细说 Spring Cloud Gateway

1. Spring Cloud Gateway 简介与核心概念

在微服务架构中，API 网关是一个非常重要的组件，它可以帮助我们实现服务的路由、负载均衡、认证授权等功能。Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 官方推出的一个基于 Spring 5、Spring Boot 2 和 Project Reactor 的 API 网关实现。本文将介绍 Spring Cloud Gateway 的基本概念、核心组件以及如何配置和使用它。

1.1. 什么是 Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway 是一个基于 Spring Boot、Spring WebFlux 和 Project Reactor 的 API 网关实现，它提供了一种简单、高效的方式来构建微服务架构中的 API 网关。Spring Cloud Gateway 的主要功能包括：

• 路由：根据请求的路径、方法等信息将请求转发到对应的微服务
• 过滤：在请求被转发之前或之后对请求进行处理，如添加、修改请求头、响应头等
• 断言：根据请求的信息判断是否满足某个条件，如请求路径是否匹配某个正则表达式
• 负载均衡：在多个实例之间分配请求，以实现高可用和高性能

1.2. Spring Cloud Gateway 与其他 API 网关的比较

市面上有很多 API 网关的实现，如 Nginx、Zuul、Kong 等。与这些 API 网关相比，Spring Cloud Gateway 有以下优势：

• 基于 Spring Boot 和 Spring Cloud，与 Spring 生态系统集成更加紧密
• 使用非阻塞式 I/O 和响应式编程模型，性能更高
• 提供了丰富的过滤器和断言，可以方便地实现各种功能
• 支持动态路由和动态配置，更加灵活

1.3. Spring Cloud Gateway 的核心组件

Spring Cloud Gateway 的核心组件主要包括以下几个：

• Route（路由）：路由是网关的基本构建块，它定义了请求如何被转发到微服务。一个路由包含一个 ID、一个断言和一个过滤器链。
• Predicate（断言）：断言用于判断请求是否满足某个条件，如请求路径是否匹配某个正则表达式。断言可以用于选择性地应用过滤器或路由请求。
• Filter（过滤器）：过滤器用于在请求被转发之前或之后对请求进行处理，如添加、修改请求头、响应头等。过滤器分为局部过滤器和全局过滤器，局部过滤器只作用于特定的路由，而全局过滤器作用于所有路由。
• LoadBalancer（负载均衡器）：负载均衡器用于在多个实例之间分配请求，以实现高可用和高性能。Spring Cloud Gateway 集成了 Spring Cloud LoadBalancer，可以方便地实现负载均衡。

2. Spring Cloud Gateway 的配置与使用

接下来，我们将介绍如何搭建和配置 Spring Cloud Gateway，以及如何使用断言、过滤器和路由等功能。

2.1. 如何搭建和配置 Spring Cloud Gateway

要搭建一个 Spring Cloud Gateway 项目，首先需要创建一个 Spring Boot 项目，并添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>
dependency>
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然后，在 application.yml 或 application.properties 文件中配置 Spring Cloud Gateway，如下所示：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service
        uri: lb://user-service
        predicates:
        - Path=/user/**
        filters:
        - StripPrefix=1
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上面的配置定义了一个名为 user-service 的路由，当请求路径以 /user 开头时，请求将被转发到 user-service 微服务。StripPrefix=1 表示在转发请求之前去掉路径中的第一个部分（即 /user）。

2.2. 断言的使用

2.2.1. 内置断言

Spring Cloud Gateway 提供了一些内置的断言，如 Path、Method、Header 等。下面是一些常用的内置断言的示例：

• Path=/user/**：匹配路径以 /user 开头的请求
• Method=GET：匹配 GET 请求
• Header=X-Requested-With, XMLHttpRequest：匹配包含 X-Requested-With 头且值为 XMLHttpRequest 的请求

2.2.2. 自定义断言

除了内置的断言，我们还可以自定义断言。要创建一个自定义断言，需要实现 GatewayPredicate 接口，并将其注册为 Spring Bean。下面是一个简单的自定义断言示例：

@Component
public class CustomPredicate implements GatewayPredicate {

    @Override
    public boolean test(ServerWebExchange exchange) {
        // 自定义断言逻辑
        return true;
    }

    @Override
    public GatewayPredicate negate() {
        return new CustomPredicate();
    }
}
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2.3. 过滤器的使用

2.3.1. 局部过滤器

局部过滤器是只作用于特定路由的过滤器。要创建一个局部过滤器，需要实现 GatewayFilter 接口，并将其注册为 Spring Bean。下面是一个简单的局部过滤器示例：

@Component
public class CustomFilter implements GatewayFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 在请求被转发之前的处理逻辑
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            // 在请求被转发之后的处理逻辑
        }));
    }
}
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2.3.2. 全局过滤器

全局过滤器是作用于所有路由的过滤器。要创建一个全局过滤器，需要实现 GlobalFilter 接口，并将其注册为 Spring Bean。下面是一个简单的全局过滤器示例：

@Component
public class CustomGlobalFilter implements GlobalFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 在请求被转发之前的处理逻辑
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            // 在请求被转发之后的处理逻辑
        }));
    }
}
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2.3.3. 自定义过滤器

除了内置的过滤器，我们还可以自定义过滤器。要创建一个自定义过滤器，需要实现 GatewayFilterFactory 接口，并将其注册为 Spring Bean。下面是一个简单的自定义过滤器示例：

@Component
public class CustomFilterFactory implements GatewayFilterFactory<CustomFilterFactory.Config> {

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return new CustomFilter(config);
    }

    @Override
    public Class<Config> getConfigClass() {
        return Config.class;
    }

    public static class Config {
        // 自定义过滤器配置
    }
}
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2.4. 路由的使用

2.4.1. 基于集群负载均衡路由

Spring Cloud Gateway 集成了 Spring Cloud LoadBalancer，可以方便地实现负载均衡。要使用负载均衡，只需将路由的 URI 设置为 lb://，如下所示：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service
        uri: lb://user-service
        predicates:
        - Path=/user/**
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2.4.2. 动态路由的实现

Spring Cloud Gateway 支持动态路由，可以在运行时修改路由配置。要实现动态路由，需要实现 RouteDefinitionLocator 接口，并将其注册为 Spring Bean。下面是一个简单的动态路由示例：

@Component
public class CustomRouteDefinitionLocator implements RouteDefinitionLocator {

    @Override
    public Flux<RouteDefinition> getRouteDefinitions() {
        // 从数据库、配置中心等地方获取路由配置
        List<RouteDefinition> routeDefinitions = new ArrayList<>();
        return Flux.fromIterable(routeDefinitions);
    }
}
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2.4.3. 检索网关中定义的路由

要检索网关中定义的路由，可以使用 RouteLocator 接口。下面是一个简单的示例：

@Autowired
private RouteLocator routeLocator;

public void printRoutes() {
    routeLocator.getRoutes().subscribe(route -> {
        System.out.println("Route ID: " + route.getId());
        System.out.println("Route URI: " + route.getUri());
    });
}
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总结

通过上面的介绍，相信大家已经对 Spring Cloud Gateway 有了一定的了解。在实际项目中，我们可以根据需求灵活地使用断言、过滤器和路由等功能，构建出功能强大、性能优越的 API 网关。