一、引言
在微服務架構中，API網關是流量的統一入口，承擔著路由轉發、流量管控、安全防護等核心職責。Spring Cloud Gateway作為Spring官方推薦的第二代網關，基于Spring 5.0、Spring Boot 2.0和Project Reactor構建，提供了高性能的響應式編程模型和豐富的擴展能力。相比 Zuul 1.x，它采用響應式編程模型，能夠更高效地處理高并發場景。
本文將從基礎入手，深入講解路由、斷言、過濾器、負載均衡及與Nacos的集成，幫助讀者快速掌握Gateway的核心技術。
二、核心概念與基礎架構
Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 生態中基于 WebFlux 構建的高性能響應式 API 網關，定位為替代傳統的 Zuul 網關。其核心價值在于提供統一的路由管理、流量控制、安全防護等功能，成為微服務架構的 “統一入口”。
2.1 核心組件
Spring Cloud Gateway的核心由三大組件構成：
- 路由（Route）：路由是網關的基本單元，包含ID、目標URI、斷言和過濾器。
- 斷言（Predicate）：用于匹配請求條件（如路徑、參數、時間等），決定請求是否匹配當前路由。
- 過濾器（Filter）：分為全局過濾器（GlobalFilter）和局部過濾器（GatewayFilter），用于請求/響應的預處理和后處理。
2.2 核心功能
- 路由轉發：根據請求規則將請求分發到不同微服務
- 負載均衡：集成 Spring Cloud LoadBalancer 實現動態負載均衡
- 過濾鏈：通過 Filter 鏈實現請求預處理和響應后處理
- 動態配置：支持配置中心動態更新路由規則
- 安全防護：集成 Spring Security 實現認證授權
2.3 核心優勢
- 高性能：基于WebFlux的非阻塞IO模型，吞吐量比傳統網關提升30%以上。
- 動態路由：支持從Nacos、Redis等動態加載路由規則，無需重啟服務。
- 豐富的生態：內置30+開箱即用的過濾器，支持插件化擴展。
三、路由與斷言：網關的核心邏輯
3.1 路由配置基礎
路由配置通常在application.yml中定義，示例如下：
spring:cloud:gateway:routes:- id: user-service-routeuri: lb://user-service # 負載均衡服務名predicates:- Path=/api/user/** # 路徑匹配filters:- StripPrefix=1 # 移除路徑前綴
3.2 斷言（Predicate）詳解
斷言是路由匹配的核心條件，Spring Cloud Gateway提供了多種內置斷言工廠。
3.2.1 路徑匹配斷言（Path）
- 語法：
Path=/path/** - 示例：匹配以
/api/user/開頭的所有路徑
predicates:- Path=/api/user/**
3.2.2 參數匹配斷言（Query）
- 語法：
Query=param[,regex] - 示例：匹配包含
token參數且值以Bearer_開頭的請求
predicates:- Query=token,Bearer_.*
3.2.3 IP段匹配斷言（RemoteAddr）
- 語法：
RemoteAddr=192.168.1.0/24 - 示例：僅允許來自
192.168.1.0/24網段的請求
predicates:- RemoteAddr=192.168.1.0/24
3.2.4 時間范圍斷言（Between）
- 語法：
Between=startTime,endTime - 示例：僅在2023-01-01至2023-12-31之間的請求生效
predicates:- Between=2023-01-01T00:00:00+08:00,2023-12-31T23:59:59+08:00
3.2.5 組合斷言（邏輯運算符）
- 語法：使用
()組合多個斷言 - 示例：匹配路徑為
/api/user且請求方法為POST的請求
predicates:- (Path=/api/user && Method=POST)
3.2.6 流量分配斷言（Weight）
- 語法：
Weight=group,weight - 示例：將80%的流量轉發到
weighthigh.org，20%轉發到weightlow.org
routes:- id: weight_highuri: https://weighthigh.orgpredicates:- Weight=group1,8- id: weight_lowuri: https://weightlow.orgpredicates:- Weight=group1,2
四、過濾器：請求與響應的精細化控制
4.1 過濾器分類
- 全局過濾器（GlobalFilter）：對所有路由生效，需實現
GlobalFilter接口。 - 局部過濾器（GatewayFilter）：僅對當前路由生效，通過配置文件定義。
- 默認過濾器（default-filters）：對所有路由生效，配置在
spring.cloud.gateway.default-filters中。
4.2 內置過濾器示例
4.2.1 添加請求頭（AddRequestHeader）
filters:- AddRequestHeader=X-Request-Id,${random.uuid}
4.2.2 移除路徑前綴（StripPrefix）
filters:- StripPrefix=1 # 移除第一個路徑段
4.2.3 限流過濾器（RequestRateLimiter）
filters:- name: RequestRateLimiterargs:key-resolver: "#{@remoteAddrKeyResolver}" # 基于IP限流redis-rate-limiter.replenishRate: 10 # 每秒生成10個令牌redis-rate-limiter.burstCapacity: 20 # 令牌桶容量
4.3 自定義全局過濾器
@Component
@Order(-1) // 優先級：數值越小，執行越早
public class AuthFilter implements GlobalFilter {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");if (token == null || !token.startsWith("Bearer ")) {exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);return exchange.getResponse().setComplete();}return chain.filter(exchange); // 放行請求}
}
五、負載均衡：與Nacos的深度集成
5.1 服務注冊與發現
- 引入依賴：
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
- 配置Nacos：
spring:cloud:nacos:discovery:server-addr: localhost:8848 # Nacos服務地址gateway:discovery:locator:enabled: true # 啟用服務發現路由lower-case-service-id: true # 服務名小寫
- 路由配置：
routes:- id: user-serviceuri: lb://user-service # 負載均衡服務名predicates:- Path=/api/user/**
5.2 負載均衡策略配置
默認使用輪詢策略，可通過@LoadBalancerClient指定其他策略：
@Configuration
public class LoadBalancerConfig {@Beanpublic ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> randomLoadBalancer(Environment environment,ServiceInstanceListSupplier supplier) {return new RandomLoadBalancer(environment, supplier); // 隨機策略}
}@LoadBalancerClient(name = "user-service", configuration = LoadBalancerConfig.class)
public interface UserClient {// Feign客戶端接口
}
六、與Nacos的動態路由集成
6.1 動態路由配置
- 在Nacos控制臺創建配置文件：
# Data ID: gateway-routes.yaml
spring:cloud:gateway:routes:- id: product-serviceuri: lb://product-servicepredicates:- Path=/api/product/**filters:- StripPrefix=1
- 在網關服務中加載配置：
spring:cloud:config:import: "optional:nacos:gateway-routes.yaml"
- 動態刷新路由：
curl -X POST http://localhost:8080/actuator/gateway/refresh
6.2 動態服務發現
網關會自動從Nacos獲取服務實例列表，實現動態負載均衡：
uri: lb://product-service # 自動發現服務實例
