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对于网关的开发，完全自研的难度比较大，特别是IO的处理。考虑到目前市面上有比较多的成熟框架，可以基于成熟的开源框架，进行二次开发。
对于Java来说，目前Spring提供了SpringCloud Gateway（下面简称SG），SG基于SpringWebFlux，底层默认使用的是Netty框架，支持高并发请求，同时提供了一些默认的组件，支持路由、限流等功能。可以基于SG进行二次开发。
如果对网关有特别多的自定义需求，可以直接基于Netty来进行更彻底的二次开发，适配自身系统的个性化需求。
一、SpringCloud Gateway整体架构
SpringCloud Gateway基于SpringWebFlux，整体架构如下图所示：
1、SG定义了几个概念
- 路由(Route)：路由是网关的基本构成单元。它由一个ID、一个目标URL、一组谓词以及一组过滤器组成。当谓词判定为true时，表示请求与对应路由匹配
- 谓词(Predicate)：Java8函数式谓词。输入参数是Spring框架封装的ServerWebExchange对象。开发人员可以基于此对象来匹配HTTP请求的任意内容，比如请求头或请求参数
- 过滤器(Filter)：由特定工厂类构造的一组Spring框架提供的GatewayFilter对象。过滤器可以在请求或响应被处理前/后对其进行修改。
2、SG处理请求的大致流程
GatewayHandlerMapping判定对应的请求是否匹配某个路由。如果匹配到某个路由，则将请求交给GatewayWebHandler处理。Handler调用一个Filter链来处理这个请求，具体执行流程如下：
- 首先，会执行「pre」过滤器的逻辑
- 然后执行请求处理逻辑
- 最后再执行「post」过滤器的逻辑
3、SG提供的过滤器
SG提供了GatewayFilter和GlobalFilter两种类型的过滤器，从名字可以看出GlobalFilter是对全局生效的，而GatewayFilter是对特定请求生效的。
GlobalFilter是针对所有匹配了GatewayHandlerMapping的请求生效，而不是对所有进入网关的请求生效。假设，你在网关中编写了一个Controller，但是路由配置中并没有匹配该Controller的路径，那么针对该Controller的请求并不会触发任何GlobalFilter。
4、SG针对一个请求的完整流程
SG针对一个请求的完整流程如下图所示：
可以看到，SG的扩展是基于一个个的Filter来实现的。前面提到的大部分需求也完全可以基于Filter去实现，包括但不限于路由、负载均衡、认证授权、过载保护、缓存、服务重试、日志记录等。
二、限流实现
SG提供了RequestRateLimiterGatewayFilterFactory过滤器支持限流，同时也支持基于histrix的过载保护，直接集成使用即可，具体请见histrix文档。
1、路由配置
以RequestRateLimiterGatewayFilterFactory为例来分析SG如何基于拦截器来实现j限流的。SG中的限流是针对每个路由来单独定义的，配置内容如下：
上面的配置，配置了一个路由：
- id为test_route
- 路由地址到lb://test。前面的lb://表示支持负载均衡，后面的test是服务名称
- predicates是谓词，表示当请求以/test开头时，此路由生效
- 同时配置了一个限流拦截器，包括名称和参数。基于此配置通过RequestRateLimiterGatewayFilterFactory来构建对应的Filter。其中的参数是用来配置请求速率的，即每秒允许10个请求，允许短时间（这里是1秒）涌入20个请求。
上面的配置会被构建为一个RouteLocator实例，该类根据配置构建Route、Predicates、Filter等实例。对于Filter来说，
- 在创建RouteLocator实例时，已创建的GatewayFilterFactory实例列表会被作为参数传入
- list被转换为map，key为去除了GatewayFilterFactory后缀名的Filter类名（与配置文件中的Filter的配置匹配），value是对应的GatewayFilterFactory实例
- 在构建Route实例时，会根据配置文件中的Filter的配置获取Filter实例设置进Route实例中，提供给后续流程使用
2、RequestRateLimiterGatewayFilterFactory核心代码
RequestRateLimiterGatewayFilterFactory核心代码如下所示：
- 1处，获取配置参数。这里的KeyResolver是对获取请求的key逻辑的抽象。比如其中的一个实现是PrincipalNameKeyResolver，它从ServerWebExchange中获取Principal对象，并将Principal.getName()的返回值作为当前请求的key，如果值相同，则认定为同一个请求。
- 2处，构建匿名GatewayFilter
- 3处，基于限流器来处理限流逻辑
3、官方提供的分布式限流方案
官方提供的分布式限流方案是基于redis实现。
核心逻辑在RedisRateLimiter的isAllowed()方法中：
- 1处，获取参数（上面已经解释过了）
- 2处，构建lua参数，执行lua脚本
- 3处，根据返回值判定是否允许访问
三、自定义拦截器
要编写一个自定义的GatewayFilter的流程如下：
- 编写一个FilterFactory类继承AbstractGatewayFilterFactory，这个类实现了GatewayFilterFactory接口，该接口提供了一个名叫name的默认方法，用于提供Factory的name，作为获取对应实例的名称。逻辑就是将对应FilterFactory类名后的「GatewayFilterFactory」去掉，例如上面的RequestRateLimiterGatewayFilterFactory，对应的配置名称就是RequestRateLimiter。
- 在覆写的apply方法中构建对应的Filter，可以是直接返回匿名GatewayFilter，或返回对应Filter的实例
- 如果返回的是Filter的实例，则需要编写一个实现了GatewayFilter的Filter类，实现其filter方法
- 然后将FilterFactory、实现的Filter（如果有的话）配置给Spring管理
- 最后，就可以在配置文件中针对需要的路由配置对应的Filter了
四、聚合服务
SG基于SpringWebFlux，支持编写异步RESTful接口，同时提供WebClient异步REST客户端来实现聚合服务的编写。不过由于是编码的形式，所以需要发布网关。对于集群部署的情况下，在可用性要求没有特别严格的情况下，此方式可以接受。
如果聚合服务较多且发布频繁，可以独立出聚合服务层。即基于SpringWebFlux构建微服务，使用WebClient来整合独立微服务的逻辑，网关路由至对应的服务即可。
五、非功能性需求
SG本身就基本符合前面提到的非功能性需求：
- 基于SpringWebFlux的非阻塞IO模型，支持高并发。
- 基于分布式配置服务进行动态配置
- 基于GatewayFilter和GlobalFilter进行扩展
- 可以接入PinPoint的链路监控以及基于ELK的日志监控平台
主要注意保证无状态设计！