微服务入门篇(一)
一、认识微服务
1.1、 单体架构
- 单体架构:将业务的所有功能集中在一个项目中开发,打成一个包部署
- 优点:
- 架构简单
- 部署成本低
- 缺点:
- 耦合度高
1.2、分布式架构
- 分布式架构:根据业务功能对系统进行拆分,每个业务模块作为独立项目开发,称为一个服务
- 优点:
- 降低服务耦合
- 有利于服务升级拓展
- 需要考虑的问题:
- 服务拆分粒度如何?【如何拆分?哪些服务作为独立模块?哪些业务合并一起?】
- 服务集群地址如何维护?
- 服务之间如何实现远程调用?
- 服务健康状态如何感知?
1.3、微服务
- 微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案,微服务架构特征:
- 单一职责:微服务拆分粒度更小,每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责,避免重复业务开发
- 面向服务:微服务对外暴露业务接口
- 自治:团队独立、技术独立、数据独立、部署独立
- 隔离性强:服务调用做好隔离、容错、降级,避免出现级联问题
1.4、微服务技术对比
微服务这种方案需要技术框架来落地,全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地技术。在国内最知名的就是SpringCloud和阿里巴巴的Dubbo
Dubbo | SpringCloud | SpringCloudAlibaba | |
---|---|---|---|
注册中心 | zookeeper、redis | Eureka、Consul | Nacos、Eureka |
服务远程调用 | Dubbo协议 | Feign(http协议) | Dubbos、Feign |
配置中心 | 无 | SpringCloudConfig | SpringCloudConfig、Nacos |
服务网关 | 无 | SpringCloudGateway、Zuul | SpringCloudGateway、Zuul |
服务监控和保护 | dubbo-admin,功能弱 | Hystrix | Sentinel |
二、Eureka
2.0、Eureka的快速入门案例
因为案例篇幅使用图片较多因此请点击此处跳转至页面
2.1、Eureka原理分析
在Eureka架构中,微服务角色有两类:
- EurekaServer:服务端,注册中心
- 记录服务信息
- 心跳监控
- EurekaClient:客户端
- povider:服务提供者
- 注册自己的信息到EurekaServer
- 每隔30s向EurekaServer发送心跳
- consumer:服务消费者
- 根据服务名称从EurekaServer拉取服务列表
- 基于服务列表做负载均衡,选中一个微服务后发起远程调用
- povider:服务提供者
2.2、搭建EurekaServer
搭建EurekaServer服务步骤如下:
创建项目,引入
spring-cloud-starter-netflix-eureka-server
的依赖1
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4<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>编写启动类,添加
@EnableEurekaServer
注解1
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public class EurekaApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
}
}添加application.yml文件,编写下面的配置
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9server:
port: 10086
spring:
application:
name: eurekaserver
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/
2.3、服务注册到Eureka
将自己的服务【此处我选用user-service】注册到EurekaServer步骤如下
在user-service项目中引入
spring-cloud-starter-netflix-eureka-client
的依赖1
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4<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>在application.yml文件,编写如下配置:
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7spring:
application:
name: userservice
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka/
是不是发现写在application.yml文件中的配置与搭建Eureka服务的配置一模一样?那是因为Eureka本身也是需要注册的因此配置文件书写内容基本一致,但是二者需要引入的pom坐标是不一样的。
2.4、服务发现
在order-service完成服务拉取
服务拉取是基于服务名称获取服务列表,然后在对服务列表做负载均衡
修改OrderService的代码,修改访问的URL路径,用服务名代替ip、端口:
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String url = "http://userservice/user/" + order.getUserId();
在order-service项目的启动类OrderApplication中的RestTemplate添加负载均衡注解:
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public RestTemplate restTemplate(){
return new RestTemplate();
}
三、Ribbon负载均衡
3.1、负载均衡的原理
还记得上述的快速入门案例中服务发现中使用到的访问URL路径http:://userservice/user/...
吗?
我们只是指定了服务的名称userservice
而不是ip+端口
并且在RestTemplate的Bean上添加了注解@LoadBalanced
就自动完成了服务的拉取以及请求的负载均衡。因此有以下两点需要注意:
- 什么时候完成了服务的拉取?
- 什么时候完成了请求的负载均衡?
- 负载均衡的原理和策略?
负载均衡的流程如图所示
Ribbon内部原理
3.2、负载均衡的策略
内置负载均衡规则类 | 规则描述 |
---|---|
RoundRobinRule | 简单轮询服务列表来选择服务器。它是Ribbon默认的负载均衡规则 |
AvailabilityFilteringRule | 对以下两种服务器进行忽略: (1)在默认情况下,这台服务器如果3次连接失败,这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续30秒,如果再次连接失败,短路的持续时间就会几何级地增加。 (2)并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高,配置AvailabilityFilteringRule规则的客户端也将其忽略。并发连接数的上限,可以由客户端的 |
WeightedResponseTimeRule | 为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长,这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器,这个权重值会影响服务器的选择 |
ZoneAvoidanceRule | 以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用Zone对服务器进行分类,这个Zone可以理解为一个机房、一个支架等。而后再对Zone内的多个服务做轮询 |
BestAvailableRule | 忽略哪些短路的服务器。并选择并发数较低的服务器 |
RandomRule | 随机选择一个可用的服务器 |
RetryRule | 重试机制的选择逻辑 |
Ribbon默认的负载均衡策略为:RoundRobinRule【简单的轮询服务列表】
默认负载均衡策略的验证——例子
并让order-service
向user-service
发送四次查询请求
因为默认的负载均衡策略为轮询所以可以推断:
8082端口的服务将会接收第一次和第三次的请求,查看8082服务接收请求的情况,推断正确。
8081端口的服务将会接收第二次和第四次的请求,查看8081服务接收请求的情况,推断正确。
上述成功验证了Ribbon默认的负载均衡的策略为轮询。
那么如何修改Ribbon负载均衡的查询机制呢?
通过定义IRule实现可以修改负载均衡的规则,有两种方式:
代码方式:在order-service中的OrderApplication类中,定义一个新的IRule【全局配置】
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5//该配置是全局的,order-service不仅是对user-service模块发送请求时使用的负载均衡机制为random,其他也是一样。
public IRule randomRule(){
return new RandomRule();
}创建上述的规则Bean之后再次发送四次请求作为验证,可以看到此时8081端口只接受到了第四次的请求,验证成功。
配置文件的方式:在order-service的application.yml文件中,添加新的配置也可以修改规则
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5# 该配置项配置在order-service的application.yml文件
# 说明order-service模块对user-service模块发送请求时使用下述的负载均衡策略
userservice:
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则
3.3、饥饿加载
RIbbon默认是采用懒加载,即第一次访问时才会去创建LoadBalanceClient,请求时间会很长。
而饥饿加载则会在项目启动时创建,降低第一次访问的耗时,通过下面配置开启饥饿加载:
1 | ribbon: |
四、Nacos注册中心
Nacos是阿里巴巴的产品,现在是SpringCloud中的一个组件。相比Eureka功能更加丰富,在国内受欢迎程度较高
4.1、服务注册到Nacos
在父工程中添加spring-cloud-alibaba的管理依赖:
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7<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
<version>2.2.5.RELEASE</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>注释掉order-service和user-service原有的eureka依赖
添加nacos的客户端依赖
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5<!-- nacos的客户端依赖 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>修改user-service&order-service中的application.yml文件注释掉eureka地址,添加nacos的地址
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4spring:
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848 #服务端的地址
然后打开Nacos的控制台可以看到服务的注册结果
4.2、修改服务的集群属性
Nacos服务分级存储模型
- 一级是服务,例如userservice
- 二级是集群,例如杭州或上海
- 三级是实例,例如杭州机房的某台部署了userservice的服务器
如何设置实例的集群属性
修改application.yml,添加如下内容
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6spring:
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848
discovery:
cluster-name: HZ #设置集群的属性为HZ在Nacos控制台可以看到集群变化,可以看到服务归属的集群已经变成了HZ
然后在order-service中设置负载均衡的IRule为NacosRule,这个规则优先会寻找与自己同集群的服务:
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3userservice:
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule #负载均衡规则注意设置user-service的权重为1
4.3、NacosRule负载均衡策略
- 优先选择同集群服务实例列表
- 本地集群找不到提供者,才去其他集群寻找,并且会报警告
- 确定了可用实例列表后,再采用随机负载均衡挑选实例
根据权重负载均衡
实际部署中会出现这样的场景:
- 服务器设备性能有差异,部分实例所在机器性能较好,另一些较差,我们希望性能好的机器承担更多的用户请求
Nacos提供了权重配置来控制访问评率,权重越大则访问频率越高
在Nacos控制台可以设置实例的权重值,首先选中实例后面的编辑按钮
将权重设置为0.1,测试可以发现8081被访问到的评率大大降低
总结:
- Nacos控制台可以设置实例的权重值,0-1之间
- 同集群内的多个实例,权重越高被访问的频率越高
- 权重设置为0则完全不会被访问
4.4、环境隔离-namespace
- namespace用来做环境隔离
- 每一个namespace都有唯一的id
- 不同的namespace下的服务是不可见的
首先在Nacos的控制台点击命名空间,看到目前只有public的命名空间,然后点击新建
填入新建的信息,ID不填的话会默认使用UUID生成一个随机ID
修改order-service到application.yml文件,添加namespace:
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7spring:
cloud:
nacos:
server-addr: localhost:8848
discovery:
cluster-name: SH
namespace: 531e06b8-9430-4375-84ec-3439ffe9f161 #新创建命名空间生成的ID重启order-service后再来查看控制台
此时访问order-service,因为namespace不同,会导致找不到userservice,控制台会报错:
4.5、Nacos与Eureka区别
- Nacos与Eureka的共同点
- 都支持服务注册和服务拉取
- 都支持服务提供者心跳方式做健康检测
- Nacos与Eureka的区别
- Nacos支持服务端主动检测提供者的状态:临时实例采用心跳模式,非临时实例采用主动检测模式
- 临时实例心跳不正常会被剔除,非临时实例则不会被剔除
- Nacos支持服务列表变更消息推送模式,服务列表更新更及时
- Nacos集群默认采用AP方式,当集群中存在非临时实例时,采用CP模式;Eureka采用AP模式
4.6、Nacos配置管理
统一配置管理
创建配置管理文件
第一步:在Nacos中添加配置信息,点击 配置列表 $\to$点击 $+$
第二步:在弹出的表单中填写配置信息
4.7、微服务的配置拉取
引入Nacos的配置管理客户端依赖:
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5<!-- nacos配置管理依赖 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>在userservice中的resource目录添加一个
bootstrap.yml
文件,这个文件时引导文件,优先级高于application.yml1
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10spring:
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 #文件后缀名然后在user-service中将pattern.dateformat这个属性注入到UserController中做测试:
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public class UserController {
//注入nacos中的配置属性
private String dateformat;
//编写controller,通过日期格式化器来格式化现在时间并返回
public String now(){
return LocalDate.now().format(
DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat,Locale.CHINA)
);
}
}
将配置交给Nacos管理的步骤
- 在Nacos中添加配置文件
- 在微服务中引入nacos的config依赖
- 在微服务中添加bootstrap.yml文件,配置nacos的地址、当前环境、服务名称、文件后缀名。这些决定了程序启动时去nacos读取哪个文件
4.8、微服务的热更新
Nacos中的配置文件变更后,微服务无需重启就可以感知。不过需要通过下面两种配置来实现
方式一:在
@Value
注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope
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public class UserController {
private String dateformat;
}方式二:使用
@ConfigurationProperties
注解1
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public class PatternProperties {
private String dateformat;
}
注意事项:
- 不是所有的配置都适合放到配置中心,维护起来比较麻烦
- 建议将一些关键参数,需要运行时调整的参数放到nacos配置中心,一般都是自定义配置
五、http客户端Feign
Feign是一个声明式的http客户端,其作用是简化实现http请求发送。
5.1、基于Feign的远程调用
使用Feign的步骤如下:
引入依赖
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4<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>在需要发送请求的服务的启动类添加注解开启Feign的功能:
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public class OrderApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
}
}编写Feign的客户端:
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public interface UserClients {
public User findById(; Long id)
}主要是基于SpringMVC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
用Feign客户端代替RestTemplate
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private UserClient userClient;
public Order queryOrderById(Long orderId){
//1. 查询订单
Order order = orderMapper.findById(orderId);
//2. 利用Feign发起http请求,查询用户
User user = userClient.findById(order.getUserId());
//3. 封装User到order
order.setUser(user);
//4. 返回
return order;
}
5.2、Feign自定义配置
Feign运行自定义配置来覆盖默认配置,可以修改的配置如下:
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 |
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SpringMVC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 |
一般我们需要配置的是日志级别。
配置日志级别有两种方式
方式一:配置文件方式
1 | feign: |
方式二:Java代码的方式,需要先声明一个Bean:
1 | public class FeignClientConfiguration { |
之后如果是全局配置,则将它放到启动类上的注解
@EnableFeignClients
这个注解中:1
如果是局部配置,就将它放在需要使用feign发送请求的类的
@FeignClient
这个注解中:1
5.3、Feign的性能优化
Feign的客户端实现:
- URLConnection:默认实现,不支持连接池
- Apache HttpClient:支持连接池
- OKHttp:支持连接池
因此优化Feign的性能主要包括:
- 使用连接池代替默认的URLConnection
- 日志级别,最好使用NONE或BASIC
Feign添加HttpClient的支持:
引入依赖:
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5<!-- httpClient的依赖 -->
<dependency>
<groupId>io.github.openfeign</groupId>
<artifactId>feign-httpclient</artifactId>
</dependency>配置连接池
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9feign:
client:
config:
default: #default全局的配置
logger-level: BASIC #日志级别
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
5.4、Feign的最佳实践
方式一(继承):给消费者的FeignClient和提供者的Controller定义统一的父接口作为标准
方式二(抽取):将FeignClient抽取为独立模块,并且将接口有关的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
当使用方式二进行抽取的时候因为Feign不在SpringBoot项目启动类的目录下,所以无法扫描到Feign的包。
定义的FeignClient不在SpringBootApplication的扫描包范围时,这些FeignClient无法使用。两种方式解决:
方式一:指定FeignClient所在包
1方式二:指定FeignClient的字节码【推荐】
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六、统一网关Gateway
6.1、了解网关
为什么需要网关?
网关功能:
- 身份的验证和权限校验
- 服务路由、负载均衡
- 请求限流
网关的技术实现
在SpringCloud中网关的实现包括两种:
- gateway
- zuul
Zuul
是基于Servlet
的实现,属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway
则是基于Spring5中提供的WebFlux
,属于响应式编程的实现,具有更好的性能
6.2、搭建网关服务
创建新的module,引入SpringCloudGateway的依赖和nacos的服务发现依赖:
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10<!-- 网关gateway依赖 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<!-- nacos服务注册发现依赖 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>在配置文件
application.yml
文件中编写路由配置以及nacos地址路由配置包括:
- 路由id:路由的唯一标识
- 路由目标(uri):路由的目标地址,http标识固定地址,lb表示服务名负载均衡
- 路由断言(predicates):判断路由的规则
- 路由过滤器(filters):对请求和响应做处理
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15server:
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【loadbalance】后面是服务名称
predicates: #断言路由,也就是判断请求是否符合路由规格的条件
- Path=/user/** # 这个是按照路径匹配,只要以/user/开头就符合要求
小Tips:
启动网关服务报错:
Consider defining a bean of type 'org.springframework.http.codec.ServerCodec
要排除其他依赖的spring-boot-starter-web,因为会与spring cloud gateway的webflux冲突。
网关执行过程
6.3、路由断言工厂
网关路由可以配置的内容包括:
- 路由id:路由的唯一标识
- uri:路由的目的地,支持lb和http两种
- predicates:路由断言,判断请求是否符合要求,符合则转发到路由目的地
- filters:路由过滤器,处理请求或响应
路由断言工厂Route Predicate Factory
在配置文件中书写的断言规则知只是字符串,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SpringCloudGateway还有多个
名称 | 说明 | 示例 |
---|---|---|
After | 是某个时间点之后的请求 | 官网查找 |
Before | 是某个时间点之前的请求 | 同上 |
Between | 是某两个时间点之前的请求 | 同上 |
Cookie | 请求必须包含某些cookie | 同上 |
Header | 请求必须包含默写header | 同上 |
Method | 请求方式必须是指定方式 | 同上 |
Path | 请求路径必须符合指定规则 | 同上 |
Query | 请求参数必须包含指定参数 | 同上 |
RemoteAddr | 请求者的ip必须是指定范围 | 同上 |
Host | 请求必须是访问某个host(域名) | 同上 |
Weighe | 权重处理 | 同上 |
6.4、路由过滤器
GatewayFilter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
过滤器的作用:
- 对路由的请求或响应做加工处理,比如添加请求头
- 配置在路由下的过滤器只对当前路由的请求生效
- 若想使用全局过滤器,则配置与gateway同级的defaultFilters,该过滤器对所有路由都生效
案例-给所有进入userservice的请求添加一个请求头
给所有进入userservice的请求添加一个请求头:Truth=itcast is freaking awesome!
实现方式:在gateway中修改application.yml文件,给userservice的路由添加过滤器
1 | server: |
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。格式如下:
1 | gateway: |
6.5、全局过滤器GlobalFilter
全局过滤器的作用是处理一切进入网关的请求和微服务响应,与GatewayFilter的作用是一样的。
区别在于GatewayFilter通过配置定义,处理逻辑是固定的。而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。
定义方式是实现GlobalFilter接口
1 | public interface GlobalFilter { |
全局过滤器的作用是什么?
对所有路由都生效的过滤器,并且可以自定义处理逻辑
实现全局过滤器的步骤?
- 实现GlobalFilter接口
- 添加@Order注解或实现Ordered接口
- 编写处理逻辑
自定义全局过滤器的例子:实现GlobalFilter接口,添加@Order注解
1 |
|
6.6、过滤器的执行顺序
- 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 > 局部路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行
6.7、网关跨域问题
网关处理跨域采用的同样是CORS方案,并且只需要简单配置即可实现
spring-framework从5.3.0版本开始,关于CORS跨域配置类 CorsConfiguration 中将 allowedOrigins 变量名修改为 allowedOriginPatterns
1 | spring: |
- 标题: 微服务入门篇(一)
- 作者: 忘记中二的少年
- 创建于 : 2023-10-15 15:19:00
- 更新于 : 2023-10-15 15:21:57
- 链接: https://github.com/HandsomeXianc/HandsomeXianc.github.io/2023/10/15/微服务技术栈入门/
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