构建 Spring Cloud Gateway：作为 API 网关，实现路由、过滤、限流、熔断等功能。

各位看官，大家好！我是你们的老朋友，人称“代码界段子手”的程序猿阿Q。今天，咱们不聊鸡汤，也不谈情怀，就来聊聊真刀真枪的技术——如何用 Spring Cloud Gateway 打造一个炫酷的 API 网关！

🚀 准备好了吗？咱们这就开讲！

一、什么是 API 网关？为什么要用它？（别急，先打个比方）

想象一下，你开了一家豪华餐厅，但是厨房、服务员、收银台都藏在深闺之中，顾客进门后一脸懵逼，不知道该往哪走，甚至连菜单都找不到。这时候，你就需要一个专业的“门房”（API 网关），负责：

路由引导： 将顾客带到对应的餐桌（不同的服务）。
菜单展示： 提供统一的 API 接口，让顾客一目了然。
安全检查： 拦住那些想吃霸王餐的家伙（认证和授权）。
人流控制： 限制排队人数，避免餐厅拥堵（限流）。
紧急预案： 厨房着火了，赶紧换一家餐厅（熔断）。

看到了吧？API 网关就像餐厅的门房一样，是整个微服务架构的入口，负责管理和保护你的后端服务。

为什么要用它呢？理由如下：

统一入口： 客户端只需访问网关，无需知道后端服务的具体地址，简化了客户端的开发。
解耦： 网关屏蔽了后端服务的变化，客户端无需关心服务内部的实现细节，降低了耦合度。
安全： 网关可以集中处理认证、授权等安全问题，保护后端服务免受恶意攻击。
监控： 网关可以记录所有请求的日志，方便进行性能分析和故障排查。
扩展性： 网关可以轻松扩展各种功能，如限流、熔断、监控等，提高系统的可用性和可维护性。

二、Spring Cloud Gateway：你的不二之选！

Spring Cloud Gateway 是 Spring 官方提供的 API 网关，基于 Spring WebFlux 和 Project Reactor 构建，具有高性能、高并发、易扩展等特点。

它的优点如下：

Spring 全家桶： 无缝集成 Spring Cloud 生态系统，使用方便。
响应式编程： 基于 Reactor 框架，性能更高，吞吐量更大。
动态路由： 支持多种路由方式，可以根据请求的 Header、Path、Query 参数等进行路由。
丰富的过滤器： 提供了大量的内置过滤器，可以实现各种功能，如认证、授权、限流、熔断等。
易于扩展： 可以自定义过滤器和路由策略，满足各种业务需求。

三、手把手教你搭建 Spring Cloud Gateway（代码说话，简单粗暴！）

创建 Spring Boot 项目：

使用 Spring Initializr (start.spring.io) 创建一个 Spring Boot 项目，添加以下依赖：
- spring-cloud-starter-gateway
- spring-boot-starter-webflux
- spring-cloud-starter-netflix-eureka-client (如果使用 Eureka 注册中心)
配置 application.yml：
```
server:
  port: 8080 # 网关端口

spring:
  application:
    name: api-gateway # 应用名称
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service # 路由 ID，自定义
          uri: lb://user-service # 目标服务地址，使用 Eureka 服务名
          predicates: # 路由断言，满足条件才路由
            - Path=/user/** # 匹配 /user 开头的路径
          filters: # 过滤器，对请求进行处理
            - AddRequestHeader=X-Request-Id, ${random.uuid} # 添加请求头
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ # Eureka 注册中心地址
```
解释一下这段配置：
- server.port: 指定网关的端口号。
- spring.application.name: 指定应用名称，方便在 Eureka 中注册。
- spring.cloud.gateway.routes: 配置路由规则，可以配置多个路由。
  - id: 路由的唯一标识符。
  - uri: 目标服务的地址，lb:// 表示使用负载均衡，user-service 是 Eureka 中注册的服务名称。
  - predicates: 路由断言，用于判断请求是否符合路由规则。
    - Path=/user/**: 表示匹配所有以 /user 开头的路径。
  - filters: 过滤器，用于对请求进行处理。
    - AddRequestHeader=X-Request-Id, ${random.uuid}: 表示添加一个名为 X-Request-Id 的请求头，值为一个随机 UUID。
启动 Eureka 注册中心：

如果使用了 Eureka，需要先启动 Eureka 注册中心，将后端服务注册到 Eureka 中。
启动后端服务：

启动你的后端服务，例如 user-service，并将其注册到 Eureka 中。
测试：

访问 http://localhost:8080/user/123，如果配置正确，网关会将请求转发到 user-service，并返回相应的结果。

🎉 恭喜你，第一个简单的 API 网关已经搭建完成！

四、进阶：路由、过滤、限流、熔断，一个都不能少！

路由：花样百出，随你挑选！

Spring Cloud Gateway 提供了多种路由方式，可以根据不同的需求进行配置。

Path 路由： 根据请求路径进行路由。

- id: path-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - Path=/foo/{segment}

Method 路由： 根据请求方法进行路由。

- id: method-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - Method=GET,POST

Query 路由： 根据请求参数进行路由。

- id: query-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - Query=baz,ba.*

Header 路由： 根据请求头进行路由。

- id: header-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - Header=X-Request-Id

Host 路由： 根据请求 Host 进行路由。

- id: host-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - Host=*.example.com

After 路由： 指定日期之后才生效的路由。

- id: after-route
  uri: http://example.com
  predicates:
    - After=2023-12-31T23:59:59+08:00[Asia/Shanghai]

自定义路由： 你可以自定义 Predicate 实现复杂的路由逻辑。

过滤：请求的美容师和保安！

过滤器是 Spring Cloud Gateway 的核心组件，可以对请求进行各种处理，例如添加请求头、修改请求参数、验证用户身份等。

内置过滤器： Spring Cloud Gateway 提供了大量的内置过滤器，可以直接使用。

过滤器	功能
AddRequestHeader	添加请求头。
AddRequestParameter	添加请求参数。
AddResponseHeader	添加响应头。
RewritePath	重写请求路径。
StripPrefix	移除请求路径的前缀。
RequestRateLimiter	限流。
Hystrix	熔断。
Token Relay	中继 OAuth 2.0 的访问令牌到下游服务。
…	还有很多，等着你去探索！

全局过滤器： 对所有路由生效的过滤器。可以通过实现 GlobalFilter 接口来创建全局过滤器。

@Component
public class LoggingGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LoggingGlobalFilter.class);

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        logger.info("Request Path: {}", exchange.getRequest().getPath());
        return chain.filter(exchange);
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return 0; // 设置优先级，数字越小优先级越高
    }
}

自定义过滤器： 你可以自定义 GatewayFilterFactory 实现更复杂的过滤器逻辑。

@Component
public class CustomFilterGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<CustomFilterGatewayFilterFactory.Config> {

    public CustomFilterGatewayFilterFactory() {
        super(Config.class);
    }

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return (exchange, chain) -> {
            // 在请求前执行的代码
            System.out.println("Custom Filter: " + config.getMessage());

            return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
                // 在响应后执行的代码
                System.out.println("Custom Filter Post: " + config.getMessage());
            }));
        };
    }

    @Validated
    public static class Config {
        @NotEmpty
        private String message;

        public String getMessage() {
            return message;
        }

        public void setMessage(String message) {
            this.message = message;
        }
    }
}

使用：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: custom-filter-route
          uri: http://example.com
          predicates:
            - Path=/custom
          filters:
            - CustomFilter=Hello, Custom Filter!

限流：控制流量，保护服务！

限流是指限制单位时间内请求的数量，防止服务被过多的请求压垮。Spring Cloud Gateway 提供了 RequestRateLimiter 过滤器来实现限流。
- 基于令牌桶算法的限流：
```
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: rate-limit-route
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/user/**
          filters:
            - RequestRateLimiter=true, replenishRate:10, burstCapacity:20 # 每秒填充 10 个令牌，令牌桶容量为 20
```
  解释一下：
  - replenishRate: 每秒填充的令牌数量。
  - burstCapacity: 令牌桶的容量。
- 自定义限流： 你可以自定义 KeyResolver 来实现更复杂的限流策略，例如根据用户 ID、IP 地址等进行限流。
熔断：保护服务，避免雪崩！

熔断是指当某个服务出现故障时，停止对该服务的调用，防止故障扩散到其他服务，导致系统雪崩。Spring Cloud Gateway 可以集成 Hystrix 来实现熔断。
- 集成 Hystrix：
```
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: hystrix-route
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/user/**
          filters:
            - Hystrix=fallbackcmd
```
  需要配置 Hystrix 的 fallback 方法：
```
@GetMapping("/fallback")
public String fallback() {
    return "服务暂时不可用，请稍后再试！";
}
```
  注意： Hystrix 已经停止维护，建议使用 Resilience4j 代替。Spring Cloud Gateway 提供了 Resilience4J 过滤器来集成 Resilience4j。

集成 Resilience4J

Resilience4j是一个轻量级的，易于使用的容错库。

添加依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-reactor-resilience4j</artifactId>
</dependency>

配置：

spring:
cloud:
gateway:
  routes:
    - id: resilience4j-route
      uri: lb://user-service
      predicates:
        - Path=/user/**
      filters:
        - name: CircuitBreaker
          args:
            name: userServiceCircuitBreaker
            fallbackUri: forward:/defaultFallback
circuitbreaker:
  configs:
    default:
      slidingWindowSize: 10
      failureRateThreshold: 50
      waitDurationInOpenState: 5s
      permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3
      slowCallRateThreshold: 100
      slowCallDurationThreshold: 2s
  instances:
    userServiceCircuitBreaker:
      baseConfig: default

FallbackController

@RestController
public class FallbackController {

@GetMapping("/defaultFallback")
public String defaultFallback() {
    return "服务降级处理...";
}
}

五、监控：了解你的网关，才能更好地管理它！

监控是 API 网关的重要组成部分，可以帮助你了解网关的性能和运行状态，及时发现和解决问题。

Spring Boot Actuator： Spring Boot Actuator 提供了大量的监控指标，例如 CPU 使用率、内存使用率、请求数量、响应时间等。
```
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*" # 暴露所有端点
```
访问 http://localhost:8080/actuator/metrics 可以查看所有监控指标。
Prometheus 和 Grafana： 可以使用 Prometheus 和 Grafana 来收集和展示监控数据，实现更强大的监控功能。

六、总结：API 网关，微服务架构的守护神！

API 网关是微服务架构中不可或缺的组件，它可以简化客户端的开发、解耦后端服务、提高系统的安全性、可用性和可维护性。Spring Cloud Gateway 是一个优秀的 API 网关，具有高性能、高并发、易扩展等特点，是你的不二之选。

希望通过今天的讲解，大家能够对 Spring Cloud Gateway 有更深入的了解，并能够运用到实际项目中。

最后，送大家一句话：

代码虐我千百遍，我待代码如初恋。🚀

下次再见！ 😄

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