SpringCloud之gateway基本使用解读

基本介绍

概述

Spring Cloud Gateway是一个基于Spring Framework 5，Spring Boot 2和Project Reactor等技术构建的网关服务器，用于为微服务应用程序提供路由、负载均衡、安全性、限流、降级等功能。

SpringCloud Gateway 作为 Spring Cloud 生态系统中的网关，目标是替代 Zuul，在Spring Cloud 2.0以上版本中，没有对新版本的Zuul 2.0以上最新高性能版本进行集成，仍然还是使用的Zuul 2.0之前的非Reactor模式的老版本。而为了提升网关的性能，SpringCloud Gateway是基于WebFlux框架实现的，而WebFlux框架底层则使用了高性能的Reactor模式通信框架Netty。

API网关介绍

API网关是一个服务器，是系统的唯一入口。 从面向对象设计的角度看，它与外观模式类似。API网关封装了系统内部架构，为每个客户端提供一个定制的API。它可能还具有其它职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、协议转换、限流熔断、静态响应处理。

API网关方式的核心要点是，所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有的非业务功能。通常，网关也是提供REST/HTTP的访问API

Nginx适合做门户网关，是作为整个全局的网关，对外的处于最外层的那种;而Gateway属于业务网关，主要用来对应不同的客户端提供服务，用于聚合业务。各个微服务独立部署，职责单一，对外提供服务的时候需要有一个东西把业务聚合起来。

路由（Route）

路由是网关最基础的部分，它由一个 ID，一个目标 URI，一组断言和一组过滤器定义。如果断言为真，则路由匹配。

网关配置的基本组成模块，和Zuul的路由配置模块类似。一个Route模块由一个 ID，一个目标 URI，一组断言和一组过滤器定义。如果断言为真，则路由匹配，目标URI会被访问。 

断言（Predicate）

Java8 中的断言函数。Spring Cloud Gateway 中的断言函数输入类型是 Spring 5.0 框架中的ServerWebExchange。Spring Cloud Gateway 中的断言函数允许开发者去定义匹配来自于 Http Request 中的任 何信息，比如请求头和参数等。

这是一个 Java 8 的 Predicate，可以使用它来匹配来自 HTTP 请求的任何内容，例如 headers 或参数。断言的输入类型是一个 ServerWebExchange。 

过滤器（Filter）

一个标准的 Spring Web Filter。Spring Cloud Gateway 中的 Filter 分为两种类型，分别是Gateway Filter 和 Global Filter。过滤器将会对请求和响应进行处理。

和Zuul的过滤器在概念上类似，可以使用它拦截和修改请求，并且对上游的响应，进行二次处理。过滤器为org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter类的实例。 

简单JAVA代码实战 

实战架构

将teacherservice和gateway都注册进Nacos服务注册中心，在gateway中配置一组路由匹配teachersevice，客户端往gateway中发请求，最后gateway通过路由匹配找到teacherservice进行请求处理然后将数据通过gateway返回。

teacherservice服务

pom文件依赖

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    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- nacos客户端依赖包 -->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

主启动类

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@SpringBootApplication
public class TeacherApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TeacherApplication.class,args);
    }
}

yml配置文件 

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server:
  port: 8083
spring:
  application:
    name: teacherservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

实体类

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@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Teacher implements Serializable {
    private  String name;
    private  String sex;
}

控制类

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@RestController
@RequestMapping("teacher")
public class TeacherController {
    @GetMapping("/getTeacher/{id}")
    public Teacher getInfo(@PathVariable("id") String id){
        return new Teacher("张三-" id,"男");
    }
}

gateway服务

pom文件依赖

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<!--网关-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<!--nacos服务发现依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

 主启动类

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@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
	}
}

yml配置文件 

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server:
  port: 10010 # 网关端口
spring:
  application:
    name: gateway # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos地址
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: teacher-service # 路由id，自定义，只要唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
          uri: lb://teacherservice # 路由的目标地址 lb就是负载均衡，后面跟服务名称
          predicates: # 路由断言，也就是判断请求是否符合路由规则的条件
            - Path=/teacher/** # 这个是按照路径匹配，只要以/user/开头就符合要求

 我们将符合Path 规则的一切请求，都代理到 uri参数指定的地址。 本例中，我们将 /teacher/**开头的请求，代理到lb://teacherservice，lb是负载均衡，根据服务名拉取服务列表，实现负载均衡。

路由配置包括：

1. 路由id：路由的唯一标示
2. 路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡
3. 路由断言（predicates）：判断路由的规则，
4. 路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

测试 

GET http://localhost:10010/teacher/getTeacher/123 HTTP/1.1 200 OK transfer-encoding: chunked Content-Type: application/json Date: Wed, 18 Oct 2023 08:13:49 GMT {   "name": "张三-123",   "sex": "男" }

断言工厂

 我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断的条件，例如Path=/user/**是按照路径匹配，这个规则是由 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来 处理的，像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个:

名称	说明	示例
After	是某个时间点后的请求	- After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before	是某个时间点之前的请求	- Before=2031-04-13T15:14:47.433 08:00[Asia/Shanghai]
Between	是某两个时间点之前的请求	- Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie	请求必须包含某些cookie	- Cookie=chocolate, ch.p
Header	请求必须包含某些header	- Header=X-Request-Id, d
Host	请求必须是访问某个host（域名）	- Host=.somehost.org,.anotherhost.org
Method	请求方式必须是指定方式	- Method=GET,POST
Path	请求路径必须符合指定规则	- Path=/red/{segment},/blue/**
Query	请求参数必须包含指定参数	- Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr	请求者的ip必须是指定范围	- RemoteAddr=192.168.1.1/24
Weight	权重处理

Spring Cloud Gateway 是通过 Spring WebFlux的 HandlerMapping 做为底层支持来匹配到转发路由，Spring Cloud Gateway 内置了很多 Predicates 工厂，这些 Predicates 工厂通过不同的 HTTP 请求参数来匹配，多个 Predicates 工厂可以组合使用。Predicate 来源于 Java 8，是 Java 8 中引入的一个函数，Predicate 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。该接口包含多种默认方法来将 Predicate 组合成其他复杂的逻辑（比如：与，或，非）。可以用于接口请求参数校验、判断新老数据是否有变化需要进行更新操作。

配置文件简单示例 ：

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spring: 
  application:
    name: gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: hello
          uri: lb://consumer
          predicates:
            - After=2023-10-23T14:20:00.000 08:00[Asia/Shanghai]
#            - Before=2023-10-23T14:20:00.000 08:00[Asia/Shanghai]
#            - Between=2023-10-23T14:20:00.000 08:00[Asia/Shanghai], 2023-10-24T14:20:00.000 08:00[Asia/Shanghai]

 通过bean注入简单示例：

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@Configuration
public class GatewayConfig {
    @Bean
    public RouteLocator customerRouteLocator(RouteLocatorBuilder routeLocatorBuilder) {
        RouteLocatorBuilder.Builder routes = routeLocatorBuilder.routes();
        // 第一个参数是路由的唯一id
        routes.route("consumer",
                r -> r.path("/hello")
                        .uri("http://localhost:8888/hello")).build();
        return routes.build();
    }
}

过滤器工厂

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

名称	说明
AddRequestHeader	给当前请求添加一个请求头
RemoveRequestHeader	移除请求中的一个请求头
AddResponseHeader	给响应结果中添加一个响应头
RemoveResponseHeader	从响应结果中移除有一个响应头
RequestRateLimiter	限制请求的流量

网关过滤器用于拦截并链式处理 Web 请求，可以实现横切与应用无关的需求，比如：安全、访问超时的设置等。修改传入的 HTTP 请求或传出 HTTP 响应。SpringCloud Gateway 包含许多内置的网关过滤器工厂一共有 22 个，包括头部过滤器、 路径类过滤器、Hystrix 过滤器和重写请求 URL 的过滤器， 还有参数和状态码等其他类型的过滤器。根据过滤器工厂的用途来划分，可以分为以下几种：Header、Parameter、Path、Body、Status、Session、Redirect、Retry、RateLimiter 和Hystrix。

请求头过滤器：

下面我们以AddRequestHeader 为例来讲解。

需求：给所有进入userservice的请求添加一个请求头：Truth=itcast is freaking awesome!

只需要修改gateway服务的application.yml文件，添加路由过滤即可：

代码语言：javascript复制

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/** 
        filters: # 过滤器
        - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

 当前过滤器写在userservice路由下，因此仅仅对访问userservice的请求有效。

默认过滤器：

如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下：

代码语言：javascript复制

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/**
      default-filters: # 默认过滤项
      - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! 

全局过滤器 （自定义过滤器）

这里有两种方式配置，一种是实现GatewayFilter 接口，一种是继承AbstractGatewayFilterFactory，分别作用于路由bean类配置和yml配置上，在这里我们只讲bean注册的模式

通过bean注册路由

这种自定义网关过滤器需要实现以下两个接口 ： GatewayFilter ， Ordered

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public class CustomGatewayFilter implements GatewayFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("这是我自定义的局部过滤器");
        return chain.filter(exchange);
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }}

然后在路由bean类上添加filter，最后访问即可通过我们自己实现的过滤器

代码语言：javascript复制

@Configuration
public class GatewayConfig {
    @Bean
    public RouteLocator customerRouteLocator(RouteLocatorBuilder routeLocatorBuilder) {
        RouteLocatorBuilder.Builder routes = routeLocatorBuilder.routes();
        // 第一个参数是路由的唯一id
        // http://localhost:9527/guonei  =>  http://news.baidu.com/guonei
        routes.route("consumer",
                r -> r.path("/hello")
                        .uri("http://localhost:8888/hello")
                        .filter(new CustomGatewayFilter()))
                        .build();
        return routes.build();
    }
}

需求：定义全局过滤器，拦截请求，判断请求的参数是否满足下面条件：

• 参数中是否有authorization，
• authorization参数值是否为admin

如果同时满足则放行，否则拦截

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@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求参数
        MultiValueMap<String, String> params = exchange.getRequest().getQueryParams();
        // 2.获取authorization参数
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 3.校验
        if ("admin".equals(auth)) {
            // 放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 4.拦截
        // 4.1.禁止访问，设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
        // 4.2.结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

过滤器执行顺序

 请求进入网关会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter请求路由后，会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter，合并到一个过滤器链（集合）中，排序后依次执行每个过滤器：

 排序的规则是什么呢？

• 每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
• GlobalFilter通过实现Ordered接口，或者添加@Order注解来指定order值，由我们自己指定
• 路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。
• 当过滤器的order值一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

gateway 服务 路由 配置 网关

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