介绍Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 生态中的 新一代 API 网关，基于 Spring 5、Spring Boot 2.x 和 Project Reactor 开发，采用 非阻塞响应式编程模型，旨在为微服务架构提供统一的入口，实现路由转发、负载均衡、熔断降级、限流、认证授权等核心功能。它替代了已停止维护的 Spring Cloud Netflix Zuul，成为当前 Spring Cloud 网关的首选方案。

一、核心定位与价值

在微服务架构中，服务数量众多且分散，API 网关作为系统的“入口层”，承担以下核心职责：

1. 统一入口：所有外部请求（如前端、移动端）通过网关进入系统，避免直接访问内部服务；
2. 路由转发：根据请求路径、参数等规则，将请求转发到对应的微服务；
3. 横切关注点：集中处理非业务逻辑（如认证、限流、监控、日志），减少服务重复开发；
4. 服务治理：结合负载均衡、熔断降级等机制，保障系统稳定性。

二、核心特性

1. 非阻塞响应式：基于 Netty 和 Reactor 实现，支持高并发、低延迟，性能远超传统阻塞式网关（如 Zuul 1.x）；
2. 动态路由：路由规则可通过配置文件、数据库或配置中心（Nacos/Apollo）动态更新，无需重启网关；
3. 强大的路由匹配：支持基于路径（Path）、请求头（Header）、参数（Query）、方法（Method）等多种条件的路由匹配；
4. 集成 Spring 生态：无缝对接 Spring Cloud 服务发现（Eureka/Nacos）、负载均衡（Spring Cloud LoadBalancer）、熔断降级（Sentinel/Resilience4j）等组件；
5. 内置过滤器链：提供丰富的内置过滤器（如路径重写、请求头修改、跨域处理），支持自定义过滤器扩展；
6. 限流支持：可基于 IP、路径、用户等维度实现限流，防止流量过载；
7. 监控与追踪：集成 Spring Boot Actuator 提供监控指标，支持 Sleuth/Zipkin 分布式追踪。

三、核心概念

理解 Gateway 的核心概念是掌握其工作原理的关键：

概念	含义说明
Route（路由）	网关的基本单元，由 ID（唯一标识）、目标 URI（转发地址）、Predicate（断言） 和 Filter（过滤器） 组成。当请求满足断言条件时，会被转发到目标 URI。
Predicate（断言）	路由的匹配规则，基于 Spring Framework 的 Predicate 函数实现，用于判断请求是否符合路由条件（如路径匹配 /api/user/**、请求方法为 GET 等）。
Filter（过滤器）	对请求/响应进行拦截和处理的组件，分为 GatewayFilter（路由过滤器，仅对当前路由生效） 和 GlobalFilter（全局过滤器，对所有路由生效）。可实现日志记录、权限校验、路径重写等功能。

四、工作原理

Gateway 的工作流程可概括为“请求拦截→断言匹配→过滤器处理→路由转发”：

1. 请求拦截：客户端请求进入 Gateway 后，首先被 Netty 服务器接收，交由 Gateway 的核心处理器处理；
2. 断言匹配：处理器根据配置的路由规则，依次通过 Predicate 对请求进行匹配（如路径是否为 /api/order/**、请求头是否包含 Token 等），找到第一个匹配的路由；
3. 过滤器链执行：匹配到路由后，请求进入该路由的过滤器链（包括全局过滤器和路由过滤器），执行前置处理（如认证、日志记录）；
4. 路由转发：过滤器链前置处理完成后，Gateway 通过负载均衡器（如 Spring Cloud LoadBalancer）将请求转发到目标服务实例；
5. 响应处理：目标服务返回响应后，请求再次经过过滤器链执行后置处理（如响应头修改、结果转换），最终返回给客户端。

五、简单使用示例

1. 引入依赖（Maven）

<!-- Spring Cloud Gateway 核心依赖 -->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency><!-- 服务发现（如 Nacos，用于动态获取服务实例） -->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

注意：Gateway 基于响应式编程，需排除 Spring MVC 依赖（避免冲突）。

2. 配置路由规则（application.yml）

通过配置文件定义路由，支持两种风格：快捷配置和完整配置。

示例 1：基本路由（转发到固定地址）

spring:cloud:gateway:routes:- id: user-service-route  # 路由唯一IDuri: http://localhost:8081  # 目标服务地址（固定地址）predicates:- Path=/api/user/**  # 断言：路径匹配 /api/user/** 时触发路由filters:- RewritePath=/api/user/(?<segment>.*), /user/$\{segment}  # 路径重写：/api/user/1 → /user/1

示例 2：结合服务发现（动态转发到服务名）

spring:cloud:gateway:routes:- id: order-service-routeuri: lb://order-service  # 目标服务名（lb:// 表示启用负载均衡）predicates:- Path=/api/order/**  # 匹配路径- Method=GET  # 仅匹配 GET 请求filters:- StripPrefix=1  # 去除路径前缀：/api/order/1 → /order/1

• lb://order-service 表示通过服务发现（如 Nacos）获取 order-service 的实例列表，并通过负载均衡选择实例转发。

3. 自定义过滤器（示例：简单认证）

实现 GlobalFilter 接口定义全局过滤器，对所有请求进行认证校验：

@Component
public class AuthFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {// 获取请求头中的 TokenString token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Token");// 简单校验：Token 不存在则返回 401if (token == null || token.isEmpty()) {exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);return exchange.getResponse().setComplete();}// 校验通过，继续执行过滤器链return chain.filter(exchange);}// 过滤器优先级：数值越小，优先级越高@Overridepublic int getOrder() {return -100;}
}

六、高级功能示例

1. 限流（基于 IP）

使用内置的 RequestRateLimiter 过滤器，基于 Redis 实现令牌桶限流：

spring:cloud:gateway:routes:- id: limit-routeuri: lb://user-servicepredicates:- Path=/api/user/**filters:- name: RequestRateLimiterargs:redis-rate-limiter.replenishRate: 10  # 令牌桶填充速率（每秒10个）redis-rate-limiter.burstCapacity: 20  # 令牌桶最大容量（最多20个）key-resolver: "#{@ipKeyResolver}"  # 基于 IP 限流的解析器redis:host: localhost  # Redis 地址（限流依赖 Redis）# 定义 IP 解析器
@Configuration
public class RateLimitConfig {@Beanpublic KeyResolver ipKeyResolver() {return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getAddress().getHostAddress());}
}

2. 集成 Sentinel 熔断降级

结合 Sentinel 实现路由级别的熔断降级，当目标服务异常时返回降级响应：

# 引入 Sentinel 依赖后，配置熔断规则
spring:cloud:sentinel:transport:dashboard: localhost:8080  # Sentinel 控制台gateway:routes:- id: sentinel-routeuri: lb://pay-servicepredicates:- Path=/api/pay/**filters:- name: Sentinel  # 启用 Sentinel 过滤器args:blockHandler: com.example.gateway.handler.FallbackHandler  # 降级处理类

七、适用场景

• 微服务统一入口：替代传统的 Nginx 作为业务网关，处理服务路由和横切逻辑；
• API 版本管理：通过路径匹配（如 /v1/user/**、/v2/user/**）转发到不同版本的服务；
• 前后端分离架构：处理跨域（CORS）、请求转发，避免前端直接访问后端服务；
• 流量控制中心：集中实现限流、熔断、监控，保障系统在高并发下的稳定性。

总结

Spring Cloud Gateway 作为新一代 API 网关，凭借响应式编程的高性能、丰富的路由能力和 Spring 生态的无缝集成，成为微服务架构中流量管理的核心组件。它不仅能实现基本的路由转发，还能通过过滤器和第三方组件集成，满足认证授权、限流熔断、监控追踪等复杂需求，是构建高可用、可扩展微服务系统的关键一环。