Spring Web Flow 與 Terracotta 打造高可用有狀態 Web 應用

Spring Web Flow 核心價值

Spring Web Flow (SWF) 將「流程」提升為一等公民，提供宣告式流程定義（XML/Java DSL），支援與 Spring MVC、Struts、JSF 整合。核心優勢：

• 集中管理控制邏輯（如搜尋流程），避免分散在多處。
• 組合簡單流程構建複雜業務模組。
• 線性程式模型替代冗長 if/else，定義嚴格導航規則。
• 流程結束自動清理記憶體。
• 支援四大受管作用域：request、flash、flow、conversation，各具獨特生命週期語意。
• 自動處理瀏覽器前進/後退/刷新。
• 可視化編輯器 (Spring IDE) 支援流程圖編輯。
• 脫離容器單元測試流程邏輯。

企業級擴展與高可用挑戰

• 如何水平擴展提升吞吐量？
• 如何消除單點故障，滿足 SLA（如 99.999% 可用性）？
• Session 粘滯負載平衡不足以保證故障轉移時狀態無縫遷移。

叢集 vs 快取：叢集 = 多 JVM 共享應用狀態；快取 = 讓狀態貼近執行上下文。快取是叢集子集。

Terracotta for Spring 解決方案

核心特性

• HTTP Session 叢集：透明共享 SWF 會話狀態與放入 Session 的物件，保證高可用與故障轉移。
• Spring Bean 叢集：Singleton 與 Session-scoped Bean 生命週期語意在叢集間保持一致，聲明式配置哪些 Bean 需叢集。
• POJO 透明叢集：無需實作 Serializable、無需修改代碼，類載入期透明生效。傳輸記憶體級差量變更，而非序列化整個物件圖。
• 虛擬記憶體管理：分散式 GC 與虛擬堆，允許 4GB 物理記憶體運行 200GB 堆應用，無需擔心會話資料超過實體堆。

架構原理

• 採用 AOP 技術在類載入時植入叢集邏輯，維護 Java 語意（物件引用、方法呼叫、GC）。
• 中心調度器 管理客戶端節點，採 Lazy 方式僅將「髒資料」推送給引用該資料的節點。
• 支援 Session 粘滯負載平衡，進一步減少跨節點資料同步。
• 調度器可配置備援，避免單點故障；可獨立擴展調度器叢集。

實戰範例：Sellitem 應用

Spring MVC 整合

<servlet>
  <servlet-name>sellitem</servlet-name>
  <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
  <init-param>
    <param-name>contextConfigLocation</param-name>
    <param-value>/WEB-INF/sellitem-servlet-config.xml /WEB-INF/sellitem-webflow-config.xml</param-value>
  </init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
  <servlet-name>sellitem</servlet-name>
  <url-pattern>*.htm</url-pattern>
</servlet-mapping>

Flow Executor 與 Registry 配置

<flow:executor id="flowExecutor" registry-ref="flowRegistry"/>
<flow:registry id="flowRegistry">
  <flow:location path="/WEB-INF/flows/**-flow.xml" />
</flow:registry>

流程定義 (sellitem-flow.xml)

<flow xmlns="https://www.springframework.org/schema/webflow" ...>
  <var name="sale" class="org.springframework.webflow.samples.sellitem.Sale"/>
  <start-state idref="enterPriceAndItemCount"/>

  <view-state id="enterPriceAndItemCount" view="priceAndItemCountForm">
    <render-actions><action bean="formAction" method="setupForm"/></render-actions>
    <transition on="submit" to="enterCategory">
      <action bean="formAction" method="bindAndValidate">
        <attribute name="validatorMethod" value="validatePriceAndItemCount"/>
      </action>
    </transition>
  </view-state>

  <view-state id="enterCategory" view="categoryForm">
    <transition on="submit" to="requiresShipping">
      <action bean="formAction" method="bind"/>
    </transition>
  </view-state>

  <decision-state id="requiresShipping">
    <if test="${flowScope.sale.shipping}" then="enterShippingDetails" else="processSale"/>
  </decision-state>

  <view-state id="enterShippingDetails" view="shippingDetailsForm">
    <transition on="submit" to="processSale">
      <action bean="formAction" method="bind"/>
    </transition>
  </view-state>

  <action-state id="processSale">
    <bean-action bean="saleProcessor" method="process">
      <method-arguments><argument expression="flowScope.sale"/></method-arguments>
    </bean-action>
    <transition on="success" to="finish"/>
  </action-state>

  <end-state id="finish" view="costOverview">
    <entry-actions><action bean="formAction" method="setupForm"/></entry-actions>
  </end-state>

  <import resource="sellitem-beans.xml"/>
</flow>

關鍵點：flowScope 存放跨請求共享的 Sale 物件；FormAction 處理表單綁定與驗證；action-state 呼叫業務邏輯 SaleProcessor。

FormAction 與 Validator 配置

<bean id="formAction" class="org.springframework.webflow.action.FormAction">
  <property name="formObjectName" value="sale"/>
  <property name="validator">
    <bean class="org.springframework.webflow.samples.sellitem.SaleValidator"/>
  </property>
</bean>

Terracotta 叢集配置

tc-config.xml 聲明式配置

<application>
  <spring>
    <jee-application name="swf-sellitem">
      <session-support>true</session-support>
      <instrumented-classes>
        <include>
          <class-expression>org.springframework.webflow.samples.sellitem.Sale</class-expression>
        </include>
      </instrumented-classes>
    </jee-application>
  </spring>
</application>

啟用 session-support 即可自動叢集 HTTP Session 及其中引用的 Sale 類別實例。

啟動 Tomcat 整合 Terracotta

set JAVA_OPTS=-Xbootclasspath/p:"%DSO_BOOT_JAR%"
set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -Dtc.install-root="%TC_INSTALL_DIR%"
set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -Dtc.config="%LOCAL_DIR%\tc-config.xml"

• DSO_BOOT_JAR：指向 dso-boot.jar（Terracotta 安裝目錄 common/lib/dso-boot）。
• TC_INSTALL_DIR：Terracotta 安裝根目錄。
• LOCAL_DIR：包含 tc-config.xml 的目錄。

總結

Spring Web Flow 提供強大的有狀態 Web 應用開發模型；Terracotta for Spring 以零代碼修改、聲明式配置賦予其企業級高可用、橫向擴展與透明故障轉移能力。兩者結合，開啟「有狀態、基於會話、可擴展、高可用」Web 應用建構新范式。