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关于云计算:Spring-Cloud-Gateway自定义过滤器实战观测断路器状态变化

jiezi

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本篇概览

  • 本文是《Spring Cloud Gateway 实战》系列的第七篇，后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) 性能》一文深入研究了断路器类型的过滤器（实践 & 实战 & 源码剖析皆有），置信聪慧的您肯定会有此疑难：内置的再多也无奈笼罩全副场景，定制才是终极武器
  • 所以明天咱们就来开发一个本人专属的过滤器，至于此过滤器的具体性能，其实前文已埋下伏笔，如下图：

  • 简略来说，就是在一个有断路器的 Spring Cloud Gateway 利用中做个自定义过滤器，在解决每个申请时把断路器的状态打印进去，这样咱们就能明明白白清清楚楚晓得断路器的状态啥时候扭转，变成了啥样，也算补全了《Spring Cloud Gateway 的断路器 (CircuitBreaker) 性能》的知识点
  • 过滤器分为全局和部分两种，这里咱们选用部分的，起因很简略：咱们的过滤器是为了察看断路器，所以不须要全局失效，只有在应用断路器的路由中失效就够了；

套路提前通晓

  • 咱们先看看自定义部分过滤器的的根本套路：
  1. 新建一个类（我这里名为 StatePrinterGatewayFilter.java），实现 GatewayFilter 和 Ordered 接口，重点是 filter 办法，该过滤器的次要性能就在这外面实现
  2. 新建一个类（我这里名为 StatePrinterGatewayFilterFactory.java），实现 AbstractGatewayFilterFactory 办法，其 apply 办法的返回值就是上一步新建的 StatePrinterGatewayFilter 的实例，该办法的入参是在路由配置中过滤器节点上面的配置，这样就能够依据配置做一些非凡的解决，而后再创立实例作为返回值
  3. StatePrinterGatewayFilterFactory 类实现 <font color=”blue”>String name()</font> 办法，该办法的返回值就是路由配置文件中过滤器的 <font color=”red”>name</font>
  4. <font color=”blue”>String name()</font> 也能够不实现，这是因为定义该办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 <font color=”red”>name</font> 只能是 <font color=”blue”>StatePrinter</font>：

  1. 在配置文件中，增加您自定义的过滤器，该操作和之前的增加内置过滤器截然不同
  • 以上就是自定义过滤器的根本套路了，可见还是非常简单的，接下来的实战也是依照这个套路来的
  • 在编写自定义过滤器代码之前，还有个拦路虎等着咱们，也就是咱们过滤器的基本功能：如何获得断路器的状态

如何获得断路器的状态

  • 前文的代码剖析中，咱们理解到断路器的外围性能集中在 SpringCloudCircuitBreakerFilterFactory.apply 办法中（没错，就是方才提到的 apply 办法），关上这个类，如下图，从绿框可见断路器性能来自名为 <font color=”blue”>cb</font> 的对象，而这个对象是在红框处由 reactiveCircuitBreakerFactory 创立的：

  • 开展上图红框右侧的 reactiveCircuitBreakerFactory.create 办法持续看，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，它的外部有个 ConcurrentHashMap(InMemoryRegistryStore 的 entryMap)，这外面寄存了所有断路器实例：

  • 此时您应该想到了，拿到断路器的要害就是拿到上图红框中的 <font color =”blue”>circuitBreakerRegistry</font> 对象，不过怎么拿呢？首先它是公有类型的，其次尽管有个办法返回了该对象，然而此办法并非 public 的，如下图红框：

  • 这个问题当然难不倒聪慧的您了，没错，用反射批改此办法的拜访权限，稍后的代码中咱们就这么干
  • 还剩最初一个问题：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 就很相熟了，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) // 滑动窗口的类型为工夫窗口
                .slidingWindowSize(10) // 工夫窗口的大小为 60 秒
                .minimumNumberOfCalls(5) // 在单位工夫窗口内起码须要 5 次调用能力开始进行统计计算
                .failureRateThreshold(50) // 在单位工夫窗口内调用失败率达到 50% 后会启动断路器
                .enableAutomaticTransitionFromOpenToHalfOpen() // 容许断路器主动由关上状态转换为半开状态
                .permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(5) // 在半开状态下容许进行失常调用的次数
                .waitDurationInOpenState(Duration.ofSeconds(5)) // 断路器关上状态转换为半开状态须要期待 60 秒
                .recordExceptions(Throwable.class) // 所有异样都当作失败来解决
                .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，那咱们在 StatePrinterGatewayFilterFactory 类中用 Autowired 注解就能随便应用了
  • 至此，实践剖析已全副实现，问题都曾经解决，开始编码

源码下载

  • 本篇实战中的残缺源码可在 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
我的项目主页 https://github.com/zq2599/blo… 该我的项目在 GitHub 上的主页
git 仓库地址(https) https://github.com/zq2599/blo… 该我的项目源码的仓库地址，https 协定
git 仓库地址(ssh) git@github.com:zq2599/blog_demos.git 该我的项目源码的仓库地址，ssh 协定
  • 这个 git 我的项目中有多个文件夹，本篇的源码在 <font color=”blue”>spring-cloud-tutorials</font> 文件夹下，如下图红框所示：

  • <font color=”blue”>spring-cloud-tutorials</font> 文件夹下有多个子工程，本篇的代码是 <font color=”red”>circuitbreaker-gateway</font>，如下图红框所示：

编码

  • 前文创立了子工程 <font color=”blue”>circuitbreaker-gateway</font>，此工程已增加了断路器，当初咱们的过滤器代码就写在这个工程中是最合适的了
  • 接下来依照套路写代码，首先是 StatePrinterGatewayFilter.java，代码中有具体正文就不再啰嗦了，要留神的是 getOrder 办法返回值是 10，这示意过滤器的执行程序：
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;

    // 通过构造方法获得 reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory 实例
    public StatePrinterGatewayFilter(ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory) {this.reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory = reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;}

    private CircuitBreaker circuitBreaker = null;

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 这里没有思考并发的状况，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 办法设置为可拜访
                method.setAccessible(true);
                // 用反射执行 getCircuitBreakerRegistry 办法，失去 circuitBreakerRegistry
                circuitBreakerRegistry = (CircuitBreakerRegistry)method.invoke(reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory);
            } catch (Exception exception) {exception.printStackTrace();
            }

            // 失去所有断路器实例
            Seq<CircuitBreaker> 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，因为下面的操作未必能取到 circuitBreaker
        String state = (null==circuitBreaker) ? "unknown" : circuitBreaker.getState().name();

        System.out.println("state :" + state);

        // 继续执行前面的逻辑
        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 办法的入参也就没用上，须要留神的是通过 Autowired 注解拿到了 reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory，而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<Object>
{
    @Autowired
    ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory;

    @Override
    public String name() {return "CircuitBreakerStatePrinter";}

    @Override
    public GatewayFilter apply(Object config)
    {return new StatePrinterGatewayFilter(reactiveResilience4JCircuitBreakerFactory);
    }
}
  • 最初是配置文件，残缺的配置文件如下，可见咱们将 CircuitBreakerStatePrinter 过滤器加了进来，放到最初：
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，断路器状态曾经打印进去，至此，咱们能够准确把握断路器的状态变动了：

剖析申请被 filter 漏掉的问题

  • 有个很显著的问题，聪明睿智的您当然不会疏忽：上图绿框中的间断四个响应，对应的断路器状态都没有打印进去，要晓得，咱们的过滤器可是要解决每一个申请的，怎么会间断漏掉四个呢？
  • 其实起因很容易推理进去：断路器 CircuitBreaker 的 filter 先执行，而后才是咱们的 CircuitBreakerStatePrinter，而处于开启状态的断路器会间接返回谬误给调用方，其前面的 filter 都不会执行了
  • 那么问题来了：如何管制 CircuitBreaker 和 CircuitBreakerStatePrinter 这两个 filter 的程序，让 CircuitBreakerStatePrinter 先执行？
  • CircuitBreakerStatePrinter 是咱们本人写的代码，批改 <font color=”blue”>StatePrinterGatewayFilter.getOrder</font> 的返回值能够调整程序，但 CircuitBreaker 不是咱本人的代码呀，这可如何是好？
  • 老规矩，看看断路器的源码，前文曾经剖析过了，断路器最重要的代码是 SpringCloudCircuitBreakerFilterFactory.apply 办法，如下图红框，生成的 filter 是 GatewayFilter 接口的实现类：

  • 再看加载过滤器到汇合的那段要害代码，在 RouteDefinitionRouteLocator.loadGatewayFilters 办法中，如下图所示，因为 CircuitBreaker 的 filter 并没有实现 Ordered 接口，因而执行的是红框中的代码，代表其程序的值等于 <font color=”red”>i+1</font>，这个 <font color=”red”>i</font> 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：

  • 回顾咱们的路由配置，CircuitBreaker 在前，CircuitBreakerStatePrinter 在后，所以，在增加 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，因而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！

再次批改

  • 晓得了起因，改起来就容易了，我的做法很简略：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，谁放在后面谁就先执行
  • 代码就不贴出来了，您自行删除 StatePrinterGatewayFilter 中和 Ordered 相干的局部即可
  • 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，每个申请都会打印出此时断路器的状态：

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实现了，整个过程还是有不少知识点的，咱们来盘点一下：
  1. 惯例的部分过滤器开发步骤
  2. 过滤器执行程序的逻辑
  3. spring 的依赖注入和主动拆卸
  4. 断路器的 filter 源码
  5. java 的反射基本功
  • 本文与《Spring Cloud Gateway 的断路器 (CircuitBreaker) 性能》联合，诚意满满的带给您实践联合实战的体验，心愿能给您学习 Spring Cloud Gateway 的过程中带来一些参考；

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