API网段技术实战
介绍完API网段的相关理论后，你就可以了解API网段的功能、优点和缺点，然后我会介绍API网段在微服务项目中的技术框架和使用实践。
Zuul网段
虽然API网段并不是什么难的技术，但即使没有框架，我们也可以通过原生ServletFilter、HttpClient等远程调用方法来实现网段路由和过滤。 所以API网段的本质在于它解决问题的思路和方法，但是框架可以给我们带来很多便利，提高开发效率。 我们先来看看SpringCloud家族中的一个API网段框架：Zuul。
Zuul是应用最广泛的API网段框架之一。 它是由著名的Netflix公司开发的。 SpringCloud对Zuul进行了一层封装，提供请求路由、过滤等各种功能的灵活配置。 下面详细介绍SpringCloudNetflixZuul框架的具体使用方法。
1. 路由
首先，我们可以通过创建一个项目，但是添加Zuul依赖，或者直接将SpringCloud依赖和Zuul依赖添加到要开发的API网段项目中。 代码如下。
之后，只需在SpringBoot启动类上加上@EnableZuulProxy注解即可，代码如下。
关于完成网段的初始配置，Zuul的Spring Cloud Starter会完成实例化相关bean的工作。 接下来我们看看Zuul中如何做路由。
假设我们有一个用户服务，端口为8081，提供GET接口，请求地址为/users/{id}。 如果要查询ID1的用户信息并直接访问该用户服务的接口，则URL应为GET:8081/users/1。 如果使用Zuul进行路由，只需要在application.yml中进行配置即可。 代码如下。
如上面的代码所示，这里我们需要声明我们想要的路由规则。 首先在zuul.routes下为用户配置一条路由规则。 规则是请求的路径匹配/users/**，转发到地址：8081。比如这里Zuul的端口是9000，向API网段发送请求，地址是：9000/users/1，这个请求会通过Zuul的路由转发到：8081/uesrs/1。
stripPrefix 是什么意思？ stripPrefix默认值为true，即去掉请求的前缀。 例如，如果我们的路由规则是/users/**，Zuul会默认请求路径中的/users是路由规则，而不是实际需要转发的请求路径。 比如我们请求：9000/users/1，如果stripPrefix为true，Zuul请求的实际地址为：8081/1，路径中的/uesrs前缀会被手动去掉。 因此，如果真实的服务路径是/uesrs/**，通过将stripPrefix设置为false，Zuul将直接使用URL加上原始请求路径来转发请求。
其实我们也可以采用API网段与注册中心集成的形式，直接通过服务ID做路由，这样我们就不需要关心具体的服务地址和端口，从而可以手动发现服务。
假设现在Consul已经被激活为注册中心，Consul的服务地址为127.0.0.1:8500，用户服务已经向注册中心注册了自己的服务，服务ID为user-service（具体服务的注册和发现在第2章已经详细介绍过，这里不再赘述）。 作为SpringCloud的一员，SpringCloudNetflixZuul使用注册中心的配置与其他服务没有什么区别。 在API网段创建一个名为bootstrap.yml的配置文件，其配置内容如下。
之后，在application.yml文件中更改路由规则，如下所示。
这里只需要设置ServiceID即可通过注册中心直接路由到对应的服务地址。 事实上，由于这里使用Consul作为注册中心，所以首先必须启动一个Consul实例。 例如，可以使用Docker命令来快速启动Consul。 命令如下。
最后只需要引入Consul的依赖，并在build.gradle文件中添加以下内容即可。
在ZuulApplication中添加@EnableDiscoveryClient注解来开启注册功能，代码如下。
启动项目后，可以访问:8500查看服务是否注册成功，如图5.23所示。
2、服务整改
有人可能会问，既然集成了注册中心，那么Zuul就可以动态发现服务了。 如果部署该服务的多个实例，Zuul能否实现负载均衡和服务熔断？
通过查看注解@EnableZuulProxy的源码可以知道，SpringCloudNetflixZuul已经集成了Ribbon和Hystrix这两个框架，这在第2章和第3章中已经详细介绍过，所以Zuul本身已经具备了负载均衡和服务熔断的能力。
需要注意的是，Zuul的负载均衡只支持ServiceID的路由方式。 如果使用path+ServiceID的路由配置，这里就不需要写任何代码了。 Zuul可以通过外部的RibbonRoutingFilter实现负载均衡，默认使用Ribbon寻址方式。
ServiceID需要注册中心的支持。 如果当前环境没有集成的注册中心，是不是就不能用来做负载均衡呢？ Ribbon本身定位为客户端的负载均衡器，不一定要和注册中心集成。 如果我们在Zuul中使用URL形式的路由规则，如何实现负载均衡呢？
很简单，只需要改几个配置，虚拟一个ServiceID，然后指定ServiceID对应的服务地址即可，配置内容如下。
从上面的配置可以看出，我们禁用注册中心，仍然将ServiceID配置为users-service，然后通过指定users-service的listOfServers属性来声明该服务对应的地址。 多个节点之间用“,”分隔，这样Zuul路由时就可以进行负载均衡，无需使用注册中心。
介绍完负载均衡，我们再来说说服务熔断。 之前说过SpringCloudNetflixZuul本身就集成了Hystrix。 这么具体怎么用呢？ 正如第3章介绍的，Hystrix服务熔断的核心思想是指定降级（fallback）的方法，然后在服务宕机时快速给调用者反馈。 使用Zuul搭建API网段后，请求由Zuul路由到服务器。 降级应该在哪里设置？ 图5.10中，API网段的断开应该是针对服务器的。 因此，为了设置服务降级，SpringCloudNetflixZuul提供了相应的socket FallbackProvider。 只有实现它才能设置服务级别的熔断策略。 代码如下。
其中，getRoute方法需要返回对应路由规则中配置的ServiceID。 这里断开的对象是用户服务，所以返回users-service，其实不用注册中心就可以实现服务断路器。 具体方法与前面介绍的不使用注册中心的负载均衡配置相同。 之后，在FallbackResponse方法中，返回ClientHttpResponse对象作为降级策略。 我们可以自由设置响应的状态信息、响应头、响应体等。
不仅是服务熔断和降级，SpringCloudNetflixZuul还可以配置线程隔离策略。 例如，我们可以将Hystrix默认的线程池隔离策略更改为使用信号量隔离策略，配置如下。
3. 过滤
API网段除了路由和服务调节之外，还有一个重要的功能，那就是请求过滤。 下面看一下Zuul中过滤器的使用。 在Zuul中，我们可以通过继承Zuul提供的具体类ZuulFilter来定义一个新的过滤器，代码如下。
其中，filterType()返回过滤器的类型。 目前，有五种类型的过滤器：pre、route、post、error 和 static。 含义如下。
(1) pre：在路由之前执行。
(2)route：路由时执行。
(3)post：路由后执行。
(4) error：当路由发生异常时执行。
(5)static：请求静态资源时执行。
定义filterType()相当于定义了过滤器的执行时机，那么如果定义了多个预过滤器，它们的顺序是怎样的呢？ filterOrder() 用于定义同一类型过滤器的执行顺序。 一般情况下，如果过滤器没有顺序要求，可以直接返回0。整数值越小，对应的过滤器越早执行。
shouldFilter() 很容易理解。 只有返回true时，过滤器才会被执行，所以这里可以定义一些规则，或者通过配置文件来灵活、可插拔地使用过滤器。
run()方法是过滤器的执行方法，你想让过滤器完成的事情都会写在run方法中。 例如，我们需要在所有路由的返回中添加自定义的消息头，那么我们可以编写一个post类型的过滤器，然后定义run技巧，内容如下。
因为run方法没有注入任何参数，所以我们可以通过Zuul提供的RequestContext获取请求和响应信息，然后更改响应头并添加需要添加的内容。 如果想阻止请求通过过滤器进行路由，可以使用前置过滤器，然后在run方法中抛出异常，代码如下。
如上面的代码所示，当请求的token认证失败时，可以抛出认证异常，此时请求被中断，但是身份认证一般是使用Spring Security完成的，Spring Security的基本用法将在5.5.3节中介绍。
不仅可以灵活定制过滤器，SpringCloudNetflixZuul还提供了一些外部过滤器，比如敏感信息头过滤器。 我们不需要编写代码，通过简单的配置就可以过滤请求头中的一些敏感信息。 从源码中我们可以知道SpringCloudNetflixZuul默认过滤脑信息中的三种数据：cookie、Set-cookie和Authorization。 当请求通过Zuul路由到特定服务时，一旦leg中存在cookie、Set-cookie和Authorization信息，就会将其删除。 我们也可以通过配置文件来改变这个配置，内容如下。
这里需要注意的是，新的配置会取代默认的配置，所以如果只想添加一些敏感头过滤，则必须添加cookie、Set-cookie和Authorization，代码如下。
这里介绍一下Zuul的使用。 详细教程可以查看 SpringCloudNetflix 官方文档，或者直接访问 Zuul 的 GitHub 官网。
Spring云网关
继NetflixZuul之后，SpringCloud又开发了新的API网段框架——SpringCloudGateway，它是基于Spring5开发的非阻塞API网段框架。 与 Zuul 相比，Spring Cloud Gateway 还支持长连接，因此它可以支持使用 WebSocket 来提供简单有效的方式路由到 API，并为其提供横切关注点，例如安全性、监控/指标和弹性。
Spring官网上列出了Spring Cloud Gateway的功能特点，如下。
（1）基于Springframework5、ProjectReactor和SpringBoot2.0建立。
(2)可以根据请求的任意属性来匹配路由。
（3）判断条件（Predicates）和过滤器（Filters）可以作用于具体的路由。
(4) 集成Hystrix断路器。
(5)集成Spring Cloud Discovery客户端。
(6) 判定条件(Predicates)和过滤器(Filters)，方便编译。
(7)请求速率限制，即限流。
(8)路径重绘。
可见Spring Cloud Gateway比Zuul更灵活、更强大，更适合Spring Cloud。 下面介绍Spring Cloud Gateway的使用。
首先，您可以使用该工具或新建一个Gradle项目来添加SpringCloudGateway的依赖。 build.gradle文件的内容如下。
1. 路由
假设有一个用户服务，提供一个用于查询用户的套接字。 与Zuul的使用类似，我们可以快速减少配置文件中的路由配置，更改application.yml的内容如下。
上面的代码中，我们可以定义多条路由规则，其中id是路由的唯一标识，uri是原始服务的地址，predicates是判断请求是否匹配的条件。
不仅仅是Path，Spring Cloud Gateway还提供了更灵活的判断规则。 例如我们可以使用cookie来进行路由，代码如下。
上面的配置意味着只要请求中包含key为test、value为123的cookie，该请求就会匹配到该路由。 其实条件也是可以组合的，比如下面的配置。
上述配置意味着请求必须同时满足/users/**的路径，并且请求必须有test=123和test2=456的两组cookie来匹配路由。
不仅仅是Path和cookie，Spring Cloud Gateway还提供了多种匹配方式。 例如我们可以根据请求头来匹配路由，配置如下。
上述配置意味着请求头必须包含X-request-id信息，但值必须是users-service，这样请求才会匹配路由。 据悉，还可以基于HTTP Method进行路由，比如匹配所有GET方法，如下。
或者也可以根据请求的参数进行路由，配置如下。
上述配置意味着请求的URL参数必须包含参数a=123才能匹配路由，如//localhost:8080/users/1?a=123。
不仅仅是这种匹配方式，Spring Cloud Gateway还提供了一些特殊的路由形式，比如按照时间来进行Before、After、Between等。 这里以Between为例，我们会按照时间段的规则请求路由，配置如下。
上述配置意味着2018年1月1日到2018年12月31日期间的所有请求都会匹配该路由规则。 值得注意的是，因为匹配的是客户端产生请求的时间，所以时间配置需要配置时区。 Between 表示请求时间在两个指定时间之间。 同样，Before和After表示请求时间在指定时间之前和之后，只需要一次。
据悉，Spring Cloud Gateway还提供了基于Host和RemoteAddr的匹配规则，这里不再一一演示，所有规则都可以组合使用。
2.过滤
不仅仅是路由，Spring Cloud Gateway还提供了很多强大的外部过滤器，每个过滤器都可以直接配置成路由。 例如，我们可以使用AddRequestHeader和AddResponseHeader来减少请求或响应的腹部信息。 以AddResponseHeader为例，配置如下。
请求API网段后，在返回的响应头中可以获取到X-test=1的信息。 除了添加标头信息外，还可以通过RemoveRequestHeader和RemoveResponseHeader删除请求和响应标头信息。 以RemoveRequestHeader为例，配置如下。
上述配置可以删除请求头中关键字为Set-cookie的腹部信息。 不仅可以改变请求和响应的肚皮信息，Spring Cloud Gateway还提供了一个过滤器来改变请求的参数，配置如下。
上面的配置可以将我们所做的前缀添加到请求的路径中。 例如，如果请求路径为/users/1，则实际请求将路由到：8081/myservice/users/1。
除了上述外部过滤器之外，Spring Cloud Gateway还提供了其他过滤器。 例如，用于管理Session的SaveSession过滤器、用于设置状态的SetStatus过滤器、用于重定向的RedirectTo过滤器等等。
3、服务整改
不仅仅是这个路由级别的过滤器31段均衡器软件教程，Spring Cloud Gateway还提供了一些全局的过滤器，比如LoadBalancerClient，它可以帮助我们完成负载均衡的工作。
其实如果需要集成注册中心，首先要添加注册中心的相关依赖，在build.gradle中添加如下依赖。
之后，减少并配置其他注册表服务，例如减少bootstrap.yml文件，内容如下。
最后更改路由uri，配置如下。
这里lb://前面是服务的应用名称，这样SpringCloudGateway就可以通过LoadBalancerClient完成客户端负载均衡操作。
不仅仅是负载均衡，SpringCloudGateway还集成了Hystrix，可以完成服务熔断和降级的处理。 首先需要添加SpringCloudNetflixHystrix的依赖，并在build.gradle中添加如下依赖。
之后，更改application.yml的路由配置，如下所示。
在上面的配置中，减少一个Hystrix过滤器，然后SpringCloudGateway会创建一个HystrixCommand来完成服务熔断和降级操作。 通过参数（args）的配置，可以指定HystrixCommand的名称和fallback的uri，并配置降级策略跳转到/users/fallback地址31段均衡器软件教程，因此需要添加一个降级服务，并在API网段添加一个Controller。 代码如下。
我们可以关闭用户服务，测试一下熔断是否有效。 关闭用户服务后，通过API网段再次调用用户接口，会返回usersservicecrashed消息。
Spring Cloud Gateway不仅提供基本的负载均衡和服务熔断，还提供了基于Redis的服务限流功能。 Spring Cloud Gateway通过RequestRateLimiter过滤器完成限流工作。 由于Spring Cloud Gateway是非阻塞架构，因此需要集成spring-boot-starter-dataredis-reactive来连接Redis，并在build.gradle中添加以下依赖。
然后就可以配置Redis的连接信息了，默认是localhost:6379，内容如下。
然后添加RequestRateLimiter过滤器并进行如下配置。
这里用到了令牌桶算法（TokenBucketAlgorithm）。 参数redis-rate-limiter.replenishRate表示每秒允许用户的最大请求数，即每秒令牌桶的填充率。 如果设置为10，则表示令牌桶每秒最多只能装满10个请求，多余的请求不会丢失。 相反，请等待令牌桶中有可用空间，然后再继续执行。 redis-rate-limiter.burstCapacity 也表示 1s 允许的最大请求数，但与 redis-rate-limiter.burstCapacity 不同的是，burstCapacity 会直接拒绝多余的请求。 例如burstCapacity设置的值为20，那么一旦请求超过20，多余的请求就会被放弃，不再执行。
当然限流需要指定一个KeyResolver才能正常工作。 KeyResolver可以理解为限流的维度。 比如我们根据请求的路径进行限流，配置一个KeyResolver Bean，内容如下。
配置文件中，key-resolver: "#{@pathKeyResolver}" 指定bean的名称，即pathKeyResolver，之后对相同路径的请求将被限制。
Spring Cloud Gateway的使用就介绍到这里了，大家可以去Spring Cloud Gateway官网查看更详细的教程。
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