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Spring Cloud Zuul 基本原理

Spring Cloud Zuul 底层是基于Servlet实现的,核心是通过一系列的ZuulFilter来完成请求的转发。

1、核心组件注册

1.1. EnableZuulProxy注解

启用Zuul作为微服务网关,需要在Application应用类加上@EnableZuulProxy注解,而该注解核心是利用@Import注解往Spring容器导入了ZuulProxyConfiguration配置类
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1.2. ZuulProxyConfiguration

ZuulProxyConfiguration继承了ZuulConfiguration。

1.2.1. ZuulConfiguration:

ZuulConfuguration主要是利用@Import往Spring容器注入了ServerPropertiesAutoConfiguration配置类(下一小节介绍),并且作为配置类往Spring容器注入了CompositeRouteLocator、SimpleRouteLocator、ZuulController、ZuulHandlerMapping、ZuulServlet等组件,基于Spring DispatcherServlet实现请求转发入口。
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还有ServletDetectionFilter、Servlet30WrapperFilter、SendResponseFilter、SendErrorFilter、SendForwardFilter等pre、post类型的过滤器,是Zuul实现路由转发的核心过滤器。
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还有ZuulRefreshListener监听器,同于监听应用内部事件,设置路由信息状态为dirty,实现动态更新。
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1.2.2. ZuulProxyConfiguration

当然了,ZuulProxyConfiguration本身也注入了实现路由转发的核心过滤器,包含route类型的过滤器:RibbonRoutingFilter、SimpleHostRoutingFilter。
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还有路由定位器DiscoveryClientRouteLocator,先调用父类SimpleRouteLocator获取配置文件中的路由配置,然后再从注册中心中补充路由信息。
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还有一个非常重要的Listener:ZuulDiscoveryRefreshListener,它实现了ApplicationListener接口,主要监听InstanceRegisteredEvent、ParentHearbeatEvent和HeartbeatEvent,根据注册中心发送的事件来更新最新的路由信息(设置路由信息状态为dirty)。
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2、路由配置注册

上面已经提到,Zuul是基于Servlet实现的,而根据请求URL找到对应Handler是利用HandlerMapping完成的,而Zuul也根据此实现了ZuulHandlerMapping实现类。

2.1. ZuulHandlerMapping

DispatcherServlet#initHandlerMappings
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2.2. ZuulHandlerMapping#lookupHandler

在DispatcherServlet在首次请求分发时,就会遍历所有HandlerMapping,然后根据请求去获取对应的Handler(HandlerExecutionChain,包含Handler和拦截器),当遍历到ZuulHandlerMapping时,会调用lookupHandler方法,如果是首次调用,会触发上面的registerHandlers方法,进行路由配置注册。
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2.3. ZuulHandlerMapping#registerHandlers

ZuulHandlerMapping首次根据url查找Handler时,会先找到所有的路由配置,然后遍历注册Handler(ZuulController);这里查找所有路由配置就是上面提到的DiscoveryClientRouteLocator。
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3、请求处理

DispatcherServlet分发请求的流程:

图片拿自网络

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3.1. ZuulController

在2.3.中,ZuulHandlerMapping给路由配置注册Handler时,对应的Handler是ZuulController。ZuulController继承了ServletWrappingController,底层是实现Controller接口。

3.2. SimpleControllerHandlerAdapter

根据上面流程图,找到HandlerMapping后,会继续找到能执行对应Handler的HandlerAdapter;而上面也提到,ZuulController是实现于Controller接口,所以最后定位到的是SimpleControllerHandlerAdapter。
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SimpleControllerAdapter执行请求逻辑非常简单,就是执行Handler的handleRequest方法,即执行ZuulController的handleRequest方法。
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3.3. ZuulController#handleRequest

ZuulController的handleRequest很简单,调用的是父类的handleRequestInternal方法。
但是我们需要注意ZuulController的构造函数,里面给servletClass、servletName和supportedMethods赋值了,其中servletClass尤为关键,因为后续处理就是调用此类实例的方法。
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3.4. ServletWrappingController

ServletWrappingController重写了InitializingBean#afterPropertiesSet方法,在设置实例属性后,根据servletClass实例化了servletInstance对象,这里就是ZuulServlet的实例。
ServletWrappingController的handleRequestInternal方法也很简单,就是调用servletInstance的service方法,这里就是ZuulServlet#service方法。
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3.5. ZuulServlet#service

ZuulServlet的service方法逻辑很简单,都是利用ZuulRunner来完成的;在ServletWrappingController实例化servletInstance时,同时调用了servletInstance的init方法,此时ZuulServlet同时会创建一个ZuulRunner实例。
service方法逻辑:

  1. 执行ZuulRunner#init方法,创建请求上下文RequestContext,并将利用HttpServletRequestWrapper和HttpServletResponseWrapper分别将HttpServletRequest和HttpServletResponse包装起来。
  2. 调用ZuulRunner#preRoute方法执行前置过滤器
  3. 调用ZuulRunner#route方法执行路由过滤器
  4. 调用ZuulRunner#postRoute方法执行后置过滤器
  5. 如果步骤2到步骤4出现错误,则执行ZuulRunner的error方法
  6. 最后,清理RequestContext内容(ThreadLocal)

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3.6. ZuulRunner

ZuulRunner实现也是非常简单,底层是利用FilterProcessor来实现的。
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3.7. FilterProcessor

FilterProcessor执行过滤器的逻辑也非常简单,就是根据过滤器类型找到所有的过滤器,然后遍历调用processZuulFilter方法执行,里面只要是执行ZuulFilter的runFilter方法,并且对错误信息和成功信息做统计。
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3.8. FilterLoader和FilterRegistry

FilterProcessor中是利用FilterLoader来完成过滤器的加载的,而FilterLoader最终是利用FilterRegistry来完成过滤器的加载。
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FilterLoader和FilterRegistry都是单例,在ZuulFilterConfiguration中创建,并注入到ZuulFilterInitializer中,最后并将ZuulFilterInitializer注入到Spring容器中。
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ZuulFilterInitializer实现了ServletContextListener接口,在Spring容器完成初始化时,会将ZuulFilter集合注入到FilterRregistry中。
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4. 核心过滤器

这里只要分析核心过滤器,不包含所有的过滤器。

4.1. 前置过滤器

4.1.1. ServletDetectionFilter

执行顺序为-3,主要是区分请求是通过Spring的DispatcherServlet处理运行的还是ZuulServlet来处理运行的。
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4.1.2. Servlet30WrapperFilter

执行顺序为-2,主要是将HttpServletRequest包装成Servlet30RequestWrapper。
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4.1.3. FormBodyWrapperFilter

执行顺序为-1,条件要么是Context-Type为application/x-www-form-urlencoded的请求,要么是Context-Type为multipart/form-data,且是由String的DispatcherServlet处理的请求,主要是将HttpServletRequest包装成FormBodyRequestWrapper。
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4.1.4. DebugFilter

执行顺序为1,条件要么配置里指定zuul.debug.request为true,要么请求参数debug为true。主要用来将当前请求上下文中的debugRouting和debugRequest参数设置为true;主要是做到灵活开关debug模式,开启debug模式时,会打印一些日志方便分析问题。
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4.1.5. PreDecorationFilter

执行顺序为5,条件要求请求上下文中不存在forward.do和serviceId参数,主要是做一个预处理,将相关信息存到上下文中,包含路由、后置、错误过滤器的过滤条件判断信息。
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4.2. 路由过滤器

4.2.1. RibbonRoutingFilter

执行顺序为10,条件是请求上下文中routeHost为null并且serviceId不为null,主要是构建Ribbon命令上下文,并且发起请求转发。
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在发起请求转发的时候,需要构建HTTP客户端,这里会根据配置和依赖来选用指定的HTTP客户端。
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4.2.2. SimpleHostRoutingFilter

执行顺序为100,条件是请求上下文中routeHost不为null,主要是直接根据物理地址发送请求,这里是直接调用原生的HttpClient包的客户端。
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4.2.3. SendForwardFilter

执行顺序为500,条件是请求上下文中forward.do不为null并且sendForwardFilter.ran为false,主要是做本地转发。
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4.3. 后置过滤器

4.3.1. SendResponseFilter

执行顺序为1000,条件是请求上下文中异常为null,并且响应头或响应体不为null,主要是将响应写回给客户端。
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4.4. 错误过滤器

4.4.1 SendErrorFilter

执行顺序为0,条件是请求上下文中异常不为null,并且sendErrorFilter.ran为false,主要是将异常写回给客户端。
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