Spring Cloud 网关及配置管理教学

一、课程目标

深入理解 Spring Cloud 中网关和配置管理的核心概念、原理及应用场景。熟练掌握 Spring Cloud Gateway 的配置与开发，能够实现请求路由、登录校验、用户信息传递等功能。学会使用 Nacos 进行配置管理，包括共享配置、配置热更新和动态路由的实现，提升微服务架构的可维护性和灵活性。

二、课程内容

（一）网关基础

1. 网关概念：网关作为网络的关口，承担着请求路由、转发和身份校验等关键职责。在微服务架构里，它是外界访问微服务的统一入口，将客户端请求精准地路由到对应的微服务实例，同时对请求进行必要的身份验证和权限检查，保障系统安全。
2. Spring Cloud 中的网关实现
   • Spring Cloud Gateway：由 Spring 官方推出，基于 WebFlux 响应式编程模型构建。具备出色的性能，无需复杂调优即可高效运行。其设计理念先进，能够很好地适应现代高并发、低延迟的业务场景需求。
   • Netflix Zuul：由 Netflix 开发，基于 Servlet 的阻塞式编程。在性能方面，需要进行适当调优才能达到与 Spring Cloud Gateway 相近的水平。随着技术的发展，Spring Cloud Gateway 因其优势逐渐成为更主流的选择。

比较维度	Spring Cloud Gateway	Netflix Zuul
开发框架	基于 Spring WebFlux 响应式编程，使用 Netty 进行异步非阻塞通信	基于 Servlet 的阻塞式编程
性能	无需复杂调优即可获得优异性能，适合高并发场景	需要调优才能获得与 Spring Cloud Gateway 类似的性能，在高并发场景下性能可能受限
功能特性	提供丰富的内置断言工厂（如时间、请求头、路径等断言）和众多路由过滤器，支持动态路由和更细粒度的请求匹配与处理	功能相对基础，可通过扩展实现类似功能，但配置和使用相对复杂
集成与易用性	与 Spring Cloud 生态系统集成度高，配置和使用相对简洁，基于注解和配置文件的方式易于理解和上手	与 Spring Cloud 集成时需要额外配置，配置方式相对繁琐，学习成本较高
社区支持与发展趋势	Spring 官方支持，社区活跃，更新频繁，功能不断完善，是 Spring Cloud 微服务架构中网关的主流选择	Netflix 对其更新和维护相对较少，在 Spring Cloud 生态中

（二）Spring Cloud Gateway 快速入门

1. 创建新模块：在开发工具（如 IntelliJ IDEA 或 Eclipse）中，利用 Spring Initializr 快速创建一个新的 Spring Boot 模块。在创建过程中，选择合适的 Spring Boot 和 Spring Cloud 版本，同时勾选 Spring Cloud Gateway 相关依赖，确保项目具备网关开发的基础环境。
2. 引入网关依赖：如果创建项目时未自动添加，手动在项目的pom.xml文件中添加 Spring Cloud Gateway 依赖。

1. 编写启动类：创建一个主启动类，使用@SpringBootApplication注解开启 Spring Boot 应用。确保启动类能够正常启动 Spring Cloud Gateway 服务，为后续配置和功能实现提供基础。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);}
}

1. 配置路由规则：在application.yml文件中配置路由规则，定义请求如何被路由到目标微服务。每个路由规则包含唯一的id、目标微服务的uri（使用lb://表示负载均衡）以及路由断言predicates。

spring:cloud:gateway:routes:- id: itemuri: lb://item-servicepredicates:- Path=/items/**- id: useruri: lb://user-servicepredicates:- Path=/users/**

（三）路由属性详解

1. RouteDefinition 属性
   • id：路由的唯一标识符，用于区分不同的路由规则，在整个网关配置中必须保持唯一。
   • uri：指定路由的目标地址，可以是微服务的名称（结合负载均衡）或具体的 URL 地址。
   • predicates：路由断言，是一组判断条件。只有当请求满足这些条件时，才会触发该路由规则。Spring 提供了丰富的内置断言工厂，如Path（根据请求路径判断）、Method（根据请求方法判断）等。
   • filters：路由过滤器，用于对请求或响应进行预处理和后处理。可以添加请求头、移除响应头、重写路径等，满足多样化的业务需求。
2. 路由断言工厂：Spring 提供了 12 种基本的RoutePredicateFactory实现。
   • 时间相关断言：After断言判断请求是否在指定时间点之后，Before断言判断是否在指定时间点之前，Between断言判断是否在两个指定时间点之间。例如：

- After=2024-01-01T00:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai]

• 请求头相关断言：Cookie断言检查请求是否包含特定的 cookie，Header断言检查请求是否包含特定的 header。例如：

- Cookie=JSESSIONID, [a-zA-Z0-9]{32}
- Header=X-Request-Id, \d+

• 其他断言：Host断言验证请求的主机名，Method断言验证请求方法，Path断言匹配请求路径等。

1. 路由过滤器：网关提供了 33 种路由过滤器。
   • 请求头过滤器：AddRequestHeader用于添加请求头，RemoveRequestHeader用于移除请求头。例如：

- AddRequestHeader=X-Request-Timestamp, ${currentTimeMillis}
- RemoveRequestHeader=X-Private-Header

• 响应头过滤器：AddResponseHeader用于添加响应头，RemoveResponseHeader用于移除响应头。
• 路径处理过滤器：RewritePath用于重写请求路径，StripPrefix用于去除请求路径中的指定前缀。

属性名	说明	示例
id	路由的唯一标识符，用于在网关配置中区分不同的路由规则。在整个网关的路由配置体系里，这个标识符必须是独一无二的，否则会导致配置冲突	id: "user - route"：定义了一个名为user - route的路由规则，在后续的配置和管理中，可通过该id来引用和操作这条路由
uri	指定路由的目标地址，它决定了请求最终要被转发到的微服务实例或具体的 URL。可以使用lb://前缀结合微服务名称，实现基于负载均衡的请求转发；也可以直接填写具体的 URL 地址	uri: lb://user - service：表示将请求负载均衡地转发到名为user - service的微服务上。 uri: http://192.168.1.100:8081：将请求直接转发到指定的 IP 地址和端口对应的服务上
predicates	路由断言，是一组用于判断请求是否符合当前路由规则的条件。只有当请求满足所有断言条件时，才会触发该路由。Spring Cloud Gateway 提供了丰富的内置断言工厂，可基于请求的各种属性进行判断	predicates: - Path=/users/**：表示当请求路径以/users/开头时，满足该路由的断言条件，请求会被路由到对应的目标地址。 predicates: - Method=GET,POST：意味着只有请求方法为 GET 或 POST 时，请求才符合该路由规则
filters	路由过滤器，用于对请求或响应进行预处理和后处理操作。可以在请求被转发到目标微服务之前对请求进行修改，如添加请求头、修改请求路径；也可以在响应返回给客户端之前对响应进行处理，如添加响应头、修改响应内容	filters: - AddRequestHeader=X - Request - Source, gateway：在请求被转发到目标微服务之前，为请求添加一个名为X - Request - Source，值为gateway的请求头。 filters: - RewritePath=/oldPath/(?<segment>.*), /newPath/$ {segment}：对请求路径进行重写，将以/oldPath/开头的路径重写为/newPath/开头的路径

断言（Predicates）

断言用于判断请求是否符合特定条件，只有满足所有断言条件的请求才会被路由到指定的目标。Spring Cloud Gateway 提供了丰富的内置断言工厂，每个断言工厂都基于请求的不同属性进行判断。

1. 基于时间的断言
   • After：判断请求时间是否在指定时间点之后。例如After=2024-01-01T00:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai]，表示请求时间在 2024 年 1 月 1 日 0 点之后（上海时区）才符合该断言。常用于特定时间窗口开放的服务，如限时抢购活动。
   • Before：判断请求时间是否在指定时间点之前。例如Before=2024-02-01T23:59:59.999+08:00[Asia/Shanghai]，表示请求时间在 2024 年 2 月 1 日 23 点 59 分 59 秒之前符合断言。适用于活动截止时间的控制。
   • Between：判断请求时间是否在两个指定时间点之间。例如Between=2024-01-01T00:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai],2024-01-07T23:59:59.999+08:00[Asia/Shanghai]，表示请求时间在 2024 年 1 月 1 日 0 点到 2024 年 1 月 7 日 23 点 59 分 59 秒之间符合断言。常用于周期性活动的时间范围限制。
2. 基于请求头的断言
   • Cookie：检查请求是否包含特定的 cookie，并且 cookie 的值匹配指定的正则表达式。例如Cookie=JSESSIONID,[a-zA-Z0-9]{32}，表示请求必须包含名为JSESSIONID，且值为 32 位字母和数字组合的 cookie。可用于基于用户登录状态的路由判断。
   • Header：检查请求是否包含特定的 header，并且 header 的值匹配指定的正则表达式。例如Header=X-Request-Id,\d+，表示请求必须包含名为X-Request-Id，且值为数字的 header。常用于请求标识或权限验证。
3. 基于请求其他属性的断言
   • Host：验证请求的主机名是否匹配指定的模式。例如Host=*.example.com，表示请求的主机名必须是以example.com为后缀的域名。适用于多租户或基于域名的服务区分。
   • Method：验证请求方法是否为指定的方法。例如Method=GET,POST，表示请求方法必须是 GET 或 POST。用于限制特定接口的请求方式。
   • Path：匹配请求路径是否符合指定规则。例如Path=/users/{id}，表示请求路径必须以/users/开头，并且后面跟着一个路径参数id；Path=/users/**表示请求路径以/users/开头的所有路径都匹配。常用于根据不同业务路径进行路由。
   • Query：检查请求参数是否包含指定参数，并且参数值匹配指定的正则表达式（可省略）。例如Query=name表示请求必须包含名为name的参数；Query=name,Jack表示请求必须包含名为name且值为Jack的参数。用于根据请求参数进行路由判断。
   • RemoteAddr：验证请求者的 IP 必须是指定范围。例如RemoteAddr=192.168.1.1/24，表示请求的源 IP 地址必须在192.168.1.1到192.168.1.254这个网段内。可用于限制特定 IP 段的访问。
   • Weight：用于权重处理，根据权重将请求分配到不同的路由。例如Weight=group1,2表示在一组路由中，当前路由的权重为 2，其他路由的权重根据配置而定，请求会按照权重比例被分配到不同路由。常用于流量分发和负载均衡的精细化控制。

过滤器（Filters）

过滤器用于对请求或响应进行预处理和后处理操作，可在请求到达目标微服务之前对请求进行修改，也可在响应返回给客户端之前对响应进行处理。Spring Cloud Gateway 提供了多种内置过滤器，同时也支持自定义过滤器。

1. 请求头过滤器
   • AddRequestHeader：给当前请求添加一个请求头。例如AddRequestHeader=X-Request-Source,gateway，会在请求中添加一个名为X-Request-Source，值为gateway的请求头。可用于传递额外的请求信息。
   • RemoveRequestHeader：移除请求中的一个请求头。例如RemoveRequestHeader=X-Private-Header，会从请求中移除名为X-Private-Header的请求头。常用于敏感信息的处理。
2. 响应头过滤器
   • AddResponseHeader：给响应结果中添加一个响应头。例如AddResponseHeader=X-Response-Time,${currentTimeMillis}，会在响应中添加一个名为X-Response-Time，值为当前时间戳的响应头。可用于记录响应时间。
   • RemoveResponseHeader：从响应结果中移除一个响应头。例如RemoveResponseHeader=X-Server-Info，会从响应中移除名为X-Server-Info的响应头。常用于保护服务器信息。
3. 路径处理过滤器
   • RewritePath：请求路径重写。例如RewritePath=/oldPath/(?<segment>.*),/newPath/${segment}，会将以/oldPath/开头的请求路径重写为/newPath/开头的路径，并保留路径中的其他部分。适用于接口升级或路径调整时的兼容处理。
   • StripPrefix：去除请求路径中的 N 段前缀。例如StripPrefix=1，当请求路径为/a/b时，转发时只保留/b。常用于简化请求路径。
4. 自定义过滤器
   • GatewayFilter：路由过滤器，作用于任意指定的路由，默认不生效，需配置到路由后生效。通过继承AbstractGatewayFilterFactory类来自定义过滤器，在apply方法中编写过滤逻辑。例如自定义一个记录请求日志的过滤器：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class RequestLoggingGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<RequestLoggingGatewayFilterFactory.Config> {public RequestLoggingGatewayFilterFactory() {super(Config.class);}@Overridepublic GatewayFilter apply(Config config) {return new GatewayFilter() {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {System.out.println("Request URL: " + exchange.getRequest().getURI());return chain.filter(exchange);}};}@Datapublic static class Config {// 可定义配置属性，如日志级别等}
}

• GlobalFilter：全局过滤器，作用范围是所有路由，声明后自动生效。实现GlobalFilter接口，重写filter方法来编写过滤逻辑。例如自定义一个全局的权限验证过滤器：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class AuthenticationGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();// 权限验证逻辑if (isAuthenticated(request)) {return chain.filter(exchange);} else {ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);return response.setComplete();}}private boolean isAuthenticated(ServerHttpRequest request) {// 实际的权限验证代码return true;}@Overridepublic int getOrder() {// 过滤器执行顺序，值越小优先级越高return 0;}
}

（四）网关登录校验

1. 网关请求处理流程
   • HandlerMapping：负责根据请求找到匹配的路由规则，将路由信息存入上下文，默认实现是RoutePredicateHandlerMapping。
   • WebHandler：通常由FilteringWebHandler担任，它加载并排序网关配置的过滤器，形成过滤器链，按顺序执行过滤器逻辑。
   • 过滤器：分为pre和post两个阶段。pre阶段在请求路由到微服务之前执行，post阶段在微服务返回结果之后执行。只有pre阶段所有过滤器都通过，请求才会被路由到微服务；若有过滤器拦截请求，后续过滤器不再执行。
2. 自定义过滤器实现登录校验
   • GlobalFilter：全局过滤器，对所有路由生效。实现GlobalFilter接口，重写filter方法。在方法中获取请求，进行登录校验逻辑（如检查 JWT 令牌）。若校验通过，调用chain.filter(exchange)放行请求；若校验失败，返回错误响应。

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class LoginGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();// 登录校验逻辑，例如检查JWT令牌if (isValidToken(request)) {return chain.filter(exchange);} else {ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);return response.setComplete();}}private boolean isValidToken(ServerHttpRequest request) {// 实际的JWT校验逻辑return true;}@Overridepublic int getOrder() {// 过滤器执行顺序，值越小优先级越高return 0;}
}

• GatewayFilter：路由过滤器，作用于指定路由。通过继承AbstractGatewayFilterFactory类，实现自定义路由过滤器。在apply方法中编写过滤器逻辑，可根据配置属性进行灵活处理。

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class CustomGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<CustomGatewayFilterFactory.Config> {public CustomGatewayFilterFactory() {super(Config.class);}@Overridepublic GatewayFilter apply(Config config) {return new GatewayFilter() {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {// 自定义过滤器逻辑return chain.filter(exchange);}};}@Datapublic static class Config {private String customParam;}
}

（五）网关传递用户信息

1. 网关到微服务传递用户信息：在网关的登录校验过滤器中，使用ServerWebExchange的mutate方法修改请求，将获取到的用户信息写入请求头。

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class UserInfoPassingFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();// 获取用户信息，假设从JWT令牌中解析String userInfo = getUserIdFromToken(request);ServerHttpRequest newRequest = request.mutate().header("user-info", userInfo).build();ServerWebExchange newExchange = exchange.mutate().request(newRequest).build();return chain.filter(newExchange);}private String getUserIdFromToken(ServerHttpRequest request) {// 实际的JWT解析逻辑return "123456";}@Overridepublic int getOrder() {return 1;}
}

1. 微服务中获取用户信息：在hm - common模块中编写 SpringMVC 拦截器，获取请求头中的用户信息，并保存到ThreadLocal中，方便后续业务逻辑使用。

import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;public class UserInfoInterceptor implements HandlerInterceptor {@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {String userInfo = request.getHeader("user-info");if (userInfo != null) {// 保存用户信息到ThreadLocalUserContextHolder.setUserId(userInfo);}return true;}@Overridepublic void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {// 清理ThreadLocalUserContextHolder.clearUserId();}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {// 清理ThreadLocalUserContextHolder.clearUserId();}
}

1. OpenFeign 传递用户信息：OpenFeign 提供RequestInterceptor接口，实现该接口可在请求发送前修改请求头，传递用户信息。

import feign.RequestInterceptor;
import feign.RequestTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class OpenFeignUserInfoInterceptor implements RequestInterceptor {@Overridepublic void apply(RequestTemplate template) {String userInfo = UserContextHolder.getUserId();if (userInfo != null) {template.header("user-info", userInfo);}}
}

（六）配置管理

1. 配置管理的必要性：在微服务架构中，配置管理至关重要。微服务数量众多，若每个微服务都有大量重复配置，会增加维护成本；业务配置频繁变动时，每次修改都需重启服务，影响系统可用性；网关路由配置写死，变更时同样需要重启网关，不利于系统的灵活调整。
2. 使用 Nacos 进行配置管理
   • 添加配置到 Nacos：登录 Nacos 管理界面，在配置管理模块中添加共享配置。例如，创建shared - jdbc.yaml文件，配置数据库连接信息、MyBatis - Plus 相关配置等。

spring:datasource:url: jdbc:mysql://${hm.b.host}:3306/hm - item?useUnicode=true&characterEncoding=UTF - 8&autoReconnect=truedriver - class - name: com.mysql.cj.jdbc.Driverusername: rootpassword: ${hm.db.pw}mybatis - plus:configuration:default - enum - type - handler: com.baomidou.mybatisplus.core.handlers.MybatisEnumTypeHandlerglobal - config:db - config:update - strategy: not_nullid - type: auto

• 拉取共享配置：在微服务项目中引入spring - cloud - starter - alibaba - nacos - config和spring - cloud - starter - bootstrap依赖。在bootstrap.yaml文件中配置 Nacos 地址和共享配置信息。

spring:application:name: cart - serviceprofiles:active: devcloud:nacos:server - addr: 192.168.150.101:8848config:file - extension: yamlshared - configs:- dataId: shared - jdbc.yaml- dataId: shared - log.yaml- dataId: shared - swagger.yaml

1. 配置热更新：实现配置热更新需满足两个条件。Nacos 中要有与微服务名相关的配置文件，格式为${spring.application.name}-${spring.active.profile}.${file-extension}（如cart - service - dev.yaml）。微服务以特定方式读取需要热更新的配置属性，使用@ConfigurationProperties注解结合@RefreshScope注解，或使用@Value注解结合@RefreshScope注解。

import org.springframework.cloud.context.config.annotation.RefreshScope;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "hm.cart")
@RefreshScope
public class CartProperties {private int maxItems;public int getMaxItems() {return maxItems;}public void setMaxItems(int maxItems) {this.maxItems = maxItems;}
}

1. 动态路由：实现动态路由需完成两件事。监听 Nacos 配置变更消息，通过NacosConfigManager注册监听器，在监听器的receiveConfigInfo方法中处理配置变更。

import com.alibaba.nacos.api.config.ConfigService;
import com.alibaba.nacos.api.config.listener.Listener;
import com.alibaba.nacos.api.exception.NacosException;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.concurrent.Executor;@Component
public class GatewayRouteConfigListener {@Autowiredprivate NacosConfigManager nacosConfigManager;public void initRouteConfigListener() throws NacosException {String dataId = "gateway - routes.json";String group = "DEFAULT_GROUP";ConfigService configService = nacosConfigManager.getConfigService();configService.getConfigAndSignListener(dataId, group, 5000, new Listener() {@Overridepublic Executor getExecutor() {return null;}@Overridepublic void receiveConfigInfo(String configInfo) {// 处理配置变更，更新路由表updateGatewayRoutes(configInfo);}});// 首次启动时，拉取并更新配置String initialConfig = configService.getConfig(dataId, group, 5000);updateGatewayRoutes(initialConfig);}private void updateGatewayRoutes(String configInfo) {// 解析配置信息，更新网关路由表}
}

更新路由表，利用RouteDefinitionWriter接口的save方法将新的路由定义保存到网关路由表中。推荐使用 JSON 格式的路由配置，方便解析和管理。

{"id": "item","uri": "lb://item - service","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0": "/items/**","_genkey_1": "/search/**"}}],"filters": []
}

三、课程总结

本课程系统学习了 Spring Cloud 网关及配置管理的核心知识。在网关部分，掌握了 Spring Cloud Gateway 的基本概念、快速入门配置、路由属性、登录校验以及用户信息传递的实现方法。配置管理方面，学会了使用 Nacos 进行共享配置、配置热更新和动态路由的操作。通过这些内容的学习，能够有效提升微服务架构的安全性、可维护性和灵活性，为开发高质量的微服务应用奠定坚实基础。在实际项目中，可根据业务需求灵活运用所学知识，不断优化和完善微服务架构。

网关在微服务架构中扮演着至关重要的角色，它是外界访问微服务的统一入口，承担着多种功能，确保系统的安全、稳定和高效运行。

1. 路由转发：根据请求的 URL、请求方法、请求头等信息，将客户端的请求精准地路由到对应的后端微服务实例。通过配置路由规则，网关能够实现不同服务间的灵活调用。在电商系统中，用户对商品详情页的请求，网关可根据请求路径，将其转发到商品服务；用户的订单操作请求，则被转发到订单服务。这一功能是微服务架构中服务通信的基础，使得各个微服务专注于自身业务逻辑，提高了系统的可维护性和扩展性。
2. 鉴权与认证：对客户端的请求进行身份验证和权限检查，只有通过验证的请求才会被转发到后端微服务。常见的鉴权方式包括基于令牌（如 JWT）的验证、OAuth 2.0 等。在企业级应用中，员工访问特定资源时，网关会验证其身份和权限，确保敏感信息不被未授权人员访问。通过这种方式，网关为系统提供了一层安全防护，有效防止非法访问和数据泄露。
3. 限流：控制客户端对微服务的请求流量，防止因高并发请求导致系统资源耗尽而崩溃。可以基于请求频率、并发连接数等指标进行限流。在秒杀活动期间，网关可以限制每个用户每秒的请求次数，避免恶意刷单和过度请求，保证系统的稳定性和公平性。这有助于保护后端微服务，确保其在高负载情况下仍能正常运行。
4. 负载均衡：将请求均匀地分配到多个后端微服务实例上，避免单个实例负载过高。常见的负载均衡算法有轮询、随机、加权轮询等。在大型互联网应用中，网关会根据各个微服务实例的负载情况，动态地将请求分配到不同实例，提高系统的整体性能和可用性。这使得系统能够更好地应对高并发场景，提升用户体验。
5. 请求过滤与修改：在请求到达后端微服务之前，对请求进行过滤和修改。可以添加、删除或修改请求头信息，也可以对请求体进行处理。例如，网关可以为请求添加统一的请求 ID，方便在整个系统中进行日志追踪；或者对请求体中的敏感信息进行加密处理。这种灵活性使得网关能够满足不同业务场景下的需求，增强系统的功能。
6. 响应处理：对后端微服务返回的响应进行处理，如添加响应头、修改响应体、缓存响应结果等。可以在响应中添加缓存控制头，提高系统的性能；对于频繁访问且数据变化不大的接口，网关可以缓存响应结果，减少后端服务的压力。这有助于优化系统的性能和用户体验，提高系统的整体效率。
7. 服务聚合：将多个后端微服务的响应结果进行整合，返回给客户端。在电商系统的商品详情页，网关可以同时调用商品服务、评论服务、库存服务等，将各个服务的结果合并后返回给用户，减少客户端与多个微服务的直接交互，简化客户端的调用逻辑。这提高了系统的集成性和用户体验，使得客户端能够更方便地获取所需信息。
8. 监控与日志记录：记录所有进出网关的请求和响应信息，为系统监控和故障排查提供依据。通过分析这些日志，运维人员可以了解系统的运行状况，及时发现潜在问题。例如，当系统出现异常时，可以通过网关日志快速定位问题的源头。同时，网关还可以提供一些监控指标，如请求处理时间、流量统计等，帮助运维人员更好地优化系统性能。

1. 如何在转发之前做登录校验

在 Spring Cloud Gateway 中，你可以通过自定义全局过滤器（GlobalFilter）或者路由过滤器（GatewayFilter）来在请求转发之前进行登录校验。通常推荐使用全局过滤器，因为它可以作用于所有的路由。

实现思路

• 创建一个实现GlobalFilter和Ordered接口的过滤器类。
• 在filter方法中进行登录校验逻辑，例如检查请求头中的 JWT 令牌。
• 如果校验通过，放行请求；如果校验失败，返回错误响应。

代码示例

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class LoginCheckFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();// 从请求头中获取JWT令牌String token = request.getHeaders().getFirst("Authorization");if (token == null || !validateToken(token)) {ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);return response.setComplete();}return chain.filter(exchange);}private boolean validateToken(String token) {// 实现JWT令牌的校验逻辑，例如使用JWT库进行验证// 这里只是示例，实际需要根据具体情况实现return token != null && token.startsWith("Bearer ");}@Overridepublic int getOrder() {return -1; // 过滤器执行顺序，值越小越先执行}
}

2. 网关校验 JWT 之后，如何将用户信息传递给微服务

在网关校验 JWT 通过后，可以将解析出的用户信息添加到请求头中，然后将请求转发给微服务。

实现思路

• 在登录校验过滤器中，解析 JWT 令牌获取用户信息。
• 使用ServerWebExchange的mutate方法修改请求，将用户信息添加到请求头中。
• 转发修改后的请求到微服务。

代码示例

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component
public class UserInfoPassingFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();String token = request.getHeaders().getFirst("Authorization");if (token != null && validateToken(token)) {String userInfo = parseUserInfoFromToken(token);ServerHttpRequest newRequest = request.mutate().header("X-User-Info", userInfo).build();ServerWebExchange newExchange = exchange.mutate().request(newRequest).build();return chain.filter(newExchange);}return chain.filter(exchange);}private String parseUserInfoFromToken(String token) {// 解析JWT令牌获取用户信息，例如用户ID、用户名等// 这里只是示例，实际需要根据具体情况实现return "user123";}private boolean validateToken(String token) {// 实现JWT令牌的校验逻辑return token != null && token.startsWith("Bearer ");}@Overridepublic int getOrder() {return 0;}
}

3. 微服务之间也会相互调用，这种调用不经过网关，又该如何传递用户信息

当微服务之间使用 OpenFeign 等方式进行调用时，可以通过实现RequestInterceptor接口来在请求发送前添加用户信息。

实现思路

• 创建一个实现RequestInterceptor接口的拦截器类。
• 在apply方法中，从ThreadLocal或者其他上下文存储中获取用户信息。
• 将用户信息添加到请求头中。

代码示例

同时，在微服务中需要确保用户信息在请求处理过程中被正确存储到ThreadLocal中，例如在 Controller 的拦截器中进行存储：

import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;@Component
public class UserInfoInterceptor implements HandlerInterceptor {@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {String userInfo = request.getHeader("X-User-Info");if (userInfo != null) {// 将用户信息存储到ThreadLocal中UserContextHolder.setUserInfo(userInfo);}return true;}@Overridepublic void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {// 清理ThreadLocal中的用户信息UserContextHolder.clearUserInfo();}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {// 清理ThreadLocal中的用户信息UserContextHolder.clearUserInfo();}
}

public class UserContextHolder {private static final ThreadLocal<String> userInfoHolder = new ThreadLocal<>();public static void setUserInfo(String userInfo) {userInfoHolder.set(userInfo);}public static String getUserInfo() {return userInfoHolder.get();}public static void clearUserInfo() {userInfoHolder.remove();}
}