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微服务网关全能进化：设计模式加持下的Spring Cloud Alibaba落地实践(三)

news 来源：原创 2024/9/19 16:08:27

时间：2024年09月11日

作者：小蒋聊技术

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大家好，欢迎来到小蒋聊技术，小蒋准备和大家一起聊聊技术的那些事。

今天小蒋准备和大家一起聊的这个话题就厉害了！那就是从落地到深入。

Spring Cloud Alibaba 实现微服务网关的开发与设计模式

我们已经在昨天2.0版本（思维到落地：Spring Cloud Alibaba玩转微服务网关（二）-CSDN博客）中详细讲解了如何通过Spring Cloud Alibaba技术栈来设计微服务网关。这一版本将带你深入开发部分，并结合一些经典设计模式来强化系统的能力。设计模式是让系统保持高可维护性、高扩展性和灵活性的重要手段。接下来我们结合开发代码和模式实现，让这个网关系统更加具备“工业级”的实力。

1. 解耦思维与Nacos：服务注册和发现（结合门面模式）

在开发中，我们首先要确保服务与网关的解耦性，通过Nacos的服务注册和发现功能，我们可以让网关自动感知后端服务的变化。为了实现这一点，可以使用门面模式（Facade Pattern），将Nacos的服务注册和发现封装在一个独立的模块里，外部系统只需调用网关的统一接口，而不需要直接操作Nacos。

示例代码：

// NacosServiceFacade.javapublic class NacosServiceFacade {@Autowiredprivate NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties;// 统一提供服务发现的接口public List<ServiceInstance> getInstances(String serviceId) {return nacosDiscoveryProperties.namingServiceInstance().getAllInstances(serviceId);}}

通过门面模式，我们将服务发现的细节封装起来，外部系统无需了解Nacos的底层实现，保持了系统的解耦性。

设计模式：门面模式（Facade Pattern）

2. 灵活路由与Spring Cloud Gateway：动态调度的实现（结合策略模式）

在动态路由的实现中，策略模式（Strategy Pattern）非常适合处理不同的路由策略。我们可以根据不同的请求路径、参数等信息动态选择合适的路由策略。这样可以在系统中快速扩展和修改路由规则，而不影响整个系统的架构。

示例代码：

// 路由策略接口public interface RouteStrategy {void route(Request request);}// 基于路径的路由策略public class PathBasedRouteStrategy implements RouteStrategy {@Overridepublic void route(Request request) {// 根据路径选择服务}}// 基于请求头的路由策略public class HeaderBasedRouteStrategy implements RouteStrategy {@Overridepublic void route(Request request) {// 根据请求头选择服务}}// 路由上下文public class RouteContext {private RouteStrategy strategy;public RouteContext(RouteStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void executeRoute(Request request) {strategy.route(request);}}

通过策略模式，我们可以灵活地替换不同的路由策略，保持系统的扩展性和灵活性。

设计模式：策略模式（Strategy Pattern）

3. 集中式安全管理与Sentinel：责任链模式实现细粒度权限控制

在安全管理中，责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）可以很好地实现细粒度的权限控制。我们可以将身份验证、权限检查、令牌校验等步骤串联起来，逐步验证每个请求的安全性。这样既保持了代码的清晰度，也让每个安全模块都独立可扩展。

示例代码：

// 安全检查接口public interface SecurityCheck {void check(Request request, SecurityCheck next);}// 身份验证public class AuthCheck implements SecurityCheck {@Overridepublic void check(Request request, SecurityCheck next) {// 验证身份if (next != null) next.check(request, next);}}// 权限验证public class PermissionCheck implements SecurityCheck {@Overridepublic void check(Request request, SecurityCheck next) {// 检查权限if (next != null) next.check(request, next);}}// 责任链处理public class SecurityChain {private List<SecurityCheck> checks;public SecurityChain(List<SecurityCheck> checks) {this.checks = checks;}public void execute(Request request) {for (SecurityCheck check : checks) {check.check(request, null);}}}

通过责任链模式，每个安全验证步骤都是独立的，系统可以根据需要灵活调整顺序或增加新的验证模块。

设计模式：责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

4. 容错与弹性设计：结合熔断器模式和重试模式

Sentinel为我们提供了强大的熔断和限流机制，但在开发时，我们可以通过熔断器模式（Circuit Breaker Pattern）来实现更为灵活的容错设计。同时，我们可以结合重试模式（Retry Pattern），在短暂的失败后尝试重新调用服务，确保系统的高可用性。

示例代码：

// 熔断器模式实现public class CircuitBreaker {private boolean open = false;public void execute(Runnable task) {if (open) {// 熔断器开启，直接返回降级响应return;}try {task.run();} catch (Exception e) {open = true;  // 熔断器开启}}public void reset() {open = false;  // 重置熔断器}}// 重试模式实现public class Retry {private int maxAttempts = 3;public void execute(Runnable task) {int attempts = 0;while (attempts < maxAttempts) {try {task.run();return;  // 成功执行} catch (Exception e) {attempts++;}}// 所有尝试失败，触发降级逻辑}}

通过熔断器模式和重试模式，我们可以在保证系统的弹性和容错性同时，避免单点故障拖垮整个系统。

设计模式：熔断器模式（Circuit Breaker Pattern）、重试模式（Retry Pattern）

5. 日志与监控：结合观察者模式实现实时监控

日志与监控系统是网关不可或缺的一部分。通过观察者模式（Observer Pattern），我们可以将监控系统作为观察者，实时接收网关的状态和事件，确保系统的健康状态随时在掌控中。

示例代码：

// 观察者接口public interface Observer {void update(String event);}// 具体观察者public class MonitoringSystem implements Observer {@Overridepublic void update(String event) {// 记录日志或监控事件}}// 被观察者public class Gateway {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();public void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}public void notifyObservers(String event) {for (Observer observer : observers) {observer.update(event);}}public void handleRequest(Request request) {// 处理请求notifyObservers("Request handled");}}

通过观察者模式，网关的每个状态变化都能被实时监控系统捕捉到，从而提高系统的可维护性和透明性。

设计模式：观察者模式（Observer Pattern）