Spring Cloud网关

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[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

路由（Route）[编辑 | 编辑源代码]

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）：

  
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

断言（Predicate）[编辑 | 编辑源代码]

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）[编辑 | 编辑源代码]

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）：

  
@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();  
}

实际案例[编辑 | 编辑源代码]

场景：统一认证与授权[编辑 | 编辑源代码]

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）：

  
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();  
    }  
}

场景：请求限流[编辑 | 编辑源代码]

使用Redis和RateLimiter实现接口限流：

  
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

架构图[编辑 | 编辑源代码]

数学公式（限流算法）[编辑 | 编辑源代码]

令牌桶算法的速率计算公式： $允许的请求数 = \min (桶容量, 当前令牌数 + 补充速率 \times 时间间隔)$

总结[编辑 | 编辑源代码]

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。