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Spring Cloud Zuul过滤器介绍及使用(传递数据、拦截请求和异常处理)
在教程《Zuul网关的介绍及使用》中一开始就介绍过,Zuul 可以实现很多高级的功能,比如限流、认证等。想要实现这些功能,必须要基于 Zuul 给我们提供的核心组件“过滤器”。下面我们一起来了解一下 Zuul 的过滤器。
而 Zuul 中的过滤器总共有 4 种类型,且每种类型都有对应的使用场景。
图 1 过滤器生命周期
通过上面的图可以清楚地知道整个执行的顺序,请求发过来首先到 pre 过滤器,再到 routing 过滤器,最后到 post 过滤器,任何一个过滤器有异常都会进入 error 过滤器。
通过 com.netflix.zuul.http.ZuulServlet 也可以看出完整执行顺序,ZuulServlet 类似 Spring-Mvc 的 DispatcherServlet,所有的 Request 都要经过 ZuulServlet 的处理。
ZuulServlet 源码如下所示:
过滤器定义完成之后我们需要配置过滤器才能生效,IP 过滤器配置代码如下所示。
实现这种传值的方式笔者第一时间就想到了用 ThreadLocal,既然我们用了 Zuul,那么 Zuul 肯定有解决方案,比如可以通过 RequestContext 的 set 方法进行传递,RequestContext 的原理就是 ThreadLocal。
拦截和返回结果只需要 5 行代码即可实现,代码如下所示。
对应实现的源码体现在 org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.route.SendForwardFilter的shouldFilter() 方法中,代码如下所示。
但是 Zuul 中的过滤器不一样,即使你刚刚通过 ctx.setSendZuulResponse(false) 设置了不路由到服务,并且返回 null,那只是当前的过滤器执行完成了,后面还有很多过滤器在等着执行。
通过源码可以看出,Zuul 中 Filter 的执行逻辑如下:在 ZuulServlet 中的 service 方法中执行对应的 Filter,比如 preRoute()。preRoute 中会通过 ZuulRunner 来执行(代码如下所示)。
改造上面的拦截代码,增加一行数据传递的代码:
利用这种方法,在后面的过滤器就需要用到这个值来决定自己此时是否需要执行,此时只需要在 shouldFilter 方法中加上如下所示的代码即可。
我们可以定义一个 error 过滤器来记录异常信息,代码如下所示。
图 2 500错误页面
我们后端的接口服务都是 REST 风格的API,返回的数据都有固定的 Json 格式,现在变成这样一个页面了,让客户端那边怎么处理?我们通过实现 ErrorController 来解决这个问题。
ErrorController 的代码如下所示:
图 3 Json 格式 500 错误页面
之前我们讲解过 Spring Boot 中统一进行异常处理的办法,也就是把页面的错误转换成了统一的 Json 格式数据返回给调用方,为什么这里还要用另一种办法来实现呢?
因为 @ControllerAdvice 注解主要用来针对 Controller 中的方法做处理,作用于 @RequestMapping 标注的方法上,只对我们定义的接口异常有效,在 Zuul 中是无效的。
过滤器类型
Zuul 中的过滤器跟我们之前使用的 javax.servlet.Filter 不一样,javax.servlet.Filter 只有一种类型,可以通过配置 urlPatterns 来拦截对应的请求。而 Zuul 中的过滤器总共有 4 种类型,且每种类型都有对应的使用场景。
1)pre
可以在请求被路由之前调用。适用于身份认证的场景,认证通过后再继续执行下面的流程。2)route
在路由请求时被调用。适用于灰度发布场景,在将要路由的时候可以做一些自定义的逻辑。3)post
在 route 和 error 过滤器之后被调用。这种过滤器将请求路由到达具体的服务之后执行。适用于需要添加响应头,记录响应日志等应用场景。4)error
处理请求时发生错误时被调用。在执行过程中发送错误时会进入 error 过滤器,可以用来统一记录错误信息。请求生命周期
可以通过图 1 看出整个过滤器的执行生命周期,此图来自 Zuul GitHub wiki 主页。图 1 过滤器生命周期
通过上面的图可以清楚地知道整个执行的顺序,请求发过来首先到 pre 过滤器,再到 routing 过滤器,最后到 post 过滤器,任何一个过滤器有异常都会进入 error 过滤器。
通过 com.netflix.zuul.http.ZuulServlet 也可以看出完整执行顺序,ZuulServlet 类似 Spring-Mvc 的 DispatcherServlet,所有的 Request 都要经过 ZuulServlet 的处理。
ZuulServlet 源码如下所示:
@Override public void service(javax.servlet.ServletRequest servletRequest, javax.servlet.ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException { try { init((HttpServletRequest) servletRequest, (HttpServletResponse) servletResponse); RequestContext context = RequestContext.getCurrentContext(); context.setZuulEngineRan(); try { preRoute(); } catch (ZuulException e) { error(e); postRoute(); return; } try { route(); } catch (ZuulException e) { error(e); postRoute(); return; } try { postRoute(); } catch (ZuulException e) { error(e); return; } } catch (Throwable e) { error(new ZuulException(e, 500, "UNHANDLED_EXCEPTION_" + e.getClass().getName())); } finally { RequestContext.getCurrentContext().unset(); } }
使用过滤器
我们创建一个 pre 过滤器,来实现 IP 黑名单的过滤操作,代码如下所示。public class IpFilter extends ZuulFilter { // IP黑名单列表 private List<String> blackIpList = Arrays.asList("127.0.0.1"); public IpFilter() { super(); } @Override public boolean shouldFilter() { return true } @Override public String filterType() { return "pre"; } @Override public int filterOrder() { return 1; } @Override public Object run() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); String ip = IpUtils.getIpAddr(ctx.getRequest()); // 在黑名单中禁用 if (StringUtils.isNotBlank(ip) && blackIpList.contains(ip)) { ctx.setSendZuulResponse(false); ResponseData data = ResponseData.fail("非法请求 ", ResponseCode.NO_AUTH_CODE.getCode()); ctx.setResponseBody(JsonUtils.toJson(data)); ctx.getResponse().setContentType("application/json; charset=utf-8"); return null; } return null; } }由代码可知,自定义过滤器需要继承 ZuulFilter,并且需要实现下面几个方法:
1)shouldFilter
是否执行该过滤器,true 为执行,false 为不执行,这个也可以利用配置中心来实现,达到动态的开启和关闭过滤器。2)filterType
过滤器类型,可选值有 pre、route、post、error。3)filterOrder
过滤器的执行顺序,数值越小,优先级越高。4)run
执行自己的业务逻辑,本段代码中是通过判断请求的 IP 是否在黑名单中,决定是否进行拦截。blackIpList 字段是 IP 的黑名单,判断条件成立之后,通过设置 ctx.setSendZuulResponse(false),告诉 Zuul 不需要将当前请求转发到后端的服务了。通过 setResponseBody 返回数据给客户端。过滤器定义完成之后我们需要配置过滤器才能生效,IP 过滤器配置代码如下所示。
@Configuration public class FilterConfig { @Bean public IpFilter ipFilter() { return new IpFilter(); } }
过滤器禁用
有的场景下,我们需要禁用过滤器,此时可以采取下面的两种方式来实现:- 利用 shouldFilter 方法中的 return false 让过滤器不再执行
- 通过配置方式来禁用过滤器,格式为“zuul. 过滤器的类名.过滤器类型 .disable=true”。如果我们需要禁用“使用过滤器”部分中的 IpFilter,可以用下面的配置:
zuul.IpFilter.pre.disable=true
过滤器中传递数据
项目中往往会存在很多的过滤器,执行的顺序是根据 filterOrder 决定的,那么肯定有一些过滤器是在后面执行的,如果你有这样的需求:第一个过滤器需要告诉第二个过滤器一些信息,这个时候就涉及在过滤器中怎么去传递数据给后面的过滤器。实现这种传值的方式笔者第一时间就想到了用 ThreadLocal,既然我们用了 Zuul,那么 Zuul 肯定有解决方案,比如可以通过 RequestContext 的 set 方法进行传递,RequestContext 的原理就是 ThreadLocal。
RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
ctx.set("msg", "你好吗");
RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
ctx.get("msg");
protected static final ThreadLocal<? extends RequestContext> threadLocal = new ThreadLocal<RequestContext>() { @Override protected RequestContext initialValue() { try { return contextClass.newInstance(); } catch (Throwable e) { throw new RuntimeException(e); } } }; public static RequestContext getCurrentContext() { if (testContext != null) return testContext; RequestContext context = threadLocal.get(); return context; }
过滤器拦截请求
在过滤器中对请求进行拦截是一个很常见的需求,本节的“使用过滤器”部分中讲解的 IP 黑名单限制就是这样的一个需求。如果请求在黑名单中,就不能让该请求继续往下执行,需要对其进行拦截并返回结果给客户端。拦截和返回结果只需要 5 行代码即可实现,代码如下所示。
RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); ctx.setSendZuulResponse(false); ctx.set("sendForwardFilter.ran", true); ctx.setResponseBody("返回信息"); return null;ctx.setSendZuulResponse(false) 告诉 Zuul 不需要将当前请求转发到后端的服务。原理体现在 shouldFilter() 方法上,源码在 org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.route.RibbonRoutingFilter 中的 shouldFilter() 方法里,代码如下所示。
@Override public boolean shouldFilter() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); return (ctx.getRouteHost() == null && ctx.get(SERVICE_ID_KEY) != null && ctx.sendZuulResponse()); }代码“ctx.set("sendForwardFilter.ran",true);”是用来拦截本地转发请求的,当我们配置了 forward:/local 的路由,ctx.setSendZuulResponse(false) 对 forward 是不起作用的,需要设置 ctx.set("sendForwardFilter.ran",true) 才行。
对应实现的源码体现在 org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.route.SendForwardFilter的shouldFilter() 方法中,代码如下所示。
protected static final String SEND_FORWARD_FILTER_RAN = "sendForwardFilter.ran"; @Override public boolean shouldFilter() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); return ctx.containsKey(FORWARD_TO_KEY) && !ctx.getBoolean(SEND_FORWARD_FILTER_RAN, false); }到这一步之后,当前的过滤器中确实将请求进行拦截了,并且可以给客户端返回信息。但是当你的项目中有多个过滤器的时候,假如你需要过滤的那个过滤器是第一个执行的,发现非法请求,然后进行拦截,以笔者之前使用 javax.servlet.Filter 的经验,进行拦截之后,在 chain.doFilter 之前进行返回就可以让过滤器不往下执行了。
但是 Zuul 中的过滤器不一样,即使你刚刚通过 ctx.setSendZuulResponse(false) 设置了不路由到服务,并且返回 null,那只是当前的过滤器执行完成了,后面还有很多过滤器在等着执行。
通过源码可以看出,Zuul 中 Filter 的执行逻辑如下:在 ZuulServlet 中的 service 方法中执行对应的 Filter,比如 preRoute()。preRoute 中会通过 ZuulRunner 来执行(代码如下所示)。
void preRoute() throws ZuulException {
zuulRunner.preRoute();
}
public void preRoute() throws ZuulException {
FilterProcessor.getInstance().preRoute();
}
public Object runFilters(String sType) throws Throwable { if (RequestContext.getCurrentContext().debugRouting()) { Debug.addRoutingDebug("Invoking {" + sType + "} type filters"); } boolean bResult = false; List<ZuulFilter> list = FilterLoader.getInstance().getFiltersByType(sType); if (list != null) { for (int i = 0; i < list.size(); i++) { ZuulFilter zuulFilter = list.get(i); Object result = processZuulFilter(zuulFilter); if (result != null && result instanceof Boolean) { bResult |= ((Boolean) result); } } } return bResult; }通过上面的讲解,我们大致知道了为什么所有的过滤器都会执行,解决这个问题的办法就是通过 shouldFilter 来处理,即在拦截之后通过数据传递的方式告诉下一个过滤器是否要执行。
改造上面的拦截代码,增加一行数据传递的代码:
ctx.set("isSuccess", false);
在 RequestContext 中设置一个值来标识是否成功,当为 true 的时候,后续的过滤器才执行,若为 false 则不执行。利用这种方法,在后面的过滤器就需要用到这个值来决定自己此时是否需要执行,此时只需要在 shouldFilter 方法中加上如下所示的代码即可。
public boolean shouldFilter() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); Object success = ctx.get("isSuccess"); return success == null ? true : Boolean.parseBoolean(success.toString()); }
过滤器中异常处理
对于异常来说,无论在哪个地方都需要处理。过滤器中的异常主要发生在 run 方法中,可以用 try catch 来处理。Zuul 中也为我们提供了一个异常处理的过滤器,当过滤器在执行过程中发生异常,若没有被捕获到,就会进入 error 过滤器中。我们可以定义一个 error 过滤器来记录异常信息,代码如下所示。
public class ErrorFilter extends ZuulFilter { private Logger log = LoggerFactory.getLogger(ErrorFilter.class); @Override public String filterType() { return "error"; } @Override public int filterOrder() { return 100; } @Override public boolean shouldFilter() { return true; } @Override public Object run() { RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext(); Throwable throwable = ctx.getThrowable(); log.error("Filter Erroe : {}", throwable.getCause().getMessage()); return null; } }然后我们在其他过滤器中模拟一个异常信息,改造本节“使用过滤器”部分中的 IpFilter 代码,在 run 方法中增加下面的代码来模拟 java.lang.ArithmeticException:/by zero。
System.out.println(2/0);
访问我们的服务接口可以看到图 2 所示的内容,500 错误信息表示控制台也有异常日志输出。图 2 500错误页面
我们后端的接口服务都是 REST 风格的API,返回的数据都有固定的 Json 格式,现在变成这样一个页面了,让客户端那边怎么处理?我们通过实现 ErrorController 来解决这个问题。
ErrorController 的代码如下所示:
@RestController public class ErrorHandlerController implements ErrorController { @Autowired private ErrorAttributes errorAttributes; @Override public String getErrorPath() { return "/error"; } @RequestMapping("/error") public ResponseData error(HttpServletRequest request) { Map<String, Object> errorAttributes = getErrorAttributes(request); String message = (String) errorAttributes.get("message"); String trace = (String) errorAttributes.get("trace"); if (StringUtils.isNotBlank(trace)) { message += String.format("and trace %s", trace); } return ResponseData.fail(message, ResponseCode.SERVER_ERROR_CODE.getCode()); } private Map<String, Object> getErrorAttributes(HttpServletRequest request) { return errorAttributes.getErrorAttributes(new ServletWebRequest(request), true); } }我们再次访问之前的接口,这次就不是一个错误页面了,而是我们固定好的 Json 格式的数据,如图 3 所示。
图 3 Json 格式 500 错误页面
之前我们讲解过 Spring Boot 中统一进行异常处理的办法,也就是把页面的错误转换成了统一的 Json 格式数据返回给调用方,为什么这里还要用另一种办法来实现呢?
因为 @ControllerAdvice 注解主要用来针对 Controller 中的方法做处理,作用于 @RequestMapping 标注的方法上,只对我们定义的接口异常有效,在 Zuul 中是无效的。
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