
public Person findById(Integer id) {
return this.entityManager.find(Person.class, id);
}
public List<Person> findAll() {
return this.entityManager
.createQuery("select x from Person x", Person.class)
.getResultList();
}
public void persist(Person entity) {
this.entityManager.persist(entity);

JPA in Quarkus
Extensions für Hibernate und DB-Treiber
Konfiguration der Datasource(s)
META-INF/persistence.xml optional
mvn quarkus:add-extensions –Dextensions=quarkus-hibernate-orm,quarkus-jdbc-h2
# Datasource
quarkus.datasource.url=jdbc:h2:mem:test;…
quarkus.datasource.driver=org.h2.Driver
quarkus.datasource.username=showcase
quarkus.datasource.password=showcase
quarkus.hibernate-orm.database.generation=update
quarkus.datasource.hugo.url=jdbc:…

Kleiner Ausflug: JSON-B
(De-)Serialisierung POJO  JSON
Automatische Nutzung in JAX-RS
Mediatype application/json
Quarkus-Extension quarkus-resteasy-jsonb
(statt quarkus-resteasy)
Person person = new Person("Wacker", "Willi");
Jsonb jsonb = JsonbBuilder.create();
String personJson = jsonb.toJson(person);

Übung 2a: Persistenz in skipass-manager
1. Ergänzen Sie die für JPA nötigen Extensions
2. Konfigurieren Sie die Datasource
3. Machen Sie die Entity SkiPass JPA-fähig
• @Entity, @Id
• No-args constructor
mvn quarkus:add-extensions
–Dextensions=quarkus-hibernate-orm,quarkus-jdbc-h2
# Datasource
quarkus.datasource.url=jdbc:h2:~/h2/jvmcon;AUTO_SERVER=TRUE
quarkus.datasource.driver=org.h2.Driver
quarkus.datasource.username=jvmcon
quarkus.datasource.password=jvmcon
quarkus.hibernate-orm.database.generation=update

4. Ergänzen Sie die Klasse SkiPassRepository für CRUD-Operationen
• vgl. PersonRepository aus rest-cdi-jpa
• persist, findAll und findById reichen
5. Nutzen Sie SkiPassRepository in SkiPassResource
• Injizieren Sie eine SkiPassRepository-Instanz
• Ergänzen Sie die POST-Methode um die Speicherung des Skipasses
6. Prüfen Sie, ob mittels POST erzeugte Skipässe in der DB gespeichert
werden
• Das Treiber-Jar der H2-DB enthält einen einfachen Client
• liegt im lokalen Maven-Repository
(~/.m2/repository/com/h2database/h2/1.4.197/h2-1.4.197.jar)
• Start per java -jar h2-1.4.197.jar

7. Tauschen Sie die Quarkus-Extension für Rest gegen die mit
JSON-B-Unterstützung aus
• quarkus-resteasy-jsonb
8. Ergänzen Sie SkiPassResource um GET-Methoden für alle
Skipässe bzw. für einen Skipass in JSON
• GET /skipass
• GET /skipass/{id}
9. Fragen Sie zum Test bspw. per curl Skipässe ab
• curl http://localhost:8080/skipass
• curl http://localhost:8080/skipass/2a910ff2-b92a-477f-861d-36fdf2c3c249

Übung 2b: Logik für Skipass-Validierung
1. Ergänzen Sie den Rest-Service um eine PUT-Methode
zum Setzen des blocked-Attributs eines Skipasses
• PUT /skipass/{id}/blocked
• Konsumiert boolean als JSON
• Skipass zur angegebenen Id suchen und blocked setzen
• @Transactional
2. Ergänzen Sie eine weitere Methode zur Abfrage des
Gültigkeitsendes eines Skipasses
• GET /skipass/{id}/validTo
• Liefert LocalDateTime-Objekt als JSON
• falls Skipass gültig (*), sein validTo
(* vorhanden, nicht blockiert, jetzt gültig)
• andernfalls LocalDateTime.MIN

Übungs-Domäne
3. Schritt: Service skipass-gate
mit Aufruf von skipass-manager
(Rest Client)
skipass-manager
• …
DB skipass-gate

Kleiner Ausflug: MicroProfile Rest Client
Rest Client
Injizierbare REST clients
aus Interface generiert
konfigurierbare URL
@Path("v2")
@RegisterRestClient
public interface CountryApi {
@GET
@Path("all")
@Produces("application/json")
Collection<Country> getAll();
de.gedoplan.showcase.….CountryApi/mp-rest/url=http://restcountries.eu/rest
META-INF/microprofile-config.properties
@Path("country")
@ApplicationScoped
public class CountryResource {
@Inject
@RestClient
CountryApi countryClient;
@GET
@Path("count")
@Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
public int getCount() {
return countryClient.getAll().size();

MP Rest Client in Quarkus
Extension
Konfiguration von externer URL und Scope auch in
application.properties möglich
mvn quarkus:add-extensions –Dextensions=quarkus-rest-client
# Rest Client
fully.qual.rest.Intf/mp-rest/url=http://…
fully.qual.rest.Intf/mp-rest/scope=javax.enterprise.context.ApplicationScoped

Übung 3: skipass-gate
1. Erzeugen Sie das Quarkus-Projekt skipass-gate
2. Ergänzen Sie ein Rest Client Interface SkiPassManager
• beschreibt Ihren Rest Service in skipass-manager
(Methode für GET /skipass/{id}/validTo reicht)
• @RegisterRestClient
-DprojectArtifactId=skipass-gate
-Dextensions=quarkus-resteasy-jsonb,quarkus-rest-client
-B

3. Ergänzen Sie in skipass-gate den Service GateService
• zunächst nur als Wrapper um SkiPassManager
(Kopiervorlage: gateservice.txt)
@ApplicationScoped
public class GateService {
@Inject
@RestClient
SkiPassManager skiPassManager;
public boolean isValid(String skiPassId) {
LocalDateTime validTo = fetch(skiPassId);
return validTo != null && validTo.isAfter(LocalDateTime.now());
}
private LocalDateTime fetch(String skiPassId) {
return this.skiPassManager.getValidTo(skiPassId);
}

4. Ergänzen Sie in skipass-gate einen Rest Endpoint
• @Path("gate")
• GateService-Objekt injizieren
• GET-Methode für Tor-Öffnung
• GET /gate/{id}
• nutzt GateService zur Prüfung
• liefert "GREEN" oder "RED" in text/plain
5. Konfigurieren Sie andere Ports
• HTTP-Port mit Config Property:
quarkus.http.port=8180
• Debug-Port mittels Startparameter: -Ddebug=5105
6. Prüfen Sie die Funktion mit curl

Übungs-Domäne
4. Schritt: Fault Tolerance in skipass-gate
skipass-manager
• …
DB skipass-gate

Kleiner Ausflug: MicroProfile Fault Tolerance
Interceptors für Resilience
@Retry wiederholt Aufruf bei Fehler (=Exception)
@Timeout bricht langsame Aufrufe ab
@Fallback liefert Ersatzwert
@Retry(maxRetries = 4)
public int doSomethingWithRetry() {
@Timeout(1000)
public int doSomethingWithTimeout() {
private int return42() {
return 42;
}
@Fallback(fallbackMethod = "return42")
public int doSomethingWithFallback() {

MicroProfile Fault Tolerance
Interceptors für Resilience
@CircuitBreaker unterdrückt Aufrufe bei hoher Fehlerrate
Quarkus-Extension: quarkus-smallrye-fault-tolerance
@CircuitBreaker(failureRatio = 0.25, requestVolumeThreshold = 10)
public int doSomethingWithCircuitBreaker() {
closed open
half-open
zu viele
Fehler
ok
Delay
Fehler

Übung 4: Fault Tolerance in skipass-gate
1. Machen Sie GateService.isValid in skipass-gate
fault-tolerant
• skipass-manager nicht erreichbar  Gate öffnen
• Fallback-Methode, die immer true liefert
• @Fallback auf isValid
2. Prüfen Sie die Funktion von skipass-gate bei nicht laufendem
skipass-manager

Übungs-Domäne
5. Schritt: Caching der Skipass-daten in skipass-gate
Invalidierung des Caches per Message
skipass-manager
• …
DB skipass-gate

Übung 5a: Cache in skipass-gate
1. Simulieren Sie eine langsame Ausführung von skipass-gate
• In skipass-manager,
Methode für GET /skipass/{id}/validTo:
Thread.sleep(3000)
2. Verifizieren Sie, dass skipass-gate nun recht zäh arbeitet
3. Cachen Sie die Skipass-Gültigkeit in skipass-gate,
GateService
• nutzen Sie ein ConcurrentMap<String,
LocalDateTime> zum cachen der Gültigkeit der Skipässe
(Kopiervorlage: gateservice-chached.txt)

Übung 5a: Cache in skipass-gate
4. Verifizieren Sie, dass skipass-gate
• nun nur einmal pro Id langsam arbeitet,
• danach aber auch bei nachträglicher Blockierung eines
Skipasses weiter mit veralteten Daten arbeitet
Abhilfe: Invalidieren (Entfernen) der gecachten Einträge in skipass-
gate nach jeder Änderung in skipass-manager
skipass-manager
skipass-gate
2a910ff2-b92a-477f-861d-36fdf2c3c249

Kleiner Ausflug: (Reactive) Messaging
@Incoming = Meldungsempfänger
Analog: @Outgoing für Meldungsproduzenten
im Workshop ungenutzt
@Channel(…) Emitter
= Brücke imperativ  reaktiv
@Incoming("channel-one")
public void onReceive(String someReceivedString) {
@Inject
@Channel("channel-two")
Emitter<String> emitter;
…
this.emitter.send(someString);

Reactive Message in Quarkus mit AMQP
Extension
Konfiguration
mvn quarkus:add-extensions –Dextensions=quarkus-smallrye-reactive-messaging-amqp
# Messaging
amqp-username=quarkus
amqp-password=quarkus
mp.messaging.incoming.channel-one.connector=smallrye-amqp
mp.messaging.incoming.channel-one.address=topic-one-on-amqp-server
mp.messaging.incoming.channel-one.durable=false
mp.messaging.incoming.channel-one.broadcast=true
mp.messaging.outgoing.channel-two.connector=smallrye-amqp
mp.messaging.outgoing.channel-two.address=topic-two-on-amqp-server
mp.messaging.outgoing.channel-two.durable=false
mp.messaging.outgoing.channel-two.broadcast=true

Übung 5b: Cache in skipass-gate
1. Installieren, konfigurieren und starten Sie ActiveMQ Artemis
• Demo-Projekt active-mq-artemis
• mvn lädt Artemis herunter
und konfiguriert Broker in target/demoserver
• Start: target/demoserver/bin/artemis run
2. Ergänzen Sie die AMQP-Konfiguration in skipass-manager
(Kopiervorlage: skipass-manager-amqp.txt)
# Messaging
mp.messaging.outgoing.skipassInvalidation.connector=smallrye-amqp
mp.messaging.outgoing.skipassInvalidation.address=skipassInvalidation
mp.messaging.outgoing.skipassInvalidation.durable=false
mp.messaging.outgoing.skipassInvalidation.broadcast=true

3. Senden Sie die Ids von veränderten Skipässen als Message
• In SkiPassResource in skipass-manager:
• Emitter<String> injizieren für Channel
skipassInvalidation
• In Methode für PUT /skipass/{id}/blocked am Ende
Id des geänderten Skipasses versenden
4. Ergänzen Sie die AMQP-Konfiguration in skipass-gate
(Kopiervorlage: skipass-gate-amqp.txt)
mp.messaging.incoming.skipassInvalidation.connector=smallrye-amqp
mp.messaging.incoming.skipassInvalidation.address=skipassInvalidation
mp.messaging.incoming.skipassInvalidation.durable=false
mp.messaging.incoming.skipassInvalidation.broadcast=true

5. Ergänzen Sie im GateService von skipass-gate eine
Methode,
• die eingehende Ids von veränderten Skipässen annimmt
• und diese aus dem Cache entfernt
6. Verifizieren Sie dass skipass-gate nun auch nach
(Ent-)Sperren von Skipässen richtig arbeitet
@Incoming("skipassInvalidation")
public void invalidate(String skiPassId) {
this.cache.remove(skiPassId);
}

Weitere Quarkus-Features
Tests mit @QuarkustTest
OpenAPI
MongoDB, Neo4j, …
Kafka, JMS, Camel
OpenID Connect
Health, Metrics
Spring Integration
Scheduling
Mail
Native Mode

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