得物技术网关路由匹配性能优化
为了进一步加强网络安全防范工作，近期对网关服务做了相关的安全升级，其中变化最大的一点是，网关不再提供URI模糊匹配的模式，形如 /api/v1/app/order/** 这样的配置已经不在支持，相信很多小伙伴已经感受到了日常开发上线的不便，但是需要理解的是，随着公司的体量的迅速发展，各方面越来越规范化，安全方面加强管控显然还是非常必要的。
首先看下得物流量传递的基本路径：
APP网关流量路径：四层高防 --> 阿里云SLB --> Gateway --> 业务服务/业务网关(提供协议转化 &接口聚合）
通常来说与业务方打交道的最多的是gateway 服务，很多萌新可能不是很理解网关具体在干啥，这里做个简要说明，网关最大的作用是提供流量分发，同时具备流量管控，防爬，黑白名单，基本鉴权，接口超时，灰度等常见功能；小伙伴们日常开发中最长用到的就是流量转发，比如新起一个服务需要对外网暴露接口，此时就需要在网关的路由管理上进行配置。
所以Spring gateway 的路由匹配就成了一个非常核心的关键功能，这里我们翻阅一下 Spring gateway 的源码。
由于Spring gateway 使用webflux 技术，整体的代码风格较为诡异。
这里简单介绍下webflux的基本概念：
flux 表示 1～N 数据元素
mono ，表示 0～1 个数据元素，
针对数据流的所有操作，在没有订阅之前都不会被触发，只有调用了 subscribe方法后才会实际触发。
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图一*
这里我们看下 DispatcherHandler 的handle 方法，该方法会进行webHandler 的适配，对于网关来说这里主要匹配的是RoutePredicateHandlerMapping 这一对象，我们可以从 hadlerMappings 对象中看到：
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RoutePredicateHandlerMapping 中的webHandle为 FilteringWebHandler 该handle 中包含了gateway 自带的以及网关自定义的共28个 GolobalFilter
讲到这里很多小伙伴可能会好奇，这个路由匹配到底是在哪儿做的呢，别急，我们慢慢开趴！
按照图一所示，选中mapping后会获取Handler,而获取handler 后优会调用 invokeHandler 方法，那么我么不妨先到 getHandler 方法中看看，点开 RoutePredicateHandlerMapping 源码，我们郁闷的发现并没有 getHandler 方法，而只有getHandlerInternal 方法，仔细看下 RoutePredicateHandlerMapping 的继承关系发现该类继承了 AbstractHandlerMapping， 而AbstractHandlerMapping 中 getHandler 方法早已存在，实现了HandlerMapping 接口同时也做了部分实现 ；废话不多说，源码底下无内鬼！！
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原来getHandlerInternal 是在 getHandler 方法中被调用的。这就解释得通了，
仔细观察了 getHandler 中的逻辑，并没有路由匹配的逻辑，此时嫌疑最大的当属 RoutePredicateHandlerMapping 的 getHandlerInternal 了！
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不出所料，lookupRoute 没跑了！！
lookupRoute的代码很简单，核心逻辑为简单的匹配，同时添加错误处理，在匹配成功的情况下会把路由信息添加到 ServerWebExchange 中的attributes 中，代码如下：
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观察filterWhen，我们会发现这是一个for循环匹配，也就是说，效率为O n, 在路由信息比较多的情况下非常糟糕，当然这不能怪Spring，毕竟gateway 设计之初，是支持各种正则，模糊匹配的，这种要求下，做到O 1的效率并不现实 ，但是结合得物当前的使用场景，我们可以做进一步的优化：
由于新的路由添加为精确模式，也就是每个接口对应一个路由，这种前提下，我们很显然的想到了HASH 算法，由于对于pathVariable模式的path也不再支持（小伙伴们可以思考下，这种接口有什么缺点） ，在收到请求的时候直接提取path部分，通过hash的方式获取到对应的路由信息，改造后的路由查找逻辑如下所示：
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findRoute(）方法中的逻辑非常简单的：
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为了保证并发安全，这里的pathRouteMap 为 ConcurrentHashMap ，其实修改为HashMap 也是可以的，因为路由匹配时，对map是只读操作，更新时候是整体map 引用替换：这里附上刷新路由缓存信息的代码
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由于更新路由信息的操作属于高危且核心的操作，对于一个批次的更新最好能够原子性完成，这里我们引入了Copy on write 的思路，修改的时候，先修改bakMap ，等到bakMap中的全部路由信息更新完成后，我们将实际使用的map 引用指向bakMap, 同时将bakMap设置为空。此外更新路由的操作一般来说都是事件触发异步完成，因此对于性能要求并不高，这里加上锁进一步保证路由更新完整性，防止在多个线程调用时，map与bakMap之间出现不匹配的情况！
需要指出的是 gateway 的路由查找逻辑依赖于 CachingRouteLocator， 该类监听路由更新事件，实际的路由刷新通过发布事件的方式完成。观察源码，我们发现处理路由刷新事件时调用了fetch 方法；
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同时在初始化阶段以及缓存命中失效阶段时也调用了 fetch方法（这里缓存是gateway自带的缓存机制，而非我们添加的Map缓存）
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因此我们可以在fetch 方法中加入 refreshPathRouteMap() 方法；
在lookupRoute 方法中的 this.routeLocator.getRoutes() 实际调用的是CachingRouteLocator#getRoutes(）方法。此方法直接返回被缓存的的信息，这里的缓存指的是 gateway 自带的
routes = CacheFlux.lookup(cache, CACHE_KEY, Route.class).onCacheMissResume(this::fetch);
逻辑简单翻译一下，就是如果缓存命中失败会调用fetch方法重新加载路由信息。
至此，路由匹配的逻辑大致分析完成！其实对于之前的 /api/v1/app/order/* 这种模式的路由也可以通过hash方式进行加速，只需要将 * 去掉，作为map的key，在处理请求的时候，尝试获取请求的前缀进行匹配即可！
最终我们实战观察一下改进的实际效果：
【得物技术网关路由匹配性能优化】
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可以发现，实际的CPU占用从原来的平均24% --> 12% ，比原先下降了一半左右！
文/簌语
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