API 网关：Spring Cloud Gateway 的路由与过滤 - 智猿学院-IT界的百科全书

Spring Cloud Gateway：您的微服务保镖兼红娘！

各位看官，大家好！今天咱们不聊风花雪月，不谈人生理想，就来聊聊微服务架构中的一个重要角色：API 网关。别听到“微服务”就觉得高深莫测，其实它就是把一个庞大的应用拆分成一个个小的、独立的服务。想象一下，原来一个巨无霸餐厅，现在变成了各种小吃摊，各有特色，各自为战。

但是问题来了，这么多小吃摊，顾客怎么点餐？总不能让顾客直接跟每个小吃摊老板对接吧？这时候，就需要一个“总服务台”，统一接收顾客的订单，然后分发给对应的小吃摊，这就是 API 网关的职责。

而 Spring Cloud Gateway，就是 Spring 全家桶里提供的这个“总服务台”，它像一个尽职尽责的保镖，保护着您的微服务；又像一个热情洋溢的红娘，牵线搭桥，连接着客户端和微服务。

为什么要用 API 网关？

您可能会问，直接让客户端调用微服务不行吗？当然可以，但是直接调用会有很多问题：

安全问题： 直接暴露微服务，很容易受到攻击，比如恶意请求、DDoS 攻击等。
复杂性： 客户端需要知道每个微服务的地址，而且如果微服务地址变更，客户端也要跟着改，维护起来很麻烦。
重复代码： 很多通用的逻辑，比如认证、授权、日志记录等，需要在每个微服务里都实现一遍，造成代码冗余。
协议转换： 不同的客户端可能使用不同的协议，比如 HTTP、WebSocket 等，微服务需要支持所有协议，增加了复杂度。
聚合请求： 客户端可能需要调用多个微服务才能完成一个业务场景，如果让客户端自己去调用，效率很低。

有了 API 网关，这些问题就迎刃而解了：

统一入口： 客户端只需要跟 API 网关交互，无需关心微服务的细节。
安全防护： API 网关可以进行身份验证、授权、限流等安全措施，保护微服务。
路由转发： API 网关可以根据不同的规则，将请求转发到对应的微服务。
协议转换： API 网关可以进行协议转换，让微服务专注于业务逻辑。
请求聚合： API 网关可以将多个请求聚合成一个请求，减少客户端的请求次数。
跨域处理： API 网关可以统一处理跨域问题，简化客户端的开发。
监控和日志： API 网关可以记录请求和响应的日志，方便进行监控和分析。

总而言之，API 网关就像一个称职的管家，把微服务打理得井井有条，让客户端用起来舒舒服服。

Spring Cloud Gateway 的核心概念

Spring Cloud Gateway 的核心概念主要有两个：路由 (Route) 和 过滤器 (Filter)。

路由 (Route)： 路由是 API 网关的基本组成单元，它定义了请求应该如何转发到对应的微服务。一个路由包含以下几个要素：
- ID： 路由的唯一标识。
- Predicate： 断言，用于匹配请求。只有当请求满足断言条件时，才会执行该路由。
- Filters： 过滤器，用于对请求进行修改或增强。
- URI： 目标 URI，即请求最终要转发到的微服务地址。
- Order： 路由的优先级，数字越小，优先级越高。
过滤器 (Filter)： 过滤器是 API 网关的核心功能，它用于对请求进行各种处理，比如修改请求头、添加参数、进行认证、限流等。过滤器可以分为两种：
- GatewayFilter： 作用于单个路由，可以对请求和响应进行处理。
- GlobalFilter： 作用于所有路由，通常用于实现一些通用的功能，比如日志记录、安全认证等。

简而言之，路由就是告诉 API 网关“往哪儿走”，而过滤器就是告诉 API 网关“怎么走”。

如何配置 Spring Cloud Gateway？

配置 Spring Cloud Gateway 主要有两种方式：

Java 代码配置： 使用 Java 代码来定义路由和过滤器，灵活性高，适合复杂的场景。
配置文件配置： 使用 YAML 或 Properties 文件来定义路由和过滤器，简单易懂，适合简单的场景。

接下来，我们分别来看一下这两种方式的配置方法。

1. Java 代码配置

首先，需要在 Spring Boot 项目中引入 Spring Cloud Gateway 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

然后，创建一个配置类，使用 RouteLocatorBuilder 来定义路由：

import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
import org.springframework.cloud.gateway.route.builder.RouteLocatorBuilder;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class GatewayConfig {

    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
        return builder.routes()
                // 第一个路由：将 /baidu 请求转发到 https://www.baidu.com
                .route("baidu_route", r -> r.path("/baidu")
                        .uri("https://www.baidu.com"))

                // 第二个路由：将 /api/user/** 请求转发到 user-service 服务，并移除 /api 前缀
                .route("user_service_route", r -> r.path("/api/user/**")
                        .filters(f -> f.stripPrefix(1))
                        .uri("lb://user-service")) // lb:// 表示使用 LoadBalancerClient 进行负载均衡

                // 第三个路由：将 /api/product/** 请求转发到 product-service 服务，并添加一个请求头
                .route("product_service_route", r -> r.path("/api/product/**")
                        .filters(f -> f.addRequestHeader("X-Request-Source", "Gateway"))
                        .uri("lb://product-service"))

                .build();
    }
}

在这个例子中，我们定义了三个路由：

baidu_route： 将所有以 /baidu 开头的请求转发到 https://www.baidu.com。
user_service_route： 将所有以 /api/user/** 开头的请求转发到 user-service 服务，并使用 stripPrefix(1) 过滤器移除 /api 前缀。lb://user-service 表示使用 LoadBalancerClient 进行负载均衡，user-service 是服务的名称。
product_service_route： 将所有以 /api/product/** 开头的请求转发到 product-service 服务，并使用 addRequestHeader("X-Request-Source", "Gateway") 过滤器添加一个请求头 X-Request-Source: Gateway。

代码解释：

RouteLocatorBuilder 用于构建路由。
route(String id, Function<PredicateSpec, AsyncBuilder>) 方法用于定义一个路由，第一个参数是路由的 ID，第二个参数是一个函数，用于定义路由的规则。
path(String... patterns) 方法用于定义请求路径的匹配规则，可以使用 Ant 风格的路径匹配。
filters(GatewayFilterSpec::filter) 方法用于定义过滤器，可以添加多个过滤器。
stripPrefix(int parts) 过滤器用于移除请求路径的前缀，parts 参数指定要移除的前缀的层数。
addRequestHeader(String headerName, String headerValue) 过滤器用于添加请求头。
uri(String uri) 方法用于指定目标 URI，可以使用 HTTP 地址或者 lb://service-name 格式的地址，表示使用 LoadBalancerClient 进行负载均衡。

2. 配置文件配置

除了 Java 代码配置，还可以使用 YAML 或 Properties 文件来配置 Spring Cloud Gateway。这种方式更加简单直观，适合简单的场景。

YAML 配置文件 (application.yml)：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: baidu_route
          uri: https://www.baidu.com
          predicates:
            - Path=/baidu

        - id: user_service_route
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/user/**
          filters:
            - StripPrefix=1

        - id: product_service_route
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Path=/api/product/**
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Request-Source, Gateway

Properties 配置文件 (application.properties)：

spring.cloud.gateway.routes[0].id=baidu_route
spring.cloud.gateway.routes[0].uri=https://www.baidu.com
spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[0]=Path=/baidu

spring.cloud.gateway.routes[1].id=user_service_route
spring.cloud.gateway.routes[1].uri=lb://user-service
spring.cloud.gateway.routes[1].predicates[0]=Path=/api/user/**
spring.cloud.gateway.routes[1].filters[0]=StripPrefix=1

spring.cloud.gateway.routes[2].id=product_service_route
spring.cloud.gateway.routes[2].uri=lb://product-service
spring.cloud.gateway.routes[2].predicates[0]=Path=/api/product/**
spring.cloud.gateway.routes[2].filters[0]=AddRequestHeader=X-Request-Source, Gateway

配置文件中的参数与 Java 代码配置中的参数一一对应，含义相同。

代码解释：

spring.cloud.gateway.routes：定义路由列表。
id：路由的唯一标识。
uri：目标 URI。
predicates：断言列表，用于匹配请求。
filters：过滤器列表，用于对请求进行修改或增强。

Spring Cloud Gateway 的常用过滤器

Spring Cloud Gateway 提供了丰富的内置过滤器，可以满足各种常见的需求。下面列举一些常用的过滤器：

过滤器名称	功能描述
`AddRequestHeader`	添加请求头。
`AddRequestParameter`	添加请求参数。
`AddResponseHeader`	添加响应头。
`StripPrefix`	移除请求路径的前缀。
`PrefixPath`	添加请求路径的前缀。
`RewritePath`	重写请求路径。
`RedirectTo`	重定向到指定的 URI。
`Hystrix`	使用 Hystrix 进行熔断降级。
`Retry`	重试请求。
`RequestRateLimiter`	限制请求速率，防止恶意请求。
`TokenRelay`	将 OAuth 2.0 的 Token 传递给下游服务。
`RemoveRequestHeader`	移除请求头
`RemoveResponseHeader`	移除响应头
`SetPath`	设置请求路径
`ModifyRequestBody`	修改请求体
`ModifyResponseBody`	修改响应体
`CircuitBreaker`	使用 Resilence4j 或其他断路器框架进行熔断降级

示例：使用 RequestRateLimiter 过滤器进行限流

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: rate_limit_route
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/user/**
          filters:
            - RequestRateLimiter=redis-rate-limiter, replenishRate:10, burstCapacity:20 # 每秒允许 10 个请求，最大突发流量为 20 个

在这个例子中，我们使用了 RequestRateLimiter 过滤器来限制请求速率。 redis-rate-limiter 是一个基于 Redis 的限流器，replenishRate 参数指定每秒允许的请求数量，burstCapacity 参数指定最大突发流量。

注意： 使用 RequestRateLimiter 过滤器需要引入 spring-cloud-starter-gateway 和 spring-boot-starter-data-redis 依赖。

除了内置过滤器，还可以自定义过滤器，以满足更复杂的需求。 自定义过滤器需要实现 GatewayFilter 或 GlobalFilter 接口，并将其注册为 Spring Bean。

总结

Spring Cloud Gateway 是一个功能强大的 API 网关，它可以帮助我们构建安全、可靠、高效的微服务架构。通过灵活的路由和过滤器配置，我们可以实现各种各样的功能，比如安全认证、限流、请求聚合、协议转换等。

希望本文能够帮助您更好地理解和使用 Spring Cloud Gateway，让您的微服务架构更加健壮！

最后，祝各位看官工作顺利，生活愉快！如果您觉得本文对您有所帮助，请点个赞，鼓励一下作者！谢谢大家！