1. 概述
在本教程中，我们将学习如何使用Spring Cloud Function(SCF)框架开发可部署在Microsoft Azure Functions中的Java应用程序。
我们将讨论它的关键概念，开发一个示例应用程序，将其部署在Azure Functions服务上，并最终对其进行测试。
2. 关键概念
Azure Functions服务提供了一个Serverless环境，我们可以在其中部署应用程序而无需担心基础架构管理。我们可以遵循为相应SDK库定义的框架，使用不同的编程语言(如Java、Python、C#等)编写应用程序，这些应用程序可以通过源自Azure服务(如Blob存储、表存储、Cosmos DB数据库、事件桥等)的各种事件来调用。最终，应用程序可以处理事件数据并将其发送到目标系统。
Java Azure Function库提供了基于注解的强大编程模型，它有助于将方法注册到事件，从源系统接收数据，然后更新目标系统。
SCF框架为Azure Functions和其他Serverless云原生服务(如AWS Lambda、Google Cloud Functions和Apache OpenWhisk)编写的底层程序提供了抽象，这一切都归功于SCF Azure适配器：
由于其统一的编程模型，它有助于跨不同平台移植相同的代码。此外，我们可以轻松地将Spring框架的依赖注入等主要功能引入到Serverless应用程序中。
通常，我们实现核心函数接口，例如Function<I, O>、Consumer<I>和Supplier<O>，并将它们注册为Spring Bean。然后，此Bean会自动装配到事件处理程序类中，并在该类中使用@FunctionName注解来应用端点方法。
此外，SCF还提供了一个FunctionCatlog Bean，可以自动装配到事件处理程序类中。我们可以使用FunctionCatlaog#lookup(“«Bean name>>“)方法检索已实现的函数接口。FunctionCatalog类将其包装在SimpleFunctionRegistry.FunctionInvocationWrapper类中，该类提供了其他功能，例如函数组合和路由。
我们将在下一节中了解更多信息。
3. 先决条件
首先，我们需要一个有效的Azure订阅来部署Azure函数应用程序。
Java应用程序的端点必须遵循Azure函数的编程模型，因此我们必须对其使用Maven依赖：
<dependency>
<groupId>com.microsoft.azure.functions</groupId>
<artifactId>azure-functions-java-library</artifactId>
<version>3.1.0</version>
</dependency>
应用程序代码准备就绪后，我们将需要Azure Functions Maven插件将其部署到Azure中：
<plugin>
<groupId>com.microsoft.azure</groupId>
<artifactId>azure-functions-maven-plugin</artifactId>
<version>1.24.0</version>
</plugin>
Maven工具可帮助将应用程序打包到部署到Azure Functions服务所规定的标准结构中，与往常一样，该插件可帮助指定Azure Function的部署配置，如appname、resourcegroup、appServicePlanName等。
现在，让我们定义SCF库Maven依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-function-adapter-azure</artifactId>
<version>4.1.3</version>
</dependency>
该库在用Java编写的Azure函数处理程序中启用了SCF和Spring依赖注入功能，处理程序指的是我们应用@FunctionName标注的Java方法，也是处理来自Azure服务(如Blob存储、Cosmos DB事件桥等)或自定义应用程序的任何事件的入口点。
应用程序jar的Manifest文件必须将入口点指向使用@SpringBootApplication标注的Spring Boot类，我们可以在maven-jar-plugin的帮助下明确设置它：
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
<version>3.4.2</version>
<configuration>
<archive>
<manifest>
<mainClass>cn.tuyucheng.taketoday.functions.AzureSpringCloudFunctionApplication</mainClass>
</manifest>
</archive>
</configuration>
</plugin>
另一种方法是在pom.xml文件中设置start-class属性值，但这只有当我们将spring-boot-starter-parent定义为父级时才有效：
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.7.11</version>
<relativePath/>
</parent>
最后，我们设置start-class属性：
<properties>
<start-class>cn.tuyucheng.taketoday.functions.AzureSpringCloudFunctionApplication</start-class>
</properties>
此属性确保调用Spring Boot主类，初始化Spring Bean并允许它们自动装配到事件处理程序类中。
最后，Azure需要对应用程序进行特定类型的打包，因此我们必须禁用默认的Spring Boot打包并启用spring boot thin layout：
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot.experimental</groupId>
<artifactId>spring-boot-thin-layout</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
</plugin>
4. Java实现
让我们考虑这样一个场景：Azure Function应用程序根据员工居住城市计算员工的津贴，该应用程序通过HTTP接收员工JSON字符串，并通过将津贴添加到工资中将其发送回去。
4.1 使用普通Spring Bean实现
首先，我们将定义开发此Azure函数应用程序的主要类：
让我们首先定义EmployeeSalaryFunction：
public class EmployeeSalaryFunction implements Function<Employee, Employee> {
@Override
public Employee apply(Employee employee) {
int allowance;
switch (employee.getCity()) {
case "Chicago" -> allowance = 5000;
case "California" -> allowance = 2000;
case "New York" -> allowance = 2500;
default -> allowance = 1000;
}
int finalSalary = employee.getSalary() + allowance;
employee.setSalary(finalSalary);
return employee;
}
}
EmployeeSalaryFunction类实现了接口java.util.function.Function，EmployeeSalaryFunction#apply()方法将基于城市的津贴添加到员工的基本工资中。
要将此类加载为Spring Bean，我们将在ApplicationConfiguration类中实例化它：
@Configuration
public class ApplicationConfiguration {
@Bean
public Function<Employee, Employee> employeeSalaryFunction() {
return new EmployeeSalaryFunction();
}
}
我们已经将@Configuration注解应用于此类，以便Spring框架知道这是Bean定义的来源，@Bean方法employeeSalaryFunction()创建EmployeeSalaryFunction类型的Spring Bean employeeSalaryFunction。
现在，让我们使用@Autowired注解将这个employeeSalaryFunction Bean注入到EmployeeSalaryHandler类中：
@Component
public class EmployeeSalaryHandler {
@Autowired
private Function<Employee, Employee> employeeSalaryFunction;
@FunctionName("employeeSalaryFunction")
public HttpResponseMessage calculateSalary(
@HttpTrigger(
name="http",
methods = HttpMethod.POST,
authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS)HttpRequestMessage<Optional<Employee>> employeeHttpRequestMessage,
ExecutionContext executionContext
) {
Employee employeeRequest = employeeHttpRequestMessage.getBody().get();
Employee employee = employeeSalaryFunction.apply(employeeRequest);
return employeeHttpRequestMessage.createResponseBuilder(HttpStatus.OK)
.body(employee)
.build();
}
}
Azure事件处理程序函数主要按照Java Azure Function SDK编程模型编写，但是，它在类级别使用Spring框架的@Component注解，并在employeeSalaryFunction字段上使用@Autowired注解。按照惯例，确保自动装配的Bean的名称与@FunctionName注解中指定的名称匹配是一种很好的做法。
类似地，我们可以扩展Spring框架对其他Azure函数触发器的支持，例如@BlobTrigger、@QueueTrigger、@TimerTrigger等。
4.2 使用SCF实现
在必须动态检索函数Bean的情况下，显式自动装配所有函数并不是最佳解决方案。
假设我们有多个实现来根据城市计算员工的最终工资：
我们定义了NewYorkSalaryCalculatorFn、ChicagoSalaryCalculatorFn和CaliforniaSalaryCalculatorFn等函数，这些函数根据员工居住的城市计算员工的最终工资。
我们来看看CaliforniaSalaryCalculatorFn类：
public class CaliforniaSalaryCalculatorFn implements Function<Employee, Employee> {
@Override
public Employee apply(Employee employee) {
Integer finalSalary = employee.getSalary() + 3000;
employee.setSalary(finalSalary);
return employee;
}
}
该方法在员工基本工资的基础上额外增加3000美元的津贴，其他城市员工工资计算函数大致类似。
入口方法EmployeeSalaryHandler#calculateSalaryWithSCF()使用EmployeeSalaryFunctionWrapper#getCityBasedSalaryFunction()来检索适当的城市特定函数来计算员工的工资：
public class EmployeeSalaryFunctionWrapper {
private FunctionCatalog functionCatalog;
public EmployeeSalaryFunctionWrapper(FunctionCatalog functionCatalog) {
this.functionCatalog = functionCatalog;
}
public Function<Employee, Employee> getCityBasedSalaryFunction(Employee employee) {
Function<Employee, Employee> salaryCalculatorFunction;
switch (employee.getCity()) {
case "Chicago" -> salaryCalculatorFunction = functionCatalog.lookup("chicagoSalaryCalculatorFn");
case "California" -> salaryCalculatorFunction = functionCatalog.lookup("californiaSalaryCalculatorFn|defaultSalaryCalculatorFn");
case "New York" -> salaryCalculatorFunction = functionCatalog.lookup("newYorkSalaryCalculatorFn");
default -> salaryCalculatorFunction = functionCatalog.lookup("defaultSalaryCalculatorFn");
}
return salaryCalculatorFunction;
}
}
我们可以通过将FunctionCatalog对象传递给构造函数来实例化EmployeeSalaryFunctionWrapper，然后我们通过调用EmployeeSalaryFunctionWrapper#getCityBasedSalaryFunction()来检索正确的工资计算器函数Bean，FunctionCatalog#lookup(«Bean name>>)方法有助于检索工资计算器函数Bean。
此外，函数Bean是支持函数组合和路由的SimpleFunctionRegistry$FunctionInvocationWrapper的一个实例。例如，functionCatalog.lookup(“californiaSalaryCalculatorFn|defaultSalaryCalculatorFn”)将返回一个组合函数，此函数上的apply()方法等效于：
californiaSalaryCalculatorFn.andThen(defaultSalaryCalculatorFn).apply(employee)
这意味着来自加州的员工既可获得州政府补贴，又可获得额外的默认补贴。
最后我们来看一下事件处理函数：
@Component
public class EmployeeSalaryHandler {
@Autowired
private FunctionCatalog functionCatalog;
@FunctionName("calculateSalaryWithSCF")
public HttpResponseMessage calculateSalaryWithSCF(
@HttpTrigger(
name="http",
methods = HttpMethod.POST,
authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS)HttpRequestMessage<Optional<Employee>> employeeHttpRequestMessage,
ExecutionContext executionContext
) {
Employee employeeRequest = employeeHttpRequestMessage.getBody().get();
executionContext.getLogger().info("Salary of " + employeeRequest.getName() + " is:" + employeeRequest.getSalary());
EmployeeSalaryFunctionWrapper employeeSalaryFunctionWrapper = new EmployeeSalaryFunctionWrapper(functionCatalog);
Function<Employee, Employee> cityBasedSalaryFunction = employeeSalaryFunctionWrapper.getCityBasedSalaryFunction(employeeRequest);
Employee employee = cityBasedSalaryFunction.apply(employeeRequest);
executionContext.getLogger().info("Final salary of " + employee.getName() + " is:" + employee.getSalary());
return employeeHttpRequestMessage.createResponseBuilder(HttpStatus.OK)
.body(employee)
.build();
}
}
与上一节讨论的calcuateSalary()方法不同，calculateSalaryWithSCF()使用自动注入到类的FunctionCatalog对象。
5. 部署并运行应用程序
我们将使用Maven在Azure Functions上编译、打包和部署应用程序，让我们从IntelliJ运行Maven目标：
成功部署后，以下函数将显示在Azure门户上：
最后，从Azure门户获取它们的端点后，我们可以调用它们并检查结果：
此外，可以在Azure门户上确认函数调用：
6. 总结
在本文中，我们学习了如何使用Spring Cloud Function框架开发Java Azure Function应用程序，该框架允许使用基本的Spring依赖注入功能，此外，FunctionCatalog类还提供了与组合和路由等函数相关的功能。
虽然与低级Java Azure Function库相比，该框架可能会增加一些开销，但它提供了显著的设计优势。因此，只有在仔细评估应用程序的性能需求后才应采用它。
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