org.springframework.cloud.gateway 組件解釋

org.springframework.cloud.gateway?是 Spring Cloud 生態系統中的一個新一代的、功能強大的 API 網關。

1. 什么是 API 網關 (API Gateway)？

在講解 Spring Cloud Gateway 之前，我們先要理解它扮演的角色——API 網關。

在一個微服務架構中，系統被拆分成多個獨立的服務（如用戶服務、商品服務、訂單服務等）。客戶端（如網頁、手機 App）如果直接和這些服務通信，會面臨很多問題：

  • 地址管理復雜：客戶端需要知道所有服務的網絡地址。

  • 認證授權繁瑣：每個服務都需要獨立做用戶認證。

  • 跨域問題：瀏覽器訪問不同域的服務會產生跨域問題。

  • 協議轉換困難：如果有的服務用 HTTP，有的用 WebSocket，客戶端處理起來很麻煩。

API 網關就是為了解決這些問題而誕生的。它像一個“大門”或“前臺接待”，統一接收所有外部請求，然后根據一定的規則，將請求轉發到內部對應的微服務上。

網關的核心職責包括：

  • 路由 (Routing)：將請求轉發到正確的微服務。

  • 認證與安全 (Authentication & Security)：統一處理身份驗證、權限控制。

  • 負載均衡 (Load Balancing)：將請求分發到服務的多個實例上。

  • 限流熔斷 (Rate Limiting & Circuit Breaking)：防止流量過大沖垮后端服務。

  • 日志監控 (Logging & Monitoring)：記錄請求日志，監控系統健康狀況。

  • 協議轉換：如 HTTP 到 gRPC 的轉換。

2. Spring Cloud Gateway 詳解

org.springframework.cloud.gateway?就是 Spring 官方推出的用于構建 API 網關的框架。它是對之前 Netflix Zuul 1.x 的替代和升級。

核心特性

  1. 基于響應式編程模型：它構建于 Spring Framework 5, Project Reactor 和 Spring Boot 2之上，底層網絡通信使用的是?Netty。這使得它是一個完全異步、非阻塞的網關。相比于 Zuul 1.x 的阻塞式 I/O 模型，Gateway 在高并發場景下性能更好，資源消耗更低。

  2. 動態路由：可以與服務發現組件（如 Eureka, Consul, Nacos）無縫集成，動態地從注冊中心獲取服務地址并創建路由，無需重啟網關。

  3. 強大的斷言（Predicate）和過濾器（Filter）：這是 Gateway 的核心。你可以通過非常靈活的方式來定義路由規則和請求處理邏輯。

  4. 易于配置：支持通過配置文件（如?application.yml）或 Java Bean 的方式進行配置。

  5. 高集成度：與 Spring Cloud 生態的其他組件（如 Spring Security, Resilience4j）可以很好地集成，輕松實現安全、熔斷等功能。

  6. 支持 Websockets。

3. 三大核心概念

Spring Cloud Gateway 的工作原理基于三個核心概念：路由 (Route)、斷言 (Predicate)?和?過濾器 (Filter)。

a. 路由 (Route)

路由是網關最基本的組成單元。它由以下幾個部分構成：

  • ID: 路由的唯一標識。

  • 目標 URI: 請求最終被轉發到的目標地址。

  • 一組斷言 (Predicates): 決定一個請求是否匹配該路由的條件。

  • 一組過濾器 (Filters): 在請求被轉發前后對其進行修改或處理。

b. 斷言 (Predicate)

斷言就是一個布爾值判斷，輸入是?ServerWebExchange（包含了 HTTP 請求的所有信息），輸出是?true?或?false。如果一個請求滿足了某個路由的所有斷言條件，那么這個請求就會被該路由處理。

Spring Cloud Gateway 內置了多種斷言工廠，可以讓你根據請求的各種屬性來匹配路由：

  • Path: 根據請求的 URL 路徑進行匹配。例如?Path=/users/**。

  • Method: 根據請求的方法進行匹配。例如?Method=GET。

  • Header: 根據請求頭進行匹配。例如?Header=X-Request-Id, \d+。

  • Query: 根據請求參數進行匹配。例如?Query=name, john。

  • Host: 根據主機名進行匹配。例如?Host=**.somehost.org。

  • Cookie: 根據 Cookie 進行匹配。

  • After/Before/Between: 根據時間進行匹配。

多個斷言可以組合使用，它們之間是“與”（AND）的關系。

c. 過濾器 (Filter)

過濾器用于在請求被路由之前或之后，對請求和響應進行修改。過濾器分為兩種類型：

  • GatewayFilter: 作用于單個路由。

  • GlobalFilter: 全局過濾器，作用于所有路由。

過濾器的生命周期分為 "pre" 和 "post" 兩個階段：

  • Pre-filtering: 在請求被轉發到下游服務之前執行。可以用來添加請求頭、記錄日志、進行權限驗證等。

  • Post-filtering: 在下游服務返回響應之后執行。可以用來修改響應體、添加響應頭等。

常見的內置過濾器有：

  • AddRequestHeader,?AddResponseHeader: 添加請求/響應頭。

  • RewritePath: 重寫請求路徑。

  • Retry: 失敗重試。

  • RateLimiter: 請求限流。

  • CircuitBreaker: 熔斷器。

4. 工作流程

一個請求進入 Spring Cloud Gateway 的完整流程如下：

  1. 客戶端向 Gateway 發送請求。

  2. Gateway 的?Handler Mapping?模塊接收請求，并根據一系列的斷言 (Predicates)?來尋找匹配的路由 (Route)。

  3. 一旦找到匹配的路由，請求就會被發送給 Gateway 的?Web Handler。

  4. Web Handler 會將請求通過一個過濾器鏈 (Filter Chain)。

  5. 在 "pre" 階段，請求會依次經過所有全局過濾器 (GlobalFilters)?和該路由配置的網關過濾器 (GatewayFilters)。

  6. 過濾器鏈執行完畢后，Gateway 發出代理請求，通過負載均衡（如?lb://?協議）將請求轉發到真正的后端微服務。

  7. 微服務處理請求并返回響應。

  8. 響應會再次經過過濾器鏈的 "post" 階段，倒序執行所有過濾器。

  9. 最終，Gateway 將處理后的響應返回給客戶端。

5. 配置示例

下面是一個典型的?application.yml?配置，它展示了如何定義路由：

spring:cloud:gateway:# 開啟與服務發現組件的集成discovery:locator:enabled: truelower-case-service-id: true # 將服務名轉為小寫# 定義路由規則routes:# 路由1：訪問 /user/** 的請求會被轉發到 user-service- id: user_service_route # 路由的唯一IDuri: lb://user-service # 目標URI，lb:// 表示從服務發現中獲取地址predicates: # 斷言條件- Path=/user/**filters: # 過濾器# 重寫路徑，例如 /user/1 -> /1- RewritePath=/user/(?<segment>.*), /$\{segment} # 路由2：訪問 /product/** 的請求會被轉發到 product-service- id: product_service_routeuri: lb://product-servicepredicates:- Path=/product/**

content_copydownload

Use code?with caution.Yaml

解釋:

  • id: 路由的唯一標識，方便管理。

  • uri: lb://user-service:?lb?是?load-balancer?的縮寫，表示 Gateway 會從服務注冊中心（如 Nacos、Eureka）查找名為?user-service?的服務，并對其進行負載均衡。

  • predicates: - Path=/user/**: 當請求的路徑匹配?/user/?開頭的模式時，該路由生效。

  • filters: - RewritePath...: 這是一個過濾器，它會重寫請求路徑。例如，當客戶端請求?http://gateway-host/user/profile/1?時，Gateway 會將請求路徑修改為?/profile/1，然后再轉發給?user-service。

6. 總結：為什么要用 Spring Cloud Gateway？

  • 性能優越：基于非阻塞模型，適合處理高并發 I/O 密集型任務。

  • 功能強大：提供了豐富的路由、斷言和過濾器，能滿足絕大多數網關場景的需求。

  • 與 Spring Cloud 生態無縫集成：是目前構建 Spring Cloud 微服務架構的首選網關。

  • 易于開發和擴展：可以輕松編寫自定義的過濾器和斷言，實現復雜的業務邏輯。

總而言之，org.springframework.cloud.gateway?是一個現代、高效、功能完備的 API 網關解決方案，是 Spring Cloud 微服務技術棧中不可或缺的一環。

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