Spring Cloud Gateway（十）：网关过滤器工厂 GatewayFilterFactory

本文基于 spring cloud gateway 2.0.1

1、GatewayFilterFactory 简介

路由过滤器允许以某种方式修改传入的HTTP请求或传出的HTTP响应。 路径过滤器的范围限定为特定路径。 Spring Cloud Gateway包含许多内置的GatewayFilter工厂。

网关过滤器工厂接口有多个实现类，在每个 GatewayFilterFactory 实现类的 apply（ T config） 方法里，都声明了一个实现 GatewayFilter 的内部类。

内置的过滤器工厂一共有22个，分别位于 org.springframework.cloud.gateway.filter.factory及org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.rewrite包中

2、GatewayFilterFactory 分类

过滤器 有 20 多个 实现 类， 包括 头部 过滤器、 路径 类 过滤器、 Hystrix 过滤器 和 变更 请求 URL 的 过滤器， 还有 参数 和 状态 码 等 其他 类型 的 过滤器。

内置的过滤器工厂有22个实现类，包括 头部过滤器、路径过滤器、Hystrix 过滤器 、请求URL 变更过滤器，还有参数和状态码等其他类型的过滤器。根据过滤器工厂的用途来划分，可以分为以下几种：Header、Parameter、Path、Body、Status、Session、Redirect、Retry、RateLimiter和Hystrix

3、GatewayFilterFactory 源码

由接口名称上的注解 @FunctionalInterface 可知，GatewayFilterFactory是一个函数式接口，其中 default 类型的方法 name 用来对过滤器进行标准化命名，apply 方法用于定义具体的过滤操作，泛型 C 是在各个实现类中的配置对象

@FunctionalInterface
public interface GatewayFilterFactory extends ShortcutConfigurable, Configurable {

	String NAME_KEY = "name";
	String VALUE_KEY = "value";

	// useful for javadsl
	default GatewayFilter apply(Consumer consumer) {
		C config = newConfig();
		consumer.accept(config);
		return apply(config);
	}

	default Class getConfigClass() {
		throw new UnsupportedOperationException("getConfigClass() not implemented");
	}

	@Override
	default C newConfig() {
		throw new UnsupportedOperationException("newConfig() not implemented");
	}

	GatewayFilter apply(C config);

	default String name() {
		//TODO: deal with proxys
		return NameUtils.normalizeFilterFactoryName(getClass());
	}

	@Deprecated
	default ServerHttpRequest.Builder mutate(ServerHttpRequest request) {
		return request.mutate();
	}
}

3.1、GatewayFilterFactory 抽象实现类

由 GatewayFilterFactory 类图可知，GatewayFilterFactory主要有三个抽象类：

AbstractGatewayFilterFactory:

    HystrixGatewayFilterFactory
    ModifyRequestBodyGatewayFilterFactory
    ModifyResponseBodyGatewayFilterFactory
    PrefixPathGatewayFilterFactory
    PreserveHostHeaderGatewayFilterFactory
    RedirectToGatewayFilterFactory
    RemoveRequestHeaderGatewayFilterFactory
    RemoveResponseHeaderGatewayFilterFactory
    RequestRateLimiterGatewayFilterFactory
    RetryGatewayFilterFactory
    RewritePathGatewayFilterFactory
    SaveSessionGatewayFilterFactory
    SecureHeadersGatewayFilterFactory
    SetPathGatewayFilterFactory
    SetStatusGatewayFilterFactory
    StripPrefixGatewayFilterFactory

AbstractNameValueGatewayFilterFactory(继承自AbstractGatewayFilterFactory)

    AddRequestHeaderGatewayFilterFactory
    AddRequestParameterGatewayFilterFactory
    AddResponseHeaderGatewayFilterFactory
    SetRequestHeaderGatewayFilterFactory
    SetResponseHeaderGatewayFilterFactory

AbstractChangeRequestUriGatewayFilterFactory(继承自AbstractGatewayFilterFactory)
    
    RequestHeaderToRequestUriGatewayFilterFactory

AbstractNameValueGatewayFilterFactory

该抽象类用于提供通用的方法给键值对参数类型的网关过滤器，接收两个参数，如
AddRequestHeader 这种类型的过滤器

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_header_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - AddRequestHeader=X-Request-Foo, Bar

AbstractChangeRequestUriGatewayFilterFactory

改变请求的 URI 过滤器，该过滤器通过方法 determineRequestUri（ ServerWebExchange，T）实现改变请求URI的逻辑

4、GatewayFilterFactory 实现类

4.1、Header 类过滤器

4.1.1、AddRequestHeaderGatewayFilterFactory

增加请求的头部信息，并将头部传递到下游。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_header_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - AddRequestHeader=X-Request-Foo, Bar

这将为所有匹配请求的下游请求标头添加X-Request-Foo:Bar头。

4.1.2、RemoveRequestHeaderGatewayFilterFactory

在请求发送到下游之前，为匹配的请求移除设置的头部信息。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: removeresponseheader_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - RemoveResponseHeader=X-Response-Foo

请求发送到下游之前删除X-Response-Foo头。

4.1.3、AddResponseHeaderGatewayFilterFactory

将会为匹配的请求增加响应头部，传递到下游的相应头部。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_header_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - AddResponseHeader=X-Response-Foo, Bar

这会将X-Response-Foo：Bar 头添加到所有匹配请求的下游响应标头中。

4.1.4、RemoveResponseHeaderGatewayFilterFactory

将相应结果返给客户端之前，将会移除设置的响应头部信息。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: removeresponseheader_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - RemoveResponseHeader=X-Response-Foo

这将在响应返回到网关客户端之前从响应中删除X-Response-Foo标头。

4.1.5、SetRequestHeaderGatewayFilterFactory

当请求经过网关转发时，该过滤器将会用给定的名字替换所有的头部信息

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setresponseheader_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - SetRequestHeader=X-Response-Foo, Bar

使用 X-Response-Foo:Bar替换请求头中对应属性的值

4.1.6、SetResponseHeaderGatewayFilterFactory

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setresponseheader_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - SetResponseHeader=X-Response-Foo, Bar

此GatewayFilter将替换具有给定名称的所有标头，而不是添加。 因此，如果下游服务器以X-Response-Foo：1234响应，则将替换为X-Response-Foo：Bar，这是网关客户端将接收的内容。

4.1.7、PreserveHostHeaderGatewayFilterFactory

PreserveHostHeader GatewayFilter Factory没有参数。 此过滤器设置路由过滤器将检查的请求属性，以确定是否应发送原始主机头，而不是http客户端确定的主机头。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: preserve_host_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - PreserveHostHeader

4.1.8、RequestHeaderToRequestUriGatewayFilterFactory

spring:
  cloud:
    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          enabled: true
      routes:
      - id: request_header_to_request_uri_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - RequestHeaderToRequestUri=X-New-Url

当请求 http://example.org 时，会根据X-New-Url来进行新的url路由

4.1.9、SecureHeadersGatewayFilterFactory

当使用该过滤器时，会默认为请求头添加以下属性：

X-Xss-Protection:1; mode=block
Strict-Transport-Security:max-age=631138519
X-Frame-Options:DENY
X-Content-Type-Options:nosniff
Referrer-Policy:no-referrer
Content-Security-Policy:default-src 'self' https:; font-src 'self' https: data:; img-src 'self' https: data:; object-src 'none'; script-src https:; style-src 'self' https: 'unsafe-inline'
X-Download-Options:noopen
X-Permitted-Cross-Domain-Policies:none

要更改默认值，请在spring.cloud.gateway.filter.secure-headers命名空间中设置相应的属性：

xss-protection-header
strict-transport-security
frame-options
content-type-options
referrer-policy
content-security-policy
download-options
permitted-cross-domain-policies

关于这些请求头的含义可参考该文章：https://blog.appcanary.com/2017/http-security-headers.html

4.2、Parameter 类过滤器

4.2.1、AddRequestParameterGatewayFilterFactory

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_parameter_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - AddRequestParameter=foo, bar

这会将foo = bar添加到下游请求的所有匹配请求的查询字符串中。

4.3、Path 类过滤器

4.3.1、PrefixPathGatewayFilterFactory

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: prefixpath_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - PrefixPath=/mypath

这将使/mypath前缀为所有匹配请求的路径。 所以对/hello的请求会被发送到/mypath / hello。

4.3.2、RewritePathGatewayFilterFactory

RewritePath网关过滤器工厂采用路径正则表达式参数和替换参数。 这使用Java正则表达式来灵活地重写请求路径。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: rewritepath_route
        uri: http://example.org
        predicates:
        - Path=/foo/**
        filters:
        - RewritePath=/foo/(?.*), /$\{segment}

对于/ foo / bar的请求路径，这将在发出下游请求之前将路径设置为/ bar。 注意由于YAML规范，$ \替换为$。

4.3.3、SetPathGatewayFilterFactory

SetPath GatewayFilter Factory采用路径模板参数。 它提供了一种通过允许模板化路径段来操作请求路径的简单方法。 这使用了Spring Framework中的uri模板。 允许多个匹配的段。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setpath_route
        uri: http://example.org
        predicates:
        - Path=/foo/{segment}
        filters:
        - SetPath=/{segment}

对于/ foo / bar的请求路径，这将在发出下游请求之前将路径设置为/ bar。

4.3.4、StripPrefixGatewayFilterFactory

StripPrefix网关过滤器工厂采用一个参数StripPrefix。 StripPrefix参数表示在将请求发送到下游之前从请求中剥离的路径个数。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: nameRoot
        uri: http://nameservice
        predicates:
        - Path=/name/**
        filters:
        - StripPrefix=2

当通过网关向/name/bar/foo发出请求时，对nameservice的请求将类似于http://nameservice/foo。

4.4、Body 类过滤器

4.4.1、ModifyRequestBodyGatewayFilterFactory

用于修改请求头信息

它应该删除原始的Content-Length标头，并在需要时更新Content-Type。

4.4.2、ModifyResponseBodyGatewayFilterFactory

用于修改响应体信息

4.5、Status 类过滤器

4.5.1、SetStatusGatewayFilterFactory

SetStatus GatewayFilter Factory采用单个状态参数。 它必须是有效的Spring HttpStatus。 它可以是整数值404或枚举NOT_FOUND的字符串表示。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: setstatusstring_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - SetStatus=BAD_REQUEST
      - id: setstatusint_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - SetStatus=401

在任何一种情况下，响应的HTTP状态都将设置为401。

4.6、Session 类过滤器

4.6.1、SaveSessionGatewayFilterFactory

SaveSession GatewayFilter Factory在转发下游调用之前强制执行WebSession :: save操作。 当使用Spring Session与懒加载数据存储之类的东西时，这是特别有用的，并且需要确保在转发调用之前已保存会话状态。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: save_session
        uri: http://example.org
        predicates:
        - Path=/foo/**
        filters:
        - SaveSession

如果要将Spring Security与Spring Session集成，并且希望确保将安全性详细信息转发到远程进程，则这很关键。

4.7、Redirect 类过滤器

4.7.1、RedirectToGatewayFilterFactory

RedirectTo GatewayFilter Factory采用status和url参数。 状态应该是300系列重定向http代码，例如301. url应该是有效的URL。 这将是Location标头的值。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: prefixpath_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - RedirectTo=302, http://acme.org

将发送带有Location:http://acme.org 的请求头属性且状态302的请求，以执行重定向。

4.8、Retry 类过滤器

4.8.1、RetryGatewayFilterFactory

该过滤器有三个参数：

• retries: 重试次数
• statuses: 应该重试的HTTP状态代码，使用org.springframework.http.HttpStatus表示
• methods: 应该重试的HTTP方法，使用org.springframework.http.HttpMethod表示
• series: 要重试的一系列状态代码，使用org.springframework.http.HttpStatus.Series表示

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: retry_test
        uri: http://localhost:8080/flakey
        predicates:
        - Host=*.retry.com
        filters:
        - name: Retry
          args:
            retries: 3
            statuses: BAD_GATEWAY

4.9、RateLimiter 类过滤器

4.9.1、RequestRateLimiterGatewayFilterFactory

RequestRateLimiter GatewayFilter Factory使用RateLimiter实现来确定是否允许当前请求继续。 如果不是，则返回HTTP 429 - Too Many Requests（默认情况下）的状态。

此过滤器采用可选的keyResolver参数和特定于速率限制器的参数（参见下文）。

keyResolver是一个实现KeyResolver接口的bean。 在配置中，使用SpEL按名称引用bean。 ＃{@ myKeyResolver}是一个引用名为myKeyResolver的bean的SpEL表达式。

KeyResolver.java. 

public interface KeyResolver {
	Mono resolve(ServerWebExchange exchange);
}

KeyResolver接口允许可插拔策略派生用于限制请求的密钥。 在未来的里程碑中，将会有一些KeyResolver实现。

KeyResolver的默认实现是PrincipalNameKeyResolver，它从ServerWebExchange检索Principal并调用Principal.getName（）。

RequestRateLimiter不能通过“快捷方式”表示法进行配置。 以下示例无效

application.properties

# INVALID SHORTCUT CONFIGURATION
spring.cloud.gateway.routes[0].filters[0]=RequestRateLimiter=2, 2, #{@userkeyresolver}

4.10、Hystrix 类过滤器

4.10.1、HystrixGatewayFilterFactory

Hystrix是Netflix的一个库，它实现了断路器模式。 Hystrix GatewayFilter允许您将断路器引入网关路由，保护您的服务免受级联故障的影响，并允许您在下游故障时提供回退响应。

要在项目中启用Hystrix GatewayFilters，请在Spring Cloud Netflix上添加对spring-cloud-starter-netflix-hystrix的依赖关系。

Hystrix GatewayFilter Factory需要单个名称参数，该参数是HystrixCommand的名称。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: hystrix_route
        uri: http://example.org
        filters:
        - Hystrix=myCommandName

这将使用命令名myCommandName将剩余的过滤器包装在HystrixCommand中。

Hystrix过滤器还可以接受可选的fallbackUri参数。 目前，仅支持forward：schemed URIs。 如果调用了回退，请求将被转发到与URI匹配的控制器。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: hystrix_route
        uri: lb://backing-service:8088
        predicates:
        - Path=/consumingserviceendpoint
        filters:
        - name: Hystrix
          args:
            name: fallbackcmd
            fallbackUri: forward:/incaseoffailureusethis
        - RewritePath=/consumingserviceendpoint, /backingserviceendpoint

当调用Hystrix回调时，这将转发到/ incaseoffailureuset这个URI。 请注意，此示例还通过目标URI上的lb前缀演示（可选）Spring Cloud Netflix Ribbon负载平衡。

主要目的是将fallbackUri用于网关应用程序内的内部控制器或处理程序。 但是，也可以将请求重新路由到外部应用程序中的控制器或处理程序，如下所示：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: ingredients
        uri: lb://ingredients
        predicates:
        - Path=//ingredients/**
        filters:
        - name: Hystrix
          args:
            name: fetchIngredients
            fallbackUri: forward:/fallback
      - id: ingredients-fallback
        uri: http://localhost:9994
        predicates:
        - Path=/fallback

在此示例中，网关应用程序中没有回调端点或处理程序，但是，在http://localhost:9994下注册的另一个应用程序中有一个。

如果请求被转发到回调地址时，Hystrix网关过滤器还会提供导致它的Throwable。 它作为ServerWebExchangeUtils.HYSTRIX_EXECUTION_EXCEPTION_ATTR属性添加到ServerWebExchange中，可以在处理网关应用程序中的回退时使用该属性。

对于外部控制器/处理程序方案，可以添加包含异常详细信息的标头。 您可以在FallbackHeaders GatewayFilter Factory部分中找到有关它的更多信息。

Hystrix设置（例如超时）可以使用全局默认值配置，也可以使用应用程序属性逐个路径配置，如Hystrix wiki中所述。

如果要为上面的示例路由设置5秒超时，将使用以下配置：

application.yml

hystrix.command.fallbackcmd.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds: 5000