Spring Cloud Gateway WebFlux 模式架构分析

Spring Cloud Gateway WebFlux 模式架构分析

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1. 入口类及关键类关系

1.1 入口类

Spring Cloud Gateway WebFlux 模式的入口类是 GatewayAutoConfiguration,这是整个 WebFlux 模式的"总指挥"。它负责配置所有 Gateway 需要的组件。

java 复制代码
@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnProperty(name = "spring.cloud.gateway.server.webflux.enabled", matchIfMissing = true)
@EnableConfigurationProperties
@AutoConfigureBefore({ HttpHandlerAutoConfiguration.class, WebFluxAutoConfiguration.class })
@AutoConfigureAfter({ GatewayReactiveLoadBalancerClientAutoConfiguration.class,
        GatewayClassPathWarningAutoConfiguration.class })
@ConditionalOnClass(DispatcherHandler.class)
public class GatewayAutoConfiguration {
    // 核心 Bean 定义
}

关键特性说明

  1. @AutoConfigureBefore({ HttpHandlerAutoConfiguration.class, WebFluxAutoConfiguration.class })

    • 这个很关键!Gateway 必须在 WebFlux 的默认配置之前加载
    • 为什么?因为 Gateway 需要注册自己的 HandlerMappingRoutePredicateHandlerMapping
    • 如果 WebFlux 的默认配置先加载,可能会注册其他的 HandlerMapping,导致路由冲突
    • Gateway 的 HandlerMapping 优先级更高,会优先处理请求
  2. @ConditionalOnClass(DispatcherHandler.class)

    • 这个注解确保只有在 WebFlux 存在时才加载 Gateway
    • DispatcherHandler 是 WebFlux 的核心组件,类似于 WebMVC 的 DispatcherServlet
    • 如果没有 WebFlux,Gateway WebFlux 模式就无法工作
  3. @ConditionalOnProperty

    yaml 复制代码
    # 可以通过配置控制是否启用
    spring:
      cloud:
        gateway:
          server:
            webflux:
              enabled: true  # 默认启用,可以设置为 false 禁用

配置的核心组件

  • RouteLocator:路由定位器,负责提供路由列表
  • FilteringWebHandler:过滤器处理器,负责执行过滤器链
  • RoutePredicateHandlerMapping:路由匹配器,负责匹配请求到路由
  • GatewayProperties:Gateway 配置属性

1.2 关键类关系图

1.3 核心组件说明

RoutePredicateHandlerMapping

这是 Gateway 的路由匹配器,负责找到匹配的路由。它继承自 Spring WebFlux 的 AbstractHandlerMapping

工作原理

java 复制代码
@Override
protected Mono<?> getHandlerInternal(ServerWebExchange exchange) {
    // 1. 查找匹配的路由(异步操作)
    return lookupRoute(exchange)
        .map(route -> {
            // 2. 把路由信息存储到 Exchange 的属性中
            exchange.getAttributes().put(GATEWAY_ROUTE_ATTR, route);
            // 3. 返回 FilteringWebHandler 作为处理器
            return webHandler;
        });
}

实际例子

java 复制代码
// 假设有这些路由配置
routes = [
    { id: "user-service", path: "/api/users/**", uri: "http://user-service" },
    { id: "order-service", path: "/api/orders/**", uri: "http://order-service" }
]

// 请求:GET /api/users/123
// lookupRoute() 会:
// 1. 遍历所有路由
// 2. 使用 AsyncPredicate 异步匹配
// 3. 找到匹配的路由:user-service
// 4. 返回 FilteringWebHandler

关键点

  • lookupRoute() 返回 Mono<Route>,是异步的
  • 路由匹配使用 AsyncPredicate,支持异步条件判断
  • 匹配成功后,路由信息存储在 ServerWebExchange 的属性中

FilteringWebHandler

这是 Gateway 的核心请求处理器,负责执行过滤器链。它实现了 Spring WebFlux 的 WebHandler 接口。

工作原理

java 复制代码
@Override
public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange) {
    // 1. 从 Exchange 中获取路由信息(路由匹配时设置的)
    Route route = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_ROUTE_ATTR);
    
    // 2. 获取合并后的过滤器列表(全局过滤器 + 路由过滤器)
    List<GatewayFilter> combined = getCombinedFilters(route);
    
    // 3. 创建过滤器链并执行
    return new DefaultGatewayFilterChain(combined).filter(exchange);
}

实际例子

java 复制代码
// 假设路由配置了这些过滤器
route.filters = [
    AddRequestHeaderFilter,
    RateLimitFilter,
    NettyRoutingFilter  // 最后一个,负责实际转发请求
]

// FilteringWebHandler 会:
// 1. 合并全局过滤器和路由过滤器
// 2. 按 Order 排序
// 3. 创建过滤器链
// 4. 依次执行过滤器

过滤器链执行

java 复制代码
// 过滤器链的实现(责任链模式)
private static class DefaultGatewayFilterChain implements GatewayFilterChain {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange) {
        return Mono.defer(() -> {
            if (this.index < filters.size()) {
                GatewayFilter filter = filters.get(this.index);
                // 创建下一个链节点
                DefaultGatewayFilterChain chain = new DefaultGatewayFilterChain(this, this.index + 1);
                // 执行当前过滤器,传入下一个链节点
                return filter.filter(exchange, chain);
            }
            return Mono.empty();  // 所有过滤器执行完毕
        });
    }
}

RouteLocator

路由定位器,负责提供路由列表。Gateway 支持多个 RouteLocator,可以组合使用。

工作原理

java 复制代码
@Bean
@Primary
public RouteLocator cachedCompositeRouteLocator(List<RouteLocator> routeLocators) {
    // 1. 组合多个 RouteLocator
    CompositeRouteLocator composite = new CompositeRouteLocator(
        Flux.fromIterable(routeLocators)
    );
    
    // 2. 添加缓存(提高性能)
    return new CachingRouteLocator(composite);
}

实际例子

java 复制代码
// 可以有多个 RouteLocator
RouteLocator[] locators = [
    PropertiesRouteDefinitionLocator,      // 从配置文件读取路由
    DiscoveryClientRouteDefinitionLocator, // 从服务发现读取路由
    InMemoryRouteDefinitionRepository      // 从内存(API)读取路由
]

// CompositeRouteLocator 会合并所有路由
// 返回 Flux<Route>,包含所有路由

路由来源

  1. 配置文件PropertiesRouteDefinitionLocator

    yaml 复制代码
    spring:
      cloud:
        gateway:
          routes:
            - id: user-service
              uri: http://localhost:8081
  2. 服务发现DiscoveryClientRouteDefinitionLocator

    java 复制代码
    // 自动从 Eureka/Consul 等服务注册中心发现服务
    // 为每个服务自动创建路由
  3. API 动态配置InMemoryRouteDefinitionRepository

    java 复制代码
    // 通过 API 动态添加/删除路由
    routeDefinitionRepository.save(routeDefinition);

2. 关键流程描述

2.1 请求处理流程时序图

2.2 路由匹配流程

路由匹配是 Gateway 的核心功能。让我们用一个实际例子来说明整个流程:

场景 :客户端请求 GET /api/users/123

详细流程

  1. DispatcherHandler 接收 HTTP 请求

    复制代码
    客户端 → DispatcherHandler → Gateway
    • DispatcherHandler 是 WebFlux 的请求分发器,类似于 WebMVC 的 DispatcherServlet
    • 它会把请求交给合适的 HandlerMapping 处理
    • Gateway 的 RoutePredicateHandlerMapping 优先级很高,会优先处理
  2. RoutePredicateHandlerMapping 从 RouteLocator 获取所有路由

    java 复制代码
    // 获取所有路由(返回 Flux<Route>,是响应式的)
    Flux<Route> routes = routeLocator.getRoutes();
    
    // 实际的路由列表可能是:
    // [
    //   { id: "user-service", path: "/api/users/**", uri: "http://user-service" },
    //   { id: "order-service", path: "/api/orders/**", uri: "http://order-service" }
    // ]
    • RouteLocator 可能从多个来源获取路由(配置文件、服务发现、API)
    • 返回的是 Flux<Route>,是响应式的流
  3. 使用 AsyncPredicate 异步匹配路由

    java 复制代码
    // 异步匹配路由
    return routes
        .filterWhen(route -> {
            // 使用 AsyncPredicate 异步匹配
            return route.getPredicate().test(exchange);
        })
        .next();  // 返回第一个匹配的路由

    匹配过程

    java 复制代码
    // 路由1:user-service
    AsyncPredicate predicate1 = exchange -> {
        String path = exchange.getRequest().getPath().value();
        return Mono.just(path.startsWith("/api/users/"));  // 异步返回 true/false
    };
    // 路径 "/api/users/123" 匹配 "/api/users/**" ✓
    
    // 路由2:order-service
    AsyncPredicate predicate2 = exchange -> {
        String path = exchange.getRequest().getPath().value();
        return Mono.just(path.startsWith("/api/orders/"));  // 异步返回 false
    };
    // 路径 "/api/users/123" 不匹配 "/api/orders/**" ✗
    • 使用 AsyncPredicate 异步匹配,支持异步条件判断
    • 可以在这里做异步操作(比如查询 Redis、数据库等)
    • 返回 Mono<Boolean>,不会阻塞线程
  4. 找到匹配的路由后,将路由信息存储到 ServerWebExchange 的属性中

    java 复制代码
    // 匹配成功后
    Route matchedRoute = ...;  // user-service 路由
    
    // 存储路由信息到 Exchange 的属性中
    exchange.getAttributes().put(GATEWAY_ROUTE_ATTR, matchedRoute);
    exchange.getAttributes().put(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR, matchedRoute.getUri());
    • 路由信息存储在 ServerWebExchange 的属性中
    • 后续的过滤器可以从这里获取路由信息
    • 比如 NettyRoutingFilter 会从这里获取目标 URI
  5. 返回 FilteringWebHandler 作为处理器

    java 复制代码
    // 返回 FilteringWebHandler
    return Mono.just(webHandler);
    • FilteringWebHandler 会负责执行过滤器链
    • 最终会调用 NettyRoutingFilter 转发请求到下游服务

完整示例

yaml 复制代码
# 配置文件
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: http://user-service:8081
          predicates:
            - Path=/api/users/**
            - Method=GET

匹配过程

  1. 请求 GET /api/users/123 到达
  2. 路径 /api/users/123 匹配 /api/users/**
  3. 方法 GET 匹配 GET
  4. 找到匹配的路由 user-service
  5. 返回 FilteringWebHandler,目标 URI 是 http://user-service:8081

2.3 过滤器链执行流程

过滤器链是 Gateway 的核心机制。让我们用一个实际例子来说明:

场景:请求已经匹配到路由,现在需要执行过滤器链

详细流程

  1. FilteringWebHandler 从路由中获取过滤器列表

    java 复制代码
    Route route = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_ROUTE_ATTR);
    List<GatewayFilter> routeFilters = route.getFilters();
    // 假设路由配置了这些过滤器:
    // [AddRequestHeaderFilter, RateLimitFilter]
    • 从路由中获取路由级别的过滤器
    • 这些过滤器只应用于当前路由
  2. 合并全局过滤器和路由过滤器,按 Order 排序

    java 复制代码
    // 全局过滤器(应用于所有路由)
    List<GlobalFilter> globalFilters = [
        LoadBalancerClientFilter,      // Order: 10100
        NettyRoutingFilter,            // Order: Ordered.LOWEST_PRECEDENCE
        NettyWriteResponseFilter       // Order: Ordered.LOWEST_PRECEDENCE - 1
    ];
    
    // 路由过滤器
    List<GatewayFilter> routeFilters = [
        AddRequestHeaderFilter,         // Order: 1000
        RateLimitFilter                 // Order: -100
    ];
    
    // 合并并排序
    List<GatewayFilter> combined = [
        RateLimitFilter,                // -100 (最高优先级)
        AddRequestHeaderFilter,         // 1000
        LoadBalancerClientFilter,       // 10100
        NettyRoutingFilter,             // LOWEST_PRECEDENCE
        NettyWriteResponseFilter        // LOWEST_PRECEDENCE - 1
    ];
    • 全局过滤器 + 路由过滤器 = 合并后的过滤器列表
    • Order 排序,数字越小优先级越高
    • Ordered.LOWEST_PRECEDENCE 是最大整数,优先级最低
  3. 创建 DefaultGatewayFilterChain,实现责任链模式

    java 复制代码
    // 创建过滤器链
    DefaultGatewayFilterChain chain = new DefaultGatewayFilterChain(combined);
    
    // 过滤器链的内部实现
    private static class DefaultGatewayFilterChain implements GatewayFilterChain {
        private final int index;  // 当前执行的过滤器索引
        private final List<GatewayFilter> filters;
    
        @Override
        public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange) {
            return Mono.defer(() -> {
                if (this.index < filters.size()) {
                    GatewayFilter filter = filters.get(this.index);
                    // 创建下一个链节点
                    DefaultGatewayFilterChain nextChain = 
                        new DefaultGatewayFilterChain(this, this.index + 1);
                    // 执行当前过滤器,传入下一个链节点
                    return filter.filter(exchange, nextChain);
                }
                return Mono.empty();  // 所有过滤器执行完毕
            });
        }
    }
    • 使用责任链模式,每个过滤器都可以决定是否继续执行下一个过滤器
    • 通过递归创建链节点来实现
  4. 递归执行过滤器

    java 复制代码
    // 执行流程(简化版)
    RateLimitFilter.filter(exchange, chain1)
      -> 检查限流
      -> chain1.filter(exchange)  // 调用下一个过滤器
        -> AddRequestHeaderFilter.filter(exchange, chain2)
          -> 添加请求头
          -> chain2.filter(exchange)  // 调用下一个过滤器
            -> LoadBalancerClientFilter.filter(exchange, chain3)
              -> 负载均衡选择实例
              -> chain3.filter(exchange)
                -> NettyRoutingFilter.filter(exchange, chain4)
                  -> 转发请求到下游服务
                  -> chain4.filter(exchange)
                    -> NettyWriteResponseFilter.filter(exchange, chain5)
                      -> 写入响应
                      -> chain5.filter(exchange)
                        -> Mono.empty()  // 所有过滤器执行完毕
    • 每个过滤器调用 chain.filter(exchange) 来执行下一个过滤器
    • 如果某个过滤器不想继续执行,可以不调用 chain.filter()
    • 比如限流过滤器,如果限流了,就直接返回错误,不继续执行
  5. NettyRoutingFilter 作为最后一个过滤器,执行实际的 HTTP 请求

    java 复制代码
    // NettyRoutingFilter 的实现(简化版)
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        URI requestUrl = exchange.getRequiredAttribute(GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR);
    
        // 使用 Reactor Netty HttpClient 发送请求(非阻塞)
        return httpClient.get()
            .uri(requestUrl)
            .send((req, nettyOutbound) -> nettyOutbound.send(request.getBody()))
            .responseConnection((res, connection) -> {
                // 设置响应到 Exchange
                exchange.getAttributes().put(CLIENT_RESPONSE_ATTR, res);
                return Mono.just(res);
            })
            .then(chain.filter(exchange));  // 继续执行下一个过滤器
    }
    • NettyRoutingFilter 使用 Reactor Netty 的 HttpClient 发送请求
    • 这是非阻塞的,线程不会在这里等待
    • 响应到达后,会继续执行下一个过滤器(NettyWriteResponseFilter
  6. 响应通过 Mono 链式返回

    java 复制代码
    // 响应返回流程
    NettyWriteResponseFilter.filter(exchange, chain)
      -> 写入响应到客户端
      -> Mono.empty()  // 完成
      -> 返回给 NettyRoutingFilter
        -> 返回给 LoadBalancerClientFilter
          -> 返回给 AddRequestHeaderFilter
            -> 返回给 RateLimitFilter
              -> 返回给 FilteringWebHandler
                -> 返回给 RoutePredicateHandlerMapping
                  -> 返回给 DispatcherHandler
                    -> 返回给客户端
    • 响应通过 Mono 链式返回
    • 每个过滤器都可以修改响应
    • 最终返回给客户端

关键点

  • 过滤器链是响应式的,不会阻塞线程
  • 每个过滤器都可以修改请求或响应
  • 过滤器可以决定是否继续执行下一个过滤器
  • NettyRoutingFilter 是最后一个过滤器,负责实际转发请求

2.4 响应式 HTTP 请求

java 复制代码
Flux<HttpClientResponse> responseFlux = httpClient
    .headers(headers -> headers.add(httpHeaders))
    .request(method)
    .uri(url)
    .send((req, nettyOutbound) -> nettyOutbound.send(request.getBody()))
    .responseConnection((res, connection) -> {
        // 处理响应
        return Mono.just(res);
    });

关键点

  • 使用 Reactor Netty 的非阻塞 HTTP 客户端
  • 基于 Reactive Streams 的响应式编程模型
  • 支持背压(Backpressure)控制

3. 实现关键点说明

3.1 响应式编程模型

WebFlux 模式完全基于响应式编程,使用 Project Reactor 的 MonoFlux。这是 WebFlux 和 WebMVC 最根本的区别。

基本概念

java 复制代码
public interface GlobalFilter {
    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

Mono 和 Flux 是什么?

  • Mono:表示 0 或 1 个元素的异步序列

    java 复制代码
    Mono<String> name = Mono.just("Spring");  // 一个值
    Mono<String> empty = Mono.empty();        // 0 个值
    Mono<String> async = Mono.fromCallable(() -> {
        // 异步操作
        return fetchNameFromDatabase();
    });
  • Flux:表示 0 到 N 个元素的异步序列

    java 复制代码
    Flux<String> names = Flux.just("Spring", "Cloud", "Gateway");  // 多个值
    Flux<String> stream = Flux.interval(Duration.ofSeconds(1))
        .map(i -> "Event " + i);  // 无限流

实际例子

java 复制代码
// WebMVC 方式(阻塞)
public ServerResponse handle(ServerRequest request) {
    User user = userService.getUser(userId);  // 阻塞等待
    return ServerResponse.ok().body(user);
}

// WebFlux 方式(非阻塞)
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
    return userService.getUser(userId)  // 返回 Mono<User>,不阻塞
        .flatMap(user -> {
            // 用户数据到达后才执行这里
            exchange.getAttributes().put("user", user);
            return chain.filter(exchange);
        });
}

优势说明

  1. 非阻塞 I/O,提高并发性能

    java 复制代码
    // 非阻塞调用下游服务
    return httpClient.get()
        .uri("http://backend-service/api/data")
        .retrieve()
        .bodyToMono(String.class)  // 返回 Mono,不阻塞线程
        .flatMap(data -> {
            // 数据到达后才执行这里
            return processData(data);
        });
    // 在等待响应的这段时间,线程可以处理其他请求
    • 线程不会阻塞,可以处理其他请求
    • 一个线程可以处理多个请求
    • 并发性能大幅提升
  2. 支持背压,防止内存溢出

    java 复制代码
    // 背压示例
    Flux<String> dataStream = getDataStream();  // 数据流
    
    dataStream
        .limitRate(100)  // 限制速率,防止内存溢出
        .subscribe(data -> {
            // 处理数据
            processData(data);
        });
    • 如果生产者生产数据太快,消费者可以告诉生产者慢一点
    • 防止内存溢出
    • 这是 Reactive Streams 规范的核心特性
  3. 资源利用率高,少量线程处理大量请求

    复制代码
    场景:处理 10000 并发请求
    
    WebMVC: 需要 500 线程,内存 ~500MB
    WebFlux: 只需要 16 线程,内存 ~100MB
    
    资源利用率提升 5 倍!

3.2 过滤器链模式

Gateway 使用责任链模式实现过滤器链。这是 Gateway 的核心设计模式之一。

责任链模式

java 复制代码
private static class DefaultGatewayFilterChain implements GatewayFilterChain {
    private final int index;  // 当前过滤器索引
    private final List<GatewayFilter> filters;
    
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange) {
        return Mono.defer(() -> {
            if (this.index < filters.size()) {
                GatewayFilter filter = filters.get(this.index);
                // 创建下一个链节点
                DefaultGatewayFilterChain chain = 
                    new DefaultGatewayFilterChain(this, this.index + 1);
                // 执行当前过滤器,传入下一个链节点
                return filter.filter(exchange, chain);
            }
            return Mono.empty();  // 所有过滤器执行完毕
        });
    }
}

实际例子

java 复制代码
// 假设有这些过滤器
List<GatewayFilter> filters = [
    RateLimitFilter,        // index 0
    AddRequestHeaderFilter,  // index 1
    NettyRoutingFilter      // index 2
];

// 执行流程
chain0.filter(exchange)  // index = 0
  -> RateLimitFilter.filter(exchange, chain1)  // index = 1
    -> 检查限流
    -> chain1.filter(exchange)
      -> AddRequestHeaderFilter.filter(exchange, chain2)  // index = 2
        -> 添加请求头
        -> chain2.filter(exchange)
          -> NettyRoutingFilter.filter(exchange, chain3)  // index = 3
            -> 转发请求
            -> chain3.filter(exchange)
              -> index (3) >= filters.size(),返回 Mono.empty()

过滤器类型

  1. GlobalFilter - 全局过滤器

    java 复制代码
    @Component
    public class CustomGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
        @Override
        public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
            // 这个过滤器会应用于所有路由
            return chain.filter(exchange);
        }
    
        @Override
        public int getOrder() {
            return -1;  // 高优先级
        }
    }
    • 应用于所有路由
    • 比如认证、日志、监控等
  2. GatewayFilter - 路由过滤器

    java 复制代码
    // 通过配置定义的路由过滤器
    spring:
      cloud:
        gateway:
          routes:
            - id: user-service
              filters:
                - AddRequestHeader=X-User-Id, 123  # 路由过滤器
    • 只应用于特定路由
    • 通过配置文件或 API 定义
  3. Ordered - 控制执行顺序

    java 复制代码
    // 通过 Order 接口控制执行顺序
    public class RateLimitFilter implements GlobalFilter, Ordered {
        @Override
        public int getOrder() {
            return -100;  // 数字越小,优先级越高
        }
    }
    
    public class LoggingFilter implements GlobalFilter, Ordered {
        @Override
        public int getOrder() {
            return 1000;  // 优先级较低
        }
    }
    
    // 执行顺序:RateLimitFilter (-100) -> LoggingFilter (1000)

过滤器可以做什么?

  1. 修改请求

    java 复制代码
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        ServerHttpRequest modifiedRequest = request.mutate()
            .header("X-Request-Id", UUID.randomUUID().toString())
            .build();
        return chain.filter(exchange.mutate().request(modifiedRequest).build());
    }
  2. 修改响应

    java 复制代码
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
            response.getHeaders().add("X-Response-Time", 
                String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
        }));
    }
  3. 中断执行

    java 复制代码
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        if (isRateLimited(exchange)) {
            // 限流了,直接返回错误,不继续执行
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
        return chain.filter(exchange);  // 继续执行
    }

3.3 异步谓词(AsyncPredicate)

路由匹配使用异步谓词,支持异步条件判断:

java 复制代码
public interface AsyncPredicate<T> {
    Mono<Boolean> test(T t);
}

支持的谓词

  • Path Route Predicate
  • Method Route Predicate
  • Header Route Predicate
  • Host Route Predicate
  • Query Route Predicate
  • RemoteAddr Route Predicate
  • Weight Route Predicate

3.4 Netty 集成

使用 Reactor Netty 作为底层 HTTP 客户端,提供高性能的非阻塞 I/O:

java 复制代码
public class NettyRoutingFilter implements GlobalFilter {
    private final HttpClient httpClient;
    
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 使用 Reactor Netty HttpClient 发送请求
        Flux<HttpClientResponse> responseFlux = httpClient
            .request(method)
            .uri(url)
            .send(...)
            .responseConnection(...);
    }
}

特性

  • 基于 Netty 的事件驱动模型
  • 支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2
  • 支持 WebSocket
  • 连接池管理

3.5 路由缓存

支持路由过滤器缓存,提高性能:

java 复制代码
private final ConcurrentHashMap<Route, List<GatewayFilter>> routeFilterMap = new ConcurrentHashMap();

protected List<GatewayFilter> getCombinedFilters(Route route) {
    if (this.routeFilterCacheEnabled) {
        return routeFilterMap.computeIfAbsent(route, this::getAllFilters);
    }
    return getAllFilters(route);
}

4. 总结说明

4.1 架构特点

  • 响应式编程: 完全基于 Project Reactor 的响应式编程模型
  • 非阻塞 I/O: 使用 Reactor Netty 实现非阻塞 HTTP 通信
  • 高并发性能: 少量线程处理大量并发请求
  • 背压支持: 支持 Reactive Streams 的背压机制

4.2 适用场景

  • 高并发、高吞吐量的 API 网关场景
  • 需要处理大量长连接(如 WebSocket)
  • 微服务架构中的统一入口
  • 需要流式处理(Streaming)的场景

4.3 关键优势

  1. 高性能: 非阻塞 I/O 提供更高的吞吐量
  2. 资源高效: 少量线程处理大量请求,资源利用率高
  3. 可扩展性: 响应式模型支持更好的水平扩展
  4. 功能丰富: 支持 HTTP/2、WebSocket、gRPC 等协议

4.4 局限性

  1. 学习曲线: 需要理解响应式编程模型
  2. 调试困难: 异步调用栈较难调试
  3. 阻塞风险: 如果在响应式链中执行阻塞操作,会降低性能
  4. 内存管理: 需要理解背压机制,避免内存问题

4.5 最佳实践

  1. 避免阻塞操作: 不要在响应式链中执行阻塞 I/O
  2. 合理使用背压: 理解背压机制,合理配置缓冲区
  3. 监控和指标: 使用 Spring Boot Actuator 监控 Gateway 性能
  4. 过滤器顺序: 合理设置过滤器顺序,避免不必要的处理