SpringCloud集成微服务API网关Gateway（详解）

引言：

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

    <dependencies>
           <!-- 网关依赖 -->
           <dependency>
               <groupid>org.springframework.cloud</groupid>
               <artifactid>spring-cloud-starter-gateway</artifactid>
           </dependency>
   
           <!-- 服务注册与发现依赖 -->
           <dependency>
               <groupid>com.alibaba.cloud</groupid>
               <artifactid>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactid>
           </dependency>
       </dependencies>
   

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

           <!--bootstrap 启动器加载上下文-->
           <dependency>
               <groupid>org.springframework.cloud</groupid>
               <artifactid>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactid>
           </dependency>
   
   

   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/**
   

3. 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

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：

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<void>} 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<void>指示请求处理何时完成
	 *
	 */
	mono<void> 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<void> filter(serverwebexchange exchange, gatewayfilterchain chain) {
        //1.获取请求中的参数
        serverhttprequest request = exchange.getrequest();
        multivaluemap<string,string> 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 <script> 标签实现跨域请求的一种方法。由于 <script> 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