作者 | 波哥

審校 | 重樓

Spring Cloud Gateway是一個(gè)基于Spring Framework 5和Project Reactor的響應(yīng)式API網(wǎng)關(guān)，旨在為構(gòu)建分布式微服務(wù)架構(gòu)提供高性能和靈活的路由機(jī)制。底層實(shí)現(xiàn)基于Spring WebFlux框架，它使用WebFlux的HandlerMapping和HandlerAdapter來(lái)處理請(qǐng)求和生成響應(yīng)；使用了反應(yīng)式編程的思想，基于Project Reactor庫(kù)實(shí)現(xiàn)異步、非阻塞的事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，以提高性能和吞吐量。

本文將帶你深入spring Cloud Gateway的底層實(shí)現(xiàn)原理，重點(diǎn)關(guān)注其核心組件和代碼實(shí)現(xiàn)。

1. Spring Cloud Gateway核心組件

Spring Cloud Gateway的核心組件主要有：

• Routes（路由）：定義了URI、謂詞（Predicates）和過(guò)濾器（Filters）的規(guī)則，用于將請(qǐng)求映射到后端服務(wù)。
• Predicates（謂詞）：定義了匹配條件，用于決定請(qǐng)求是否應(yīng)該映射到該路由。
• Filters（過(guò)濾器）：用于在請(qǐng)求和響應(yīng)期間對(duì)請(qǐng)求和響應(yīng)進(jìn)行修改或轉(zhuǎn)換。在調(diào)用過(guò)程中，會(huì)有多個(gè)過(guò)濾器形成過(guò)濾器鏈，用于處理請(qǐng)求、修改請(qǐng)求頭、記錄日志、限流等操作。

2.SpringCloud Gateway的具體使用

先來(lái)了解下Spring Cloud Gateway的具體使用過(guò)程，包括定義路由規(guī)則、自定義過(guò)濾器、啟動(dòng)應(yīng)用等步驟。讓我們逐步詳細(xì)介紹這些步驟。

• 定義路由規(guī)則

首先，在Spring Cloud Gateway中，我們需要定義路由規(guī)則。路由規(guī)則定義了請(qǐng)求該如何被路由到后端服務(wù)。這些規(guī)則通常以Java或YAML配置文件的形式提供，以YAML配置為例：

• 自定義過(guò)濾器

我們可以編寫自定義過(guò)濾器，對(duì)請(qǐng)求或響應(yīng)進(jìn)行特定的處理，例如添加頭信息、修改請(qǐng)求、記錄日志等。這里定義了要給GlobalFilter類型的過(guò)濾器，當(dāng)然也可以定義非GlobalFilter類型的過(guò)濾器。

• 啟動(dòng)應(yīng)用

通過(guò)啟動(dòng)Spring Boot應(yīng)用程序，Spring Cloud Gateway將開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)配置的端口，并根據(jù)路由規(guī)則將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的后端服務(wù)。

• 訪問(wèn)API

現(xiàn)在您可以通過(guò)訪問(wèn)定義的路由規(guī)則來(lái)測(cè)試API。

例如，對(duì)于上述路由規(guī)則的Java配置方式，可以使用以下URL訪問(wèn)API：

http://localhost:8080/sample/some-endpoint

Spring Cloud Gateway將根據(jù)路由規(guī)則將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到http://example.com。

3.代碼原理剖析

接下來(lái)，我們從上述使用案例入手，從GateWay的源碼層面分析其底層實(shí)現(xiàn)原理。要理解其原理，其實(shí)只要理解如下這張圖就足夠了，所以接下來(lái)的分析我們將圍繞這張圖展開(kāi)講解。

Gateway作為網(wǎng)關(guān)，也就是統(tǒng)一的入口，它本身也是一個(gè)Web應(yīng)用，在上面我們說(shuō)過(guò)它是WebFlux框架，WebFlux大部分朋友可能都沒(méi)接觸過(guò)，我們可以使用SpringMVC進(jìn)行類比。從上圖我們可以看出，當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)Gateway后，首先會(huì)進(jìn)入DispatcherHandler.handle方法進(jìn)行處理，在該方法中調(diào)用GatewayHandlerMapping.getHandler方法，然后進(jìn)入GatewayWebHandler.handle方法，隨后進(jìn)入Filter鏈進(jìn)行處理，處理完成后調(diào)用具體的服務(wù)。綜上，在整個(gè)的調(diào)用過(guò)程中使用到：DispatcherHandler、RoutePredicateHandlerMapping、SimpleHandlerAdapter、FilteringWebHandler幾個(gè)核心的類（當(dāng)然還使用到了Ribbon負(fù)載均衡、Netty/Nacos等注冊(cè)中心相關(guān)的核心代碼，不過(guò)本篇我們只分析Gateway相關(guān)源碼），接下來(lái)我們將詳細(xì)分析關(guān)鍵代碼。

1.DispatcherHandler

該類做為Gateway的入口，接受所有網(wǎng)關(guān)的請(qǐng)求，類似于SpringMVC的DispatcherServlet類，所有的請(qǐng)求都將進(jìn)入到handle方法中：

2.RoutePredicateHandlerMapping

這個(gè)RoutePredicateHandlerMapping就是上述handlerMappings的具體實(shí)現(xiàn)類，在handle方法就會(huì)使用到該類的實(shí)例，該類的主要作用是獲取Route，也就是我們?cè)谂渲梦募锌赡軙?huì)配置多個(gè)Route，對(duì)于當(dāng)前請(qǐng)求最終會(huì)使用哪個(gè)Route。

很多朋友會(huì)問(wèn)：HandlerMappings有那么多實(shí)現(xiàn)類，你怎么知道會(huì)使用RoutePredicateHandlerMapping呢？

要回答這個(gè)問(wèn)題，得對(duì)SpringBoot的底層實(shí)現(xiàn)有一定的了解，針對(duì)SpringBoot的底層實(shí)現(xiàn)大家可以看相關(guān)的文章，這里不做分析，在這里大家只需要尋找到

的spring.factories文件，SpringBoot會(huì)讀取該文件中的配置，并將這些配置交由Spring容器管理就可以了。

在該配置中有一個(gè)配置類：GatewayAutoConfiguration，該配置類中完成對(duì)RoutePredicateHandlerMapping、FilteringWebHandler等的配置：

RoutePredicateHandlerMapping做為HandlerMapping的實(shí)現(xiàn)類，自然就會(huì)被調(diào)用到。

接下來(lái)我們看RoutePredicateHandlerMapping是如何幫我們尋找到Route的：

如上圖代碼所示，就是在lookupRoute方法中通過(guò)調(diào)用routeLocator.getRoutes方法獲取到所有我們?cè)趹?yīng)用配置文件中配置的Route（具體如何獲取所有的Route源碼比較簡(jiǎn)單，就是讀取配置文件中的所有Route配置信息，這個(gè)大家可以自行去看下代碼），然后調(diào)用getPredicate().apply方法確定具體的Route（也就是匹配斷言），匹配成功后，會(huì)將該Route設(shè)置到exchange（可以理解為當(dāng)前請(qǐng)求，即Request）的屬性中：

exchange.getAttributes().put(ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ROUTE_ATTR, r);

3.SimpleHandlerAdapter

上述獲取到Route后，接下來(lái)會(huì)進(jìn)入到DispatcherHandler.invokeHandler方法：

該方法會(huì)執(zhí)行SimpleHandlerAdapter的handle方法：

該方法調(diào)用WebHandler.handle方法，也就是FilteringWebHandler。

4.FilteringWebHandler

進(jìn)入FilteringWebHandler.handle方法后，會(huì)從exchange上下文中得到Route,一個(gè)Route中可能有多個(gè)GatewayFilter，這里將多個(gè)GatewayFilter生成一個(gè)DefaultGatewayFilterChain鏈對(duì)象，然后啟動(dòng)鏈調(diào)用,這過(guò)程中會(huì)完成一些列的動(dòng)作，比如整合Ribbon負(fù)載均衡獲取到服務(wù)實(shí)例（ServerInstantce），最終調(diào)用NettyRoutingFilter完成對(duì)服務(wù)的調(diào)用。如下是Spring Cloud Gateway框架內(nèi)置的GlobalFilter：

本篇對(duì)Gateway的底層實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望能對(duì)讀者朋友們有所幫助。

作者介紹

波哥，互聯(lián)行業(yè)從業(yè)10余年，先后擔(dān)任項(xiàng)目總監(jiān)及架構(gòu)師。目前專攻技術(shù)，喜歡研究技術(shù)原理。技術(shù)全面，主攻Java，精通JVM底層機(jī)制及Spring全家桶底層框架原理，熟練掌握當(dāng)前主流的中間件、服務(wù)網(wǎng)格等技術(shù)原理。