Spring Cloud Gateway 默认的filter功能和执行顺序介绍
Spring Cloud Gateway 默认的filter功能和执行顺序
有效性
Spring Cloud Gateway 2.0.0.RELEASE
调试方法
新建一个GlobalFilter，在filter中加断点即可调试filter，通过chain参数可以查看其它的filter及执行顺序（order)
filters（按执行顺序）
1. AdaptCachedBodyGlobalFilter
核心代码
public int getOrder() {
return Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 1000;
}
public static final String CACHED_REQUEST_BODY_KEY = "cachedRequestBody";
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
Flux<DataBuffer> body = exchange.getAttributeOrDefault(CACHED_REQUEST_BODY_KEY, null);
if (body != null) {
ServerHttpRequestDecorator decorator = new ServerHttpRequestDecorator(exchange.getRequest()) {
@Override
public Flux<DataBuffer> getBody() {
return body;
}
};
return chain.filter(exchange.mutate().request(decorator).build());
}
return chain.filter(exchange);
}
提供替换request 的 body的能力
2.NettyWriteResponseFilter
核心代码
public static final int WRITE_RESPONSE_FILTER_ORDER = -1;
public int getOrder() {
return WRITE_RESPONSE_FILTER_ORDER;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
return chain.filter(exchange).then(Mono.defer(() -> {
//见 后文的 NettyRoutingFilter
HttpClientResponse clientResponse = exchange.getAttribute(CLIENT_RESPONSE_ATTR);
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
NettyDataBufferFactory factory = (NettyDataBufferFactory) response.bufferFactory();
final Flux<NettyDataBuffer> body = clientResponse.receive()
.map(factory::wrap);
MediaType contentType = response.getHeaders().getContentType();
return (isStreamingMediaType(contentType) ?
response.writeAndFlushWith(body.map(Flux::just)) : response.writeWith(body));
}));
}
具体的将被代理的服务的内容返回的类，文档
3.ForwardPathFilter
核心代码
public int getOrder() {
return 0;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
Route route = exchange.getAttribute(GATEWAY_ROUTE_ATTR);
URI routeUri = route.getUri();
String scheme = routeUri.getScheme();
if (isAlreadyRouted(exchange) || !"forward".equals(scheme)) {
return chain.filter(exchange);
}
exchange = exchange.mutate().request(
exchange.getRequest().mutate().path(routeUri.getPath()).build())
.build();
return chain.filter(exchange);
}
forward协议的url替换类
4.在Route中配置的各种GatewayFilter
核心代码
ArrayList<GatewayFilter> ordered = new ArrayList<>(filters.size());
for (int i = 0; i < filters.size(); i++) {
GatewayFilter gatewayFilter = filters.get(i);
if (gatewayFilter instanceof Ordered) {
ordered.add(gatewayFilter);
}
else {
ordered.add(new OrderedGatewayFilter(gatewayFilter, i + 1));
}
}
return ordered;
根据配置不同实现具体的功能，详见文档
5.RouteToRequestUrlFilter
核心代码
public static final int ROUTE_TO_URL_FILTER_ORDER = 10000;
public int getOrder() {
return ROUTE_TO_URL_FILTER_ORDER;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
Route route = exchange.getAttribute(GATEWAY_ROUTE_ATTR);
if (route == null) {
return chain.filter(exchange);
}
URI uri = exchange.getRequest().getURI();
boolean encoded = containsEncodedParts(uri);
URI routeUri = route.getUri();
//匹配 http:http://locahost:80/a/b/c?q=1，并把第一个 http: 去掉
if (hasAnotherScheme(routeUri)) {
// uri格式 [scheme:]scheme-specific-part[#fragment]
exchange.getAttributes().put(GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR, routeUri.getScheme());
routeUri = URI.create(routeUri.getSchemeSpecificPart());
}
URI requestUrl = UriComponentsBuilder.fromUri(uri)
.uri(routeUri)
.build(encoded)
.toUri();
exchange.getAttributes().put(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR, requestUrl);
return chain.filter(exchange);
}
private static final String SCHEME_REGEX = "[a-zA-Z]([a-zA-Z]|\\d|\\+|\\.|-)*:.*";
static final Pattern schemePattern = Pattern.compile(SCHEME_REGEX);
static boolean hasAnotherScheme(URI uri) {
return schemePattern.matcher(uri.getSchemeSpecificPart()).matches() && uri.getHost() == null
&& uri.getRawPath() == null;
}
路由功能的具体执行类，文档
6.LoadBalancerClientFilter（如果启用了eureka)
核心代码
public static final int LOAD_BALANCER_CLIENT_FILTER_ORDER = 10100;
public int getOrder() {
return LOAD_BALANCER_CLIENT_FILTER_ORDER;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
URI url = exchange.getAttribute(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
String schemePrefix = exchange.getAttribute(GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR);
if (url == null || (!"lb".equals(url.getScheme()) && !"lb".equals(schemePrefix))) {
return chain.filter(exchange);
}
//一大波转换操作
addOriginalRequestUrl(exchange, url);
final ServiceInstance instance = loadBalancer.choose(url.getHost());
if (instance == null) {
throw new NotFoundException("Unable to find instance for " + url.getHost());
}
URI uri = exchange.getRequest().getURI();
String overrideScheme = null;
if (schemePrefix != null) {
overrideScheme = url.getScheme();
}
URI requestUrl = loadBalancer.reconstructURI(new DelegatingServiceInstance(instance, overrideScheme), uri);
//转换后的url填入 GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性
exchange.getAttributes().put(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR, requestUrl);
return chain.filter(exchange);
}
lb协议的路由功能，文档
7.WebsocketRoutingFilter
核心代码
public int getOrder() {
return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE - 1;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
//upgrade头 见https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Protocol_upgrade_mechanism
//或见 https://httpwg.org/specs/rfc7230.html#header.upgrade
changeSchemeIfIsWebSocketUpgrade(exchange);
//跳过一大波参数检查与参数获取
return this.webSocketService.handleRequest(exchange,
new ProxyWebSocketHandler(requestUrl, this.webSocketClient,
filtered, protocols));
}
public Mono<Void> handle(WebSocketSession session) { //session为客户端
return client.execute(url, this.headers, new WebSocketHandler() {
@Override
public Mono<Void> handle(WebSocketSession proxySession) { //proxySession为被代理的WebSocket
Mono<Void> proxySessionSend = proxySession
.send(session.receive().doOnNext(WebSocketMessage::retain));
Mono<Void> serverSessionSend = session
.send(proxySession.receive().doOnNext(WebSocketMessage::retain));
return Mono.zip(proxySessionSend, serverSessionSend).then();
}
//省略其它方法
});
}
WebSocket的代理功能，文档
8.NettyRoutingFilter
核心代码
public int getOrder() {
return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
URI requestUrl = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
//省略一大波参数获取和参数校验
final HttpMethod method = HttpMethod.valueOf(request.getMethod().toString());
final String url = requestUrl.toString();
return this.httpClient.request(method, url, req -> {
//省略http数据发送代码
}).doOnNext(res -> {
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
res.responseHeaders().forEach(entry -> headers.add(entry.getKey(), entry.getValue()));
//注意，如果ContentType为null会 NPE，特别是301或302跳转
exchange.getAttributes().put("original_response_content_type", headers.getContentType());
//省略其它http解析代码
exchange.getAttributes().put(CLIENT_RESPONSE_ATTR, res); //与前面的 NettyWriteResponseFilter 对应
}).then(chain.filter(exchange));
}
}
http协议的代理功能，文档
9.ForwardRoutingFilter
核心代码
public int getOrder() {
return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
URI requestUrl = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
String scheme = requestUrl.getScheme();
if (isAlreadyRouted(exchange) || !"forward".equals(scheme)) {
return chain.filter(exchange);
}
setAlreadyRouted(exchange);
if (log.isTraceEnabled()) {
log.trace("Forwarding to URI: "+requestUrl);
}
return this.dispatcherHandler.handle(exchange);
}
将未处理的forward协议的请求交由spring来处理，文档
其中 NettyRoutingFilter 和 NettyWriteResponseFilter 内置有 WebClientHttpRoutingFilter和WebClientWriteResponseFilter 作为备用替换版本。
spring cloud gateway之filter实战
1、filter的作用和生命周期
由filter工作流程点，可以知道filter有着非常重要的作用，在“pre”类型的过滤器可以做参数校验、权限校验、流量监控、日志输出、协议转换等，在“post”类型的过滤器中可以做响应内容、响应头的修改，日志的输出，流量监控等。首先需要弄清一点为什么需要网关这一层，这就不得不说下filter的作用了。
作用
当我们有很多个服务时，比如下图中的user-service、goods-service、sales-service等服务，客户端请求各个服务的Api时，每个服务都需要做相同的事情，比如鉴权、限流、日志输出等。
对于这样重复的工作，有没有办法做的更好，答案是肯定的。在微服务的上一层加一个全局的权限控制、限流、日志输出的Api Gatewat服务，然后再将请求转发到具体的业务服务层。这个Api Gateway服务就是起到一个服务边界的作用，外接的请求访问系统，必须先通过网关层。
生命周期
Spring Cloud Gateway同zuul类似，有“pre”和“post”两种方式的filter。客户端的请求先经过“pre”类型的filter，然后将请求转发到具体的业务服务，比如上图中的user-service，收到业务服务的响应之后，再经过“post”类型的filter处理，最后返回响应到客户端。
与zuul不同的是，filter除了分为“pre”和“post”两种方式的filter外，在Spring Cloud Gateway中，filter从作用范围可分为另外两种，一种是针对于单个路由的gateway filter，它在配置文件中的写法同predict类似；另外一种是针对于所有路由的global gateway filer。现在从作用范围划分的维度来讲解这两种filter。
gateway filter
过滤器允许以某种方式修改传入的HTTP请求或传出的HTTP响应。过滤器可以限定作用在某些特定请求路径上。 Spring Cloud Gateway包含许多内置的GatewayFilter工厂。
GatewayFilter工厂同上一篇介绍的Predicate工厂类似，都是在配置文件application.yml中配置，遵循了约定大于配置的思想，只需要在配置文件配置GatewayFilter Factory的名称，而不需要写全部的类名，比如AddRequestHeaderGatewayFilterFactory只需要在配置文件中写AddRequestHeader，而不是全部类名。在配置文件中配置的GatewayFilter Factory最终都会相应的过滤器工厂类处理。
Spring Cloud Gateway 内置的过滤器工厂一览表如下：
现在挑几个常见的过滤器工厂来讲解，每一个过滤器工厂在官方文档都给出了详细的使用案例，如果不清楚的还可以在org.springframework.cloud.gateway.filter.factory看每一个过滤器工厂的源码。
2、AddRequestHeader GatewayFilter Factory
A.创建子工程gateway-filter
B.引入相关的依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
C.application.yml
server:
port: 8081
spring:
profiles:
active: add_request_header_route
---
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: add_request_header_route
uri: http://httpbin.org:80/get
filters:
- AddRequestHeader=X-Request-Foo, Bar
predicates:
- After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
profiles: add_request_header_route
在上述的配置中，工程的启动端口为8081，配置文件为add_request_header_route，在add_request_header_route配置中，配置了roter的id为add_request_header_route，路由地址为http://httpbin.org:80/get，该router有AfterPredictFactory，有一个filter为AddRequestHeaderGatewayFilterFactory(约定写成AddRequestHeader)，AddRequestHeader过滤器工厂会在请求头加上一对请求头，名称为X-Request-Foo，值为Bar。为了验证AddRequestHeaderGatewayFilterFactory是怎么样工作的，查看它的源码，AddRequestHeaderGatewayFilterFactory的源码如下：
public class AddRequestHeaderGatewayFilterFactory extends AbstractNameValueGatewayFilterFactory {
@Override
public GatewayFilter apply(NameValueConfig config) {
return (exchange, chain) -> {
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest().mutate()
.header(config.getName(), config.getValue())
.build();
return chain.filter(exchange.mutate().request(request).build());
};
}
}
由上面的代码可知，根据旧的ServerHttpRequest创建新的 ServerHttpRequest ，在新的ServerHttpRequest加了一个请求头，然后创建新的 ServerWebExchange ，提交过滤器链继续过滤。
启动工程，通过curl命令来模拟请求：
curl localhost:8081
最终显示了从 http://httpbin.org:80/get得到了请求，响应如下：
{
"args": {},
"headers": {
"Accept": "*/*",
"Connection": "close",
"Forwarded": "proto=http;host=\"localhost:8081\";for=\"0:0:0:0:0:0:0:1:56248\"",
"Host": "httpbin.org",
"User-Agent": "curl/7.58.0",
"X-Forwarded-Host": "localhost:8081",
"X-Request-Foo": "Bar"
},
"origin": "0:0:0:0:0:0:0:1, 210.22.21.66",
"url": "http://localhost:8081/get"
}
可以上面的响应可知，确实在请求头中加入了X-Request-Foo这样的一个请求头，在配置文件中配置的AddRequestHeader过滤器工厂生效。
跟AddRequestHeader过滤器工厂类似的还有AddResponseHeader过滤器工厂，在此就不再重复。
RewritePath GatewayFilter Factory
在Nginx服务启中有一个非常强大的功能就是重写路径，Spring Cloud Gateway默认也提供了这样的功能，这个功能是Zuul没有的。在配置文件中加上以下的配置：
spring:
profiles:
active: rewritepath_route
---
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: rewritepath_route
uri: https://blog.csdn.net
predicates:
- Path=/foo/**
filters:
- RewritePath=/foo/(?<segment>.*), /$\{segment}
profiles: rewritepath_route
上面的配置中，所有的/foo/**开始的路径都会命中配置的router，并执行过滤器的逻辑，在本案例中配置了RewritePath过滤器工厂，此工厂将/foo/(?.*)重写为{segment}，然后转发到https://blog.csdn.net。比如在网页上请求localhost:8081/foo/forezp，此时会将请求转发到https://blog.csdn.net/forezp的页面，比如在网页上请求localhost:8081/foo/forezp/1，页面显示404，就是因为不存在https://blog.csdn.net/forezp/1这个页面。
自定义过滤器
Spring Cloud Gateway内置了19种强大的过滤器工厂，能够满足很多场景的需求，那么能不能自定义自己的过滤器呢，当然是可以的。在spring Cloud Gateway中，过滤器需要实现GatewayFilter和Ordered2个接口。写一个RequestTimeFilter，代码如下：
public class RequestTimeFilter implements GatewayFilter, Ordered {
private static final Log log = LogFactory.getLog(GatewayFilter.class);
private static final String REQUEST_TIME_BEGIN = "requestTimeBegin";
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
exchange.getAttributes().put(REQUEST_TIME_BEGIN, System.currentTimeMillis());
return chain.filter(exchange).then(
Mono.fromRunnable(() -> {
Long startTime = exchange.getAttribute(REQUEST_TIME_BEGIN);
if (startTime != null) {
log.info(exchange.getRequest().getURI().getRawPath() + ": " + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
}
})
);
}
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
在上面的代码中，Ordered中的int getOrder()方法是来给过滤器设定优先级别的，值越大则优先级越低。还有有一个filterI(exchange,chain)方法，在该方法中，先记录了请求的开始时间，并保存在ServerWebExchange中，此处是一个“pre”类型的过滤器，然后再chain.filter的内部类中的run()方法中相当于"post"过滤器，在此处打印了请求所消耗的时间。然后将该过滤器注册到router中，代码如下：
@Bean
public RouteLocator customerRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
// @formatter:off
return builder.routes()
.route(r -> r.path("/customer/**")
.filters(f -> f.filter(new RequestTimeFilter())
.addResponseHeader("X-Response-Default-Foo", "Default-Bar"))
.uri("http://httpbin.org:80/get")
.order(0)
.id("customer_filter_router")
)
.build();
// @formatter:on
}
自定义过滤器工厂
在上面的自定义过滤器中，有没有办法自定义过滤器工厂类呢?这样就可以在配置文件中配置过滤器了。现在需要实现一个过滤器工厂，在打印时间的时候，可以设置参数来决定是否打印请参数。查看GatewayFilterFactory的源码，可以发现GatewayFilterfactory的层级如下：
过滤器工厂的顶级接口是GatewayFilterFactory，我们可以直接继承它的两个抽象类来简化开发AbstractGatewayFilterFactory和AbstractNameValueGatewayFilterFactory，这两个抽象类的区别就是前者接收一个参数（像StripPrefix和我们创建的这种），后者接收两个参数（像AddResponseHeader）。
过滤器工厂的顶级接口是GatewayFilterFactory，有2个两个较接近具体实现的抽象类，分别为AbstractGatewayFilterFactory和AbstractNameValueGatewayFilterFactory，这2个类前者接收一个参数，比如它的实现类RedirectToGatewayFilterFactory；后者接收2个参数，比如它的实现类AddRequestHeaderGatewayFilterFactory类。现在需要将请求的日志打印出来，需要使用一个参数，这时可以参照RedirectToGatewayFilterFactory的写法。
public class RequestTimeGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<RequestTimeGatewayFilterFactory.Config> {
private static final Log log = LogFactory.getLog(GatewayFilter.class);
private static final String REQUEST_TIME_BEGIN = "requestTimeBegin";
private static final String KEY = "withParams";
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
return Arrays.asList(KEY);
}
public RequestTimeGatewayFilterFactory() {
super(Config.class);
}
@Override
public GatewayFilter apply(Config config) {
return (exchange, chain) -> {
exchange.getAttributes().put(REQUEST_TIME_BEGIN, System.currentTimeMillis());
return chain.filter(exchange).then(
Mono.fromRunnable(() -> {
Long startTime = exchange.getAttribute(REQUEST_TIME_BEGIN);
if (startTime != null) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(exchange.getRequest().getURI().getRawPath())
.append(": ")
.append(System.currentTimeMillis() - startTime)
.append("ms");
if (config.isWithParams()) {
sb.append(" params:").append(exchange.getRequest().getQueryParams());
}
log.info(sb.toString());
}
})
);
};
}
public static class Config {
private boolean withParams;
public boolean isWithParams() {
return withParams;
}
public void setWithParams(boolean withParams) {
this.withParams = withParams;
}
}
}
在上面的代码中 apply(Config config)方法内创建了一个GatewayFilter的匿名类，具体的实现逻辑跟之前一样，只不过加了是否打印请求参数的逻辑，而这个逻辑的开关是config.isWithParams()。静态内部类类Config就是为了接收那个boolean类型的参数服务的，里边的变量名可以随意写，但是要重写List shortcutFieldOrder()这个方法。。
需要注意的是，在类的构造器中一定要调用下父类的构造器把Config类型传过去，否则会报ClassCastException
最后，需要在工程的启动文件Application类中，向Srping Ioc容器注册RequestTimeGatewayFilterFactory类的Bean。
@Bean
public RequestTimeGatewayFilterFactory elapsedGatewayFilterFactory() {
return new RequestTimeGatewayFilterFactory();
}
然后可以在配置文件中配置如下：
spring:
profiles:
active: elapse_route
---
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: elapse_route
uri: http://httpbin.org:80/get
filters:
- RequestTime=false
predicates:
- After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
profiles: elapse_route
启动工程，在浏览器上访问localhost:8081?name=forezp，可以在控制台上看到，日志输出了请求消耗的时间和请求参数。
global filter
Spring Cloud Gateway根据作用范围划分为GatewayFilter和GlobalFilter，二者区别如下：
- GatewayFilter : 需要通过spring.cloud.routes.filters 配置在具体路由下，只作用在当前路由上或通过spring.cloud.default-filters配置在全局，作用在所有路由上
- GlobalFilter : 全局过滤器，不需要在配置文件中配置，作用在所有的路由上，最终通过GatewayFilterAdapter包装成GatewayFilterChain可识别的过滤器，它为请求业务以及路由的URI转换为真实业务服务的请求地址的核心过滤器，不需要配置，系统初始化时加载，并作用在每个路由上。
Spring Cloud Gateway框架内置的GlobalFilter如下：
上图中每一个GlobalFilter都作用在每一个router上，能够满足大多数的需求。但是如果遇到业务上的定制，可能需要编写满足自己需求的GlobalFilter。在下面的案例中将讲述如何编写自己GlobalFilter，该GlobalFilter会校验请求中是否包含了请求参数“token”，如何不包含请求参数“token”则不转发路由，否则执行正常的逻辑。代码如下：
public class TokenFilter implements GlobalFilter, Ordered {
Logger logger=LoggerFactory.getLogger( TokenFilter.class );
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("token");
if (token == null || token.isEmpty()) {
logger.info( "token is empty..." );
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return exchange.getResponse().setComplete();
}
return chain.filter(exchange);
}
@Override
public int getOrder() {
return -100;
}
}
在上面的TokenFilter需要实现GlobalFilter和Ordered接口，这和实现GatewayFilter很类似。然后根据ServerWebExchange获取ServerHttpRequest，然后根据ServerHttpRequest中是否含有参数token，如果没有则完成请求，终止转发，否则执行正常的逻辑。
然后需要将TokenFilter在工程的启动类中注入到Spring Ioc容器中，代码如下：
@Bean
public TokenFilter tokenFilter(){
return new TokenFilter();
}
启动工程，使用curl命令请求：
curl localhost:8081/customer/123
可以看到请没有被转发，请求被终止，并在控制台打印了如下日志：
2018-11-16 15:30:13.543 INFO 19372 — [ctor-http-nio-2] gateway.TokenFilter
上面的日志显示了请求进入了没有传“token”的逻辑。
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程网。
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