网关 Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 网关初始化

芋道源码

发布于 2018-06-13 11:42:19

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发布于 2018-06-13 11:42:19

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本文主要基于 Spring-Cloud-Gateway 2.0.X M4

1. 概述
2. GatewayClassPathWarningAutoConfiguration
3. GatewayLoadBalancerClientAutoConfiguration
4. GatewayRedisAutoConfiguration
5. GatewayAutoConfiguration

1. 概述

本文主要分享 Spring Cloud Gateway 启动初始化的过程。

在初始化的过程中，涉及到的组件会较多，本文不会细说，留到后面每篇文章针对每个组件详细述说。

那么这有什么意义呢？先对 Spring Cloud Gateway 内部的组件有整体的印象。

在官方提供的实例项目 spring-cloud-gateway-sample ，我们看到 GatewaySampleApplication 上有 @EnableAutoConfiguration 注解。因为该项目导入了 spring-cloud-gateway-core 依赖库，它会扫描 Spring Cloud Gateway 的配置。

在 org.springframework.cloud.gateway.config 包下，我们可以看到四个配置类：

GatewayAutoConfiguration
GatewayClassPathWarningAutoConfiguration
GatewayLoadBalancerClientAutoConfiguration
GatewayRedisAutoConfiguration

它们的初始化顺序如下图：

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2. GatewayClassPathWarningAutoConfiguration

Spring Cloud Gateway 2.x 基于 Spring WebFlux 实现。

org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayClassPathWarningAutoConfiguration ，用于检查项目是否正确导入 spring-boot-starter-webflux 依赖，而不是错误导入 spring-boot-starter-web 依赖。

点击链接链接查看 GatewayClassPathWarningAutoConfiguration 的代码实现。

3. GatewayLoadBalancerClientAutoConfiguration

org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayLoadBalancerClientAutoConfiguration ，初始化 LoadBalancerClientFilter ，点击链接查看代码。

在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.4) 之 LoadBalancerClientFilter 负载均衡》详细解析 LoadBalancerClientFilter 的代码实现。

4. GatewayRedisAutoConfiguration

org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayRedisAutoConfiguration ，初始化 RedisRateLimiter 。

RequestRateLimiterGatewayFilterFactory 基于 RedisRateLimiter 实现网关的限流功能，在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.10) 之 RequestRateLimiterGatewayFilterFactory 请求限流》详细解析相关的代码实现。

5. GatewayAutoConfiguration

org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayAutoConfiguration ，Spring Cloud Gateway 核心配置类，初始化如下：

NettyConfiguration
GlobalFilter
FilteringWebHandler
GatewayProperties
PrefixPathGatewayFilterFactory
RoutePredicateFactory
RouteDefinitionLocator
RouteLocator
RoutePredicateHandlerMapping
GatewayWebfluxEndpoint

组件关系交互如下图：

5.1 网关的开启与关闭

从 GatewayAutoConfiguration 上的注解 @ConditionalOnProperty(name = "spring.cloud.gateway.enabled", matchIfMissing = true) ，我们可以看出：

通过 spring.cloud.gateway.enabled 配置网关的开启与关闭。
matchIfMissing = true => 网关默认开启。

5.2 初始化 NettyConfiguration

org.springframework.cloud.gateway.config.NettyConfiguration ，Netty 配置类。代码如下：

  1: @Configuration
  2: @ConditionalOnClass(HttpClient.class)
  3: protected static class NettyConfiguration {
  4:     @Bean // 1.2
  5:     @ConditionalOnMissingBean
  6:     public HttpClient httpClient(@Qualifier("nettyClientOptions") Consumer<? super HttpClientOptions.Builder> options) {
  7:         return HttpClient.create(options);
  8:     }
  9: 
 10:     @Bean // 1.1
 11:     public Consumer<? super HttpClientOptions.Builder> nettyClientOptions() {
 12:         return opts -> {
 13:             opts.poolResources(PoolResources.elastic("proxy"));
 14:             // opts.disablePool(); //TODO: why do I need this again?
 15:         };
 16:     }
 17: 
 18:     @Bean // 1.3
 19:     public NettyRoutingFilter routingFilter(HttpClient httpClient) {
 20:         return new NettyRoutingFilter(httpClient);
 21:     }
 22: 
 23:     @Bean // 1.4
 24:     public NettyWriteResponseFilter nettyWriteResponseFilter() {
 25:         return new NettyWriteResponseFilter();
 26:     }
 27: 
 28:     @Bean // 1.5 {@link org.springframework.cloud.gateway.filter.WebsocketRoutingFilter}
 29:     public ReactorNettyWebSocketClient reactorNettyWebSocketClient(@Qualifier("nettyClientOptions") Consumer<? super HttpClientOptions.Builder> options) {
 30:         return new ReactorNettyWebSocketClient(options);
 31:     }
 32: }

每个 @Bean 注解后的数字为 Bean 的初始化顺序。
第 10 至 16 行：创建一个类型为 java.util.Objects.Consumer 的 Bean 对象。该 Consumer 会将传入类型为 reactor.ipc.netty.options.HttpClientOptions.Builder 的参数 opts ，设置 opts 的 poolResources 属性。
- 调用 PoolResources.elastic("proxy") 方法，创建 name 属性为 "proxy" 的 reactor.ipc.netty.resources.PoolResources 。其中 "proxy" 用于实际使用时，打印日志的标记。
第 4 至 8 行：创建一个类型为 reactor.ipc.netty.http.client.HttpClient 的 Bean 对象。该 HttpClient 使用 Netty 实现的 Client 。
第 18 至 21 行：使用 HttpClient Bean ，创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.filter.NettyRoutingFilter 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.7) 之 NettyRoutingFilter》详细解析 NettyRoutingFilter 的代码实现。
第 23 至 26 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.filter.NettyWriteResponseFilter 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.7) 之 NettyRoutingFilter》详细解析 NettyWriteResponseFilter 的代码实现。
第 28 至 31 行：创建一个类型为 org.springframework.web.reactive.socket.client.ReactorNettyWebSocketClient的 Bean 对象，用于下文 WebsocketRoutingFilter 的 Bean 对象创建。

5.3 初始化 GlobalFilter

代码如下：

  1: @Bean // 2.1
  2: public RouteToRequestUrlFilter routeToRequestUrlFilter() {
  3:     return new RouteToRequestUrlFilter();
  4: }
  5: 
  6: @Bean // 2.2
  7: @ConditionalOnBean(DispatcherHandler.class)
  8: public ForwardRoutingFilter forwardRoutingFilter(DispatcherHandler dispatcherHandler) {
  9:     return new ForwardRoutingFilter(dispatcherHandler);
 10: }
 11: 
 12: @Bean // 2.3
 13: public WebSocketService webSocketService() {
 14:     return new HandshakeWebSocketService();
 15: }
 16: 
 17: @Bean // 2.4
 18: public WebsocketRoutingFilter websocketRoutingFilter(WebSocketClient webSocketClient, WebSocketService webSocketService) {
 19:     return new WebsocketRoutingFilter(webSocketClient, webSocketService);
 20: }

每个 @Bean 注解后的数字为 Bean 的初始化顺序。
第 1 至 4 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.filter.RouteToRequestUrlFilter 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.3) 之 RouteToRequestUrlFilter》详细解析 RouteToRequestUrlFilter 的代码实现。
第 6 至 10 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.filter.ForwardRoutingFilter 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.5) 之 ForwardRoutingFilter》详细解析 ForwardRoutingFilter 的代码实现。
第 12 至 15 行：创建一个类型为 org.springframework.web.reactive.socket.server.WebSocketService 的 Bean 对象。
第 17 至 20 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.filter.WebsocketRoutingFilter 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.6) 之 WebsocketRoutingFilter》详细解析 WebsocketRoutingFilter 的代码实现。

5.4 初始化 FilteringWebHandler

当所有 org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter 初始化完成时( 包括上面的 NettyRoutingFilter / NettyWriteResponseFilter )，创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler 的 Bean 对象，代码如下：

@Bean // 2.6
public FilteringWebHandler filteringWebHandler(List<GlobalFilter> globalFilters) {
    return new FilteringWebHandler(globalFilters);
}

在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 处理器 (3.3) 之 FilteringWebHandler 创建过滤器链》详细解析 FilteringWebHandler 的代码实现。

5.5 初始化 GatewayProperties

创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayProperties 的 Bean 对象，用于加载配置文件配置的 RouteDefinition / FilterDefinition 。代码如下：

@Bean // 2.7
public GatewayProperties gatewayProperties() {
    return new GatewayProperties();
}

在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（1.2）之 PropertiesRouteDefinitionLocator 配置文件》「3. GatewayProperties」详细解析 GatewayProperties 的代码实现。

5.6 初始化 PrefixPathGatewayFilterFactory

在链接的【第 288 至 372 行】，创建 org.springframework.cloud.gateway.filter.factory包下的 org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.GatewayFilterFactory 接口的实现们。

后续我们会对每个 GatewayFilterFactory 的实现代码做详细解析。

5.7 初始化 RoutePredicateFactory

在链接的【第 236 至 284 行】，创建 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate 包下的 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.RoutePredicateFactory 接口的实现们。

后续我们会对每个 RoutePredicateFactory 的实现代码做详细解析。

5.8 初始化 RouteDefinitionLocator

代码如下：

  1: @Bean // 4.1
  2: @ConditionalOnMissingBean
  3: public PropertiesRouteDefinitionLocator propertiesRouteDefinitionLocator(GatewayProperties properties) {
  4:     return new PropertiesRouteDefinitionLocator(properties);
  5: }
  6: 
  7: @Bean // 4.2
  8: @ConditionalOnMissingBean(RouteDefinitionRepository.class)
  9: public InMemoryRouteDefinitionRepository inMemoryRouteDefinitionRepository() {
 10:     return new InMemoryRouteDefinitionRepository();
 11: }
 12: 
 13: @Bean // 4.3
 14: @Primary // 优先被注入
 15: public RouteDefinitionLocator routeDefinitionLocator(List<RouteDefinitionLocator> routeDefinitionLocators) {
 16:     return new CompositeRouteDefinitionLocator(Flux.fromIterable(routeDefinitionLocators));
 17: }

每个 @Bean 注解后的数字为 Bean 的初始化顺序。
第 1 至 5 行：使用 GatewayProperties Bean ，创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.config.PropertiesRouteDefinitionLocator 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（1.2）之 PropertiesRouteDefinitionLocator 配置文件》「2. PropertiesRouteDefinitionLocator」详细解析 PropertiesRouteDefinitionLocator 的代码实现。
第 7 至 11 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.route.InMemoryRouteDefinitionRepository 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（1.3）之 RouteDefinitionRepository 存储器》详细解析 InMemoryRouteDefinitionRepository 的代码实现。
第 13 至 17 行：使用上面创建的 RouteDefinitionLocator 的 Bean 对象们，创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.route.CompositeRouteDefinitionLocator 的 Bean 对象。
- 第 14 行的 @Primary 注解，用于下文注入类型为 RouteDefinitionLocator 的 Bean 对象时，使用该对象。点击《spring中少用的注解@primary解析》查看 @Primary 的详细介绍。

org.springframework.cloud.gateway.discovery.DiscoveryClientRouteDefinitionLocator ，基于 DiscoveryClient 注册发现的 RouteDefinitionLocator 实现类，需要手动引入配置，点击链接查看。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（1.4）之 DiscoveryClientRouteDefinitionLocator 注册中心》详细解析 DiscoveryClientRouteDefinitionLocator 的代码实现。

5.9 初始化 RouteLocator

代码如下：

  1: @Bean // 4.4
  2: public RouteLocator routeDefinitionRouteLocator(GatewayProperties properties,
  3:                                                List<GatewayFilterFactory> GatewayFilters,
  4:                                                List<RoutePredicateFactory> predicates,
  5:                                                RouteDefinitionLocator routeDefinitionLocator) {
  6:     return new RouteDefinitionRouteLocator(routeDefinitionLocator, predicates, GatewayFilters, properties);
  7: }
  8: 
  9: @Bean // 4.5
 10: @Primary
 11: public RouteLocator routeLocator(List<RouteLocator> routeLocators) {
 12:     return new CachingRouteLocator(new CompositeRouteLocator(Flux.fromIterable(routeLocators)));
 13: }

每个 @Bean 注解后的数字为 Bean 的初始化顺序。
第 1 至 7 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator 的 Bean 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.2）之 RouteDefinitionRouteLocator 路由配置》详细解析 RouteDefinitionRouteLocator 的代码实现。
- 此处的 routeDefinitionLocator 参数，使用了 @Primary 注解的 CompositeRouteDefinitionLocator 的 Bean 对象。
第 9 至 13 行：创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.route.CachingRouteLocator 的 Bean 对象。该 Bean 对象内嵌 org.springframework.cloud.gateway.route.CompositeRouteLocator 对象。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.1）之 RouteLocator 一览》详细解析 CachingRouteLocator / CompositeRouteLocator 的代码实现。

另外，有如下两种方式实现自定义 RouteLocator ：

使用 Routes#locator()#build() 方法，创建 RouteLocator ，例子代码如下： @Bean public RouteLocator customRouteLocator() { //@formatter:off return Routes.locator() .route("test") .predicate(host("**.abc.org").and(path("/image/png"))) .addResponseHeader("X-TestHeader", "foobar") .uri("http://httpbin.org:80") .route("test2") .predicate(path("/image/webp")) .add(addResponseHeader("X-AnotherHeader", "baz")) .uri("http://httpbin.org:80") .build(); ////@formatter:on }
- 在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.3）之 Java 自定义 RouteLocator》详细解析 org.springframework.cloud.gateway.route.Routes 的代码实现。
使用 RouteLocatorDsl#gateway() 方法，创建 RouteLocator ，该方式使用 Kotlin 实现，例子代码如下： @Configuration class AdditionalRoutes {@Bean fun additionalRouteLocator(): RouteLocator = gateway { route(id = "test-kotlin") { uri("http://httpbin.org:80") predicate(host("kotlin.abc.org") and path("/image/png")) add(addResponseHeader("X-TestHeader", "foobar")) } } }
- 在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.4）之 Kotlin 自定义 RouteLocator 》详细解析 org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocatorDsl 的代码实现。

5.10 初始化 RoutePredicateHandlerMapping

创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.handler.RoutePredicateHandlerMapping 的 Bean 对象，用于查找匹配到 Route ，并进行处理。代码如下：

@Bean
public RoutePredicateHandlerMapping routePredicateHandlerMapping(FilteringWebHandler webHandler,
                                                                   RouteLocator routeLocator) {
    return new RoutePredicateHandlerMapping(webHandler, routeLocator);
}

在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 处理器 (3.2) 之 RoutePredicateHandlerMapping 路由匹配》详细解析 RoutePredicateHandlerMapping 的代码实现。

5.11 初始化 GatewayWebfluxEndpoint

创建一个类型为 org.springframework.cloud.gateway.actuate.GatewayWebfluxEndpoint 的 Bean 对象，提供管理网关的 HTTP API ，代码如下：

@ManagementContextConfiguration
@ConditionalOnProperty(value = "management.gateway.enabled", matchIfMissing = true)
@ConditionalOnClass(Health.class)
protected static class GatewayActuatorConfiguration {

    @Bean
    public GatewayWebfluxEndpoint gatewayWebfluxEndpoint(RouteDefinitionLocator routeDefinitionLocator, List<GlobalFilter> globalFilters,

        List<GatewayFilterFactory> GatewayFilters, RouteDefinitionWriter routeDefinitionWriter,
                                                         RouteLocator routeLocator) {
        return new GatewayWebfluxEndpoint(routeDefinitionLocator, globalFilters, GatewayFilters, routeDefinitionWriter, routeLocator);
    }
}

在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 网关管理 HTTP API》详细解析 GatewayWebfluxEndpoint 的代码实现。

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原始发表：2018-04-02，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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