SpringCloud微服务
SpringCloud微服务

SpringCloud微服务

单体项目可以满足小型项目或传统项目的开发,而在互联网时代,越来越多的一线互联网公司都在使用微服务技术。

认识微服务

单体架构

单体架构的问题是:

  • 团队协作成本高:试想一下,你们团队数十个人同时协作开发同一个项目,由于所有模块都在一个项目中,不同模块的代码之间物理边界越来越模糊。最终要把功能合并到一个分支,你绝对会陷入到解决冲突的泥潭之中。
  • 系统发布效率低:任何模块变更都需要发布整个系统,而系统发布过程中需要多个模块之间制约较多,需要对比各种文件,任何一处出现问题都会导致发布失败,往往一次发布需要数十分钟甚至数小时。
  • 系统可用性差:单体架构各个功能模块是作为一个服务部署,相互之间会互相影响,一些热点功能会耗尽系统资源,导致其它服务低可用。

微服务

微服务架构,首先是服务化,就是将单体架构中的功能模块从单体应用中拆分出来,独立部署为多个服务。同时要满足下面的一些特点:

  • 单一职责:一个微服务负责一部分业务功能,并且其核心数据不依赖于其它模块。
  • 团队自治:每个微服务都有自己独立的开发、测试、发布、运维人员,团队人员规模不超过10人(2张披萨能喂饱)
  • 服务自治:每个微服务都独立打包部署,访问自己独立的数据库。并且要做好服务隔离,避免对其它服务产生影响

例如商城项目,我们就可以把商品、用户、购物车、交易等模块拆分,交给不同的团队去开发,并独立部署:

那么,单体架构存在的问题有没有解决呢?

  • 团队协作成本高?
    • 由于服务拆分,每个服务代码量大大减少,参与开发的后台人员在1~3名,协作成本大大降低
  • 系统发布效率低?
    • 每个服务都是独立部署,当有某个服务有代码变更时,只需要打包部署该服务即可
  • 系统可用性差?
    • 每个服务独立部署,并且做好服务隔离,使用自己的服务器资源,不会影响到其它服务。

综上所述,微服务架构解决了单体架构存在的问题,特别适合大型互联网项目的开发,因此被各大互联网公司普遍采用。

SpringCloud

微服务拆分以后碰到的各种问题都有对应的解决方案和微服务组件,而SpringCloud框架可以说是目前Java领域最全面的微服务组件的集合。

而且SpringCloud依托于SpringBoot的自动装配能力,大大降低了其项目搭建、组件使用的成本。

目前SpringCloud最新版本为2022.0.x版本,对应的SpringBoot版本为3.x版本,但它们全部依赖于JDK17,目前在企业中使用相对较少。推荐使用次新版本:Spring Cloud 2021.0.x以及Spring Boot 2.7.x版本。另外,Alibaba的微服务产品SpringCloudAlibaba目前也成为了SpringCloud组件中的一员。

服务注册与发现

假如商品微服务被调用较多,为了应对更高的并发,进行了多实例部署,如图:

此时,每个item-service的实例其IP或端口不同,问题来了:

  • item-service这么多实例,cart-service如何知道每一个实例的地址?
  • http请求要写url地址,cart-service服务到底该调用哪个实例呢?
  • 如果在运行过程中,某一个item-service实例宕机,cart-service依然在调用该怎么办?
  • 如果并发太高,item-service临时多部署了N台实例,cart-service如何知道新实例的地址?

为了解决上述问题,就必须引入注册中心。

注册中心原理

在微服务远程调用的过程中,包括两个角色:

  • 服务提供者:提供接口供其它微服务访问,比如item-service
  • 服务消费者:调用其它微服务提供的接口,比如cart-service

在大型微服务项目中,服务提供者的数量会非常多,为了管理这些服务就引入了注册中心的概念。注册中心、服务提供者、服务消费者三者间关系如下:

流程如下:

  • 服务启动时就会注册自己的服务信息(服务名、IP、端口)到注册中心
  • 调用者可以从注册中心订阅想要的服务,获取服务对应的实例列表(1个服务可能多实例部署)
  • 调用者自己对实例列表负载均衡,挑选一个实例
  • 调用者向该实例发起远程调用

当服务提供者的实例宕机或者启动新实例时,调用者如何得知呢?

  • 服务提供者会定期向注册中心发送请求,报告自己的健康状态(心跳请求)
  • 当注册中心长时间收不到提供者的心跳时,会认为该实例宕机,将其从服务的实例列表中剔除
  • 当服务有新实例启动时,会发送注册服务请求,其信息会被记录在注册中心的服务实例列表
  • 当注册中心服务列表变更时,会主动通知微服务,更新本地服务列表

Nacos注册中心

目前开源的注册中心框架有很多,国内比较常见的有:

  • Eureka:Netflix公司出品,目前被集成在SpringCloud当中,一般用于Java应用
  • Nacos:Alibaba公司出品,目前被集成在SpringCloudAlibaba中,一般用于Java应用
  • Consul:HashiCorp公司出品,目前集成在SpringCloud中,不限制微服务语言

以上几种注册中心都遵循SpringCloud中的API规范,因此在业务开发使用上没有太大差异。由于Nacos是国内产品,中文文档比较丰富,而且同时具备配置管理功能(后面会学习),因此在国内使用较多。

官方网站:https://nacos.io/zh-cn

访问 http://你的IP地址:8848/nacos/ ,首次访问会跳转登录页,账号密码都是nacos

服务注册

接下来,我们把服务item-service注册到Nacos,步骤如下:

  • 引入依赖
  • 配置Nacos地址
  • 重启

添加依赖

item-servicepom.xml中添加依赖:

<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

配置Nacos

item-serviceapplication.yml 中添加nacos地址配置:

spring:
  application:
    name: item-service # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 你的IP地址:8848 # nacos地址

启动服务实例

为了测试一个服务多个实例的情况,我们再配置一个item-service的部署实例:

然后配置启动项,注意重命名并且配置新的端口,避免冲突:

重启item-service的两个实例:

访问nacos控制台,可以发现服务注册成功:

点击详情,可以查看到item-service服务的两个实例信息:

服务发现

服务的消费者要去nacos订阅服务,这个过程就是服务发现,步骤如下:

  • 引入依赖
  • 配置Nacos地址
  • 发现并调用服务

引入依赖

服务发现除了要引入nacos依赖以外,由于还需要负载均衡,因此要引入SpringCloud提供的LoadBalancer依赖。

我们在cart-service中的pom.xml中添加下面的依赖:

<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

可以发现,这里Nacos的依赖于服务注册时一致,这个依赖中同时包含了服务注册和发现的功能。因为任何一个微服务都可以调用别人,也可以被别人调用,即可以是调用者,也可以是提供者。

因此,等一会儿cart-service启动,同样会注册到Nacos。

OpenFeign

利用RestTemplate实现服务的远程调用的代码太复杂了:

因此必须想办法改变远程调用的开发模式,让远程调用像本地方法调用一样简单,而这就要用到OpenFeign组件。

其实远程调用的关键点就在于四个:

  • 请求方式
  • 请求路径
  • 请求参数
  • 返回值类型

所以,OpenFeign就利用SpringMVC的相关注解来声明上述4个参数,然后基于动态代理帮我们生成远程调用的代码,而无需手动再编写,非常方便。

快速入门

我们还是以cart-service中的查询我的购物车为例。因此下面的操作都是在cart-service中进行。

引入依赖

cart-service服务的pom.xml中引入OpenFeign的依赖和loadBalancer依赖:

  <!--openFeign-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
  </dependency>
  <!--负载均衡器-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
  </dependency>

启用OpenFeign

cart-serviceCartApplication启动类上添加注解,启动OpenFeign功能:

编写OpenFeign客户端

由于cart-service是服务消费者,而item-service是服务生产者。在cart-service中,定义一个新的接口,编写Feign客户端,其中代码如下:

package com.hmall.cart.client;

import com.hmall.cart.domain.dto.ItemDTO;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

import java.util.List;

@FeignClient("item-service")
public interface ItemClient {

    @GetMapping("/items")
    List<ItemDTO> queryItemByIds(@RequestParam("ids") Collection<Long> ids);
}

这里只需要声明接口,无需实现方法。接口中的几个关键信息:

  • @FeignClient("item-service") :声明服务名称
  • @GetMapping :声明请求方式
  • @GetMapping("/items") :声明请求路径
  • @RequestParam("ids") Collection<Long> ids :声明请求参数
  • List<ItemDTO> :返回值类型

有了上述信息,OpenFeign就可以利用动态代理帮我们实现这个方法,并且向http://item-service/items发送一个GET请求,携带ids为请求参数,并自动将返回值处理为List<ItemDTO>。实际上,远程调用的接口与ItemController中的方法无异:

只需要直接调用这个方法,即可实现远程调用。

使用FeignClient

最后,我们在cart-servicecom.hmall.cart.service.impl.CartServiceImpl中改造代码,直接调用ItemClient的方法:

feign替我们完成了服务拉取、负载均衡、发送http请求的所有工作,并且不再需要RestTemplate了,还省去了RestTemplate的注册。

连接池

Feign底层发起http请求,依赖于其它的框架。其底层支持的http客户端实现包括:

  • HttpURLConnection:默认实现,不支持连接池
  • Apache HttpClient :支持连接池
  • OKHttp:支持连接池

因此我们通常会使用带有连接池的客户端来代替默认的HttpURLConnection。比如,我们使用OK Http.

引入依赖

cart-servicepom.xml中引入依赖:

<!--OK http 的依赖 -->
<dependency>
  <groupId>io.github.openfeign</groupId>
  <artifactId>feign-okhttp</artifactId>
</dependency>

开启连接池

cart-serviceapplication.yml配置文件中开启Feign的连接池功能:

feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp功能

重启服务,连接池就生效了。

抽取Feign客户端

定义一个新的module,命名为hm-api

其依赖如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>hmall</artifactId>
        <groupId>com.heima</groupId>
        <version>1.0.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>hm-api</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <!--open feign-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
        <!-- load balancer-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
        </dependency>
        <!-- swagger 注解依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>io.swagger</groupId>
            <artifactId>swagger-annotations</artifactId>
            <version>1.6.6</version>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

然后把ItemDTO和ItemClient都拷贝过来,最终结构如下:

现在,任何微服务要调用item-service中的接口,只需要引入hm-api模块依赖即可,无需自己编写Feign客户端了。

扫描包

接下来,我们在cart-servicepom.xml中引入hm-api模块:

  <!--feign模块-->
  <dependency>
      <groupId>com.heima</groupId>
      <artifactId>hm-api</artifactId>
      <version>1.0.0</version>
  </dependency>

删除cart-service中原来的ItemDTO和ItemClient,重启项目,发现报错了:

这里因为ItemClient现在定义到了com.hmall.api.client包下,而cart-service的启动类定义在com.hmall.cart包下,扫描不到ItemClient,所以报错了。

解决办法很简单,在cart-service的启动类上添加声明即可,两种方式:

  • 方式1:声明扫描包:
  • 方式2:声明要用的FeignClient

日志配置

OpenFeign只会在FeignClient所在包的日志级别为DEBUG时,才会输出日志。而且其日志级别有4级:

  • NONE:不记录任何日志信息,这是默认值。
  • BASIC:仅记录请求的方法,URL以及响应状态码和执行时间
  • HEADERS:在BASIC的基础上,额外记录了请求和响应的头信息
  • FULL:记录所有请求和响应的明细,包括头信息、请求体、元数据。

Feign默认的日志级别就是NONE,所以默认看不到请求日志。

定义日志级别

在hm-api模块下新建一个配置类,定义Feign的日志级别:

配置

接下来,要让日志级别生效,还需要配置这个类。有两种方式:

  • 局部生效:在某个FeignClient中配置,只对当前FeignClient生效
@FeignClient(value = "item-service", configuration = DefaultFeignConfig.class)
  • 全局生效:在@EnableFeignClients中配置,针对所有FeignClient生效。
@EnableFeignClients(defaultConfiguration = DefaultFeignConfig.class)

网关路由

认识网关

什么是网关?

顾明思议,网关就是络的口。数据在网络间传输,从一个网络传输到另一网络时就需要经过网关来做数据的路由和转发以及数据安全的校验

更通俗的来讲,网关就像是以前园区传达室的大爷。

  • 外面的人要想进入园区,必须经过大爷的认可,如果你是不怀好意的人,肯定被直接拦截。
  • 外面的人要传话或送信,要找大爷。大爷帮你带给目标人。

现在,微服务网关就起到同样的作用。前端请求不能直接访问微服务,而是要请求网关:

  • 网关可以做安全控制,也就是登录身份校验,校验通过才放行
  • 通过认证后,网关再根据请求判断应该访问哪个微服务,将请求转发过去

在SpringCloud当中,提供了两种网关实现方案:

  • Netflix Zuul:早期实现,目前已经淘汰
  • SpringCloudGateway:基于Spring的WebFlux技术,完全支持响应式编程,吞吐能力更强

课堂中我们以SpringCloudGateway为例来讲解,官方网站:https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway#learn

创建项目

首先,我们要在hmall下创建一个新的module,命名为hm-gateway,作为网关微服务:

引入依赖

hm-gateway模块的pom.xml文件中引入依赖:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>hmall</artifactId>
        <groupId>com.heima</groupId>
        <version>1.0.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>hm-gateway</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--common-->
        <dependency>
            <groupId>com.heima</groupId>
            <artifactId>hm-common</artifactId>
            <version>1.0.0</version>
        </dependency>
        <!--网关-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--nacos discovery-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--负载均衡-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <finalName>${project.artifactId}</finalName>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

启动类

hm-gateway模块的com.hmall.gateway包下新建一个启动类:

代码如下:

package com.hmall.gateway;

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);
    }
}

配置路由

接下来,在hm-gateway模块的resources目录新建一个application.yaml文件,内容如下:

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 你的IP地址:8848
    gateway:
      routes:
        - id: item # 路由规则id,自定义,唯一
          uri: lb://item-service # 路由的目标服务,lb代表负载均衡,会从注册中心拉取服务列表
          predicates: # 路由断言,判断当前请求是否符合当前规则,符合则路由到目标服务
            - Path=/items/**,/search/** # 这里是以请求路径作为判断规则
        - id: cart
          uri: lb://cart-service
          predicates:
            - Path=/carts/**
        - id: user
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/users/**,/addresses/**
        - id: trade
          uri: lb://trade-service
          predicates:
            - Path=/orders/**
        - id: pay
          uri: lb://pay-service
          predicates:
            - Path=/pay-orders/**

测试

启动GatewayApplication,以 http://localhost:8080 拼接微服务接口路径来测试。例如:

http://localhost:8080/items/page?pageNo=1&pageSize=1

此时,启动UserApplication、CartApplication,然后打开前端页面,发现相关功能都可以正常访问。

路由过滤

路由规则的定义语法如下:

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: item
          uri: lb://item-service
          predicates:
            - Path=/items/**,/search/**

其中routes对应的类型如下:

是一个集合,也就是说可以定义很多路由规则。集合中的RouteDefinition就是具体的路由规则定义,其中常见的属性如下:

四个属性含义如下:

  • id:路由的唯一标示
  • predicates:路由断言,其实就是匹配条件
  • filters:路由过滤条件,后面讲
  • uri:路由目标地址,lb://代表负载均衡,从注册中心获取目标微服务的实例列表,并且负载均衡选择一个访问。

这里重点关注predicates,也就是路由断言。SpringCloudGateway中支持的断言类型有很多:

名称说明示例
After是某个时间点后的请求– After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before是某个时间点之前的请求– Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
Between是某两个时间点之前的请求– Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie请求必须包含某些cookie– Cookie=chocolate, ch.p
Header请求必须包含某些header– Header=X-Request-Id, \d+
Host请求必须是访问某个host(域名)– Host=**.somehost.org,**.anotherhost.org
Method请求方式必须是指定方式– Method=GET,POST
Path请求路径必须符合指定规则– Path=/red/{segment},/blue/**
Query请求参数必须包含指定参数– Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr请求者的ip必须是指定范围– RemoteAddr=192.168.1.1/24
weight权重处理

网关鉴权校验

现在登录功能大多是基于JWT来实现的,校验JWT的算法复杂,而且需要用到秘钥。如果每个微服务都去做登录校验,这就存在着两大问题:

  • 每个微服务都需要知道JWT的秘钥,不安全
  • 每个微服务重复编写登录校验代码、权限校验代码,麻烦

既然网关是所有微服务的入口,一切请求都需要先经过网关。我们完全可以把登录校验的工作放到网关去做,这样之前说的问题就解决了:

  • 只需要在网关和用户服务保存秘钥
  • 只需要在网关开发登录校验功能

此时,登录校验的流程如图:

不过,这里存在几个问题:

  • 网关路由是配置的,请求转发是Gateway内部代码,我们如何在转发之前做登录校验?
  • 网关校验JWT之后,如何将用户信息传递给微服务?
  • 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?

网关过滤器

登录校验必须在请求转发到微服务之前完成,否则就失去了意义。而网关的请求转发是Gateway内部代码实现的,要想在请求转发之前做登录校验,就必须了解Gateway内部工作的基本原理。

如图所示:

  1. 客户端请求进入网关后由HandlerMapping对请求做判断,找到与当前请求匹配的路由规则(Route),然后将请求交给WebHandler去处理。
  2. WebHandler则会加载当前路由下需要执行的过滤器链(Filter chain),然后按照顺序逐一执行过滤器(后面称为Filter)。
  3. 图中Filter被虚线分为左右两部分,是因为Filter内部的逻辑分为prepost两部分,分别会在请求路由到微服务之前之后被执行。
  4. 只有所有Filterpre逻辑都依次顺序执行通过后,请求才会被路由到微服务。
  5. 微服务返回结果后,再倒序执行Filterpost逻辑。
  6. 最终把响应结果返回。

如图中所示,最终请求转发是有一个名为NettyRoutingFilter的过滤器来执行的,而且这个过滤器是整个过滤器链中顺序最靠后的一个。如果能够定义一个过滤器,在其中实现登录校验逻辑,并且将过滤器执行顺序定义到NettyRoutingFilter之前,这就符合我们的需求了!

那么,该如何实现一个网关过滤器呢?

网关过滤器链中的过滤器有两种:

  • GatewayFilter:路由过滤器,作用范围比较灵活,可以是任意指定的路由Route.
  • GlobalFilter:全局过滤器,作用范围是所有路由,不可配置。
注意

过滤器链之外还有一种过滤器,HttpHeadersFilter,用来处理传递到下游微服务的请求头。例如org.springframework.cloud.gateway.filter.headers.XForwardedHeadersFilter可以传递代理请求原本的host头到下游微服务。

其实GatewayFilterGlobalFilter这两种过滤器的方法签名完全一致:

/**
 * 处理请求并将其传递给下一个过滤器
 * @param exchange 当前请求的上下文,其中包含request、response等各种数据
 * @param chain 过滤器链,基于它向下传递请求
 * @return 根据返回值标记当前请求是否被完成或拦截,chain.filter(exchange)就放行了。
 */
Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);

FilteringWebHandler在处理请求时,会将GlobalFilter装饰为GatewayFilter,然后放到同一个过滤器链中,排序以后依次执行。

Gateway中内置了很多的GatewayFilter,详情可以参考官方文档:https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/3.1.7/reference/html/#gatewayfilter-factories

Gateway内置的GatewayFilter过滤器使用起来非常简单,无需编码,只要在yaml文件中简单配置即可。而且其作用范围也很灵活,配置在哪个Route下,就作用于哪个Route.

例如,有一个过滤器叫做AddRequestHeaderGatewayFilterFacotry,顾明思议,就是添加请求头的过滤器,可以给请求添加一个请求头并传递到下游微服务。

使用的使用只需要在application.yaml中这样配置:

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: test_route
        uri: lb://test-service
        predicates:
          -Path=/test/**
        filters:
          - AddRequestHeader=key, value # 逗号之前是请求头的key,逗号之后是value

如果想要让过滤器作用于所有的路由,则可以这样配置:

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters: # default-filters下的过滤器可以作用于所有路由
        - AddRequestHeader=key, value
      routes:
      - id: test_route
        uri: lb://test-service
        predicates:
          -Path=/test/**

自定义过滤器

无论是GatewayFilter还是GlobalFilter都支持自定义,只不过编码方式、使用方式略有差别。

自定义GatewayFilter

自定义GatewayFilter不是直接实现GatewayFilter,而是实现AbstractGatewayFilterFactory。最简单的方式是这样的:

@Component
public class PrintAnyGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<Object> {
    @Override
    public GatewayFilter apply(Object config) {
        return new GatewayFilter() {
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                // 获取请求
                ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
                // 编写过滤器逻辑
                System.out.println("过滤器执行了");
                // 放行
                return chain.filter(exchange);
            }
        };
    }
}

注意该类的名称一定要以GatewayFilterFactory为后缀!

然后在yaml配置中这样使用:

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - PrintAny # 此处直接以自定义的GatewayFilterFactory类名称前缀类声明过滤器

另外,这种过滤器还可以支持动态配置参数,不过实现起来比较复杂,示例:


@Component
public class PrintAnyGatewayFilterFactory // 父类泛型是内部类的Config类型
                extends AbstractGatewayFilterFactory<PrintAnyGatewayFilterFactory.Config> {

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        // OrderedGatewayFilter是GatewayFilter的子类,包含两个参数:
        // - GatewayFilter:过滤器
        // - int order值:值越小,过滤器执行优先级越高
        return new OrderedGatewayFilter(new GatewayFilter() {
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                // 获取config值
                String a = config.getA();
                String b = config.getB();
                String c = config.getC();
                // 编写过滤器逻辑
                System.out.println("a = " + a);
                System.out.println("b = " + b);
                System.out.println("c = " + c);
                // 放行
                return chain.filter(exchange);
            }
        }, 100);
    }

    // 自定义配置属性,成员变量名称很重要,下面会用到
    @Data
    static class Config{
        private String a;
        private String b;
        private String c;
    }
    // 将变量名称依次返回,顺序很重要,将来读取参数时需要按顺序获取
    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return List.of("a", "b", "c");
    }
        // 返回当前配置类的类型,也就是内部的Config
    @Override
    public Class<Config> getConfigClass() {
        return Config.class;
    }

}

然后在yaml文件中使用:

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - PrintAny=1,2,3 # 注意,这里多个参数以","隔开,将来会按照shortcutFieldOrder()方法返回的参数顺序依次复制

上面这种配置方式参数必须严格按照shortcutFieldOrder()方法的返回参数名顺序来赋值。

还有一种用法,无需按照这个顺序,就是手动指定参数名:

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - name: PrintAny
              args: # 手动指定参数名,无需按照参数顺序
                a: 1
                b: 2
                c: 3

自定义GlobalFilter

自定义GlobalFilter则简单很多,直接实现GlobalFilter即可,而且也无法设置动态参数:

@Component
public class PrintAnyGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 编写过滤器逻辑
        System.out.println("未登录,无法访问");
        // 放行
        // return chain.filter(exchange);

        // 拦截
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        response.setRawStatusCode(401);
        return response.setComplete();
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        // 过滤器执行顺序,值越小,优先级越高
        return 0;
    }
}

配置管理

到目前为止我们已经解决了微服务相关的几个问题:

  • 微服务远程调用
  • 微服务注册、发现
  • 微服务请求路由、负载均衡
  • 微服务登录用户信息传递

不过,现在依然还有几个问题需要解决:

  • 网关路由在配置文件中写死了,如果变更必须重启微服务
  • 某些业务配置在配置文件中写死了,每次修改都要重启服务
  • 每个微服务都有很多重复的配置,维护成本高

这些问题都可以通过统一的配置管理器服务解决。而Nacos不仅仅具备注册中心功能,也具备配置管理的功能:

微服务共享的配置可以统一交给Nacos保存和管理,在Nacos控制台修改配置后,Nacos会将配置变更推送给相关的微服务,并且无需重启即可生效,实现配置热更新。

网关的路由同样是配置,因此同样可以基于这个功能实现动态路由功能,无需重启网关即可修改路由配置。

配置共享

我们可以把微服务共享的配置抽取到Nacos中统一管理,这样就不需要每个微服务都重复配置了。分为两步:

  • 在Nacos中添加共享配置
  • 微服务拉取配置

添加共享配置

以cart-service为例,我们看看有哪些配置是重复的,可以抽取的:

我们在nacos控制台分别添加这些配置。

首先是jdbc相关配置,在配置管理->配置列表中点击+新建一个配置:

在弹出的表单中填写信息:

其中详细的配置如下:

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://${hm.db.host:你的IP地址}:${hm.db.port:3306}/${hm.db.database}?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&autoReconnect=true&serverTimezone=Asia/Shanghai
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    username: ${hm.db.un:root}
    password: ${hm.db.pw:123}
mybatis-plus:
  configuration:
    default-enum-type-handler: com.baomidou.mybatisplus.core.handlers.MybatisEnumTypeHandler
  global-config:
    db-config:
      update-strategy: not_null
      id-type: auto

注意这里的jdbc的相关参数并没有写死,例如:

  • 数据库ip:通过${hm.db.host:你的IP地址}配置了默认值为你的IP地址(需自行修改),同时允许通过${hm.db.host}来覆盖默认值
  • 数据库端口:通过${hm.db.port:3306}配置了默认值为3306,同时允许通过${hm.db.port}来覆盖默认值
  • 数据库database:可以通过${hm.db.database}来设定,无默认值

然后是统一的日志配置,命名为shared-log.yaml,配置内容如下:

logging:
  level:
    com.hmall: debug
  pattern:
    dateformat: HH:mm:ss:SSS
  file:
    path: "logs/${spring.application.name}"

然后是统一的swagger配置,命名为shared-swagger.yaml,配置内容如下:

knife4j:
  enable: true
  openapi:
    title: ${hm.swagger.title:商城接口文档}
    description: ${hm.swagger.description:商城接口文档}
    email: ${hm.swagger.email:123123@qq.com}
    concat: ${hm.swagger.concat:小明}
    url: https://www.baidu.com
    version: v1.0.0
    group:
      default:
        group-name: default
        api-rule: package
        api-rule-resources:
          - ${hm.swagger.package}

注意,这里的swagger相关配置没有写死,例如:

  • title:接口文档标题,我们用了${hm.swagger.title}来代替,将来可以有用户手动指定
  • email:联系人邮箱,我们用了${hm.swagger.email:123123@qq.com},默认值是123123@qq.com,同时允许用户利用${hm.swagger.email}来覆盖。

拉取共享配置

接下来,在微服务拉取共享配置。将拉取到的共享配置与本地的application.yaml配置合并,完成项目上下文的初始化。

不过,需要注意的是,读取Nacos配置是SpringCloud上下文(ApplicationContext)初始化时处理的,发生在项目的引导阶段。然后才会初始化SpringBoot上下文,去读取application.yaml

也就是说引导阶段,application.yaml文件尚未读取,根本不知道nacos 地址,而SpringCloud在初始化上下文的时候会先读取一个名为bootstrap.yaml(或者bootstrap.properties)的文件,如果我们将nacos地址配置到bootstrap.yaml中,那么在项目引导阶段就可以读取nacos中的配置了。

因此,微服务整合Nacos配置管理的步骤如下:

1)引入依赖:

在cart-service模块引入依赖:

  <!--nacos配置管理-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!--读取bootstrap文件-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
  </dependency>

2)新建bootstrap.yaml

在cart-service中的resources目录新建一个bootstrap.yaml文件:

内容如下:

spring:
  application:
    name: cart-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 你的IP地址:8848 # nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
        shared-configs: # 共享配置
          - dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置

3)修改application.yaml

由于一些配置挪到了bootstrap.yaml,因此application.yaml需要修改为:

server:
  port: 8082
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
hm:
  swagger:
    title: 购物车服务接口文档
    package: com.hmall.cart.controller
  db:
    database: hm-cart

重启服务,发现所有配置都生效了。

动态路由

网关的路由配置全部是在项目启动时由org.springframework.cloud.gateway.route.CompositeRouteDefinitionLocator在项目启动的时候加载,并且一经加载就会缓存到内存中的路由表内(一个Map),不会改变,也不会监听路由变更。所以,我们无法利用nacos配置来实现路由更新。

因此,我们必须监听Nacos的配置变更,然后手动把最新的路由更新到路由表中。这里有两个难点:

  • 如何监听Nacos配置变更?
  • 如何把路由信息更新到路由表?

监听Nacos配置变更

在Nacos官网中给出了手动监听Nacos配置变更的SDK:https://nacos.io/zh-cn/docs/sdk.html

如果希望 Nacos 推送配置变更,可以使用 Nacos 动态监听配置接口来实现。

public void addListener(String dataId, String group, Listener listener)

请求参数说明:

参数名参数类型描述
dataIdstring配置 ID,保证全局唯一性,只允许英文字符和 4 种特殊字符(”.”、”:”、”-“、”_”)。不超过 256 字节。
groupstring配置分组,一般是默认的DEFAULT_GROUP。
listenerListener监听器,配置变更进入监听器的回调函数。

示例代码:

String serverAddr = "{serverAddr}";
String dataId = "{dataId}";
String group = "{group}";
// 1.创建ConfigService,连接Nacos
Properties properties = new Properties();
properties.put("serverAddr", serverAddr);
ConfigService configService = NacosFactory.createConfigService(properties);
// 2.读取配置
String content = configService.getConfig(dataId, group, 5000);
// 3.添加配置监听器
configService.addListener(dataId, group, new Listener() {
        @Override
        public void receiveConfigInfo(String configInfo) {
        // 配置变更的通知处理
                System.out.println("recieve1:" + configInfo);
        }
        @Override
        public Executor getExecutor() {
                return null;
        }
});

这里核心的步骤有2步:

  • 创建ConfigService,目的是连接到Nacos
  • 添加配置监听器,编写配置变更的通知处理逻辑

由于我们采用了spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config自动装配,因此ConfigService已经在com.alibaba.cloud.nacos.NacosConfigAutoConfiguration中自动创建好了:

NacosConfigManager中是负责管理Nacos的ConfigService的,具体代码如下:

因此,只要我们拿到NacosConfigManager就等于拿到了ConfigService,第一步就实现了。

第二步,编写监听器。虽然官方提供的SDK是ConfigService中的addListener,不过项目第一次启动时不仅仅需要添加监听器,也需要读取配置,因此建议使用的API是这个:

String getConfigAndSignListener(
    String dataId, // 配置文件id
    String group, // 配置组,走默认
    long timeoutMs, // 读取配置的超时时间
    Listener listener // 监听器
) throws NacosException;

既可以配置监听器,并且会根据dataId和group读取配置并返回。我们就可以在项目启动时先更新一次路由,后续随着配置变更通知到监听器,完成路由更新。

更新路由

更新路由要用到org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionWriter这个接口:

package org.springframework.cloud.gateway.route;

import reactor.core.publisher.Mono;

/**
 * @author Spencer Gibb
 */
public interface RouteDefinitionWriter {
        /**
     * 更新路由到路由表,如果路由id重复,则会覆盖旧的路由
     */
        Mono<Void> save(Mono<RouteDefinition> route);
        /**
     * 根据路由id删除某个路由
     */
        Mono<Void> delete(Mono<String> routeId);

}

这里更新的路由,也就是RouteDefinition,包含下列常见字段:

  • id:路由id
  • predicates:路由匹配规则
  • filters:路由过滤器
  • uri:路由目的地

将来保存到Nacos的配置也要符合这个对象结构,以JSON来保存,格式如下:

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

以上JSON配置就等同于:

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: item
          uri: lb://item-service
          predicates:
            - Path=/items/**,/search/**

实现动态路由

首先, 我们在网关gateway引入依赖:

<!--统一配置管理-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>
<!--加载bootstrap-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
</dependency>

然后在网关gatewayresources目录创建bootstrap.yaml文件,内容如下:

spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 你的IP地址:8848
      config:
        file-extension: yaml
        shared-configs:
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置

接着,修改gatewayresources目录下的application.yml,把之前的路由移除。

然后,在gateway中定义配置监听器:

package com.hmall.gateway.route;

import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.alibaba.cloud.nacos.NacosConfigManager;
import com.alibaba.nacos.api.config.listener.Listener;
import com.alibaba.nacos.api.exception.NacosException;
import com.hmall.common.utils.CollUtils;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinition;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionWriter;
import org.springframework.stereotype.Component;
import reactor.core.publisher.Mono;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.Executor;

@Slf4j
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class DynamicRouteLoader {

    private final RouteDefinitionWriter writer;
    private final NacosConfigManager nacosConfigManager;

    // 路由配置文件的id和分组
    private final String dataId = "gateway-routes.json";
    private final String group = "DEFAULT_GROUP";
    // 保存更新过的路由id
    private final Set<String> routeIds = new HashSet<>();

    @PostConstruct
    public void initRouteConfigListener() throws NacosException {
        // 1.注册监听器并首次拉取配置
        String configInfo = nacosConfigManager.getConfigService()
                .getConfigAndSignListener(dataId, group, 5000, new Listener() {
                    @Override
                    public Executor getExecutor() {
                        return null;
                    }

                    @Override
                    public void receiveConfigInfo(String configInfo) {
                        updateConfigInfo(configInfo);
                    }
                });
        // 2.首次启动时,更新一次配置
        updateConfigInfo(configInfo);
    }

    private void updateConfigInfo(String configInfo) {
        log.debug("监听到路由配置变更,{}", configInfo);
        // 1.反序列化
        List<RouteDefinition> routeDefinitions = JSONUtil.toList(configInfo, RouteDefinition.class);
        // 2.更新前先清空旧路由
        // 2.1.清除旧路由
        for (String routeId : routeIds) {
            writer.delete(Mono.just(routeId)).subscribe();
        }
        routeIds.clear();
        // 2.2.判断是否有新的路由要更新
        if (CollUtils.isEmpty(routeDefinitions)) {
            // 无新路由配置,直接结束
            return;
        }
        // 3.更新路由
        routeDefinitions.forEach(routeDefinition -> {
            // 3.1.更新路由
            writer.save(Mono.just(routeDefinition)).subscribe();
            // 3.2.记录路由id,方便将来删除
            routeIds.add(routeDefinition.getId());
        });
    }
}

接下来,在Nacos控制台添加路由,路由文件名为gateway-routes.json,类型为json

[
    {
        "id": "item",
        "predicates": [{
            "name": "Path",
            "args": {"_genkey_0":"/items/**", "_genkey_1":"/search/**"}
        }],
        "filters": [],
        "uri": "lb://item-service"
    },
    {
        "id": "cart",
        "predicates": [{
            "name": "Path",
            "args": {"_genkey_0":"/carts/**"}
        }],
        "filters": [],
        "uri": "lb://cart-service"
    },
    {
        "id": "user",
        "predicates": [{
            "name": "Path",
            "args": {"_genkey_0":"/users/**", "_genkey_1":"/addresses/**"}
        }],
        "filters": [],
        "uri": "lb://user-service"
    },
    {
        "id": "trade",
        "predicates": [{
            "name": "Path",
            "args": {"_genkey_0":"/orders/**"}
        }],
        "filters": [],
        "uri": "lb://trade-service"
    },
    {
        "id": "pay",
        "predicates": [{
            "name": "Path",
            "args": {"_genkey_0":"/pay-orders/**"}
        }],
        "filters": [],
        "uri": "lb://pay-service"
    }
]

重启网关,任意访问一个接口,比如 http://localhost:8080/search/list?pageNo=1&pageSize=1,访问成功:

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

index