Spring Cloud Gateway自定义过滤器实战(观测断路器状态变化)
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【Spring Cloud Gateway自定义过滤器实战(观测断路器状态变化)】https://github.com/zq2599/blog_demos
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本篇概览
- 本文是《Spring Cloud Gateway实战》系列的第七篇，前面的文章咱们学习了各种内置过滤器，还在《Spring Cloud Gateway的断路器(CircuitBreaker)功能》一文深入研究了断路器类型的过滤器（理论&实战&源码分析皆有），相信聪明的您一定会有此疑问：内置的再多也无法覆盖全部场景，定制才是终极武器
- 所以今天咱们就来开发一个自己专属的过滤器，至于此过滤器的具体功能，其实前文已埋下伏笔，如下图：
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- 简单来说，就是在一个有断路器的Spring Cloud Gateway应用中做个自定义过滤器，在处理每个请求时把断路器的状态打印出来，这样咱们就能明明白白清清楚楚知道断路器的状态啥时候改变，变成了啥样，也算补全了《Spring Cloud Gateway的断路器(CircuitBreaker)功能》的知识点
- 过滤器分为全局和局部两种，这里咱们选用局部的，原因很简单：咱们的过滤器是为了观察断路器，所以不需要全局生效，只要在使用断路器的路由中生效就够了；
- 咱们先看看自定义局部过滤器的的基本套路：
- 新建一个类（我这里名为StatePrinterGatewayFilter.java），实现GatewayFilter和Ordered接口，重点是filter方法，该过滤器的主要功能就在这里面实现
- 新建一个类（我这里名为StatePrinterGatewayFilterFactory.java），实现AbstractGatewayFilterFactory方法，其apply方法的返回值就是上一步新建的StatePrinterGatewayFilter的实例，该方法的入参是在路由配置中过滤器节点下面的配置，这样就可以根据配置做一些特殊的处理，然后再创建实例作为返回值
- StatePrinterGatewayFilterFactory类实现String name()方法，该方法的返回值就是路由配置文件中过滤器的name
- String name()也可以不实现，这是因为定义该方法的接口中有默认实现了，如下图，这样您在路由配置文件中过滤器的name只能是StatePrinter：
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- 在配置文件中，添加您自定义的过滤器，该操作和之前的添加内置过滤器一模一样
- 以上就是自定义过滤器的基本套路了，可见还是非常简单的，接下来的实战也是按照这个套路来的
- 在编写自定义过滤器代码之前，还有个拦路虎等着我们，也就是咱们过滤器的基本功能：如何取得断路器的状态
- 前文的代码分析中，咱们了解到断路器的核心功能集中在SpringCloudCircuitBreakerFilterFactory.apply方法中（没错，就是刚才提到的apply方法），打开这个类，如下图，从绿框可见断路器功能来自名为cb的对象，而这个对象是在红框处由reactiveCircuitBreakerFactory创建的：
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- 展开上图红框右侧的reactiveCircuitBreakerFactory.create方法继续看，最终跟踪到了ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory类，发现了一个极其重要的变量，就是下图红框中的circuitBreakerRegistry，它的内部有个ConcurrentHashMap(InMemoryRegistryStore的entryMap)，这里面存放了所有断路器实例：
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- 此时您应该想到了，拿到断路器的关键就是拿到上图红框中的circuitBreakerRegistry对象，不过怎么拿呢？首先它是私有类型的，其次虽然有个方法返回了该对象，但是此方法并非public的，如下图红框：
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- 这个问题当然难不倒聪明的您了，没错，用反射修改此方法的访问权限，稍后的代码中咱们就这么干
- 还剩最后一个问题：circuitBreakerRegistry是ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory的成员变量，这个ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory从哪获取？
- 如果您配置过断路器，对这个ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory就很熟悉了，设置该对像是配置断路器的基本操作，回顾一下前文的代码：
@Configuration
public class CustomizeCircuitBreakerConfig {@Bean
public ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory defaultCustomizer() {CircuitBreakerConfig circuitBreakerConfig = CircuitBreakerConfig.custom() //
.slidingWindowType(CircuitBreakerConfig.SlidingWindowType.TIME_BASED) // 滑动窗口的类型为时间窗口
.slidingWindowSize(10) // 时间窗口的大小为60秒
.minimumNumberOfCalls(5) // 在单位时间窗口内最少需要5次调用才能开始进行统计计算
.failureRateThreshold(50) // 在单位时间窗口内调用失败率达到50%后会启动断路器
.enableAutomaticTransitionFromOpenToHalfOpen() // 允许断路器自动由打开状态转换为半开状态
.permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(5) // 在半开状态下允许进行正常调用的次数
.waitDurationInOpenState(Duration.ofSeconds(5)) // 断路器打开状态转换为半开状态需要等待60秒
.recordExceptions(Throwable.class) // 所有异常都当作失败来处理
.build();
ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory factory = new ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory();
factory.configureDefault(id -> new Resilience4JConfigBuilder(id)
.timeLimiterConfig(TimeLimiterConfig.custom().timeoutDuration(Duration.ofMillis(200)).build())
.circuitBreakerConfig(circuitBreakerConfig).build());
return factory;
}
}- 既然ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory是spring的bean，那我们在StatePrinterGatewayFilterFactory类中用Autowired注解就能随意使用了
- 至此，理论分析已全部完成，问题都已经解决，开始编码
- 本篇实战中的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blo...)：
| 名称 | 链接 | 备注 |
|---|---|---|
| 项目主页 | https://github.com/zq2599/blo... | 该项目在GitHub上的主页 |
| git仓库地址(https) | https://github.com/zq2599/blo... | 该项目源码的仓库地址，https协议 |
| git仓库地址(ssh) | git@github.com:zq2599/blog_demos.git | 该项目源码的仓库地址，ssh协议 |
- 这个git项目中有多个文件夹，本篇的源码在spring-cloud-tutorials文件夹下，如下图红框所示：
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- spring-cloud-tutorials文件夹下有多个子工程，本篇的代码是circuitbreaker-gateway，如下图红框所示：
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编码
- 前文创建了子工程circuitbreaker-gateway，此工程已添加了断路器，现在咱们的过滤器代码就写在这个工程中是最合适的了
- 接下来按照套路写代码，首先是StatePrinterGatewayFilter.java，代码中有详细注释就不再啰嗦了，要注意的是getOrder方法返回值是10，这表示过滤器的执行顺序：
package com.bolingcavalry.circuitbreakergateway.filter;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreaker;
import io.github.resilience4j.circuitbreaker.CircuitBreakerRegistry;
import io.vavr.collection.Seq;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.circuitbreaker.resilience4j.ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
import java.lang.reflect.Method;
public class StatePrinterGatewayFilter implements GatewayFilter, Ordered {private ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;
// 通过构造方法取得reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory实例
public StatePrinterGatewayFilter(ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory) {
this.reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory = reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;
}private CircuitBreaker circuitBreaker = null;
@Override
public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
// 这里没有考虑并发的情况，如果是生产环境，请您自行添加上锁的逻辑
if (null==circuitBreaker) {
CircuitBreakerRegistry circuitBreakerRegistry = null;
try {
Method method = reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory.getClass().getDeclaredMethod("getCircuitBreakerRegistry",(Class[]) null);
// 用反射将getCircuitBreakerRegistry方法设置为可访问
method.setAccessible(true);
// 用反射执行getCircuitBreakerRegistry方法，得到circuitBreakerRegistry
circuitBreakerRegistry = (CircuitBreakerRegistry)method.invoke(reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory);
} catch (Exception exception) {
exception.printStackTrace();
}// 得到所有断路器实例
Seq seq = circuitBreakerRegistry.getAllCircuitBreakers();
// 用名字过滤，myCircuitBreaker来自路由配置中
circuitBreaker = seq.filter(breaker -> breaker.getName().equals("myCircuitBreaker"))
.getOrNull();
}// 取断路器状态，再判空一次，因为上面的操作未必能取到circuitBreaker
String state = (null==circuitBreaker) ? "unknown" : circuitBreaker.getState().name();
System.out.println("state : " + state);
// 继续执行后面的逻辑
return chain.filter(exchange);
}@Override
public int getOrder() {
return 10;
}
} - 接下来是StatePrinterGatewayFilterFactory.java，这里用不上什么配置，所以apply方法的入参也就没用上，需要注意的是通过Autowired注解拿到了reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory，然后通过构造方法传递给了StatePrinterGatewayFilter实例：
package com.bolingcavalry.circuitbreakergateway.filter;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.circuitbreaker.resilience4j.ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class StatePrinterGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory- 最后是配置文件，完整的配置文件如下，可见我们将CircuitBreakerStatePrinter过滤器加了进来，放到最后：
server:
#服务端口
port: 8081
spring:
application:
name: circuitbreaker-gateway
cloud:
gateway:
routes:
- id: path_route
uri: http://127.0.0.1:8082
predicates:
- Path=/hello/**
filters:
- name: CircuitBreaker
args:
name: myCircuitBreaker
- name: CircuitBreakerStatePrinter- 再次运行单元测试类CircuitbreakerTest.java，如下图红框所示，断路器状态已经打印出来，至此，我们可以精确把握断路器的状态变化了：
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分析请求被filter漏掉的问题
- 有个很明显的问题，聪明睿智的您当然不会忽略：上图绿框中的连续四个响应，对应的断路器状态都没有打印出来，要知道，咱们的过滤器可是要处理每一个请求的，怎么会连续漏掉四个呢？
- 其实原因很容易推理出来：断路器CircuitBreaker的filter先执行，然后才是咱们的CircuitBreakerStatePrinter，而处于开启状态的断路器会直接返回错误给调用方，其后面的filter都不会执行了
- 那么问题来了：如何控制CircuitBreaker和CircuitBreakerStatePrinter这两个filter的顺序，让CircuitBreakerStatePrinter先执行？
- CircuitBreakerStatePrinter是咱们自己写的代码，修改StatePrinterGatewayFilter.getOrder的返回值可以调整顺序，但CircuitBreaker不是咱自己的代码呀，这可如何是好？
- 老规矩，看看断路器的源码，前文已经分析过了，断路器最重要的代码是SpringCloudCircuitBreakerFilterFactory.apply方法，如下图红框，生成的filter是GatewayFilter接口的实现类：
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- 再看加载过滤器到集合的那段关键代码，在RouteDefinitionRouteLocator.loadGatewayFilters方法中，如下图所示，由于CircuitBreaker的filter并没有实现Ordered接口，因此执行的是红框中的代码，代表其顺序的值等于i+1，这个i就是遍历路由配置中所有过滤器时的一个从零开始的自增变量而已：
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- 回顾咱们的路由配置，CircuitBreaker在前，CircuitBreakerStatePrinter在后，所以，在添加CircuitBreaker的时候，i等于0，那么CircuitBreaker的order就等于i+1=1了
- 而CircuitBreakerStatePrinter实现了Ordered接口，因此不会走红框中的代码，其order等于咱们写在代码中的值，咱们写的是10
- 所以：CircuitBreaker的order等于1，CircuitBreakerStatePrinter等于10，当然是CircuitBreaker先执行了！
- 知道了原因，改起来就容易了，我的做法很简单：StatePrinterGatewayFilter不再实现Ordered，这样就和CircuitBreaker的filter一样，执行的是上图红框中的代码，这样，在配置文件中，谁放在前面谁就先执行
- 代码就不贴出来了，您自行删除StatePrinterGatewayFilter中和Ordered相关的部分即可
- 配置文件调整后如下：
server:
#服务端口
port: 8081
spring:
application:
name: circuitbreaker-gateway
cloud:
gateway:
routes:
- id: path_route
uri: http://127.0.0.1:8082
predicates:
- Path=/hello/**
filters:
- name: CircuitBreakerStatePrinter
- name: CircuitBreaker
args:
name: myCircuitBreaker- 改完了，再次运行CircuitbreakerTest.java，如下图，这一次，每个请求都会打印出此时断路器的状态：
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知识点小结
- 至此，用于观测断路器状态的自定义过滤器就算完成了，整个过程还是有不少知识点的，咱们来盘点一下：
- 常规的局部过滤器开发步骤
- 过滤器执行顺序的逻辑
- spring的依赖注入和自动装配
- 断路器的filter源码
- java的反射基本功
- 本文与《Spring Cloud Gateway的断路器(CircuitBreaker)功能》结合，诚意满满的带给您理论结合实战的体验，希望能给您学习Spring Cloud Gateway的过程中带来一些参考；
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