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'''Spring Cloud网关'''（Spring Cloud Gateway）是[[Spring Cloud]]生态系统中的一个核心组件，用于构建基于[[Spring Boot]]的API网关服务。它提供了一种高效、灵活的方式来路由请求、执行过滤操作（如认证、限流、日志记录等），并支持与微服务架构的无缝集成。  

== 概述 ==  
Spring Cloud网关作为反向代理服务器，其主要功能包括：  
* '''动态路由'''：根据规则将请求转发到不同的微服务实例。  
* '''请求过滤'''：通过预定义的过滤器链对请求和响应进行处理。  
* '''负载均衡'''：集成[[Spring Cloud LoadBalancer]]实现服务实例的负载均衡。  
* '''断路器支持'''：与[[Resilience4j]]或[[Hystrix]]集成实现熔断机制。  

网关的核心优势在于其非阻塞式[[Reactor]]编程模型（基于[[Project Reactor]]和[[Spring WebFlux]]），适合高并发场景。  

== 核心概念 ==  

=== 路由（Route） ===  
路由是网关的基本构建块，包含以下属性：  
* '''ID'''：唯一标识符。  
* '''目标URI'''：请求转发的目标地址。  
* '''断言（Predicate）'''：匹配请求的条件（如路径、Header、方法等）。  
* '''过滤器（Filter）'''：处理请求和响应的逻辑。  

示例路由配置（YAML格式）：  
<syntaxhighlight lang="yaml">  
spring:  
  cloud:  
    gateway:  
      routes:  
        - id: user-service  
          uri: lb://user-service  # 负载均衡目标服务  
          predicates:  
            - Path=/api/users/**  
          filters:  
            - StripPrefix=1       # 移除路径前缀/api  
</syntaxhighlight>  

=== 断言（Predicate） ===  
断言用于定义请求的匹配规则。常用内置断言包括：  
* `Path`：匹配URL路径（支持Ant风格和正则表达式）。  
* `Method`：匹配HTTP方法（如GET、POST）。  
* `Header`：检查请求头是否符合条件。  

=== 过滤器（Filter） ===  
过滤器分为两类：  
* '''全局过滤器（Global Filter）'''：作用于所有路由。  
* '''路由过滤器（Route Filter）'''：仅作用于特定路由。  

示例：添加请求头的自定义过滤器（Java代码）：  
<syntaxhighlight lang="java">  
@Bean  
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {  
    return builder.routes()  
        .route("test_route", r -> r.path("/test/**")  
            .filters(f -> f.addRequestHeader("X-Custom-Header", "gateway"))  
            .uri("http://localhost:8081"))  
        .build();  
}  
</syntaxhighlight>  

== 实际案例 ==  

=== 场景：统一认证与授权 ===  
通过网关集中处理JWT验证，避免在每个微服务中重复实现：  
1. 客户端发送请求至网关，携带`Authorization`头。  
2. 网关使用全局过滤器验证JWT有效性。  
3. 验证通过后，转发请求至目标服务。  

代码示例（JWT验证过滤器）：  
<syntaxhighlight lang="java">  
public class JwtAuthenticationFilter implements GlobalFilter {  
    @Override  
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {  
        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");  
        if (token != null && validateToken(token)) {  
            return chain.filter(exchange);  
        }  
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);  
        return exchange.getResponse().setComplete();  
    }  
}  
</syntaxhighlight>  

=== 场景：请求限流 ===  
使用[[Redis]]和[[RateLimiter]]实现接口限流：  
<syntaxhighlight lang="yaml">  
spring:  
  cloud:  
    gateway:  
      routes:  
        - id: rate-limited-route  
          uri: http://backend-service  
          predicates:  
            - Path=/api/public/**  
          filters:  
            - name: RequestRateLimiter  
              args:  
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10  # 每秒10个请求  
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20   # 峰值容量20  
</syntaxhighlight>  

== 架构图 ==  
<mermaid>  
graph LR  
    Client -->|HTTP Request| Gateway  
    Gateway -->|Route Matching| Predicate  
    Gateway -->|Apply Filters| Filter  
    Gateway -->|Load Balanced| Service1[User Service]  
    Gateway --> Service2[Order Service]  
</mermaid>  

== 数学公式（限流算法） ==  
令牌桶算法的速率计算公式：  
<math>  
\text{允许的请求数} = \min(\text{桶容量}, \text{当前令牌数} + \text{补充速率} \times \text{时间间隔})  
</math>  

== 总结 ==  
Spring Cloud网关是微服务架构中的关键组件，通过动态路由、过滤器和集成Spring Cloud生态功能，简化了API管理和安全控制。初学者可从基础路由配置入手，逐步掌握高级功能如自定义过滤器和限流策略。

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