SpringCloud集成微服务API网关Gateway（详解）

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引言：

SpringCloud集成微服务API网关Gateway（详解）
（图片来源网络，侵删）

SpringCloud Alibaba 系列目录

一、搭建SpringCloud工程，请前往：保姆级教程构建SpringCloud工程(图文结合)

二、集成服务注册配置管理中心Nacos，请前往：SpringCloud集成服务注册配置管理中心Nacos

三、集成HTTP客户端工具OpenFeign，请前往：SpringCloud集成HTTP客户端工具OpenFeign

四、集成统一网关SpringCloud Gateway，请前往：SpringCloud集成微服务API网关Gateway（详解）

集成统一网关Gateway

1.为什么需要网关和其作用？

  • 路由转发： 网关可以作为所有客户端请求的入口，根据请求的URL路径将请求路由到相应的微服务实例。通过网关，可以将客户端请求分发到不同的微服务中，实现了微服务之间的解耦。
  • 负载均衡： 网关可以对请求进行负载均衡，将请求分发到多个相同服务的实例中。这样可以提高系统的性能和可用性，并且有效地利用了系统资源。
  • 安全认证： 网关可以作为安全认证的入口，对请求进行身份验证、授权和安全检查。通过网关，可以集中管理系统的安全策略，保护微服务免受未经授权的访问。
  • 流量控制： 网关可以实现流量控制进行限流，限制对微服务的访问速率，防止突发流量对系统造成影响。可以基于请求频率、并发连接数等指标对流量进行控制和限制。
  • 监控和日志： 网关可以记录所有的请求和响应信息，并且可以进行统一的监控和日志记录。这样可以方便开发人员进行故障排查、性能优化和系统分析。

    2.技术实现

    在SpringCloud中网关的实现有两种：

    • Gateway 实现
    • Zuul 实现

      Zuul是基于Servlet的实现，属于阻塞式编程。

      SpringCloud Gateway则是基于Spring5中提供的WebFlux，属于响应式编程的实现，具备更好的性能。

      3. 搭建网关服务

      1. 创建新的 cloud-gateway Module，引入SpringCloud Gateway的依赖及Nacos的服务注册与发现依赖

         
        
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-gateway
        
        
        
            com.alibaba.cloud
            spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery

      2. 在Gateway 的 resources 下新建 bootstrap.yml，配置路由和Nacos 服务注册与发现中心

        这里如果创建的是bootstrap.yml的话，一定要引入 bootstrap的依赖，不然是不会进行识别和加载的，也可以不引入 bootstrap依赖，直接创建application.yml也是可以的

                
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-bootstrap

        网关路由配置的内容包括：

        • 路由Id：唯一的路由标识
        • uri：目标路由地址，支持http和lb两种
        • predicates：路由断言，判断请求是否符合规则，符合路由规则在进行转发到目标路由地址
        • filters：路由过滤器，处理请求或者响应
          # 服务端口
server:
  port: 10717
spring:
  application:
    # 服务名称
    name: gateway
  profiles:
    active: dev
  main:
    #   Description:
    #   Spring MVC found on classpath, which is incompatible with Spring Cloud Gateway.
    #   Action:
    #   Please set spring.main.web-application-type=reactive or remove spring-boot-starter-web dependency.
    #上述错误表明 SpringBoot 与 SpringCloud Gateway 不兼容， 设置属性为reactive 告诉Spring Boot使用响应式Web应用程序类型，与Spring Cloud Gateway兼容。
    web-application-type: reactive  #
  cloud:
    nacos:
      # Nacos服务地址
      server-addr: localhost:8848
      # Nacos的服务注册与发现
      discovery:
        # Nacos服务地址
        #        server-addr: localhost:8848
        # 配置集群名称，也就是机房位置，例如：HZ 杭州
        cluster-name: HZ
        # Nacos可视化命名空间ID
        namespace: cdd2a801-3280-4476-8362-d46318aac1a3
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: orderservice # 路由ID，自定义填写，唯一即可
          # uri 有两种配置方法，一种 http ，一种 lb:服务名称
          #          uri: http://127.0.0.1:18088/  # 路由目标地址
          uri: lb://orderservice # 路由的目标地址 lb 就是负载均衡，后边跟服务名称
          predicates: #路由断言 ，白话就是判断请求符不符合路由规则条件
            - Path=/orderservice/** # 这个是按照路径匹配，只要以 /orderservice/ 开头就符合条件
        - id: paymentservice
          uri: lb://paymentservice
          predicates:
            - Path=/paymentservice/**

        • 新建GatewayApplication

             import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
 * @author waves
 * @date 2024/6/4 15:53
 */
@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class,args);
        System.out.println("Gateway网关服务启动成功 ヾ(￣ー￣)X(^▽^)ゞ");
    }
}

          启动网关服务，查看是否正常启动。

      4.路由断言工厂

      路由断言工厂 Route Predicate Factory

      • 在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断条件
      • 在SpringCloud Gateway 断言工厂有十几个，Spring 提供了十一种基本的Predicate工厂
      • 例如 - Path=/paymentservice/** 是按照路径匹配，这个规则是lorg.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来处理的

        5.Spring 提供了十一种基本的Predicate工厂

        名称说明示例
        After是某个时间点后的请求- After=2024-01-20T19:41:47.789-07:00[America/Denver]
        Before是某个时间点之前的请求- Before=2024-04-13T19:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
        Between是某两个时间点之前的请求- Between=2023-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2024-10-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
        Cookie请求必须包含某些cookie- Cookie=chocolate, ch.p
        Header请求必须包含某些header- Header=X-Request-Id, \d+
        Host请求必须是访问某个host（域名）- Host=.somehost.org,.anotherhost.org
        Method请求方式必须是指定方式- Method=GET,POST
        Path请求路径必须符合指定规则- Path=/red/{segment},/blue/**
        Query请求参数必须包含指定参数- Query=name, Jack或者- Query=name
        RemoteAddr请求者的ip必须是指定范围- RemoteAddr=192.168.1.1/24
        Weight权重处理

        6.GatewayFilter 路由过滤器

        GatewayFilter是SpringCloud Gateway 网关中提供的一种过滤器，对进入网关的请求和服务响应进行处理。

        1. 过滤器的作用是什么？
          1. 对服务的路由请求或响应进行处理，例如添加请求头，添加前缀路径等
          2. 配置在某个服务路由下的过滤器只对当前路由的请求生效
        2. default-filters 默认过滤器的作用？
          1. 对配置在网关的所有路由都生效的过滤器

        1.Spring 提供了31种不同的路由过滤器工厂。

        如下：

        名称说明
        AddRequestHeaderGatewayFilterFactory用于添加请求头。
        AddResponseHeaderGatewayFilterFactory用于添加响应头。
        AddRequestParameterGatewayFilterFactory用于添加请求参数。
        AddRequestParameterGatewayFilterFactory用于添加响应参数。
        AddResponseHeaderGatewayFilterFactory用于添加请求参数。
        AddRequestParameterGatewayFilterFactory用于添加响应参数。
        PrefixPathGatewayFilterFactory用于添加前缀路径。
        PreserveHostHeaderGatewayFilterFactory用于保留主机头。
        RemoveNonProxyHeadersGatewayFilterFactory用于删除非代理头。
        RemoveRequestHeaderGatewayFilterFactory用于删除请求头。
        RemoveResponseHeaderGatewayFilterFactory用于删除响应头。
        RequestRateLimiterGatewayFilterFactory用于请求速率限制。
        RetryGatewayFilterFactory用于请求重试。
        SecureHeadersGatewayFilterFactory用于添加安全头。
        SetPathGatewayFilterFactory用于设置路径。
        SetPathGatewayFilterFactory用于设置路径。
        SetRequestHeaderGatewayFilterFactory用于设置请求头。
        SetResponseHeaderGatewayFilterFactory用于设置响应头。
        SetStatusGatewayFilterFactory用于设置状态码。
        RedirectToGatewayFilterFactory用于重定向。
        RewritePathGatewayFilterFactory用于重写路径。
        RewriteLocationResponseHeaderGatewayFilterFactory用于重写响应头中的位置。
        SaveSessionGatewayFilterFactory用于保存会话。
        MapRequestHeaderGatewayFilterFactory用于映射请求头。
        MapResponseHeaderGatewayFilterFactory用于映射响应头。
        MapRequestParameterGatewayFilterFactory用于映射请求参数。
        MapResponseHeaderGatewayFilterFactory用于映射响应参数。
        StripPrefixGatewayFilterFactory用于删除前缀。
        AddResponseHeaderGatewayFilterFactory用于删除前缀。
        AddRequestParameterGatewayFilterFactory用于删除前缀。
        AddRequestParameterGatewayFilterFactory用于删除前缀。

        2.测试AddRequestHeader

        以AddRequestHeaderGatewayFilterFactory 为例：给进入orderservice 的请求添加一个请求头 Authorization = token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA

        在Gateway的 bootstrap.yml 文件中，在orderservice 的配置下添加路由过滤器

         spring:
   cloud:
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: orderservice # 路由ID，自定义填写，唯一即可
          # uri 有两种配置方法，一种 http ，一种 lb:服务名称
          #          uri: http://127.0.0.1:18088/  # 路由目标地址
          uri: lb://orderservice # 路由的目标地址 lb 就是负载均衡，后边跟服务名称
          predicates: #路由断言 ，白话就是判断请求符不符合路由规则条件
            - Path=/orderservice/** # 这个是按照路径匹配，只要以 /orderservice/ 开头就符合条件
          # 路由过滤器
          filters:
            # 对进入 orderservice 的请求添加 请求头
            - AddRequestHeader=Authorization,token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA

        在代码中测试是否能获取到请求头

            /**
     * 测试获取gateway中添加的 Authorization
     * @param request
     * @return
     */
    @GetMapping("/getToken")
    public ResponseResult getToken(HttpServletRequest request){
        return ResponseResult.success("操作成功",request.getHeader("Authorization"));
    }
    
返回结果，成功获取到token
http://localhost:10717/orderservice/system/order/getToken
{
  "code": 100,
  "data": "token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA",
  "message": "操作成功"
}

        3.默认过滤器

        如果要对所有的路由都添加过滤器，可以把过滤器工厂配置在default下。如下配置：

        spring:
  application:
    # 服务名称
    name: gateway
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: orderservice # 路由ID，自定义填写，唯一即可
          # uri 有两种配置方法，一种 http ，一种 lb:服务名称
          #          uri: http://127.0.0.1:18088/  # 路由目标地址
          uri: lb://orderservice # 路由的目标地址 lb 就是负载均衡，后边跟服务名称
          predicates: #路由断言 ，白话就是判断请求符不符合路由规则条件
            - Path=/orderservice/** # 这个是按照路径匹配，只要以 /orderservice/ 开头就符合条件
          # 路由过滤器
          filters:
            # 对进入 orderservice 的请求添加 请求头
            - AddRequestHeader=Authorization,token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA
        - id: paymentservice
          uri: lb://paymentservice
          predicates:
            - Path=/paymentservice/**
        # 默认过滤器，会对所有的路由请求都生效
      default-filters:
          - AddRequestHeader=Authorization,token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA

        代码测试，paymentservice服务未单独配置添加请求头，进行测试

            /**
     * 测试获取gateway中添加的 Authorization
     * @param request
     * @return
     */
    @GetMapping("/getToken")
    public ResponseResult getToken(HttpServletRequest request){
        return ResponseResult.success("操作成功",request.getHeader("Authorization"));
    }
    
返回结果，成功获取到token
http://localhost:10717/paymentservice/payment/getToken
{
  "code": 100,
  "data": "token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA",
  "message": "操作成功"
}

        4.全局过滤器

        全局过滤器 GlobalFilter 的作用 与 Gateway Filter 的作用一样。处理一切进入网关的请求和服务的响应。

        两个的区别在于GatewayFilter是通过配置定义，处理逻辑是不可变的。而GlobalFilter的逻辑需要开发人员自己写代码进行实现。方式是实现GlobalFilter接口

        public interface GlobalFilter {
	/**
	 * Process the Web request and (optionally) delegate to the next {@code WebFilter}
	 * through the given {@link GatewayFilterChain}.
	 * @param exchange the current server exchange
	 * @param chain provides a way to delegate to the next filter
	 * @return {@code Mono} to indicate when request processing is complete
	 * 
     *  处理Web请求并(可选地)通过给定的GatewayFilterChain委托给下一个WebFilter。
     *  Params: exchange-请求上下文-提供了一种委托给下一个过滤器的方法	
     *  返回:Mono指示请求处理何时完成
	 *
	 */
	Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

        自定义过滤器实现代码：

        import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.MultiValueMap;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
/**
 * 模拟登陆
 * //@Order(-1) // 优先级 配置方式有两种，一种直接加 @Order(-1) 注解，另一种实现Order接口
 * @author waves
 * @date 2024/6/5 14:36
 */
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    private static final String STATIC_TOKEN = "token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA";
    @Override
    public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        //1.获取请求中的参数
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        MultiValueMap params = request.getQueryParams();
        //2.获取请求中的Authorization 参数值
        String authToken = params.getFirst("Authorization");
        //3.判断token是否合法
        if (STATIC_TOKEN.equals(authToken)){
            //4.合法，进行放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        //5.不合法，直接拦截，并返回状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
        //拦截请求
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        return -1;
    }
}

        测试：

        错误请求：
http://localhost:10717/paymentservice/payment/getToken?Authorization=1234
返回：
This page isn’t workingIf the problem continues, contact the site owner.
HTTP ERROR 401
正确请求：
http://localhost:10717/paymentservice/payment/getToken?Authorization=token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA
返回：
{"code":100,"data":"token-Bearer-5S3ZURuoTkN95zkG1QQ7eo7AHS7WA","message":"操作成功"}

        5.过滤器的执行顺序

        当请求进入到网关会经过三类过滤器：针对配置的路由过滤器（filters:）、默认过滤器（default-filters:）、全局过滤器（GlobalFilter）

        请求进入网关路由后，会将当前路由过滤器和默认过滤器，GlobalFilter合并到一个过滤器链(集合)中，进行排序后依次执行

        当请求进入时

        请求 --> 路由 --> 默认过滤器 --> 服务路由过滤器 --> 全局过滤器 --> 微服务

        响应 --> 全局过滤器 --> 服务路由过滤器 --> 默认过滤器 --> 路由

        1.自定义GlobalFilter 通过添加@Order注解指定order值，或者实现 Ordered接口 返回order的值。

        2.每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，值越小，优先级就越高，执行顺序就越靠前。

        3.路由过滤器和默认过滤器的order由spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。

        4.当过滤器的order值都一样的时候，会按照 默认过滤器 > 路由过滤器 > 全局过滤器 的顺序执行。

        具体可以参考如下几个类的源码进行查看：

        org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载defaultFilters，然后再加载某个route的filters，然后合并。
org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器，与前面的过滤器合并后根据order排序，组织过滤器链

        7.跨域问题处理

        什么是跨域：

        当一个网页的源(origin)与所请求资源的源不一致时产生的问题。

        跨域包括：

        1. 域名不同： 例如 www.baidu.com 和 fanyi.baidu.com
        2. 域名相同但端口不同：localhost:8088 和 localhost:18088

        原因：

        跨域时浏览器会执行同源策略（Same-Origin Policy），限制页面中的JavaScript代码只能与其同源的资源进行交互，否则的话请求就会被拦截

        解决方案：

        1. 使用CORS（跨域资源共享）：服务端设置合适的 CORS 头部，允许特定的源访问资源。通过设置 Access-Control-Allow-Origin 头部，服务器可以允许指定源的请求访问资源。
        2. 代理：在同源的服务器上设置代理，将跨域请求转发到目标服务器，然后将响应返回给客户端。这种方法可以绕过同源策略限制，但需要在服务器端进行额外的配置。
        3. 反向代理：在服务器端配置反向代理，将客户端请求发送到目标服务器，并将响应返回给客户端。这种方法可以隐藏目标服务器的真实地址，同时解决跨域问题。
        4. JSONP（JSON with Padding）：JSONP 是通过动态添加 标签实现跨域请求的一种方法。由于 标签的跨域特性，可以通过在请求 URL 中添加回调函数名来获取数据，并在响应中返回 JSON 数据。
        5. iframe：通过在页面中嵌入 iframe，将目标页面作为 iframe 的 src，通过 window.postMessage() 方法进行通信，可以实现跨域通信。
        6. WebSocket：WebSocket 提供了一种在不同源之间进行双向通信的方式，可以用于跨域通信。

        这里网关使用CORS解决 跨域问题，并且在Gateway中只需要简单配置即可实现：

        spring:
  cloud:
    gateway:
      # 全局跨域处理
      globalcors:
        # 解决options（预检请求）请求被拦截问题，默认是拦截
        add-to-simple-url-handler-mapping: true
        cors-configurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求
              - "http://localhost:10717"
              - "http://localhost:8088"
              - "https://localhost:8099"
            allowedMethods: #允许跨越的Ajax请求
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求头中携带头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带Cookie
            maxAge: 360000 # 跨域检测的有效时间
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