Docker 详解：容器化

Docker 是微服务部署的基石。它把应用及其依赖打包成镜像，在任何 Linux 环境下都能一致运行，彻底解决"我电脑上能跑"的问题。

一、为什么需要 Docker？

1.1 没有 Docker 时的部署之痛

开发："我这跑得好好的啊"
运维："服务器上就是报错，JDK 版本不对"

问题根源：
  开发环境：JDK 17 + MySQL 8.0 + Redis 7.0
  测试环境：JDK 11 + MySQL 5.7 + Redis 5.0
  生产环境：JDK 17 + MySQL 8.0 + Redis 6.0

  每个环境配置不同，到处是"环境不一致"的坑。

1.2 Docker 如何解决

Docker 镜像 = 应用 + 依赖 + 配置 + 操作系统库，全部打包在一起

  ┌─────────────────────────────────────┐
  │          Docker 镜像                 │
  │  ┌──────────────────────────────┐   │
  │  │  应用 jar 包（order-service）  │   │
  │  ├──────────────────────────────┤   │
  │  │  JDK 17                      │   │
  │  ├──────────────────────────────┤   │
  │  │  Alpine Linux（5MB）          │   │
  │  └──────────────────────────────┘   │
  └─────────────────────────────────────┘

  开发环境 → 构建一次镜像 → 测试/预发/生产环境 → 统一运行

1.3 Docker vs 虚拟机

虚拟机：                              Docker：

  ┌──────────────────┐                ┌──────────────────┐
  │ App A  │ App B   │                │ App A  │ App B   │
  ├────────┴─────────┤                ├────────┴─────────┤
  │ Guest OS (1GB)   │                │  Docker Engine    │
  ├──────────────────┤                ├──────────────────┤
  │ Hypervisor       │                │  Host OS (共享)   │
  ├──────────────────┤                ├──────────────────┤
  │ Host OS          │                │  物理服务器        │
  ├──────────────────┤                └──────────────────┘
  │ 物理服务器         │
  └──────────────────┘                启动：秒级
  启动：分钟级                          占用：MB 级别
  占用：GB 级别                         隔离：进程级（轻量）
  隔离：完全隔离（重）                   数量：单机可跑上百个
  数量：单机几十个

二、核心概念

2.1 三大核心对象

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    Docker 三大核心对象                          │
│                                                               │
│  镜像（Image）         容器（Container）       仓库（Registry） │
│  ┌──────────────┐     ┌──────────────┐     ┌──────────────┐  │
│  │ 静态的模板    │     │ 运行的实例    │     │ 存放镜像的地方 │  │
│  │ Java 类      │     │ Java 对象    │     │ 代码仓库      │  │
│  │              │     │              │     │              │  │
│  │ docker build │ ──→ │ docker run   │ ──→ │ docker push  │  │
│  │ 构建镜像     │     │ 启动容器     │     │ 推送到仓库    │  │
│  └──────────────┘     └──────────────┘     └──────────────┘  │
│                                                               │
│  类比：                                                       │
│  镜像 = 光盘（ISO 文件）                                       │
│  容器 = 播放中的光盘（运行实例）                                │
│  仓库 = 光盘架（存放光盘的地方）                                │
│                                                               │
│  一个镜像可以启动多个容器，每个容器相互隔离                      │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

2.2 镜像分层

Docker 镜像由多层组成，每层只存储差异：

  ┌──────────────────────────────────────┐
  │  容器层（可写）                        │  ← 容器运行时写入
  ├──────────────────────────────────────┤
  │  第 4 层：COPY app.jar               │  ← 应用代码
  ├──────────────────────────────────────┤
  │  第 3 层：RUN mvn package             │  ← 构建
  ├──────────────────────────────────────┤
  │  第 2 层：RUN apt-get install jdk    │  ← 依赖安装
  ├──────────────────────────────────────┤
  │  第 1 层：FROM ubuntu:22.04          │  ← 基础镜像
  └──────────────────────────────────────┘

  优点：
  ✅ 镜像层共享：多个镜像共用同一基础层，节省磁盘
  ✅ 增量更新：只更新变化的层，拉取镜像更快
  ✅ 版本管理：每层都有唯一 ID，可追溯

三、常用命令

3.1 镜像操作

bash

# 搜索镜像
docker search openjdk

# 拉取镜像
docker pull openjdk:17-slim

# 查看本地镜像
docker images

# 删除镜像
docker rmi <image-id>

# 构建镜像
docker build -t order-service:1.0 .

# 打标签
docker tag order-service:1.0 registry.example.com/order-service:1.0

# 推送镜像
docker push registry.example.com/order-service:1.0

3.2 容器操作

bash

# 启动容器
docker run -d \
  --name order-service \
  -p 8080:8080 \
  -e SPRING_PROFILES_ACTIVE=prod \
  -v /host/logs:/app/logs \
  order-service:1.0

# 查看运行中的容器
docker ps

# 查看所有容器（包括已停止）
docker ps -a

# 查看容器日志
docker logs -f order-service

# 进入容器
docker exec -it order-service /bin/bash

# 停止容器
docker stop order-service

# 删除容器
docker rm order-service

# 查看容器资源使用
docker stats order-service

3.3 常用参数

参数	说明	示例
`-d`	后台运行	`docker run -d ...`
`-p`	端口映射（宿主机:容器）	`-p 8080:8080`
`-e`	环境变量	`-e JAVA_OPTS="-Xmx512m"`
`-v`	挂载卷（宿主机:容器）	`-v /data:/app/data`
`--name`	容器名称	`--name order-service`
`--network`	指定网络	`--network my-net`
`--restart`	重启策略	`--restart=always`

四、Dockerfile

4.1 核心指令

dockerfile

# ============ 基础镜像 ============
FROM openjdk:17-slim

# ============ 元数据 ============
LABEL maintainer="[email protected]"
LABEL version="1.0"

# ============ 工作目录 ============
WORKDIR /app

# ============ 复制文件 ============
COPY target/order-service.jar app.jar

# ============ 运行命令（构建时） ============
RUN mkdir -p /app/logs && chmod 755 /app/logs

# ============ 环境变量 ============
ENV SPRING_PROFILES_ACTIVE=prod
ENV JAVA_OPTS="-Xms256m -Xmx512m"

# ============ 声明端口（文档作用） ============
EXPOSE 8080

# ============ 启动命令 ============
ENTRYPOINT ["java", "${JAVA_OPTS}", "-jar", "app.jar"]

4.2 关键指令对比

指令	执行时机	用途
RUN	构建时（build）	安装软件、创建目录
CMD	运行时（run）	默认启动命令，可被覆盖
ENTRYPOINT	运行时（run）	容器入口，不可被覆盖
COPY	构建时	复制文件到镜像
ADD	构建时	复制 + 自动解压 tar/URL 下载

dockerfile

# CMD vs ENTRYPOINT 区别

# CMD：可被 docker run 后的参数覆盖
CMD ["java", "-jar", "app.jar"]
# docker run image java -jar other.jar  ← CMD 被覆盖

# ENTRYPOINT：固定入口，docker run 后的参数追加到后面
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]
# docker run image --server.port=9090  ← 追加参数，不会覆盖

4.3 多阶段构建

dockerfile

# ============ 阶段 1：构建 ============
FROM maven:3.9-eclipse-temurin-17 AS builder
WORKDIR /build
COPY pom.xml .
RUN mvn dependency:go-offline
COPY src ./src
RUN mvn package -DskipTests

# ============ 阶段 2：运行 ============
FROM openjdk:17-slim
WORKDIR /app
COPY --from=builder /build/target/*.jar app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]

# 最终镜像大小：只有 JRE + jar，不包含 Maven 和源码
# 从 ~600MB 缩减到 ~200MB

4.4 Spring Boot Dockerfile 最佳实践

dockerfile

# 使用分层 JAR，加速镜像构建
FROM openjdk:17-slim AS builder
WORKDIR /app
COPY target/*.jar app.jar
RUN java -Djarmode=layertools -jar app.jar extract

FROM openjdk:17-slim
WORKDIR /app

# 分层复制（依赖层变化少，可复用缓存）
COPY --from=builder /app/dependencies/ ./
COPY --from=builder /app/spring-boot-loader/ ./
COPY --from=builder /app/snapshot-dependencies/ ./
COPY --from=builder /app/application/ ./

ENTRYPOINT ["java", "org.springframework.boot.loader.launch.JarLauncher"]

五、Docker Compose

Docker Compose 用于定义和运行多容器应用。一个 YAML 文件描述所有服务，一条命令全部启动。

5.1 微服务 Compose 示例

yaml

version: '3.8'

services:
  # ============ 基础设施 ============
  mysql:
    image: mysql:8.0
    container_name: mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root123
      MYSQL_DATABASE: order_db
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
    healthcheck:
      test: ["CMD", "mysqladmin", "ping", "-h", "localhost"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5

  redis:
    image: redis:7-alpine
    container_name: redis
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - redis-data:/data
    healthcheck:
      test: ["CMD", "redis-cli", "ping"]
      interval: 10s

  nacos:
    image: nacos/nacos-server:v2.3.0
    container_name: nacos
    environment:
      MODE: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
      - "9848:9848"

  # ============ 业务服务 ============
  order-service:
    build: ./order-service
    container_name: order-service
    ports:
      - "8081:8080"
    environment:
      SPRING_DATASOURCE_URL: jdbc:mysql://mysql:3306/order_db
      SPRING_REDIS_HOST: redis
      SPRING_CLOUD_NACOS_DISCOVERY_SERVER-ADDR: nacos:8848
    depends_on:
      mysql:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_healthy

  gateway:
    build: ./gateway
    container_name: gateway
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      SPRING_CLOUD_NACOS_DISCOVERY_SERVER-ADDR: nacos:8848
    depends_on:
      - nacos

volumes:
  mysql-data:
  redis-data:

常用命令：

bash

# 启动所有服务
docker-compose up -d

# 查看日志
docker-compose logs -f

# 查看状态
docker-compose ps

# 停止所有服务
docker-compose down

# 重新构建并启动
docker-compose up -d --build

# 只启动某个服务
docker-compose up -d order-service

六、镜像优化

6.1 优化策略

策略	效果	示例
选最小基础镜像	从 600MB → 150MB	`openjdk:17-slim` 替代 `ubuntu + jdk`
多阶段构建	构建工具不进最终镜像	Maven 只放在 builder 阶段
合并 RUN 指令	减少镜像层数	`RUN apt update && apt install -y curl && rm -rf /var/lib/apt/lists/*`
.dockerignore	排除不必要文件	排除 `.git`, `target`, `*.log`
分层缓存	加速构建	先 COPY pom.xml 下载依赖，再 COPY 源码

6.2 镜像大小对比

优化前（1 个镜像）：
  FROM ubuntu:22.04          → 77MB
  RUN apt install openjdk-17 → +200MB
  COPY target/*.jar          → +50MB
  = 327MB

优化后（多阶段 + slim）：
  阶段 1：maven:3.9 构建 jar
  阶段 2：
    FROM openjdk:17-slim    → 150MB
    COPY --from=builder jar → +50MB
    = 200MB

极致优化（jlink + Alpine）：
  自制 JRE（jlink 裁剪）     → 80MB
  Alpine Linux               → 5MB
  jar                        → 50MB
  = ~135MB

七、面试要点

Q1：Docker 镜像、容器、仓库的关系？

镜像（Image）是静态模板，容器（Container）是镜像的运行实例，仓库（Registry）是镜像的存储分发中心。类比：镜像是 Java 类，容器是 Java 对象，仓库是 jar 包仓库。

Q2：为什么 Docker 比虚拟机快？

Docker 共享宿主机内核，是进程级隔离；虚拟机需要模拟完整 OS，是硬件级隔离。Docker 启动只需创建进程，毫秒级；虚拟机需要启动 OS，分钟级。

Q3：Dockerfile 中 COPY 和 ADD 的区别？

COPY 只做文件复制，ADD 有额外功能（自动解压 tar、URL 下载）。官方推荐优先使用 COPY，除非需要自动解压功能。

Q4：CMD 和 ENTRYPOINT 的区别？

CMD 提供默认命令，可被 docker run 后的参数覆盖；ENTRYPOINT 是固定入口，参数追加而不会覆盖。通常用 ENTRYPOINT 指定启动命令，CMD 指定默认参数。

Q5：如何减小 Docker 镜像大小？

选最小基础镜像（alpine/slim）、多阶段构建、合并 RUN 指令减少层数、使用 .dockerignore、清理包管理器缓存（rm -rf /var/lib/apt/lists/*）。

Q6：Docker Compose 和 Docker Swarm / K8s 的区别？

Docker Compose 是单机多容器编排，适合开发测试；Docker Swarm 是 Docker 原生集群；K8s 是生产级容器编排平台，功能最全面，是事实标准。

Docker 详解：容器化 ​

一、为什么需要 Docker？ ​

1.1 没有 Docker 时的部署之痛 ​

1.2 Docker 如何解决 ​

1.3 Docker vs 虚拟机 ​

二、核心概念 ​

2.1 三大核心对象 ​

2.2 镜像分层 ​

三、常用命令 ​

3.1 镜像操作 ​

3.2 容器操作 ​

3.3 常用参数 ​

四、Dockerfile ​

4.1 核心指令 ​

4.2 关键指令对比 ​

4.3 多阶段构建 ​

4.4 Spring Boot Dockerfile 最佳实践 ​

五、Docker Compose ​

5.1 微服务 Compose 示例 ​

六、镜像优化 ​

6.1 优化策略 ​

6.2 镜像大小对比 ​

七、面试要点 ​

Docker 详解：容器化

一、为什么需要 Docker？

1.1 没有 Docker 时的部署之痛

1.2 Docker 如何解决

1.3 Docker vs 虚拟机

二、核心概念

2.1 三大核心对象

2.2 镜像分层

三、常用命令

3.1 镜像操作

3.2 容器操作

3.3 常用参数

四、Dockerfile

4.1 核心指令

4.2 关键指令对比

4.3 多阶段构建

4.4 Spring Boot Dockerfile 最佳实践

五、Docker Compose

5.1 微服务 Compose 示例

六、镜像优化

6.1 优化策略

6.2 镜像大小对比

七、面试要点