Spring Cloud 快速入门 2:配置管理、远程调用和网关
# 1. Nacos 配置管理
Nacos 除了可以做注册中心,同样可以做配置管理来使用。
# 1.1 统一配置管理
当微服务部署的实例越来越多,达到数十、数百时,逐个修改微服务配置就会让人抓狂,而且很容易出错。我们需要一种统一配置管理方案,可以集中管理所有实例的配置。
Nacos 一方面可以将配置集中管理,另一方可以在配置变更时,及时通知微服务,实现配置的热更新。
# 1.1 在 nacos 中添加配置文件
在 nacos 控制台的配置列表
一栏中,可以添加配置文件,填写如下配置信息:
- 注意:项目的核心配置,需要热更新的配置才有放到 nacos 管理的必要。基本不会变更的一些配置还是保存在微服务本地比较好。
# 1.1.2 从微服务拉取配置
微服务要拉取 nacos 中管理的配置,并且与本地的 application.yml 配置合并,才能完成项目启动。
但如果尚未读取 application.yml,又如何得知 nacos 地址呢?因此 Spring 引入了一种新的配置文件:bootstrap.yaml 文件,会在 application.yml 之前被读取,流程如下:
# 1)引入 nacos-config 依赖
首先,在 user-service 服务中,引入 nacos-config 的客户端依赖:
<!--nacos配置管理依赖-->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>
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# 2)添加 bootstrap.yaml
然后,在 user-service 中添加一个 bootstrap.yaml 文件:
spring:
application:
name: userservice # 服务名称
profiles:
active: dev #开发环境,这里是dev
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
config:
file-extension: yaml # 文件后缀名
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这里会根据 spring.cloud.nacos.server-addr
获取 nacos 地址,再根据
${spring.application.name}-${spring.profiles.active}.${spring.cloud.nacos.config.file-extension}
作为文件id,来读取配置。
比如本例中,就是去读取 userservice-dev.yaml
:
# 3)读取 nacos 配置
在 user-service 中的 UserController 中添加业务逻辑,读取 pattern.dateformat 配置(这个配置字段是写在 nacos 中的):
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
...
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@Autowired
private UserService userService;
@Value("${pattern.dateformat}")
private String dateformat;
@GetMapping("now")
public String now(){
return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));
}
// ...
}
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- 第 12 行实际读取的是配置在 nacos 中的数据。
启动后,在页面访问就可以看到效果。
# 1.2 配置热更新
刚刚的配置方式不能配置热更新,我们最终的目的,是修改 nacos 中的配置后,微服务中无需重启即可让配置生效,也就是配置热更新。
实现方式有两种:
# 🖊 方式一:用注解 @RefreshScope
在 @Value 注入的变量所在类上添加注解 @RefreshScope:
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
@RefreshScope
public class UserController {
@Value("${pattern.dateformat}")
private String dateformat;
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# 🖊 方式二:用注解 @ConfigurationProperties
使用 @ConfigurationProperties 注解代替 @Value 注解。
在 user-service 服务中,添加一个类,读取 nacos 中的 patterrn.dateformat 字段:
import lombok.Data;
...
@Component
@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties {
private String dateformat;
}
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在 UserController 中使用这个类代替 @Value:
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@Autowired
private PatternProperties patternProperties;
@GetMapping("now")
public String now(){
return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.getDateformat()));
}
}
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# 1.3 配置共享
问题引入:我们可能在 dev 或 prod 等多个环境中,对同一个配置字段采用相同的值,那我们如果把在不同环境的配置文件中写相同的配置字段值,会产生冗余。那我们可不可以多个 profile 共享某一部分的配置数据呢?
其实微服务启动时,会去 nacos 读取多个配置文件,例如:
[spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml
,例如:userservice-dev.yaml[spring.application.name].yaml
,例如:userservice.yaml
无论 profile 如何变化,[spring.application.name].yaml
这个文件一定会加载,因此多环境共享配置可以写入这个文件。
在 Nacos 中添加该配置文件后,按照之前的使用方式即可。可以看出来,不管是dev,还是test环境,都读取到了在这个配置中的属性值。
- 在
Active profiles
中可以修改所处的 profile 环境。
# 配置文件的优先级
当 nacos、服务本地同时出现相同属性时,优先级有高低之分:
- 线上(nacos)中的配置优先于本地配置;
- 当前环境的配置优先于共享环境的配置。
# 1.4 搭建 Nacos 集群
Nacos 生产环境下一定要部署为集群状态。
大致步骤:
- 搭建 MySQL 集群并初始化数据库表
- 下载解压 nacos
- 修改集群配置(节点信息)、数据库配置
- 分别启动多个 nacos 节点
- Nginx 反向代理
# 2. Feign 远程调用
先来看之前用 RestTemplate 发起远程调用的代码存在的问题:
String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
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- 代码可读性差,编程体验不统一
- 参数复杂 URL 难以维护
Feign 是一个声明式的 http 客户端,官方地址 (opens new window),其作用就是帮助我们优雅的实现 http 请求的发送,解决上面提到的问题。
# 2.1 Feign 替代 RestTemplate
Feign 使用步骤如下:
# 1)引入依赖
我们在 order-service 服务的 pom 文件中引入 feign 的依赖:
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
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# 2)添加注解
在 order-service 的启动类添加注解开启 Feign 的功能:
@EnableFeignClients
@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
}
...
}
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# 3)编写 Feign 的客户端
在 order-service 中新建一个接口,内容如下:
package cn.itcast.order.client;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
...
@FeignClient("userservice")
public interface UserClient {
@GetMapping("/user/{id}")
User findById(@PathVariable("id") Long id);
}
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这个客户端主要是基于 Spring MVC 的注解来声明远程调用的信息,比如:
- 服务名称:userservice
- 请求方式:GET
- 请求路径:/user/{id}
- 请求参数:Long id
- 返回值类型:User
这很像 controller,这正是 Feign 为了方便我们的学习所做的。
这样,Feign 就可以帮助我们发送 http 请求,无需自己使用 RestTemplate 来发送了。
# 4)测试
修改 order-service 中的 OrderService 类中的 queryOrderById 方法,使用 Feign 客户端代替 RestTemplate:
@Autowired
private UserClient userClient;
public Order queryOrderById(Long orderId) {
Order order = orderMapper.findById(orderId);
User user = userClient.findById(order.getUserId());
order.setUser(user);
return order;
}
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# 2.2 自定义配置
Feign 可以支持很多的自定义配置,如下表所示:
类型 | 作用 | 说明 |
---|---|---|
feign.Logger.Level | 修改日志级别 | 包含四种不同的级别:NONE、BASIC、HEADERS、FULL。默认是 NONE。 |
feign.codec.Decoder | 响应结果的解析器 | http 远程调用的结果做解析,例如解析 json 字符串为 java 对象 |
feign.codec.Encoder | 请求参数编码 | 将请求参数编码,便于通过 http 请求发送 |
feign. Contract | 支持的注解格式 | 默认是 Spring MVC 的注解 |
feign. Retryer | 失败重试机制 | 请求失败的重试机制,默认是没有,不过会使用 Ribbon 的重试 |
- 一般情况下,默认值就能满足我们使用,如果要自定义时,只需要创建自定义的 @Bean 覆盖默认 Bean 即可。通常我们需要配置的就是日志级别。
下面以配置日志格式为例来演示如何自定义配置。
# 🖊 方式一:配置文件方式
基于配置文件修改 feign 的日志级别可以针对单个服务:
feign:
client:
config:
userservice: # 针对某个微服务的配置
loggerLevel: FULL # 日志级别
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也可以针对所有服务:
feign:
client:
config:
default: # 这里用default就是全局配置,如果是写服务名称,则是针对某个微服务的配置
loggerLevel: FULL # 日志级别
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日志的级别分为四种:
- NONE:不记录任何日志信息,这是默认值。
- BASIC:仅记录请求的方法,URL 以及响应状态码和执行时间
- HEADERS:在 BASIC 的基础上,额外记录了请求和响应的头信息
- FULL:记录所有请求和响应的明细,包括头信息、请求体、元数据。
# 🖊 方式二:Java 代码方式
也可以基于Java代码来修改日志级别,先声明一个类,然后声明一个 Logger.Level
的对象:
public class DefaultFeignConfiguration {
@Bean
public Logger.Level feignLogLevel(){
return Logger.Level.BASIC; // 日志级别为BASIC
}
}
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而后,如果要全局生效,将其放到启动类的 @EnableFeignClients 这个注解中:
@EnableFeignClients(defaultConfiguration = DefaultFeignConfiguration.class)
如果是局部生效,则把它放到对应的 @FeignClient 这个注解中:
@FeignClient(value = "userservice", configuration = DefaultFeignConfiguration.class)
# 2.3 Feign 性能优化
Feign 底层发起 http 请求,依赖于其它的框架。其底层客户端实现包括:
- URLConnection:JDK 自带,默认实现,不支持连接池
- Apache HttpClient :支持连接池
- OKHttp:支持连接池
因此提高 Feign 的性能主要手段就是使用连接池代替默认的 URLConnection。
这里我们用 Apache 的 HttpClient 来演示。
# 1)引入依赖
在 order-service 的 pom 文件中引入 Apache 的 HttpClient 依赖:
<!--httpClient的依赖 -->
<dependency>
<groupId>io.github.openfeign</groupId>
<artifactId>feign-httpclient</artifactId>
</dependency>
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# 2)配置连接池
在 order-service 的 application.yml 中添加配置:
feign:
client:
config:
default: # default全局的配置
loggerLevel: BASIC # 日志级别,BASIC就是基本的请求和响应信息
httpclient:
enabled: true # 开启feign对HttpClient的支持
max-connections: 200 # 最大的连接数
max-connections-per-route: 50 # 每个路径的最大连接数
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总结:Feign 的优化
- 日志级别尽量用 basic
- 使用 HttpClient 或 OKHttp 代替 URLConnection
- 引入 feign-httpClient 依赖
- 配置文件开启 httpClient 功能,设置连接池参数
# 2.4 Feign 最佳实践
对比 Feign Client 和所调用的 Controller,可以发现两者代码存在冗余,有没有什么办法能够简化这种重复代码的编写呢?
# 2.4.1 继承方式
一样的代码可以通过继承来共享:
1)定义一个 API 接口,利用定义方法,并基于 Spring MVC 注解做声明。
2)Feign 客户端和 Controller 都集成该接口
优点:简单,实现了代码共享
缺点:
- 服务的提供方、消费方紧耦合
- 参数列表中的注解映射并不会继承,因此 Controller 中必须再次声明方法、参数列表、注解
# 2.4.2 抽取方式
将 Feign 的 Client 抽取为独立模块,并且把接口有关的 POJO、默认的 Feign 配置都放到这个模块中,提供给所有消费者使用。
例如,将 UserClient、User、Feign 的默认配置都抽取到一个 feign-api 包中,所有微服务引用该依赖包,即可直接使用。
# 2.4.3 实现基于抽取的最佳实践
# 1)抽取
首先创建一个 module,命名为 feign-api:
在 feign-api 中然后引入 feign 的 starter 依赖:
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
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然后将原来 order-service 中编写的 UserClient、User、DefaultFeignConfiguration 都抽取到 feign-api 项目中
# 2)在 order-service 中使用 feign-api
在 order-service 的 pom 文件中中引入 feign-api 的依赖:
<dependency>
<groupId>cn.itcast.demo</groupId>
<artifactId>feign-api</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
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修改 order-service 中的所有与上述三个组件有关的导包部分,改成导入 feign-api 中的包。
# 3)重启测试
重启后,发现服务报错了:
这是因为 UserClient 现在在cn.itcast.feign.clients包下,而 order-service 的 @EnableFeignClients 注解是在 cn.itcast.order 包下,不在同一个包,无法扫描到 UserClient。
# 4)解决扫描包问题
🖊 方式1:指定Feign应该扫描的包
@EnableFeignClients(basePackages = "cn.itcast.feign.clients")
🖊 方式2:指定需要加载的 Client 接口【推荐】
@EnableFeignClients(clients = {UserClient.class})
# 3. Gateway 服务网关
Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 的一个全新项目,该项目是基于 Spring 5.0,Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等响应式编程和事件流技术开发的网关,它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的 API 路由管理方式。
# 3.1 为什么需要网关
Gateway 网关是我们服务的守门神,所有微服务的统一入口。
网关的核心功能特性:请求路由,权限控制,限流。
- 权限控制:网关作为微服务入口,需要校验用户是是否有请求资格,如果没有则进行拦截。
- 路由和负载均衡:一切请求都必须先经过 Gateway,但网关不处理业务,而是根据某种规则,把请求转发到某个微服务,这个过程叫做路由。当然路由的目标服务有多个时,还需要做负载均衡。
- 限流:当请求流量过高时,在网关中按照下流的微服务能够接受的速度来放行请求,避免服务压力过大。
在 Spring Cloud 中网关的实现包括两种:
- Zuul:基于Servlet的实现,属于阻塞式编程
- Gateway:基于 Spring 5 中提供的 WebFlux,属于响应式编程的实现,具备更好的性能。现在往往使用 Spring Cloud Gateway。
# 3.2 Gateway 快速入门
网关是一个独立的服务。
# 1)创建 Gateway 服务,引入依赖
创建一个单独的 module 来创建服务,并引入依赖:
<!--网关-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<!--nacos服务发现依赖-->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
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# 2)编写启动类
@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
}
}
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# 3)编写基础配置和路由规则
创建 application.yml 文件,内容如下:
server:
port: 10010 # 网关端口
spring:
application:
name: gateway # 服务名称
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848 # nacos地址
gateway:
routes: # 网关路由配置
- id: user-service # 路由id,自定义,只要唯一即可
# uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
uri: lb://userservice # 路由的目标地址 lb就是负载均衡,后面跟服务名称
predicates: # 路由断言,也就是判断请求是否符合路由规则的条件
- Path=/user/** # 这个是按照路径匹配,只要以/user/开头就符合要求
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- 这会将符合
Path
规则的一切请求,都代理到uri
参数指定的地址。 - 本例中,我们将
/user/**
开头的请求,代理到lb://userservice
,lb 是负载均衡,根据服务名拉取服务列表,实现负载均衡。
# 4)重启测试
重启网关,访问 http://localhost:10010/user/1
时,符合 /user/**
规则,请求转发到 URI:http://userservice/user/1
,从而得到了结果。
# 网关路由的流程图:
本节总结
网关搭建步骤:
- 创建项目,引入 nacos 服务发现和 gateway 依赖
- 配置 application.yml,包括服务基本信息、nacos 地址、路由
路由配置包括:
- 路由 id:路由的唯一标示
- 路由目标(uri):路由的目标地址,http 代表固定地址,lb 代表根据服务名负载均衡
- 路由断言(predicates):判断路由的规则
- 路由过滤器(filters):对请求或响应做处理
接下来,就重点来学习路由断言和路由过滤器的详细知识
# 3.3 断言工厂
我们在配置文件中写的断言规则只是字符串,这些字符串会被 Predicate Factory 读取并处理,转变为路由判断的条件。
例如 Path=/user/**
是按照路径匹配,这个规则是由 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory
类来处理的,像这样的断言工厂在 Spring Cloud Gateway还有十几个:
名称 | 说明 | 示例 |
---|---|---|
After | 是某个时间点后的请求 | - After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver] |
Before | 是某个时间点之前的请求 | - Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai] |
Between | 是某两个时间点之前的请求 | - Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver] |
Cookie | 请求必须包含某些cookie | - Cookie=chocolate, ch.p |
Header | 请求必须包含某些header | - Header=X-Request-Id, \d+ |
Host | 请求必须是访问某个host(域名) | - Host=.somehost.org,.anotherhost.org |
Method | 请求方式必须是指定方式 | - Method=GET,POST |
Path | 请求路径必须符合指定规则 | - Path=/red/{segment},/blue/** |
Query | 请求参数必须包含指定参数 | - Query=name, Jack或者- Query=name |
RemoteAddr | 请求者的ip必须是指定范围 | - RemoteAddr=192.168.1.1/24 |
Weight | 权重处理 |
- 我们只需要掌握 Path 这种路由工程就可以了。
# 3.4 过滤器工厂
Gateway Filter 是网关中提供的一种过滤器,可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理:
- 注意包括了请求和响应。
# 3.4.1 路由过滤器的种类
Spring Cloud 提供了 31 种不同的路由过滤器工厂。例如:
名称 | 说明 |
---|---|
AddRequestHeader | 给当前请求添加一个请求头 |
RemoveRequestHeader | 移除请求中的一个请求头 |
AddResponseHeader | 给响应结果中添加一个响应头 |
RemoveResponseHeader | 从响应结果中移除有一个响应头 |
RequestRateLimiter | 限制请求的流量 |
# 3.4.2 请求头过滤器
下面我们以 AddRequestHeader
为例来讲解。需求:给所有进入 userservice的请求添加一个请求头:Truth=yubin is freaking awesome!
只需要修改 Gateway 服务的 application.yml 文件,添加路由过滤即可:
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-service
uri: lb://userservice
predicates:
- Path=/user/**
filters: # 过滤器
- AddRequestHeader=Truth, yubin is freaking awesome! # 添加请求头
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- 当前过滤器写在 userservice 路由下,因此仅仅对访问 userservice 的请求有效。
如果要对所有的路由都生效,则可以将过滤器工厂写到 default 下:
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-service
uri: lb://userservice
predicates:
- Path=/user/**
default-filters: # 默认过滤项
- AddRequestHeader=Truth, yubin is freaking awesome!
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# 3.5 全局过滤器
上一节学习的过滤器,网关提供了 31 种,但每一种过滤器的作用都是固定的。如果我们希望拦截请求,做自己的业务逻辑则没办法实现。
# 3.5.1 全局过滤器的作用
全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应,与 Gateway Filter 的作用一样。区别在于 Gateway Filter 通过配置定义,处理逻辑是固定的;而 Global Filter 的逻辑需要自己写代码实现。
定义方式是实现 Global Filter 接口:
public interface GlobalFilter {
/**
* 处理当前请求,有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
*
* @param exchange 请求上下文,里面可以获取Request、Response等信息
* @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器
* @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束
*/
Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}
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在 filter 中编写自定义逻辑,可以实现下列功能:
- 登录状态判断
- 权限校验
- 请求限流等
# 3.5.2 自定义全局过滤器
需求:定义全局过滤器,拦截请求,判断请求的参数是否满足下面条件:
参数中是否有authorization,
authorization参数值是否为admin
如果同时满足则放行,否则拦截。
实现:在 Gateway 中定义一个过滤器:
package cn.itcast.gateway.filters;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
// 1.获取请求参数
MultiValueMap<String, String> params = exchange.getRequest().getQueryParams();
// 2.获取authorization参数
String auth = params.getFirst("authorization");
// 3.校验
if ("admin".equals(auth)) {
// 放行
return chain.filter(exchange);
}
// 4.拦截
// 4.1.禁止访问,设置状态码
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
// 4.2.结束处理
return exchange.getResponse().setComplete();
}
}
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# 3.5.3 过滤器执行顺序
请求进入网关会碰到三类过滤器:当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter。
排序规则:
- 每一个过滤器都必须指定一个 int 类型的 order 值,order 值越小,优先级越高,执行顺序越靠前。
- GlobalFilter 通过实现 Ordered 接口,或者添加 @Order 注解来指定order值,由我们自己指定。
- 路由过滤器和 defaultFilter 的 order 由 Spring 指定,默认是按照声明顺序从 1 递增。
- 当过滤器的order值一样时,会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。
# 3.6 跨域问题
跨域问题:浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域 Ajax 请求,请求被浏览器拦截的问题。
解决方案:CORS。
# 3.6.1 解决跨域问题
网关处理跨域采用的同样是 CORS 方案,在 Gateway 服务的 application.yml 文件中,添加下面的配置:
spring:
cloud:
gateway:
# 。。。
globalcors: # 全局的跨域处理
add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
corsConfigurations:
'[/**]':
allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求
- "http://localhost:8090"
allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
- "GET"
- "POST"
- "DELETE"
- "PUT"
- "OPTIONS"
allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期
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