3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

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以上学习圣经的基础知识是尼恩的《高并发三部曲》，建议在看学习圣经之前，一定把尼恩的 Java高并发三部曲过一遍，切记，切记。

版本升级说明

本文为《SpringCloud Alibaba 学习圣经》的 gateway 部分的升级版本。

在原书的基础上，完善和修改了 3W 字左右。

最新的内容，已经合入到《SpringCloud Alibaba 学习圣经》 V4 版本PDF。

最新的、完整的PDF，可以到文末公众号【技术自由圈】获取。

本文目录

1、SpringCloud Gateway 简介

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

网关是微服务架构中的一个关键的角色，用来保护、增强和控制对于微服务的访问。

网关是一个处于应用程序或服务之前的系统，用来管理授权、访问控制和流量限制等，这样微服务就会被微服务网关保护起来，对所有的调用者透明。因此，隐藏在微服务网关后面的业务系统就可以更加专注于业务本身。同时，微服务网关还可以为服务提供和沉淀更多附加功能。

下面是微服务网关的主要作用：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

此类API网关的示例包括：

Spring Cloud Gateway
Solo.io Gloo
Netflix Zuul
IBM-Strongloop Loopback/Microgateway

SpringCloud Gateway 是 Spring Cloud 的一个全新项目，该项目是基于 Spring 5.0，Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等技术开发的网关，它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的 API 路由管理方式。

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。

Spring Cloud Gateway 的目标，不仅提供统一的路由方式，并且基于 Filter 链的方式提供了网关基本的功能，例如：安全，监控/指标，和限流。

特别说明：
Spring Cloud Gateway 底层使用了高性能的通信框架Netty。

Netty 是高性能中间件的通讯底座， rocketmq 、seata、nacos 、sentinel 、redission 、dubbo 等太多、太多的的大名鼎鼎的中间件，无一例外都是基于netty。

可以毫不夸张的说： netty 是进入大厂、走向高端的必备技能。

要想深入了解springcloud gateway ，最好是掌握netty 编程。

有关 netty学习具体请参见机工社出版、尼恩的畅销书: 《Java高并发核心编程卷 1 加强版》

1.1 本文姊妹篇《Flux 和 Mono 、reactor实战（史上最全）》

另外，如果要掌握 springcloud gateway 的过滤器编程，或者掌握 springcloud gateway 开发，还必须：
具备 reactor 响应式编程的实战能力

有关 reactor 响应式编程的实战，具体请参考本文姊妹篇：

《Flux 和 Mono 、reactor实战（史上最全）》

1.2 SpringCloud Gateway 特征

SpringCloud官方，对SpringCloud Gateway 特征介绍如下：

（1）基于 Spring Framework 5，Project Reactor 和 Spring Boot 2.0

（2）集成 Hystrix 断路器

（3）集成 Spring Cloud DiscoveryClient

（4）Predicates 和 Filters 作用于特定路由，易于编写的 Predicates 和 Filters

（5）具备一些网关的高级功能：动态路由、限流、路径重写

从以上的特征来说，和Zuul的特征差别不大。SpringCloud Gateway和Zuul主要的区别，还是在底层的通信框架上。

简单说明一下上文中的三个术语：

（1）Filter（过滤器）：

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。

（2）Route（路由）：

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。

（3）Predicate（断言）：

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。断言的输入参数类型是一个 ServerWebExchange。

1.3 SpringCloud Gateway和架构

Spring在2017年下半年迎来了Webflux，Webflux的出现填补了Spring在响应式编程上的空白，Webflux的响应式编程不仅仅是编程风格的改变，而且对于一系列的著名框架，都提供了响应式访问的开发包，比如Netty、Redis等等。

SpringCloud Gateway 使用的Webflux中的reactor-netty响应式编程组件，底层使用了Netty通讯框架。

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1.3.1 SpringCloud Zuul的IO模型

Springcloud中所集成的Zuul版本，采用的是Tomcat容器，使用的是传统的Servlet IO处理模型。

大家知道，servlet由servlet container进行生命周期管理。container启动时构造servlet对象并调用servlet init()进行初始化；container关闭时调用servlet destory()销毁servlet；container运行时接受请求，并为每个请求分配一个线程（一般从线程池中获取空闲线程）然后调用service()。

弊端：servlet是一个简单的网络IO模型，当请求进入servlet container时，servlet container就会为其绑定一个线程，在并发不高的场景下这种模型是适用的，但是一旦并发上升，线程数量就会上涨，而线程资源代价是昂贵的（上线文切换，内存消耗大）严重影响请求的处理时间。在一些简单的业务场景下，不希望为每个request分配一个线程，只需要1个或几个线程就能应对极大并发的请求，这种业务场景下servlet模型没有优势。

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所以Springcloud Zuul 是基于servlet之上的一个阻塞式处理模型，即spring实现了处理所有request请求的一个servlet（DispatcherServlet），并由该servlet阻塞式处理处理。所以Springcloud Zuul无法摆脱servlet模型的弊端。虽然Zuul 2.0开始，使用了Netty，并且已经有了大规模Zuul 2.0集群部署的成熟案例，但是，Springcloud官方已经没有集成改版本的计划了。

1.3.2 Webflux 服务器

Webflux模式替换了旧的Servlet线程模型。用少量的线程处理request和response io操作，这些线程称为Loop线程，而业务交给响应式编程框架处理，响应式编程是非常灵活的，用户可以将业务中阻塞的操作提交到响应式框架的work线程中执行，而不阻塞的操作依然可以在Loop线程中进行处理，大大提高了Loop线程的利用率。官方结构图：

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Webflux虽然可以兼容多个底层的通信框架，但是一般情况下，底层使用的还是Netty，毕竟，Netty是目前业界认可的最高性能的通信框架。而Webflux的Loop线程，正好就是著名的Reactor 模式IO处理模型的Reactor线程，如果使用的是高性能的通信框架Netty，这就是Netty的EventLoop线程。

关于Reactor线程模型，和Netty通信框架的知识，是Java程序员的重要、必备的内功，个中的原理，具体请参见尼恩编著的《Netty、Zookeeper、Redis高并发实战》一书，这里不做过多的赘述。

1.3.3 Spring Cloud Gateway的处理流程

客户端向 Spring Cloud Gateway 发出请求。然后在 Gateway Handler Mapping 中找到与请求相匹配的路由，将其发送到 Gateway Web Handler。Handler 再通过指定的过滤器链来将请求发送到我们实际的服务执行业务逻辑，然后返回。过滤器之间用虚线分开是因为过滤器可能会在发送代理请求之前（“pre”）或之后（“post”）执行业务逻辑。

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2、路由配置方式

2.1 基础URI路由配置方式

如果请求的目标地址，是单个的URI资源路径，配置文件示例如下：

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: api-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: url-proxy-1
          uri: https://blog.csdn.net
          predicates:
            - Path=/csdn

各字段含义如下：

id：我们自定义的路由 ID，保持唯一

uri：目标服务地址

predicates：路由条件，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）。

上面这段配置的意思是，配置了一个 id 为 url-proxy-1的URI代理规则，路由的规则为：

当访问地址http://localhost:8080/csdn/1.jsp时，

会路由到上游地址https://blog.csdn.net/1.jsp。

2.2 基于代码的路由配置方式

转发功能同样可以通过代码来实现，我们可以在启动类 GateWayApplication 中添加方法 customRouteLocator() 来定制转发规则。

package com.springcloud.gateway;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
import org.springframework.cloud.gateway.route.builder.RouteLocatorBuilder;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

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

    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
        return builder.routes()
                .route("path_route", r -> r.path("/csdn")
                        .uri("https://blog.csdn.net"))
                .build();
    }
}

我们在yaml配置文件中注销掉相关路由的配置，重启服务，访问链接：http://localhost:8080/ csdn，可以看到和上面一样的页面，证明我们测试成功。

上面两个示例中 uri 都是指向了我的CSDN博客，在实际项目使用中可以将 uri 指向对外提供服务的项目地址，统一对外输出接口。

2.3 和注册中心相结合的路由配置方式

在uri的schema协议部分为自定义的lb:类型，表示从微服务注册中心（如Eureka）订阅服务，并且进行服务的路由。

一个典型的示例如下：

server:
  port: 8084
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: seckill-provider-route
        uri: lb://seckill-provider
        predicates:
        - Path=/seckill-provider/**

      - id: message-provider-route
        uri: lb://message-provider
        predicates:
        - Path=/message-provider/**

application:
  name: cloud-gateway

eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8888/eureka/

注册中心相结合的路由配置方式，与单个URI的路由配置，区别其实很小，仅仅在于URI的schema协议不同。单个URI的地址的schema协议，一般为http或者https协议。

3、路由匹配规则

Spring Cloud Gateway 的功能很强大，我们仅仅通过 Predicates 的设计就可以看出来，前面我们只是使用了 predicates 进行了简单的条件匹配，其实 Spring Cloud Gataway 帮我们内置了很多 Predicates 功能。

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。

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

gateWay的主要功能之一是转发请求，转发规则的定义主要包含三个部分


Route（路由）	路由是网关的基本单元，由ID、URI、一组Predicate、一组Filter组成，根据Predicate进行匹配转发。
Predicate（谓语、断言）	路由转发的判断条件，目前SpringCloud Gateway支持多种方式，常见如：Path、Query、Method、Header等，写法必须遵循 key=vlue的形式
Filter（过滤器）	过滤器是路由转发请求时所经过的过滤逻辑，可用于修改请求、响应内容

其中Route和Predicate必须同时申明

例子：

//通过配置文件配置
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: gate_route
          uri: http://localhost:9023
          predicates:
          ## 当请求的路径为gate、rule开头的时，转发到http://localhost:9023服务器上
            - Path=/gate/**,/rule/**
        ### 请求路径前加上/app
          filters:
          - PrefixPath=/app

此文的配置，大部分在demo 工程中已经验证，在写的过程中，可能有格式错误

如果遇到问题，可以找尼恩

3.1 Predicate 断言条件(转发规则)介绍

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。

在 Spring Cloud Gateway 中 Spring 利用 Predicate 的特性实现了各种路由匹配规则，有通过 Header、请求参数等不同的条件来进行作为条件匹配到对应的路由。网上有一张图总结了 Spring Cloud 内置的几种 Predicate 的实现。

Spring Cloud Gateway

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

说白了 Predicate 就是为了实现一组匹配规则，方便让请求过来找到对应的 Route 进行处理，接下来我们接下 Spring Cloud GateWay 内置几种 Predicate 的使用。

转发规则（predicates），假设转发uri都设定为http://localhost:9023

规则	实例	说明
Path	- Path=/gate/,/rule/	## 当请求的路径为gate、rule开头的时，转发到http://localhost:9023服务器上
Before	- Before=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]	在某个时间之前的请求才会被转发到 http://localhost:9023服务器上
After	- After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]	在某个时间之后的请求才会被转发
Between	- Between=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver],2017-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]	在某个时间段之间的才会被转发
Cookie	- Cookie=chocolate, ch.p	名为chocolate的表单或者满足正则ch.p的表单才会被匹配到进行请求转发
Header	- Header=X-Request-Id, \d+	携带参数X-Request-Id或者满足\d+的请求头才会匹配
Host	- Host=www.hd123.com	当主机名为www.hd123.com的时候直接转发到http://localhost:9023服务器上
Method	- Method=GET	只有GET方法才会匹配转发请求，还可以限定POST、PUT等请求方式

3.1.1 通过请求参数匹配

Query Route Predicate 支持传入两个参数，一个是属性名一个为属性值，属性值可以是正则表达式。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Query=smile

这样配置，只要请求中包含 smile 属性的参数即可匹配路由。

使用 curl 测试，命令行输入:

curl localhost:8080?smile=x&id=2

经过测试发现只要请求汇总带有 smile 参数即会匹配路由，不带 smile 参数则不会匹配。

还可以将 Query 的值以键值对的方式进行配置，这样在请求过来时会对属性值和正则进行匹配，匹配上才会走路由。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
            - Query=keep, pu.

这样只要当请求中包含 keep 属性并且参数值是以 pu 开头的长度为三位的字符串才会进行匹配和路由。

使用 curl 测试，命令行输入:

curl localhost:8080?keep=pub

测试可以返回页面代码，将 keep 的属性值改为 pubx 再次访问就会报 404,证明路由需要匹配正则表达式才会进行路由。

3.1.2 通过 Header 属性匹配

Header Route Predicate 和 Cookie Route Predicate 一样，也是接收 2 个参数，一个 header 中属性名称和一个正则表达式，这个属性值和正则表达式匹配则执行。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
            - Header=X-Request-Id, \d+

使用 curl 测试，命令行输入:

curl http://localhost:8080 -H "X-Request-Id:88"

则返回页面代码证明匹配成功。将参数-H "X-Request-Id:88"改为-H "X-Request-Id:spring"再次执行时返回404证明没有匹配。

3.1.3 通过 Cookie 匹配

Cookie Route Predicate 可以接收两个参数，一个是 Cookie name ,一个是正则表达式，路由规则会通过获取对应的 Cookie name 值和正则表达式去匹配，如果匹配上就会执行路由，如果没有匹配上则不执行。

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: api-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        -id: gateway-service
          uri: https://www.baidu.com
          order: 0
          predicates:
            - Cookie=sessionId, test

使用 curl 测试，命令行输入:

curl http://localhost:8080 --cookie "sessionId=test"

则会返回页面代码，如果去掉–cookie “sessionId=test”，后台汇报 404 错误。

3.1.4 通过 Host 匹配

Host Route Predicate 接收一组参数，一组匹配的域名列表，这个模板是一个 ant 分隔的模板，用.号作为分隔符。它通过参数中的主机地址作为匹配规则。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
          - Host=**.baidu.com

使用 curl 测试，命令行输入:

curl http://localhost:8080 -H "Host: www.baidu.com"

curl http://localhost:8080 -H "Host: md.baidu.com"

经测试以上两种 host 均可匹配到 host_route 路由，去掉 host 参数则会报 404 错误。

3.1.5 通过请求方式匹配

可以通过是 POST、GET、PUT、DELETE 等不同的请求方式来进行路由。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
            - Method=GET

使用 curl 测试，命令行输入:

# curl 默认是以 GET 的方式去请求

curl http://localhost:8080

测试返回页面代码，证明匹配到路由，我们再以 POST 的方式请求测试。

# curl 默认是以 GET 的方式去请求

curl -X POST http://localhost:8080

返回 404 没有找到，证明没有匹配上路由

3.1.6 通过请求路径匹配

Path Route Predicate 接收一个匹配路径的参数来判断是否走路由。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
            -Path=/foo/{segment}

如果请求路径符合要求，则此路由将匹配，例如：/foo/1 或者 /foo/bar。

使用 curl 测试，命令行输入:

curl http://localhost:8080/foo/1

curl http://localhost:8080/foo/xx

curl http://localhost:8080/boo/xx

经过测试第一和第二条命令可以正常获取到页面返回值，最后一个命令报404，证明路由是通过指定路由来匹配。

3.1.7 通过请求 ip 地址进行匹配

Predicate 也支持通过设置某个 ip 区间号段的请求才会路由，RemoteAddr Route Predicate 接受 cidr 符号(IPv4 或 IPv6 )字符串的列表(最小大小为1)，例如 192.168.0.1/16 (其中 192.168.0.1 是 IP 地址，16 是子网掩码)。

server:
  port: 8080
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: query_route
        uri: https://example.org
        predicates:
            - RemoteAddr=192.168.1.1/24

可以将此地址设置为本机的 ip 地址进行测试。

curl localhost:8080

如果请求的远程地址是 192.168.1.10，则此路由将匹配。

3.1.8 组合使用

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: api-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: gateway-service
          uri: https://www.baidu.com
          order: 0
          predicates:
            - Host=**.foo.org
            - Path=/headers
            - Method=GET
            - Header=X-Request-Id, \d+
            - Query=foo, ba.
            - Query=baz
            - Cookie=chocolate, ch.p

各种 Predicates 同时存在于同一个路由时，请求必须同时满足所有的条件才被这个路由匹配。

一个请求满足多个路由的断言条件时，请求只会被首个成功匹配的路由转发

3.2 过滤器规则（Filter）

过滤器规则（Filter）

过滤规则	实例	说明
PrefixPath	- PrefixPath=/app	在请求路径前加上app
RewritePath	- RewritePath=/test, /app/test	访问localhost:9022/test,请求会转发到localhost:8001/app/test
SetPath	SetPath=/app/{path}	通过模板设置路径，转发的规则时会在路径前增加app，{path}表示原请求路径
RedirectTo		重定向
RemoveRequestHeader		去掉某个请求头信息

注：当配置多个filter时，优先定义的会被调用，剩余的filter将不会生效

PrefixPath

对所有的请求路径添加前缀：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: prefixpath_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - PrefixPath=/mypath

访问/hello的请求被发送到https://example.org/mypath/hello。

RedirectTo

重定向，配置包含重定向的返回码和地址：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: prefixpath_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - RedirectTo=302, https://acme.org

RemoveRequestHeader

去掉某个请求头信息：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: removerequestheader_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - RemoveRequestHeader=X-Request-Foo

去掉请求头信息 X-Request-Foo

RemoveResponseHeader

去掉某个回执头信息：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: removerequestheader_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - RemoveResponseHeader=X-Request-Foo

RemoveRequestParameter

去掉某个请求参数信息：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: removerequestparameter_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - RemoveRequestParameter=red

RewritePath

改写路径：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: rewrite_filter
        uri: http://localhost:8081
        predicates:
        - Path=/test/**
        filters:
        - RewritePath=/where(?<segment>/?.*), /test(?<segment>/?.*)

SetPath

设置请求路径，与RewritePath类似。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setpath_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Path=/red/{segment}
        filters:
        - SetPath=/{segment}

如/red/blue的请求被转发到/blue。

SetRequestHeader

设置请求头信息。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setrequestheader_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - SetRequestHeader=X-Request-Red, Blue

SetStatus

设置回执状态码。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setstatusint_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - SetStatus=401

StripPrefix

跳过指定路径。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: nameRoot
        uri: https://nameservice
        predicates:
        - Path=/name/**
        filters:
        - StripPrefix=2

请求/name/blue/red会转发到/red。

RequestSize

请求大小。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: request_size_route
        uri: http://localhost:8080/upload
        predicates:
        - Path=/upload
        filters:
        - name: RequestSize
          args:
            maxSize: 5000000

超过5M的请求会返回413错误。

Default-filters

对所有请求添加过滤器。

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
      - AddResponseHeader=X-Response-Default-Red, Default-Blue
      - PrefixPath=/httpbin

3.3 通过代码进行配置

通过代码进行配置，将路由规则设置为一个Bean即可：

    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
        return builder.routes()
            .route("path_route", r -> r.path("/get")
                .uri("http://httpbin.org"))
            .route("host_route", r -> r.host("*.myhost.org")
                .uri("http://httpbin.org"))
            .route("rewrite_route", r -> r.host("*.rewrite.org")
                .filters(f -> f.rewritePath("/foo/(?<segment>.*)", "/${segment}"))
                .uri("http://httpbin.org"))
            .route("hystrix_route", r -> r.host("*.hystrix.org")
                .filters(f -> f.hystrix(c -> c.setName("slowcmd")))
                .uri("http://httpbin.org"))
            .route("hystrix_fallback_route", r -> r.host("*.hystrixfallback.org")
                .filters(f -> f.hystrix(c -> c.setName("slowcmd").setFallbackUri("forward:/hystrixfallback")))
                .uri("http://httpbin.org"))
            .route("limit_route", r -> r
                .host("*.limited.org").and().path("/anything/**")
                .filters(f -> f.requestRateLimiter(c -> c.setRateLimiter(redisRateLimiter())))
                .uri("http://httpbin.org"))
            .build();
    }

3.4 实现熔断降级

为什么要实现熔断降级？

在分布式系统中，网关作为流量的入口，因此会有大量的请求进入网关，向其他服务发起调用，其他服务不可避免的会出现调用失败（超时、异常），失败时不能让请求堆积在网关上，需要快速失败并返回给客户端，想要实现这个要求，就必须在网关上做熔断、降级操作。

为什么在网关上请求失败需要快速返回给客户端？

因为当一个客户端请求发生故障的时候，这个请求会一直堆积在网关上，当然只有一个这种请求，网关肯定没有问题（如果一个请求就能造成整个系统瘫痪，那这个系统可以下架了），但是网关上堆积多了就会给网关乃至整个服务都造成巨大的压力，甚至整个服务宕掉。因此要对一些服务和页面进行有策略的降级，以此缓解服务器资源的的压力，以保证核心业务的正常运行，同时也保持了客户和大部分客户的得到正确的相应，所以需要网关上请求失败需要快速返回给客户端。

server.port: 8082

spring:
  application:
    name: gateway
  redis:
      host: localhost
      port: 6379
      password: 123456
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: rateLimit_route
          uri: http://localhost:8000
          order: 0
          predicates:
            - Path=/test/**
          filters:
            - StripPrefix=1
            - name: Hystrix
              args:
                name: fallbackCmdA
                fallbackUri: forward:/fallbackA

  hystrix.command.fallbackCmdA.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds: 5000

这里的配置，使用了两个过滤器：

（1）过滤器StripPrefix，作用是去掉请求路径的最前面n个部分截取掉。

StripPrefix=1就代表截取路径的个数为1，比如前端过来请求/test/good/1/view，匹配成功后，路由到后端的请求路径就会变成http://localhost:8888/good/1/view。

（2）过滤器Hystrix，作用是通过Hystrix进行熔断降级

当上游的请求，进入了Hystrix熔断降级机制时，就会调用fallbackUri配置的降级地址。需要注意的是，还需要单独设置Hystrix的commandKey的超时时间

fallbackUri配置的降级地址的代码如下：

@RestController
public class FallbackController {

  @GetMapping("/fallbackA")
  public Mono<Void> fallbackA(ServerWebExchange exchange) {
    exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.NOT_ACCEPTABLE);
    ServerHttpResponse serverHttpResponse = exchange.getResponse();
    serverHttpResponse.getHeaders().add("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");
    RestOut<String> stringMasResponse = RestOut.error("服务不可用");
    byte[] jsonBytes = JsonUtil.object2JsonBytes(stringMasResponse);
    DataBuffer buffer = serverHttpResponse.bufferFactory().wrap(jsonBytes);
    return serverHttpResponse.writeWith(Mono.just(buffer));
  }
}

4、核心类详解

ServerWebExchange

先看ServerWebExchange的注释：

Contract for an HTTP request-response interaction.

Provides access to the HTTP request and response and also exposes additional server-side processing related properties and features such as request attributes.

翻译一下大概是：

ServerWebExchange是一个HTTP请求-响应交互的契约。

提供对HTTP请求和响应的访问，并公开额外的服务器端处理相关属性和特性，如请求属性。

其实，ServerWebExchange命名为服务网络交换器，存放着重要的请求-响应属性、请求实例和响应实例等等，有点像Context的角色。

ServerWebExchange接口

ServerWebExchange接口的所有方法：

public interface ServerWebExchange {

    // 日志前缀属性的KEY，值为org.springframework.web.server.ServerWebExchange.LOG_ID
    // 可以理解为 attributes.set("org.springframework.web.server.ServerWebExchange.LOG_ID","日志前缀的具体值");
    // 作用是打印日志的时候会拼接这个KEY对饮的前缀值，默认值为""
    String LOG_ID_ATTRIBUTE = ServerWebExchange.class.getName() + ".LOG_ID";
    String getLogPrefix();

    // 获取ServerHttpRequest对象
    ServerHttpRequest getRequest();

    // 获取ServerHttpResponse对象
    ServerHttpResponse getResponse();

    // 返回当前exchange的请求属性，返回结果是一个可变的Map
    Map<String, Object> getAttributes();

    // 根据KEY获取请求属性
    @Nullable
    default <T> T getAttribute(String name) {
        return (T) getAttributes().get(name);
    }

    // 根据KEY获取请求属性，做了非空判断
    @SuppressWarnings("unchecked")
    default <T> T getRequiredAttribute(String name) {
        T value = getAttribute(name);
        Assert.notNull(value, () -> "Required attribute '" + name + "' is missing");
        return value;
    }

     // 根据KEY获取请求属性，需要提供默认值
    @SuppressWarnings("unchecked")
    default <T> T getAttributeOrDefault(String name, T defaultValue) {
        return (T) getAttributes().getOrDefault(name, defaultValue);
    } 

    // 返回当前请求的网络会话
    Mono<WebSession> getSession();

    // 返回当前请求的认证用户，如果存在的话
    <T extends Principal> Mono<T> getPrincipal();  

    // 返回请求的表单数据或者一个空的Map，只有Content-Type为application/x-www-form-urlencoded的时候这个方法才会返回一个非空的Map -- 这个一般是表单数据提交用到
    Mono<MultiValueMap<String, String>> getFormData();   

    // 返回multipart请求的part数据或者一个空的Map，只有Content-Type为multipart/form-data的时候这个方法才会返回一个非空的Map  -- 这个一般是文件上传用到
    Mono<MultiValueMap<String, Part>> getMultipartData();

    // 返回Spring的上下文
    @Nullable
    ApplicationContext getApplicationContext();   

    // 这几个方法和lastModified属性相关
    boolean isNotModified();
    boolean checkNotModified(Instant lastModified);
    boolean checkNotModified(String etag);
    boolean checkNotModified(@Nullable String etag, Instant lastModified);

    // URL转换
    String transformUrl(String url);    

    // URL转换映射
    void addUrlTransformer(Function<String, String> transformer); 

    // 注意这个方法，方法名是：改变，这个是修改ServerWebExchange属性的方法，返回的是一个Builder实例，Builder是ServerWebExchange的内部类
    default Builder mutate() {
         return new DefaultServerWebExchangeBuilder(this);
    }

    interface Builder {      

        // 覆盖ServerHttpRequest
        Builder request(Consumer<ServerHttpRequest.Builder> requestBuilderConsumer);
        Builder request(ServerHttpRequest request);

        // 覆盖ServerHttpResponse
        Builder response(ServerHttpResponse response);

        // 覆盖当前请求的认证用户
        Builder principal(Mono<Principal> principalMono);

        // 构建新的ServerWebExchange实例
        ServerWebExchange build();
    }
}

ServerWebExchange#mutate() 方法

注意到ServerWebExchange#mutate()方法，ServerWebExchange实例可以理解为不可变实例，

如果我们想要修改它，需要通过mutate()方法生成一个新的实例，例如这样：

public class CustomGlobalFilter implements GlobalFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        // 这里可以修改ServerHttpRequest实例
        ServerHttpRequest newRequest = ...
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        // 这里可以修改ServerHttpResponse实例
        ServerHttpResponse newResponse = ...
        // 构建新的ServerWebExchange实例
        ServerWebExchange newExchange = exchange.mutate().request(newRequest).response(newResponse).build();
        return chain.filter(newExchange);
    }
}

ServerHttpRequest接口

ServerHttpRequest实例是用于承载请求相关的属性和请求体，

Spring Cloud Gateway中底层使用Netty处理网络请求，通过追溯源码，

可以从ReactorHttpHandlerAdapter中得知ServerWebExchange实例中持有的ServerHttpRequest实例的具体实现是ReactorServerHttpRequest。

之所以列出这些实例之间的关系，是因为这样比较容易理清一些隐含的问题，例如：

ReactorServerHttpRequest的父类AbstractServerHttpRequest中初始化内部属性headers的时候把请求的HTTP头部封装为只读的实例：

public AbstractServerHttpRequest(URI uri, @Nullable String contextPath, HttpHeaders headers) {
    this.uri = uri;
    this.path = RequestPath.parse(uri, contextPath);
    this.headers = HttpHeaders.readOnlyHttpHeaders(headers);
}

// HttpHeaders类中的readOnlyHttpHeaders方法，
// ReadOnlyHttpHeaders屏蔽了所有修改请求头的方法，直接抛出UnsupportedOperationException
public static HttpHeaders readOnlyHttpHeaders(HttpHeaders headers) {
    Assert.notNull(headers, "HttpHeaders must not be null");
    if (headers instanceof ReadOnlyHttpHeaders) {
        return headers;
    }
    else {
        return new ReadOnlyHttpHeaders(headers);
    }
}

所以, 不能直接从ServerHttpRequest实例中直接获取请求头HttpHeaders实例并且进行修改。

ServerHttpRequest接口如下：

public interface HttpMessage {

    // 获取请求头，目前的实现中返回的是ReadOnlyHttpHeaders实例，只读
    HttpHeaders getHeaders();
}    

public interface ReactiveHttpInputMessage extends HttpMessage {

    // 返回请求体的Flux封装
    Flux<DataBuffer> getBody();
}

public interface HttpRequest extends HttpMessage {

    // 返回HTTP请求方法，解析为HttpMethod实例
    @Nullable
    default HttpMethod getMethod() {
        return HttpMethod.resolve(getMethodValue());
    }

    // 返回HTTP请求方法，字符串
    String getMethodValue();    

    // 请求的URI
    URI getURI();
}    

public interface ServerHttpRequest extends HttpRequest, ReactiveHttpInputMessage {

    // 连接的唯一标识或者用于日志处理标识
    String getId();   

    // 获取请求路径，封装为RequestPath对象
    RequestPath getPath();

    // 返回查询参数，是只读的MultiValueMap实例
    MultiValueMap<String, String> getQueryParams();

    // 返回Cookie集合，是只读的MultiValueMap实例
    MultiValueMap<String, HttpCookie> getCookies();  

    // 远程服务器地址信息
    @Nullable
    default InetSocketAddress getRemoteAddress() {
       return null;
    }

    // SSL会话实现的相关信息
    @Nullable
    default SslInfo getSslInfo() {
       return null;
    }  

    // 修改请求的方法，返回一个建造器实例Builder，Builder是内部类
    default ServerHttpRequest.Builder mutate() {
        return new DefaultServerHttpRequestBuilder(this);
    } 

    interface Builder {

        // 覆盖请求方法
        Builder method(HttpMethod httpMethod);

        // 覆盖请求的URI、请求路径或者上下文，这三者相互有制约关系，具体可以参考API注释
        Builder uri(URI uri);
        Builder path(String path);
        Builder contextPath(String contextPath);

        // 覆盖请求头
        Builder header(String key, String value);
        Builder headers(Consumer<HttpHeaders> headersConsumer);

        // 覆盖SslInfo
        Builder sslInfo(SslInfo sslInfo);

        // 构建一个新的ServerHttpRequest实例
        ServerHttpRequest build();
    }         
}

注意：

ServerHttpRequest或者说HttpMessage接口提供的获取请求头方法HttpHeaders getHeaders();

返回结果是一个只读的实例，具体是ReadOnlyHttpHeaders类型，

如果要修改ServerHttpRequest实例，那么需要这样做：

ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
ServerHttpRequest newRequest = request.mutate().header("key","value").path("/myPath").build();

ServerHttpResponse接口

ServerHttpResponse实例是用于承载响应相关的属性和响应体，

Spring Cloud Gateway中底层使用Netty处理网络请求，通过追溯源码，可以从ReactorHttpHandlerAdapter中得知ServerWebExchange实例中持有的ServerHttpResponse实例的具体实现是ReactorServerHttpResponse。

之所以列出这些实例之间的关系，是因为这样比较容易理清一些隐含的问题，例如：

// ReactorServerHttpResponse的父类
public AbstractServerHttpResponse(DataBufferFactory dataBufferFactory, HttpHeaders headers) {
    Assert.notNull(dataBufferFactory, "DataBufferFactory must not be null");
    Assert.notNull(headers, "HttpHeaders must not be null");
    this.dataBufferFactory = dataBufferFactory;
    this.headers = headers;
    this.cookies = new LinkedMultiValueMap<>();
}

public ReactorServerHttpResponse(HttpServerResponse response, DataBufferFactory bufferFactory) {
    super(bufferFactory, new HttpHeaders(new NettyHeadersAdapter(response.responseHeaders())));
    Assert.notNull(response, "HttpServerResponse must not be null");
    this.response = response;
}

可知ReactorServerHttpResponse构造函数初始化实例的时候，存放响应Header的是HttpHeaders实例，也就是响应Header是可以直接修改的。

ServerHttpResponse接口如下：

public interface HttpMessage {

    // 获取响应Header，目前的实现中返回的是HttpHeaders实例，可以直接修改
    HttpHeaders getHeaders();
}  

public interface ReactiveHttpOutputMessage extends HttpMessage {

    // 获取DataBufferFactory实例，用于包装或者生成数据缓冲区DataBuffer实例(创建响应体)
    DataBufferFactory bufferFactory();

    // 注册一个动作，在HttpOutputMessage提交之前此动作会进行回调
    void beforeCommit(Supplier<? extends Mono<Void>> action);

    // 判断HttpOutputMessage是否已经提交
    boolean isCommitted();

    // 写入消息体到HTTP协议层
    Mono<Void> writeWith(Publisher<? extends DataBuffer> body);

    // 写入消息体到HTTP协议层并且刷新缓冲区
    Mono<Void> writeAndFlushWith(Publisher<? extends Publisher<? extends DataBuffer>> body);

    // 指明消息处理已经结束，一般在消息处理结束自动调用此方法，多次调用不会产生副作用
    Mono<Void> setComplete();
}

public interface ServerHttpResponse extends ReactiveHttpOutputMessage {

    // 设置响应状态码
    boolean setStatusCode(@Nullable HttpStatus status);

    // 获取响应状态码
    @Nullable
    HttpStatus getStatusCode();

    // 获取响应Cookie，封装为MultiValueMap实例，可以修改
    MultiValueMap<String, ResponseCookie> getCookies();  

    // 添加响应Cookie
    void addCookie(ResponseCookie cookie);  
}

这里可以看到除了响应体比较难修改之外，其他的属性都是可变的。

ServerWebExchangeUtils和上下文属性

ServerWebExchangeUtils里面存放了很多静态公有的字符串KEY值

(这些字符串KEY的实际值是org.springframework.cloud.gateway.support.ServerWebExchangeUtils. + 下面任意的静态公有KEY)，

这些字符串KEY值一般是用于ServerWebExchange的属性(Attribute，见上文的ServerWebExchange#getAttributes()方法)的KEY，这些属性值都是有特殊的含义，在使用过滤器的时候如果时机适当可以直接取出来使用，下面逐个分析。

PRESERVE_HOST_HEADER_ATTRIBUTE：是否保存Host属性，值是布尔值类型，写入位置是PreserveHostHeaderGatewayFilterFactory，使用的位置是NettyRoutingFilter，作用是如果设置为true，HTTP请求头中的Host属性会写到底层Reactor-Netty的请求Header属性中。
CLIENT_RESPONSE_ATTR：保存底层Reactor-Netty的响应对象，类型是reactor.netty.http.client.HttpClientResponse。
CLIENT_RESPONSE_CONN_ATTR：保存底层Reactor-Netty的连接对象，类型是reactor.netty.Connection。
URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE：PathRoutePredicateFactory解析路径参数完成之后，把解析完成后的占位符KEY-路径Path映射存放在ServerWebExchange的属性中，KEY就是URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE。
CLIENT_RESPONSE_HEADER_NAMES：保存底层Reactor-Netty的响应Header的名称集合。
GATEWAY_ROUTE_ATTR：用于存放RoutePredicateHandlerMapping中匹配出来的具体的路由(org.springframework.cloud.gateway.route.Route)实例，通过这个路由实例可以得知当前请求会路由到下游哪个服务。
GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR：java.net.URI类型的实例，这个实例代表直接请求或者负载均衡处理之后需要请求到下游服务的真实URI。
GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR：java.net.URI类型的实例，需要重写请求URI的时候，保存原始的请求URI。
GATEWAY_HANDLER_MAPPER_ATTR：保存当前使用的HandlerMapping具体实例的类型简称(一般是字符串"RoutePredicateHandlerMapping")。
GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR：确定目标路由URI中如果存在schemeSpecificPart属性，则保存该URI的scheme在此属性中，路由URI会被重新构造，见RouteToRequestUrlFilter。
GATEWAY_PREDICATE_ROUTE_ATTR：用于存放RoutePredicateHandlerMapping中匹配出来的具体的路由(org.springframework.cloud.gateway.route.Route)实例的ID。
WEIGHT_ATTR：实验性功能(此版本还不建议在正式版本使用)存放分组权重相关属性，见WeightCalculatorWebFilter。
ORIGINAL_RESPONSE_CONTENT_TYPE_ATTR：存放响应Header中的ContentType的值。
HYSTRIX_EXECUTION_EXCEPTION_ATTR：Throwable的实例，存放的是Hystrix执行异常时候的异常实例，见HystrixGatewayFilterFactory。
GATEWAY_ALREADY_ROUTED_ATTR：布尔值，用于判断是否已经进行了路由，见NettyRoutingFilter。
GATEWAY_ALREADY_PREFIXED_ATTR：布尔值，用于判断请求路径是否被添加了前置部分，见PrefixPathGatewayFilterFactory。

ServerWebExchangeUtils提供的上下文属性用于Spring Cloud Gateway的ServerWebExchange组件处理请求和响应的时候，内部一些重要实例或者标识属性的安全传输和使用，使用它们可能存在一定的风险，

因为没有人可以确定在版本升级之后，原有的属性KEY或者VALUE是否会发生改变，如果评估过风险或者规避了风险之后，可以安心使用。

例如我们**在做请求和响应日志(类似Nginx的Access Log)的时候，可以依赖到GATEWAY_ROUTE_ATTR，因为我们要打印路由的目标信息。**举个简单例子：

@Slf4j
@Component
public class AccessLogFilter implements GlobalFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        String path = request.getPath().pathWithinApplication().value();
        HttpMethod method = request.getMethod();
        // 获取路由的目标URI
        URI targetUri = exchange.getAttribute(ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
        InetSocketAddress remoteAddress = request.getRemoteAddress();
        return chain.filter(exchange.mutate().build()).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
            HttpStatus statusCode = response.getStatusCode();
            log.info("请求路径:{},客户端远程IP地址:{},请求方法:{},目标URI:{},响应码:{}",
                    path, remoteAddress, method, targetUri, statusCode);
        }));
    }
}

Gateway filter

ServerWebExchange 与过滤器的关系：

Spring Cloud Gateway同zuul类似，有“pre”和“post”两种方式的filter。

客户端的请求先经过“pre”类型的filter，然后将请求转发到具体的业务服务，收到业务服务的响应之后，再经过“post”类型的filter处理，最后返回响应到客户端。

引用Spring Cloud Gateway官网上的一张图：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

与zuul不同的是，filter除了分为“pre”和“post”两种方式的filter外，在Spring Cloud Gateway中，filter从作用范围可分为另外两种，

一种是针对于单个路由的gateway filter，它在配置文件中的写法同predict类似；

一种是针对于所有路由的global gateway filer。

现在从作用范围划分的维度来讲解这两种filter。

我们在使用Spring Cloud Gateway的时候，注意到过滤器（包括GatewayFilter、GlobalFilter和过滤器链GatewayFilterChain）。

Spring Cloud Gateway根据作用范围划分为GatewayFilter和GlobalFilter，二者区别如下：

GatewayFilter : 需要通过spring.cloud.routes.filters 配置在具体路由下，只作用在当前路由上或通过spring.cloud.default-filters配置在全局，作用在所有路由上
GlobalFilter : 全局过滤器，不需要在配置文件中配置，作用在所有的路由上，最终通过GatewayFilterAdapter包装成GatewayFilterChain可识别的过滤器，它为请求业务以及路由的URI转换为真实业务服务的请求地址的核心过滤器，不需要配置，系统初始化时加载，并作用在每个路由上。

GlobalFilter

Spring Cloud Gateway框架内置的GlobalFilter如下：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

上图中每一个GlobalFilter都作用在每一个router上，能够满足大多数的需求。

但是如果遇到业务上的定制，可能需要编写满足自己需求的GlobalFilter。

过滤器都依赖到ServerWebExchange：

public interface GlobalFilter {

    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

public interface GatewayFilter extends ShortcutConfigurable {

    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

public interface GatewayFilterChain {

    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange);
}

这里的设计和Servlet中的Filter是相似的，

当前过滤器可以决定是否执行下一个过滤器的逻辑，由GatewayFilterChain#filter()是否被调用来决定。

而ServerWebExchange就相当于当前请求和响应的上下文。

ServerWebExchange实例不单存储了Request和Response对象，还提供了一些扩展方法，如果想实现改造请求参数或者响应参数，就必须深入了解ServerWebExchange。

Forward Routing Filter

简单来说这个 Filter 是用来做本地 forward 的，将官方文档的描述翻译后大致如下：

当请求进来时，ForwardRoutingFilter 会查看一个 URL，该 URL 为 exchange 属性 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值，如果该 url 的 scheme 是 forward（例如：forward://localendpoint），那么该 Filter 会使用 Spirng 的 DispatcherHandler 来处理这个请求。该请求的 URL 路径部分，会被 forward URL 中的路径覆盖掉。而未修改过的原始 URL，会被追加到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR 属性中

注：所谓 url scheme 简单来说就是 url 中的协议部分，例如 http、https、ws 等。自定义的 scheme 通常用于标识该 url 的行为，例如 app 开发中通常使用 url scheme 来跳转页面

Tips：

这段文档实际上是描述了该 Filter 的实现原理，对使用者来说意义不大，对实现原理感兴趣的话可以直接查看源码，源码比文档描述好理解：org.springframework.cloud.gateway.filter.ForwardRoutingFilter

LoadBlancerClientFilter

这个 Filter 是用来整合 Ribbon 的，其核心就是解析 scheme 为lb的 url，以此获取微服务的名称，然后再通过 Ribbon 获取实际的调用地址。将官方文档的描述翻译后大致如下：

当请求进来时，LoadBalancerClientFilter 会查看一个 URL，该 URL 为 exchange 的属性 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值，如果该 url 的 scheme 是 lb，（例如：lb://myservice ），那么该 Filter 会使用 Spring Cloud 的 LoadBalancerClient 来将 myservice 解析成实际的 host 和 port ，并替换掉原本 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性的值。而原始 url 会追加到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR 属性中。该过滤器还会查看 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 属性，如果发现该属性的值是 lb ，也会执行相同逻辑。

配置示例：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: myRoute
        uri: lb://service
        predicates:
        - Path=/service/**

默认情况下，如果无法通过 LoadBalancer 找到指定服务的实例，那么会返回 503（如上配置示例，若 LoadBalancer 找不到名为 service 的实例时，就会返回 503）；可使用配置： spring.cloud.gateway.loadbalancer.use404=true ，让其返回 404。

LoadBalancer 返回的 ServiceInstance 的 isSecure 的值，会覆盖请求的 scheme。举个例子，如果请求打到 Gateway 上使用的是 HTTPS ，但 ServiceInstance 的 isSecure 是false，那么下游微服务接收到的则是 HTTP 请求，反之亦然。另外，如果该路由指定了 GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 属性，那么前缀将会被剥离，并且路由 URL 中的 scheme 会覆盖 ServiceInstance 的配置

Tips：

这段文档实际上是描述了该 Filter 的实现原理，对使用者来说意义不大，对实现原理感兴趣的话可以直接查看源码，源码比文档描述好理解：org.springframework.cloud.gateway.filter.LoadBalancerClientFilter

NettyRoutingFilter

当请求进来时，NettyRoutingFilter 会查看一个 URL，该 URL 是 exchange 的属性 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值，如果该 url 的 scheme 是 http 或 https ，那么该 Filter 会使用 Netty 的 HttpClient 向下游的服务发送代理请求。获得的响应将放在 exchange 的 ServerWebExchangeUtils.CLIENT_RESPONSE_ATTR 属性中，以便在后面的 Filter 里使用。（有一个实验性的过滤器： WebClientHttpRoutingFilter 可实现相同功能，但无需 Netty）

//必须保证是最后一个执行的过滤器
@Override
public int getOrder() {
    return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}

@Override
@SuppressWarnings("Duplicates")
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
    //获取请求url
    URI requestUrl = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
    //获取请求模式
    String scheme = requestUrl.getScheme();
    //判断是否已经被路由过了，被路由过会添加标记
    if (isAlreadyRouted(exchange)//如果已经被路由过或者不是http和https就走其他过滤器
            || (!"http".equals(scheme) && !"https".equals(scheme))) {
        return chain.filter(exchange);
    }
    //标记为已经路由过，防止再次被其他过滤器使用
    setAlreadyRouted(exchange);
    //拿到请求
    ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
    //获取请求类型
    final HttpMethod method = HttpMethod.valueOf(request.getMethodValue());
    //处理URL地址编码，拿到想要的url
    final String url = requestUrl.toASCIIString();
    //拿到前置过滤器添加的header
    HttpHeaders filtered = filterRequest(getHeadersFilters(), exchange);
    //创建一个HttpHeaders对象，将所有的Header全都添加进去
    final DefaultHttpHeaders httpHeaders = new DefaultHttpHeaders();
    filtered.forEach(httpHeaders::set);
    //根据exchange里的属性，判断是否要保留header里的host属性
    boolean preserveHost = exchange
            .getAttributeOrDefault(PRESERVE_HOST_HEADER_ATTRIBUTE, false);//PreserveHostHeader是否发送原始主机信息
    //拿到请求（路由）
    Route route = exchange.getAttribute(GATEWAY_ROUTE_ATTR);
    /*开始发送请求*/
    //使用HttpClient发送请求

    Flux<HttpClientResponse> responseFlux = getHttpClient(route, exchange)                .headers(headers -> {
            //将前置的Header带入之后的请求
                headers.add(httpHeaders);
                // Will either be set below, or later by Netty
                //删除Host
                headers.remove(HttpHeaders.HOST);
                //判断是否要保留Host
                if (preserveHost) {
                    //拿到Host
                    String host = request.getHeaders().getFirst(HttpHeaders.HOST);
                    //将Host添加到Header中
                    headers.add(HttpHeaders.HOST, host);
                }
            }).request(method).uri(url).send((req, nettyOutbound) -> {
                //判断Trace是否激活
                if (log.isTraceEnabled()) {                        
                    nettyOutbound
                            .withConnection(connection -> log.trace("outbound route: "
                                    + connection.channel().id().asShortText()
                                    + ", inbound: " + exchange.getLogPrefix()));
                }
                //得到具体调用发送请求的位置
                return nettyOutbound.send(request.getBody().map(this::getByteBuf));
                //配置Response连接
            }).responseConnection((res, connection) -> {
                //NettyWriteResponseFilter就是通过这个连接拿到的数据
                // Defer committing the response until all route filters have run
                // Put client response as ServerWebExchange attribute and write
                // response later NettyWriteResponseFilter
                //将请求给到NettyWriteResponseFilter和连接
                exchange.getAttributes().put(CLIENT_RESPONSE_ATTR, res);                
                exchange.getAttributes().put(CLIENT_RESPONSE_CONN_ATTR, connection);
                //得到Response
                ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();

                /*
                * 下边的代码就是发送请求了，Gateway的开发者已经给好注释了感觉没必要再去扒了
                */

                // put headers and status so filters can modify the response
                HttpHeaders headers = new HttpHeaders();

                res.responseHeaders().forEach(
                        entry -> headers.add(entry.getKey(), entry.getValue()));

                String contentTypeValue = headers.getFirst(HttpHeaders.CONTENT_TYPE);
                if (StringUtils.hasLength(contentTypeValue)) {
                    exchange.getAttributes().put(ORIGINAL_RESPONSE_CONTENT_TYPE_ATTR,
                            contentTypeValue);
                }

                setResponseStatus(res, response);

                // make sure headers filters run after setting status so it is
                // available in response
                HttpHeaders filteredResponseHeaders = HttpHeadersFilter.filter(
                        getHeadersFilters(), headers, exchange, Type.RESPONSE);

                if (!filteredResponseHeaders
                        .containsKey(HttpHeaders.TRANSFER_ENCODING)
                        && filteredResponseHeaders
                                .containsKey(HttpHeaders.CONTENT_LENGTH)) {
                    // It is not valid to have both the transfer-encoding header and
                    // the content-length header.
                    // Remove the transfer-encoding header in the response if the
                    // content-length header is present.
                    response.getHeaders().remove(HttpHeaders.TRANSFER_ENCODING);
                }

                exchange.getAttributes().put(CLIENT_RESPONSE_HEADER_NAMES,
                        filteredResponseHeaders.keySet());

                response.getHeaders().putAll(filteredResponseHeaders);

                return Mono.just(res);
            });

    Duration responseTimeout = getResponseTimeout(route);
    if (responseTimeout != null) {
        responseFlux = responseFlux
                .timeout(responseTimeout, Mono.error(new TimeoutException(
                        "Response took longer than timeout: " + responseTimeout)))
                .onErrorMap(TimeoutException.class,
                        th -> new ResponseStatusException(HttpStatus.GATEWAY_TIMEOUT,
                                th.getMessage(), th));
    }

    return responseFlux.then(chain.filter(exchange));
}

NettyWriteResponseFilter

NettyWriteResponseFilter 用于将代理响应写回网关的客户端侧，所以该过滤器会在所有其他过滤器执行完成后才执行，并且执行的条件是 exchange 中 ServerWebExchangeUtils.CLIENT_RESPONSE_CONN_ATTR 属性的值不为空，该值为 Netty 的 Connection 实例。（有一个实验性的过滤器： WebClientWriteResponseFilter 可实现相同功能，但无需 Netty）

RouteToRequestUrl Filter

这个过滤器用于将从 request 里获取的原始 url 转换成 Gateway 进行请求转发时所使用的 url。当请求进来时，RouteToRequestUrlFilter 会从 exchange 中获取 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ROUTE_ATTR 属性的值，该值是一个 Route 对象。若该对象不为空的话，RouteToRequestUrlFilter 会基于请求 URL 及 Route 对象里的 URL 来创建一个新的 URL。新 URL 会被放到 exchange 的 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性中。

可能有点抽象，我们 debug 一下，看看这三个 url 的值就明白了，如下图：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

如果 URL 具有 scheme 前缀，例如 lb:ws://serviceid ，该 lb scheme 将从 URL 中剥离，并放到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 中，方便后面的过滤器使用。

Websocket Routing Filter

该过滤器的作用与 NettyRoutingFilter 类似。当请求进来时，WebsocketRoutingFilter 会查看一个 URL，该 URL 是 exchange 中 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性的值，如果该 url 的 scheme 是 ws 或者 wss，那么该 Filter 会使用 Spring Web Socket 将 Websocket 请求转发到下游。

另外，如果 Websocket 请求需要负载均衡的话，可为 URL 添加 lb 前缀以实现负载均衡，例如 lb:ws://serviceid 。

如果你使用 SockJS 作为普通 http 的后备，则应配置正常的 HTTP 路由以及 Websocket 路由。

配置示例：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      # SockJS route
      - id: websocket_sockjs_route
        uri: http://localhost:3001
        predicates:
        - Path=/websocket/info/**
      # Normwal Websocket route
      - id: websocket_route
        uri: ws://localhost:3001
        predicates:
        - Path=/websocket/**

Gateway Metrics Filter

想要启用 Gateway Metrics Filter，需在项目中添加 spring-boot-starter-actuator 依赖，然后在配置文件中配置 spring.cloud.gateway.metrics.enabled 的值为true。该过滤器会添加名为 gateway.requests 的时序度量（timer metric），其中包含以下标记：

routeId：路由 ID
routeUri：API 将路由到的 URI
outcome：由 HttpStatus.Series 分类
status：返回给客户端的 Http Status
httpStatusCode：返回给客户端的请求的 Http Status
httpMethod：请求所使用的 Http 方法

这些指标暴露在 /actuator/metrics/gateway.requests 端点中，并且可以轻松与 Prometheus 整合，从而创建一个 Grafana dashboard。

注：Prometheus 是一款监控工具，Grafana 是一款监控可视化工具；Spring Boot Actuator 可与这两款工具进行整合。

Marking An Exchange As Routed

当一个请求走完整条过滤器链后，负责转发请求到下游的那个过滤器会在 exchange 中添加一个 gatewayAlreadyRouted 属性，从而将 exchange 标记为 routed（已路由）。一旦请求被标记为 routed ，其他路由过滤器将不会再次路由该请求，而是直接跳过。

了解了以上所有内置的全局过滤器后，我们知道不同协议的请求会由不同的过滤器转发到下游。所以负责添加这个gatewayAlreadyRouted 属性的过滤器就是最终负责转发请求的过滤器：

http、https 请求会由NettyRoutingFilter或WebClientHttpRoutingFilter添加这个属性
forward 请求会由ForwardRoutingFilter添加这个属性
websocket 请求会由WebsocketRoutingFilter添加这个属性

这些过滤器调用了以下方法将 exchange 标记为 routed ，或检查 exchange 是否是 routed：

ServerWebExchangeUtils.isAlreadyRouted：检查 exchange 是否为 routed 状态
ServerWebExchangeUtils.setAlreadyRouted：将 exchange 设置为 routed 状态

简单来说，就是 Gateway 通过 gatewayAlreadyRouted 属性表示这个请求已经转发过了，而无需其他过滤器重复路由，从而防止重复的路由转发。

这些全局过滤器都有对应的配置类，感兴趣的话可以查看相关源码：

org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayAutoConfiguration
org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayMetricsAutoConfiguration
org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayLoadBalancerClientAutoConfiguration

自定义过滤器

例如我们**在做请求和响应日志(类似Nginx的Access Log)的时候，可以依赖到GATEWAY_ROUTE_ATTR，因为我们要打印路由的目标信息。**举个简单例子：

@Slf4j
@Component
public class AccessLogFilter implements GlobalFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        String path = request.getPath().pathWithinApplication().value();
        HttpMethod method = request.getMethod();
        // 获取路由的目标URI
        URI targetUri = exchange.getAttribute(ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
        InetSocketAddress remoteAddress = request.getRemoteAddress();
        return chain.filter(exchange.mutate().build()).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
            HttpStatus statusCode = response.getStatusCode();
            log.info("请求路径:{},客户端远程IP地址:{},请求方法:{},目标URI:{},响应码:{}",
                    path, remoteAddress, method, targetUri, statusCode);
        }));
    }
}

修改请求体和响应体

修改请求体

修改请求体是一个比较常见的需求。

例如我们使用Spring Cloud Gateway实现网关的时候，要实现一个功能：

把存放在请求头中的JWT解析后，提取里面的用户ID，然后写入到请求体中。

我们简化这个场景，假设我们把userId明文存放在请求头中的accessToken中，请求体是一个JSON结构：

{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload" : {
        // ... 这里是有效载荷，存放具体的数据
    }
}

我们需要提取accessToken，也就是userId插入到请求体JSON中如下：

{
    "userId": "用户ID",
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload" : {
        // ... 这里是有效载荷，存放具体的数据
    }
}

这里为了简化设计，用全局过滤器GlobalFilter实现，实际需要结合具体场景考虑：

@Slf4j
@Component
public class ModifyRequestBodyGlobalFilter implements GlobalFilter {

    private final DataBufferFactory dataBufferFactory = new NettyDataBufferFactory(ByteBufAllocator.DEFAULT);

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        String accessToken = request.getHeaders().getFirst("accessToken");
        if (!StringUtils.hasLength(accessToken)) {
            throw new IllegalArgumentException("accessToken");
        }
        // 新建一个ServerHttpRequest装饰器,覆盖需要装饰的方法
        ServerHttpRequestDecorator decorator = new ServerHttpRequestDecorator(request) {

            @Override
            public Flux<DataBuffer> getBody() {
                Flux<DataBuffer> body = super.getBody();
                InputStreamHolder holder = new InputStreamHolder();
                body.subscribe(buffer -> holder.inputStream = buffer.asInputStream());
                if (null != holder.inputStream) {
                    try {

                        // 解析JSON的节点
                        JsonNode jsonNode = objectMapper.readTree(holder.inputStream);
                        Assert.isTrue(jsonNode instanceof ObjectNode, "JSON格式异常");
                        ObjectNode objectNode = (ObjectNode) jsonNode;

                        // JSON节点最外层写入新的属性
                        objectNode.put("userId", accessToken);
                        DataBuffer dataBuffer = dataBufferFactory.allocateBuffer();
                        String json = objectNode.toString();
                        log.info("最终的JSON数据为:{}", json);
                        dataBuffer.write(json.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

                        return Flux.just(dataBuffer);
                    } catch (Exception e) {
                        throw new IllegalStateException(e);
                    }
                } else {
                    return super.getBody();
                }
            }
        };
        // 使用修改后的ServerHttpRequestDecorator重新生成一个新的ServerWebExchange
        return chain.filter(exchange.mutate().request(decorator).build());
    }

    private class InputStreamHolder {

        InputStream inputStream;
    }
}

测试一下：

// HTTP
POST /order/json HTTP/1.1
Host: localhost:9090
Content-Type: application/json
accessToken: 10086
Accept: */*
Cache-Control: no-cache
Host: localhost:9090
accept-encoding: gzip, deflate
content-length: 94
Connection: keep-alive
cache-control: no-cache

{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload": {
        "name": "doge"
    }
}

// 日志输出
最终的JSON数据为:{"serialNumber":"请求流水号","payload":{"name":"doge"},"userId":"10086"}

最重要的是用到了ServerHttpRequest装饰器ServerHttpRequestDecorator，主要覆盖对应获取请求体数据缓冲区的方法即可，至于怎么处理其他逻辑需要自行考虑，这里只是做一个简单的示范。

一般的代码逻辑如下：

ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
ServerHttpRequestDecorator requestDecorator = new ServerHttpRequestDecorator(request) {

     @Override
     public Flux<DataBuffer> getBody() {
         // 拿到承载原始请求体的Flux
         Flux<DataBuffer> body = super.getBody();
         // 这里通过自定义方式生成新的承载请求体的Flux
         Flux<DataBuffer> newBody = ...
         return newBody;
     }            
}
return chain.filter(exchange.mutate().request(requestDecorator).build());

修改响应体

修改响应体的需求也是比较常见的，具体的做法和修改请求体差不多。

例如我们想要实现下面的功能：第三方服务请求经过网关，原始报文是密文，我们需要在网关实现密文解密，然后把解密后的明文路由到下游服务，下游服务处理成功响应明文，需要在网关把明文加密成密文再返回到第三方服务。

现在简化整个流程，用AES加密算法，统一密码为字符串"throwable"，假设请求报文和响应报文明文如下：

// 请求密文
{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload" : "加密后的请求消息载荷"
}

// 请求明文（仅仅作为提示）
{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload" : "{\"name:\":\"doge\"}"
}

// 响应密文
{
    "code": 200,
    "message":"ok",
    "payload" : "加密后的响应消息载荷"
}

// 响应明文（仅仅作为提示）
{
    "code": 200,
    "message":"ok",
    "payload" : "{\"name:\":\"doge\",\"age\":26}"
}

为了方便一些加解密或者编码解码的实现，需要引入Apache的commons-codec类库：

<dependency>
    <groupId>commons-codec</groupId>
    <artifactId>commons-codec</artifactId>
    <version>1.12</version>
</dependency>

这里定义一个全局过滤器专门处理加解密，实际上最好结合真实的场景决定是否适合全局过滤器，这里只是一个示例：

// AES加解密工具类
public enum AesUtils {

    // 单例
    X;

    private static final String PASSWORD = "throwable";
    private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
    private static final String SECURE_RANDOM_ALGORITHM = "SHA1PRNG";
    private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";

    public String encrypt(String content) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, provideSecretKey());
            return Hex.encodeHexString(cipher.doFinal(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalArgumentException(e);
        }
    }

    public byte[] decrypt(String content) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, provideSecretKey());
            return cipher.doFinal(Hex.decodeHex(content));
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalArgumentException(e);
        }
    }

    private SecretKey provideSecretKey() {
        try {
            KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance(SECURE_RANDOM_ALGORITHM);
            secureRandom.setSeed(PASSWORD.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            keyGen.init(128, secureRandom);
            return new SecretKeySpec(keyGen.generateKey().getEncoded(), KEY_ALGORITHM);
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalArgumentException(e);
        }
    }
}

// EncryptionGlobalFilter
@Slf4j
@Component
public class EncryptionGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Override
    public int getOrder() {
        return -2;
    }

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        // 响应体
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        DataBufferFactory bufferFactory = exchange.getResponse().bufferFactory();
        ServerHttpRequestDecorator requestDecorator = processRequest(request, bufferFactory);
        ServerHttpResponseDecorator responseDecorator = processResponse(response, bufferFactory);
        return chain.filter(exchange.mutate().request(requestDecorator).response(responseDecorator).build());
    }

    private ServerHttpRequestDecorator processRequest(ServerHttpRequest request, DataBufferFactory bufferFactory) {
        Flux<DataBuffer> body = request.getBody();
        DataBufferHolder holder = new DataBufferHolder();
        body.subscribe(dataBuffer -> {
            int len = dataBuffer.readableByteCount();
            holder.length = len;
            byte[] bytes = new byte[len];
            dataBuffer.read(bytes);
            DataBufferUtils.release(dataBuffer);
            String text = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
            JsonNode jsonNode = readNode(text);
            JsonNode payload = jsonNode.get("payload");
            String payloadText = payload.asText();
            byte[] content = AesUtils.X.decrypt(payloadText);
            String requestBody = new String(content, StandardCharsets.UTF_8);
            log.info("修改请求体payload,修改前:{},修改后:{}", payloadText, requestBody);
            rewritePayloadNode(requestBody, jsonNode);
            DataBuffer data = bufferFactory.allocateBuffer();
            data.write(jsonNode.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            holder.dataBuffer = data;
        });
        HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
        headers.putAll(request.getHeaders());
        headers.remove(HttpHeaders.CONTENT_LENGTH);
        return new ServerHttpRequestDecorator(request) {

            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                int contentLength = holder.length;
                if (contentLength > 0) {
                    headers.setContentLength(contentLength);
                } else {
                    headers.set(HttpHeaders.TRANSFER_ENCODING, "chunked");
                }
                return headers;
            }

            @Override
            public Flux<DataBuffer> getBody() {
                return Flux.just(holder.dataBuffer);
            }
        };
    }

    private ServerHttpResponseDecorator processResponse(ServerHttpResponse response, DataBufferFactory bufferFactory) {
        return new ServerHttpResponseDecorator(response) {

            @SuppressWarnings("unchecked")
            @Override
            public Mono<Void> writeWith(Publisher<? extends DataBuffer> body) {
                if (body instanceof Flux) {
                    Flux<? extends DataBuffer> flux = (Flux<? extends DataBuffer>) body;
                    return super.writeWith(flux.map(buffer -> {
                        CharBuffer charBuffer = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer.asByteBuffer());
                        DataBufferUtils.release(buffer);
                        JsonNode jsonNode = readNode(charBuffer.toString());
                        JsonNode payload = jsonNode.get("payload");
                        String text = payload.toString();
                        String content = AesUtils.X.encrypt(text);
                        log.info("修改响应体payload,修改前:{},修改后:{}", text, content);
                        setPayloadTextNode(content, jsonNode);
                        return bufferFactory.wrap(jsonNode.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
                    }));
                }
                return super.writeWith(body);
            }
        };
    }

    private void rewritePayloadNode(String text, JsonNode root) {
        try {
            JsonNode node = objectMapper.readTree(text);
            ObjectNode objectNode = (ObjectNode) root;
            objectNode.set("payload", node);
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    private void setPayloadTextNode(String text, JsonNode root) {
        try {
            ObjectNode objectNode = (ObjectNode) root;
            objectNode.set("payload", new TextNode(text));
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    private JsonNode readNode(String in) {
        try {
            return objectMapper.readTree(in);
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    private class DataBufferHolder {

        DataBuffer dataBuffer;
        int length;
    }
}

先准备一份密文：

Map<String, Object> json = new HashMap<>(8);
json.put("serialNumber", "请求流水号");
String content = "{\"name\": \"doge\"}";
json.put("payload", AesUtils.X.encrypt(content));
System.out.println(new ObjectMapper().writeValueAsString(json));

// 输出
{"serialNumber":"请求流水号","payload":"144e3dc734743f5709f1adf857bca473da683246fd612f86ac70edeb5f2d2729"}

模拟请求：

POST /order/json HTTP/1.1
Host: localhost:9090
accessToken: 10086
Content-Type: application/json
User-Agent: PostmanRuntime/7.13.0
Accept: */*
Cache-Control: no-cache
Postman-Token: bda07fc3-ea1a-478c-b4d7-754fe6f37200,634734d9-feed-4fc9-ba20-7618bd986e1c
Host: localhost:9090
cookie: customCookieName=customCookieValue
accept-encoding: gzip, deflate
content-length: 104
Connection: keep-alive
cache-control: no-cache

{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload": "FE49xzR0P1cJ8a34V7ykc9poMkb9YS+GrHDt618tJyk="
}

// 响应结果
{
    "serialNumber": "请求流水号",
    "payload": "oo/K1igg2t/S8EExkBVGWOfI1gAh5pBpZ0wyjNPW6e8="   # <--- 解密后：{"name":"doge","age":26}
}

遇到的问题：

必须实现Ordered接口，返回一个小于-1的order值，这是因为NettyWriteResponseFilter的order值为-1，我们需要覆盖返回响应体的逻辑，自定义的GlobalFilter必须比NettyWriteResponseFilter优先执行。
网关每次重启之后，第一个请求总是无法从原始的ServerHttpRequest读取到有效的Body，准确来说出现的现象是NettyRoutingFilter调用ServerHttpRequest#getBody()的时候获取到一个空的对象，导致空指针；奇怪的是从第二个请求开始就能正常调用。笔者把Spring Cloud Gateway的版本降低到Finchley.SR3，Spring Boot的版本降低到2.0.8.RELEASE，问题不再出现，初步确定是Spring Cloud Gateway版本升级导致的兼容性问题或者是BUG。

最重要的是用到了ServerHttpResponse装饰器ServerHttpResponseDecorator，主要覆盖写入响应体数据缓冲区的部分，至于怎么处理其他逻辑需要自行考虑，这里只是做一个简单的示范。一般的代码逻辑如下：

ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
ServerHttpResponseDecorator responseDecorator = new ServerHttpResponseDecorator(response) {

            @Override
            public Mono<Void> writeWith(Publisher<? extends DataBuffer> body) {
                if (body instanceof Flux) {
                    Flux<? extends DataBuffer> flux = (Flux<? extends DataBuffer>) body;
                    return super.writeWith(flux.map(buffer -> {
                        // buffer就是原始的响应数据的缓冲区
                        // 下面处理完毕之后返回新的响应数据的缓冲区即可
                        return bufferFactory.wrap(...);
                    }));
                }
                return super.writeWith(body);
            }
        };
return chain.filter(exchange.mutate().response(responseDecorator).build());    ###

5、高级配置

5.1 统一配置跨域请求

现在的请求通过经过gateWay网关时，需要在网关统一配置跨域请求，需求所有请求通过

spring:
  cloud:
    gateway:
      globalcors:
        cors-configurations:
          '[/**]':
            allowed-origins: "*"
            allowed-headers: "*"
            allow-credentials: true
            allowed-methods:
              - GET
              - POST
              - DELETE
              - PUT
              - OPTION

5.2 健康检查配置

admin-client、actuator健康检查配置，为之后的功能提供支持，此部分比较简单，不再赘述，加入以下maven依赖和配置

maven依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>de.codecentric</groupId>
    <artifactId>spring-boot-admin-starter-client</artifactId>
    <version>2.1.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

配置文件

spring:
  application:
    name: mas-cloud-gateway
  boot:
    admin:
      client:
      ### 本地搭建的admin-server
        url: http://localhost:8011
eureka:
  client:
    registerWithEureka: true
    fetchRegistry: true
    healthcheck:
      enabled: true
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:6887/eureka/
    enabled: true
feign:
  sentinel:
    enabled: true
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'
  endpoint:
    health:
      show-details: ALWAYS

若转发的目标地址为微服务中组件，不为具体ip:port形式的，应写成lb://mas-openapi-service形式，目标地址会从注册中心直接拉取

5.3 分布式限流

当无法控制流量入口时，我们就需要考虑流量控制，我们可以对系统整理进行流量控制，也可以对系统接入用户进行独立的流量控制，我们要结合实际业务场景选择合适的流控策略。

常见的几种流控算法如下：

固定窗口算法
滑动窗口算法
漏桶算法
令牌桶算法

1.固定窗口算法，就是指在固定的时间窗口内按照阈值进行流量控制的算法。这个算法具有以下特点：

原理简单，实现容易
当在时间窗口内突发流量，在时间窗口切换时阻塞请求同时涌入，产生流量踩踏，系统稳定性收到考验

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-obVodGQk-1685123974010)(null)]

2.滑动窗口算法 ，为了能够解决固定窗口算法在时间窗口切换时流量冲击的问题，我们可以将时间窗口划分成多个小的时间片段，每个小的时间片段有独立的计数器，当请求的时间点大于时间窗口的最大时间点时，整个窗口向右移动一个小的时间片段（丢弃最前面的时间片段，请求放在最新的时间片段上），这就是滑动窗口。时间片段划分的越多，滑动窗口的滑动就会越平滑，流量控制的也就越精确。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6jmLMZV7-1685123974911)(null)]

3.漏桶算法，定义一个有一定容量的桶，如果桶的容量未满，新的请求就被放入桶内，如果桶的容量满了，新的请求就会被丢弃，漏桶算法通过控制输出速率，平滑网络流量，起到消峰填谷的作用。

漏桶算法由于漏出的速率是固定的，所以在突发流量的情况下，并不能够有效地使用网络资源，这种情况下对于请求的处理就缺乏效率。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8cHvhHQR-1685123974480)(null)]

令牌桶算法，从某种意义上讲，令牌桶算法是对漏桶算法的一种改进，桶算法能够限制请求调用的速率，而令牌桶算法能够在限制调用的平均速率的同时还允许一定程度的突发调用。在令牌桶算法中，存在一个桶，用来存放固定数量的令牌。算法中存在一种机制，以一定的速率往桶中放令牌。每次请求调用需要先获取令牌，只有拿到令牌，才有机会继续执行，否则选择选择等待可用的令牌、或者直接拒绝。放令牌这个动作是持续不断的进行，如果桶中令牌数达到上限，就丢弃令牌，所以就存在这种情况，桶中一直有大量的可用令牌，这时进来的请求就可以直接拿到令牌执行，比如设置qps为100，那么限流器初始化完成一秒后，桶中就已经有100个令牌了，这时服务还没完全启动好，等启动完成对外提供服务时，该限流器可以抵挡瞬时的100个请求。所以，只有桶中没有令牌时，请求才会进行等待，最后相当于以一定的速率执行。

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

在Spring Cloud Gateway中，有Filter过滤器，因此可以在“pre”类型的Filter中自行实现上述三种过滤器。但是限流作为网关最基本的功能，Spring Cloud Gateway官方就提供了RequestRateLimiterGatewayFilterFactory这个类，适用在Redis内的通过执行Lua脚本实现了令牌桶的方式。具体实现逻辑在RequestRateLimiterGatewayFilterFactory类中，lua脚本在如下图所示的文件夹中：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

首先在工程的pom文件中引入gateway的起步依赖和redis的reactive依赖，代码如下：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
 
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
</dependency>

配置如下：

server:
  port: 8081
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: limit_route
        uri: http://httpbin.org:80/get
        predicates:
        - After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
        filters:
        # 限流过滤器
        - name: RequestRateLimiter
          args:
            #用于限流的键的解析器的 Bean 对象的名字。它使用 SpEL 表达式根据#{@beanName}从 Spring 容器中获取 Bean 对象
            key-resolver: '#{@userKeyResolver}'
            #令牌桶每秒填充平均速率
            redis-rate-limiter.replenishRate: 1
            #令牌桶总容量
            redis-rate-limiter.burstCapacity: 3
  application:
    name: cloud-gateway
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    database: 0

在上面的配置文件，指定程序的端口为8081，配置了 redis的信息，并配置了RequestRateLimiter的限流过滤器，该过滤器需要配置三个参数：

burstCapacity，令牌桶总容量。
replenishRate，令牌桶每秒填充平均速率。
key-resolver，用于限流的键的解析器的 Bean 对象的名字。它使用 SpEL 表达式根据#{@beanName}从 Spring 容器中获取 Bean 对象。

这里根据用户ID限流，请求路径中必须携带userId参数

@Bean
KeyResolver userKeyResolver() {
  return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("userId"));
}

KeyResolver需要实现resolve方法，比如根据userid进行限流，则需要用userid去判断。实现完KeyResolver之后，需要将这个类的Bean注册到Ioc容器中。

如果需要根据IP限流，定义的获取限流Key的bean为：

@Bean
public KeyResolver ipKeyResolver() {
  return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());
}

通过exchange对象可以获取到请求信息，这边用了HostName，如果你想根据用户来做限流的话这边可以获取当前请求的用户ID或者用户名就可以了，比如：

如果需要根据接口的URI进行限流，则需要获取请求地址的uri作为限流key，定义的Bean对象为：

@Bean
KeyResolver apiKeyResolver() {
  return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getPath().value());
}

通过exchange对象可以获取到请求信息，这边用了HostName，如果你想根据用户来做限流的话这边可以获取当前请求的用户ID或者用户名就可以了，比如：

如果需要根据接口的URI进行限流，则需要获取请求地址的uri作为限流key，定义的Bean对象为：

@Bean
KeyResolver apiKeyResolver() {
    return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getPath().value());
}

6、整合Nacos

maven依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.9.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>nacos_gateway</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <packaging>war</packaging>
    <name>nacos_gateway</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <spring-cloud.version>Greenwich.SR3</spring-cloud.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <!--gateway-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--nacos dicovery-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                <version>0.2.2.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

需要注意在Gateway服务中的pom.xml文件中不要存在这个jar

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

否则调用接口时会报以下错误因为gateway使用的是webflux,默认使用netty,所以从依赖中排除 tomcat相关的依赖

java.lang.ClassCastException: org.springframework.core.io.buffer.DefaultDataBufferFactory cannot be cast to org.springframework.core.io.buffer.NettyDataBufferFactory
    at org.springframework.cloud.gateway.filter.NettyWriteResponseFilter.lambda$filter$1(NettyWriteResponseFilter.java:82) ~[spring-cloud-gateway-core-2.1.3.RELEASE.jar:2.1.3.RELEASE]
    at reactor.core.publisher.MonoDefer.subscribe(MonoDefer.java:44) [reactor-core-3.2.12.RELEASE.jar:3.2.12.RELEASE]

错误2 是由于 spring-boot-starter-web 引起

服务发现配置：从Nacos获取微服务提供者清单

server:
  port: 9999

spring:
  application:
    name: springcloud-gateway
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: ${NACOS_SERVER:cdh1:8848}
      config:
        server-addr: ${NACOS_SERVER:cdh1:8848}
        prefix: springcloud-gateway
        group: DEFAULT_GROUP
        file-extension: yml
        ext-config:
          - data-id: crazymaker-db-dev.yml
            group: DEFAULT_GROUP
            refresh: true
          - data-id: crazymaker-redis-dev.yml
            group: DEFAULT_GROUP
            refresh: true
          - data-id: crazymaker-common-dev.yml
            group: DEFAULT_GROUP
            refresh: true
          - data-id: some.properties
            group: DEFAULT_GROUP
            refresh: true
    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          enabled: true  #开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
          lower-case-service-id: true
          filters:
            - args[name]: serviceId
              name: Hystrix
          predicates:
            - args[pattern]: '"''/''+serviceId+''/**''"'
              name: Path
      routes:
        - id: blog
          uri: https://blog.csdn.net/
          predicates:
            - Path=/csdn
        - id: blog1
          uri: https://blog.csdn.net/
          predicates:
            - Path=/blog1/**
          filters:
            - RewritePath=/blog1/(?<segment>.*), /$\{segment}
        # 代理前  http://192.168.68.1:9999/blog1/crazymakercircle/article/details/80208650
        #  代理后  https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/80208650
        - id: service_provider_demo_route
          uri: lb://service-provider-demo
          predicates:
            - Path=/provider/**
        - id: service_provider_demo_route_filter
          uri: lb://service-provider-demo
          predicates:
            - Path=/filter/**
          filters:
            - RewritePath=/filter/(?<segment>.*), /provider/$\{segment}
            - UserIdCheck
        - id: service_consumer_demo_route
          uri: lb://service-consumer-demo
          predicates:
            - Path=/consumer/**
        - id: sentinel_demo_provider_route
          uri: lb://sentinel-demo-provider
          predicates:
            - Path=/sentinel-demo/**
        - id: uaa-provider_route
          uri: lb://uaa-provider
          predicates:
            - Path=/uaa-provider/**
    sentinel:
      transport:
        dashboard: cdh1:8849 #配置Sentinel dashboard地址
        port: 8719   #这里配置的是本地端口
      eager: true
    inetutils:
      timeout-seconds: 10
      preferred-networks: ${SCAFFOLD_PREFERRED_NETWORKS:192.168.68.}
      prefer-ip-address: true  #访问路径可以显示IP地址


ribbon:
  eager-load:
    enabled: true # 开启Ribbon的饥饿加载模式，启动时创建 RibbonClient
  MaxAutoRetries: 1 # 同一台实例的最大重试次数，但是不包括首次调用，默认为1次
  MaxAutoRetriesNextServer: 2  # 重试负载均衡其他实例的最大重试次数，不包括首次调用，默认为0次
  OkToRetryOnAllOperations: true  # 是否对所有操作都重试，默认false
  ServerListRefreshInterval: 2000 # 从注册中心刷新服务器列表信息的时间间隔，默认为2000毫秒，即2秒
  retryableStatusCodes: 400,401,403,404,500,502,504
  NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RetryRule #配置规则 重试
  ConnectTimeout: 3000  #连接建立的超时时长，默认1秒
  ReadTimeout: 3000 #处理请求的超时时间，默认为1秒
  MaxTotalConnections: 1000  # 最大连接数
  MaxConnectionsPerHost: 1000  # 每个host最大连接数
  restclient:
    enabled: true


hystrix:
  threadpool:
    default:
      coreSize: 10 # 线程池核心线程数
      maximumSize: 20  # 线程池最大线程数
      allowMaximumSizeToDivergeFromCoreSize: true   # 线程池最大线程数是否有效
      keepAliveTimeMinutes: 10  # 设置可空闲时间，单位分钟
    demo-provider:
      coreSize: 20   # 线程池核心线程数
      maximumSize: 100   # 线程池最大线程数
      allowMaximumSizeToDivergeFromCoreSize: true   # 线程池最大线程数是否有效
      keepAliveTimeMinutes: 20  # 设置可空闲时间，单位分钟
  propagate:
    request-attribute:
      enabled: true
  command:
    default:  #全局默认配置
      execution:  #线程隔离相关配置
        timeout:
          enabled: true   #是否给方法执行设置超时时间，默认为true。一般我们不要改。
        isolation:
          strategy: THREAD    #配置请求隔离的方式，这里是默认的线程池方式。还有一种信号量的方式semaphore，使用比较少。
          thread:
            timeoutInMilliseconds: 100000  #方式执行的超时时间，默认为1000毫秒，在实际场景中需要根据情况设置
            interruptOnTimeout: true   #发生超时时是否中断方法的执行，默认值为true。不要改。
            interruptOnCancel: false  #是否在方法执行被取消时中断方法，默认值为false。没有实际意义，默认就好！
      circuitBreaker:   #熔断器相关配置
        enabled: true   #是否启动熔断器，默认为true，false表示不要引入 Hystrix。
        requestVolumeThreshold: 20     #启用熔断器功能窗口时间内的最小请求数，假设我们设置的窗口时间为10秒，
        sleepWindowInMilliseconds: 5000    #此配置的作用是指定熔断器打开后多长时间内允许一次请求尝试执行，官方默认配置为5秒。
        errorThresholdPercentage: 50   #窗口时间内超过50%的请求失败后就会打开熔断器将后续请求快速失败掉,默认配置为50
      metrics:
        rollingStats:
          timeInMilliseconds: 10000
          numBuckets: 10

# 暴露监控端点
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

nacos实现动态配置

使用nacos实现动态路由，以上两种方式都是实现的静态配置路径，只能应对部分场景，接下来配置nacos实现动态配置以及配置的存储，由于gateWay并没有适配nacos，需要自定义监听器：

@Component
@Slf4j
public class NacosDynamicRouteService implements ApplicationEventPublisherAware {
    private String dataId = "gateway-router";
    private String group = "DEFAULT_GROUP";
    @Value("${spring.cloud.nacos.config.server-addr}")
    private String serverAddr;
    @Autowired
    private RouteDefinitionWriter routeDefinitionWriter;
    private ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;
    private static final List<String> ROUTE_LIST = new ArrayList<>();
    @PostConstruct
    public void dynamicRouteByNacosListener() {
        try {
            ConfigService configService = NacosFactory.createConfigService(serverAddr);
            configService.getConfig(dataId, group, 5000);
            configService.addListener(dataId, group, new Listener() {
                @Override
                public void receiveConfigInfo(String configInfo) {
                    clearRoute();
                    try {
                        if (StringUtil.isNullOrEmpty(configInfo)) {//配置被删除
                            return;
                        }
                        List<RouteDefinition> gatewayRouteDefinitions = JSONObject.parseArray(configInfo, RouteDefinition.class);
                        for (RouteDefinition routeDefinition : gatewayRouteDefinitions) {
                            addRoute(routeDefinition);
                        }
                        publish();
                    } catch (Exception e) {
                        log.error("receiveConfigInfo error" + e);
                    }
                }
                @Override
                public Executor getExecutor() {
                    return null;
                }
            });
        } catch (NacosException e) {
            log.error("dynamicRouteByNacosListener error" + e);
        }
    }
    private void clearRoute() {
        for (String id : ROUTE_LIST) {
            this.routeDefinitionWriter.delete(Mono.just(id)).subscribe();
        }
        ROUTE_LIST.clear();
    }
    private void addRoute(RouteDefinition definition) {
        try {
            routeDefinitionWriter.save(Mono.just(definition)).subscribe();
            ROUTE_LIST.add(definition.getId());
        } catch (Exception e) {
            log.error("addRoute error" + e);
        }
    }
    private void publish() {
        this.applicationEventPublisher.publishEvent(new RefreshRoutesEvent(this.routeDefinitionWriter));
    }
    @Override
    public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
        this.applicationEventPublisher = applicationEventPublisher;
    }

在nacos中增加一个规则：

[{
    "filters": [],
    "id": "baidu_route",
    "order": 0,
    "predicates": [{
        "args": {
            "pattern": "/baidu"
        },
        "name": "Path"
    }],
    "uri": "https://www.baidu.com"
}]

访问网关的路由规则，能看到刚刚加入的规则，访问http://localhost:9022/baidu时请求直接被转发到百度的首页了。

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

服务发现路由predicates和filters的自定义定义

可以将网关配置为基于使用DiscoveryClient注册中心注册的服务发现路由。

要启用此功能，请设置spring.cloud.gateway.discovery.locator.enabled=true，并确保DiscoveryClient实现位于classpath上并已启用（如netflix eureka、consul或zookeeper）。

为注册中心路由配置断言和过滤器

默认情况下，网关为通过DiscoveryClient创建的路由定义单个断言和过滤器。

默认断言是使用/serviceId/**定义的path断言，其中 serviceId 是DiscoveryClient中服务的ID。
默认过滤器是使用正则表达式 /serviceId/(?.*)和替换的/${remaining}进行重写。这只是在请求被发送到下游之前从路径中截取掉 service id 。

注意

这个默认的过滤器，老版本没有，这就要命了

尼恩这几天做推送中台架构实操的时候，升级了一下 springcloud gateway，这就要要了命了

请求全部是404

而且由于响应式编程不是太好调试，不过，尼恩不吃这套，喜欢深入敌后，进入源码后，大概找到了 断言处理迭代 的地方，看到了 10多个过滤器

其中一个过滤器 rewrite，干了一件匪夷所思的事情，把后端服务的前缀给剔除了，如果前缀是 serviceId的话

这就是咱们的问题所在：赶巧的是，咱后端微服务，需要路径前缀，并且，路径的前缀就是 serviceId

这下子，这个springcloud gateway的升级骚操作，把路劲前缀搞没了，当然路由不过去了， 害的我白瞎了2小时

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

翻阅官方的文档，按照官方说明：

可以通过设置 spring.cloud.gateway.discovery.locator.predicates[x] and spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[y] 来，去自定义 DiscoveryClient路由使用的断言和过滤器。

当做了定制以后，默认的就没了，如果你想要保留默认功能，需要手动加上默认断言和过滤器。

下面是这样一个例子。

Example 69. application.properties

spring.cloud.gateway.discovery.locator.predicates[0].name: Path
spring.cloud.gateway.discovery.locator.predicates[0].args[pattern]: "'/'+serviceId+'/**'"
spring.cloud.gateway.discovery.locator.predicates[1].name: Host
spring.cloud.gateway.discovery.locator.predicates[1].args[pattern]: "'**.foo.com'"
spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[0].name: Hystrix
spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[0].args[name]: serviceId
spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[1].name: RewritePath
spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[1].args[regexp]: "'/' + serviceId + '/(?<remaining>.*)'"
spring.cloud.gateway.discovery.locator.filters[1].args[replacement]: "'/${remaining}'"

于是，需要去掉这个RewritePath过滤器，下面为nacos定制客户端的过滤器

    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          enabled: true  #开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
          lower-case-service-id: true
          filters:
            - args[name]: serviceId
              name: Hystrix
          predicates:
            - args[pattern]: '"''/''+serviceId+''/**''"'
              name: Path

本质上，要不要去掉url的前缀，配置文件的下边，完全有规则可以自己配置，

当然，官方希望为微服务 DiscoveryClient 路由增加一些过滤器，也是可以理解的

不管怎么说，咱们这个场景下，只能覆盖官方的默认的discovery.filters的配置啦，于是进行了上边的修改

修改之后，重启，

再通过断点看过滤器，那个 rewrite 过滤器，没有了

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

终于不是404的错误了

看起来，springcloud 官方勤快的升级版本，也没有干什么有意义的事情，做的很多都是花瓶的活儿

7、整合Swagger聚合微服务系统API文档

有关源码具体请参见疯狂创客圈的 crazy-springcloud 脚手架

maven依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>cloud-center-alibaba</artifactId>
        <groupId>com.crazymaker.springcloud</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.crazymaker.springcloud</groupId>
    <artifactId>springcloud-gateway-demo</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <name>springcloud-gateway-demo</name>
    <packaging>jar</packaging>


    <dependencies>
        <!--gateway 网关依赖,内置webflux 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--新增sentinel-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-transport-simple-http</artifactId>
        </dependency>

        <!-- nacos服务注册发现依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>com.google.guava</groupId>
                    <artifactId>guava</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>${mysql.connector.version}</version>
        </dependency>
        <!-- nacos配置服务依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>com.google.guava</groupId>
                    <artifactId>guava</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>


        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>


        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>cn.hutool</groupId>
            <artifactId>hutool-all</artifactId>
            <version>${hutool.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
            <version>${swagger.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-swagger-common</artifactId>
            <version>${swagger.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.github.xiaoymin</groupId>
            <artifactId>swagger-bootstrap-ui</artifactId>
            <version>${swagger-ui.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-commons</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>

            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <mainClass>com.crazymaker.cloud.nacos.demo.gateway.starter.GatewayProviderApplication</mainClass>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>


            <plugin>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <version>2.4.1</version>
                <configuration>
                    <descriptors>
                        <descriptor>src/main/assembly/assembly.xml</descriptor>
                    </descriptors>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>single</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>

            <!-- 添加docker-maven插件 -->

            <plugin>
                <groupId>com.spotify</groupId>
                <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
                <version>1.1.1</version>
                <configuration>
                    <imageName>dockerlocal:5000/${project.artifactId}:${project.version}</imageName>
                    <baseImage>dockerlocal:5000/java</baseImage>
                    <entryPoint>["java", "-jar", "/${project.build.finalName}.jar"]</entryPoint>
                    <dockerDirectory>docker</dockerDirectory>
                    <resources>
                        <resource>
                            <targetPath>/</targetPath>
                            <directory>${project.build.directory}</directory>
                            <include>${project.build.finalName}.jar</include>
                        </resource>
                    </resources>
                </configuration>
            </plugin>

        </plugins>
    </build>
</project>

配置文件

package com.crazymaker.cloud.nacos.demo.gateway.config;

import lombok.AllArgsConstructor;
import org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayProperties;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
import org.springframework.cloud.gateway.support.NameUtils;
import org.springframework.context.annotation.Primary;
import org.springframework.stereotype.Component;
import springfox.documentation.swagger.web.SwaggerResource;
import springfox.documentation.swagger.web.SwaggerResourcesProvider;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @ClassName SwaggerProvider
 * @PackageName com.ruoyi.gateway.config
 * @Description
 * @Author daiz
 * @Date 2019/8/16 10:04
 * @Version 1.0
 */
@Component
@Primary
@AllArgsConstructor
public class SwaggerConfig implements SwaggerResourcesProvider
{
    public static final String API_URI = "/v2/api-docs";

    private final RouteLocator routeLocator;

    private final GatewayProperties gatewayProperties;

    @Override
    public List<SwaggerResource> get()
    {
        /**
         * 网关应用名称,不需要在网关的swagger 上展示
         */
        String appName = "springcloud-gateway";

        List<SwaggerResource> resources = new ArrayList<>();
        List<String> routes = new ArrayList<>();
        // 取出gateway的route
        routeLocator.getRoutes().subscribe(route -> routes.add(route.getId()));
        // 结合配置的route-路径(Path)，和route过滤，只获取有效的route节点
        // 打开下面注释可以自动扫描接入gateway的服务，为了演示，只扫描system
        // gatewayProperties.getRoutes().stream().filter(routeDefinition ->
        // routes.contains(routeDefinition.getId()))
        gatewayProperties.getRoutes().stream()
                .filter(route -> route.getUri().getHost() != null)
                .filter(route -> !appName.equals(route.getUri().getHost()))
                .forEach(routeDefinition -> routeDefinition.getPredicates().stream()
                        .filter(predicateDefinition -> ("Path").equalsIgnoreCase(predicateDefinition.getName()))
                        .forEach(predicateDefinition -> resources
                                .add(swaggerResource(routeDefinition.getId(), predicateDefinition.getArgs()
                                        .get(NameUtils.GENERATED_NAME_PREFIX + "0").replace("/**", API_URI)))));
        return resources;
    }

    private SwaggerResource swaggerResource(String name, String location)
    {
        SwaggerResource swaggerResource = new SwaggerResource();
        swaggerResource.setName(name);
        swaggerResource.setLocation(location);
        swaggerResource.setSwaggerVersion("2.0");
        return swaggerResource;
    }
}

效果：

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

8、整合Sentinel完成流控和降级

maven依赖

使用Sentinel作为gateWay的限流、降级、系统保护工具

<!--alibaba 流量卫士-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-core</artifactId>
    <version>${sentinel.version}</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId>
</dependency>

配置文件

客户端配置：在配置文件中增加下列配置，dashboard就可以轻松管理客户端了，还有一种方式是在启动时加入

spring:
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        ## VM
        ##-Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -Dcsp.sentinel.api.port=8666 -Dproject.name=gateway -Dcsp.sentinel.app.type=1
        dashboard: localhost:8880
        port: 8880

限流规则通用配置

由于sentinel的工作原理其实借助于全局的filter进行请求拦截并计算出是否进行限流、熔断等操作的，增加SentinelGateWayFilter配置

@Bean//拦截请求
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {
    return new SentinelGatewayFilter();
}

sentinel 不仅支持通过硬代码方式进行资源的申明，还能通过注解方式进行声明，为了让注解生效，还需要配置切面类SentinelResourceAspect

@Bean
public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect() {
    return new SentinelResourceAspect();
}

sentinel拦截包括了视图、静态资源等，需要配置viewResolvers以及拦截之后的异常，我们也可以自定义抛出异常的提示

public SentinelConfig(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider,
                      ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
    this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
    this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
}

@Bean//自定义异常
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public ExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
    // Register the block exception handler for Spring Cloud Gateway.
    return new ExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
}

自定义异常提示：当发生限流、熔断异常时，会返回定义的提示信息。

/**
 * 配置限流的异常处理器:SentinelGatewayBlockExceptionHandler
 */
@Bean
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
    return new SentinelGatewayBlockExceptionHandlerEX(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
}

不需要额外的配置，sentinel就已经可以正常工作了

限流规则设置

1 资源定义：定义API组

private void initCustomizedApis() {
    Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();

    ApiDefinition api3 = new ApiDefinition("filter_api_group")
        .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
            add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/filter/**")
                .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
        }});

    ApiDefinition api4 = new ApiDefinition("service-provider-demo_api_group")
        .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
            add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/service-provider-demo/**")
                .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
        }});

    definitions.add(api3);
    definitions.add(api4);

    GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
}

2 定义限流规则

private void initGatewayRules() {
    Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();
    /*设置限流规则
        count: QPS即每秒钟允许的调用次数
        intervalSec: 每隔多少时间统计一次汇总数据，统计时间窗口，单位是秒，默认是 1 秒。
        */
    GatewayFlowRule rule3 = new GatewayFlowRule("filter_api_group")
        .setResourceMode(SentinelGatewayConstants.RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME)
        .setCount(1) //qps 1
        .setIntervalSec(1)  //1 s
        ;

    GatewayFlowRule rule4 = new GatewayFlowRule("service-provider-demo_api_group")
        .setResourceMode(SentinelGatewayConstants.RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME)
        .setCount(1) //qps 1
        .setIntervalSec(1)  //10 s
        ;
    rules.add(rule4);
    rules.add(rule3);
    GatewayRuleManager.loadRules(rules);

}

具体请参见学习视频

网关限流参数

其中网关限流规则 GatewayFlowRule的字段解释如下：

resource：资源名称，可以是网关中的 route 名称或者用户自定义的 API 分组名称。
resourceMode：规则是针对 API Gateway 的 route（RESOURCE_MODE_ROUTE_ID）还是用户在 Sentinel 中定义的 API 分组（RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME），默认是 route。
grade：限流指标维度，同限流规则的 grade 字段。
count：限流阈值
intervalSec：统计时间窗口，单位是秒，默认是 1 秒。
controlBehavior：流量整形的控制效果，同限流规则的 controlBehavior 字段，目前支持快速失败和匀速排队两种模式，默认是快速失败。
burst：应对突发请求时额外允许的请求数目。
maxQueueingTimeoutMs：匀速排队模式下的最长排队时间，单位是毫秒，仅在匀速排队模式下生效。
paramItem
参数限流配置。若不提供，则代表不针对参数进行限流，该网关规则将会被转换成普通流控规则；否则会转换成热点规则。其中的字段：
- parseStrategy：从请求中提取参数的策略，目前支持提取来源 IP（PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP）、Host（PARAM_PARSE_STRATEGY_HOST）、任意 Header（PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER）和任意 URL 参数（PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM）四种模式。
- fieldName：若提取策略选择 Header 模式或 URL 参数模式，则需要指定对应的 header 名称或 URL 参数名称。
- pattern：参数值的匹配模式，只有匹配该模式的请求属性值会纳入统计和流控；若为空则统计该请求属性的所有值。（1.6.2 版本开始支持）
- matchStrategy：参数值的匹配策略，目前支持精确匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_EXACT）、子串匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_CONTAINS）和正则匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_REGEX）。（1.6.2 版本开始支持）

用户可以通过 GatewayRuleManager.loadRules(rules) 手动加载网关规则，或通过 GatewayRuleManager.register2Property(property) 注册动态规则源动态推送（推荐方式）。

10、sentinel 网关流控实现的原理：

知道如何使用 sentinel-dashboard 对网关进行流控之后，我们接下来介绍 sentinel 网关流控的实现原理

当通过 GatewayRuleManager 加载网关流控规则（GatewayFlowRule）时，无论是否针对请求属性进行限流，Sentinel 底层都会将网关流控规则转化为热点参数规则（ParamFlowRule），存储在 GatewayRuleManager 中，与正常的热点参数规则相隔离。转换时 Sentinel 会根据请求属性配置，为网关流控规则设置参数索引（idx），并同步到生成的热点参数规则中。

外部请求进入 API Gateway 时会经过 Sentinel 实现的 filter，其中会依次进行 “路由/API 分组匹配 -> 请求属性解析和参数组装"。Sentinel 会根据配置的网关流控规则来解析请求属性，并依照参数索引顺序组装参数数组，最终传入 SphU.entry(res, args) 中。Sentinel API Gateway Adapter Common 模块向 Slot Chain 中添加了一个 GatewayFlowSlot，专门用来做网关规则的检查。GatewayFlowSlot 会从 GatewayRuleManager 中提取生成的热点参数规则，根据传入的参数依次进行规则检查。若某条规则不针对请求属性，则会在参数最后一个位置置入预设的常量，达到普通流控的效果。

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作业：

结合Jwt实现网关鉴权操作。
自定义负债均衡策略，实现优先调用本地微服务。

参考文献

官方文档
https://cloud.spring.io/spring-cloud-gateway/reference/html
https://cloud.spring.io/spring-cloud-gateway/reference/html/#configuring-predicates-and-filters-for-discoveryclient-routes
https://www.cnblogs.com/satire/p/15092894.html

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《响应式圣经：10W字，实现Spring响应式编程自由》

这是老版本《Flux、Mono、Reactor 实战（史上最全）》

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到了这里，关于3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

3W字吃透：微服务网关SpringCloud gateway底层原理和实操

40岁老架构师尼恩的掏心窝：

版本升级说明

本文目录

1、SpringCloud Gateway 简介

1.1 本文姊妹篇 《Flux 和 Mono 、reactor实战 （史上最全）》

1.2 SpringCloud Gateway 特征

1.3 SpringCloud Gateway和架构

1.3.1 SpringCloud Zuul的IO模型

1.3.2 Webflux 服务器

1.3.3 Spring Cloud Gateway的处理流程

2、路由配置方式

2.1 基础URI路由配置方式

2.2 基于代码的路由配置方式

2.3 和注册中心相结合的路由配置方式

3、路由 匹配规则

3.1 Predicate 断言条件(转发规则)介绍

3.1.1 通过请求参数匹配

3.1.2 通过 Header 属性匹配

3.1.3 通过 Cookie 匹配

3.1.4 通过 Host 匹配

3.1.5 通过请求方式匹配

3.1.6 通过请求路径匹配

3.1.7 通过请求 ip 地址进行匹配

3.1.8 组合使用

3.2 过滤器规则（Filter）

过滤器规则（Filter）

PrefixPath

RedirectTo

RemoveRequestHeader

RemoveResponseHeader

RemoveRequestParameter

RewritePath

SetPath

SetRequestHeader

SetStatus

StripPrefix

RequestSize

Default-filters

3.3 通过代码进行配置

3.4 实现熔断降级

4、核心类详解

ServerWebExchange

ServerWebExchange接口

ServerWebExchange#mutate() 方法

ServerHttpRequest接口

ServerHttpResponse接口

ServerWebExchangeUtils和上下文属性

Gateway filter

ServerWebExchange 与过滤器的关系：

GlobalFilter

Forward Routing Filter

LoadBlancerClientFilter

NettyRoutingFilter

NettyWriteResponseFilter

RouteToRequestUrl Filter

Websocket Routing Filter

Gateway Metrics Filter

Marking An Exchange As Routed

自定义过滤器

修改请求体和响应体

修改请求体

修改响应体

5、高级配置

5.1 统一配置跨域请求

5.2 健康检查配置

maven依赖

配置文件

5.3 分布式限流

6、整合Nacos

maven依赖

服务发现配置：从Nacos获取微服务提供者清单

nacos实现动态配置

服务发现路由predicates和filters的自定义定义

为注册中心路由配置断言和过滤器

7、整合Swagger聚合微服务系统API文档

maven依赖

配置文件

效果：

8、整合Sentinel完成流控和降级

1.1 本文姊妹篇《Flux 和 Mono 、reactor实战（史上最全）》

3、路由匹配规则

实现你的架构自由：

实现你的响应式自由：

实现你的网络自由：

实现你的分布式锁自由：

实现你的王者组件自由：

实现你的面试题自由：