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Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.2）之 RouteDefinitionRouteLocator 路由配置

本文主要基于 Spring-Cloud-Gateway 2.0.x M4

1. 概述
2. RouteDefinitionRouteLocator
- 2.1 构造方法
- 2.2 获得 Route
- 2.3 转换 Route
- 2.4 获得 Tuple
666. 彩蛋

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1. 概述

本文主要分享 RouteDefinitionRouteLocator 的源码实现 。

Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.2）之 RouteDefinitionRouteLocator 路由配置

蓝色部分：RouteDefinitionRouteLocator 。

2. RouteDefinitionRouteLocator

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator ，基于 RouteDefinitionLocator 的 RouteLocator 实现类 。

RouteDefinitionRouteLocator 从 RouteDefinitionLocator 获取 RouteDefinition ，转换成 Route 。如下图：

Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 路由（2.2）之 RouteDefinitionRouteLocator 路由配置

2.1 构造方法

RouteDefinitionRouteLocator 构造方法，代码如下：

 1: public class RouteDefinitionRouteLocator implements RouteLocator, BeanFactoryAware{
 2: protected final Log logger = LogFactory.getLog(getClass());
 3: 
 4: private final RouteDefinitionLocator routeDefinitionLocator;
 5: /**
6: * RoutePredicateFactory 映射
7: * key ：{@link RoutePredicateFactory#name()}
8: */
 9: private final Map<String, RoutePredicateFactory> predicates = new LinkedHashMap<>();
10: /**
11: * GatewayFilterFactory 映射
12: * key ：{@link GatewayFilterFactory#name()}
13: */
14: private final Map<String, GatewayFilterFactory> gatewayFilterFactories = new HashMap<>();
15: private final GatewayProperties gatewayProperties;
16: private final SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
17: private BeanFactory beanFactory;
18: 
19: public RouteDefinitionRouteLocator(RouteDefinitionLocator routeDefinitionLocator,
20: List<RoutePredicateFactory> predicates,
21: List<GatewayFilterFactory> gatewayFilterFactories,
22: GatewayProperties gatewayProperties){
23: // 设置 RouteDefinitionLocator
24: this.routeDefinitionLocator = routeDefinitionLocator;
25: // 初始化 RoutePredicateFactory
26: initFactories(predicates);
27: // 初始化 RoutePredicateFactory
28: gatewayFilterFactories.forEach(factory -> this.gatewayFilterFactories.put(factory.name(), factory));
29: // 设置 GatewayProperties
30: this.gatewayProperties = gatewayProperties;
31: }
32: 
33: @Override
34: public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException{
35: this.beanFactory = beanFactory;
36: }
37:}

routeDefinitionLocator 属性，提供 RouteDefinition 的 RouteDefinitionLocator 。
predicates 属性，RoutePredicateFactory Bean 对象映射。
- key 为 {@link RoutePredicateFactory#name()} 。
- 通过它，将 RouteDefinition.predicates 转换成 Route.predicates 。
- 第 26 行：调用 #initFactories() 方法，初始化映射。逻辑比较简单，点击链接查看代码。
gatewayFilterFactories 属性，RoutePredicateFactory Bean 对象映射。
- key 为 {@link GatewayFilterFactory#name()} 。
- 通过它，将 RouteDefinition.filters 转换成 Route.filters 。
- 第 28 行：初始化映射。
gatewayProperties 属性，使用 GatewayProperties.defaultFilters 默认过滤器定义数组 ，添加到每个 Route 。下文会看到相关代码的实现。
parser 属性，Spring EL 表达式解析器。在会看到它的使用。
beanFactory 属性，Bean 工厂。

2.2 获得 Route

#getRoutes() 方法，获得 Route 数组。代码如下：

 1: @Override
 2: public Flux<Route> getRoutes(){
 3: return this.routeDefinitionLocator.getRouteDefinitions()
 4: .map(this::convertToRoute) // RouteDefinition => Route
 5: //TODO: error handling
 6: .map(route -> { // 打印日志
 7: if (logger.isDebugEnabled()) {
 8: logger.debug("RouteDefinition matched: " + route.getId());
 9: }
10: return route;
11: });
12: 
13: }

第 3 行：调用 RouteDefinitionLocator#getRouteDefinitions() 方法，获得 RouteDefinitions 数组。
第 4 行：调用 #convertToRoute() 方法，将每个 RouteDefinition 转换成 Route 。该方法在详细解析。
第 7 至 11 行：打印输出每个 Route 。

2.3 转换 Route

#convertToRoute() 方法，将每个 RouteDefinition 转换成 Route 。代码如下：

 1: private Route convertToRoute(RouteDefinition routeDefinition){
 2: // 合并 Predicate
 3: Predicate<ServerWebExchange> predicate = combinePredicates(routeDefinition);
 4: // 获得 GatewayFilter
 5: List<GatewayFilter> gatewayFilters = getFilters(routeDefinition);
 6: // 构建 Route
 7: return Route.builder(routeDefinition)
 8: .predicate(predicate)
 9: .gatewayFilters(gatewayFilters)
10: .build();
11: }

第 3 行：调用 #combinePredicates() 方法，将 RouteDefinition.predicates 数组合并成一个 java.util.function.Predicate ，这样 RoutePredicateHandlerMapping 为请求匹配 Route ，只要调用一次 Predicate#test(ServerWebExchange) 方法即可。
第 5 行：调用 #getFilters() 方法，获得 GatewayFilter 数组。
第 7 至 10 行：构建 Route 。

#combinePredicates() 方法，代码如下：

 1: private Predicate<ServerWebExchange> combinePredicates(RouteDefinition routeDefinition){
 2: // 寻找 Predicate
 3: List<PredicateDefinition> predicates = routeDefinition.getPredicates();
 4: Predicate<ServerWebExchange> predicate = lookup(routeDefinition, predicates.get(0));
 5: // 拼接 Predicate
 6: for (PredicateDefinition andPredicate : predicates.subList(1, predicates.size())) {
 7: Predicate<ServerWebExchange> found = lookup(routeDefinition, andPredicate);
 8: predicate = predicate.and(found);
 9: }
10: // 返回 Predicate
11: return predicate;
12: }
13: 
14: private Predicate<ServerWebExchange> lookup(RouteDefinition routeDefinition, PredicateDefinition predicate){
15: // 获得 RoutePredicateFactory
16: RoutePredicateFactory found = this.predicates.get(predicate.getName());
17: if (found == null) {
18: throw new IllegalArgumentException("Unable to find RoutePredicateFactory with name " + predicate.getName());
19: }
20: // 获得 Tuple
21: Map<String, String> args = predicate.getArgs();
22: if (logger.isDebugEnabled()) {
23: logger.debug("RouteDefinition " + routeDefinition.getId() + " applying "
24: + args + " to " + predicate.getName());
25: }
26: Tuple tuple = getTuple(found, args, this.parser, this.beanFactory);
27: // 获得 Predicate
28: return found.apply(tuple);
29: }

第 2 至 9 行：通过调用 #lookup() 方法，查找 PredicateDefinition 对应的 Predicate 。为什么拆成 两部分 ？第一部分找到 java.util.function.Predicate ，第二部分通过 Predicate#and(Predicate) 方法不断拼接。
第 11 行：返回 Predicate 。
—————————- 分割线 ————————–
第 14 至 29 行： #lookup() 方法。
- 第 16 至 19 行：获得 RoutePredicateFactory Bean 对象。
- 第 21 至 26 行：调用 #getTuple() 方法，获得 Tuple 。该方法比较复杂，在详细解析。
- 第 28 行：调用 RoutePredicateFactory#apply(Tuple) 方法，创建 Predicate 。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 处理器 (3.1) 之 RoutePredicateFactory 路由谓语工厂》详细解析。

#getFilters() 方法，代码如下：

 1: private List<GatewayFilter> getFilters(RouteDefinition routeDefinition){
 2: List<GatewayFilter> filters = new ArrayList<>();
 3: // 添加 默认过滤器
 4: //TODO: support option to apply defaults after route specific filters?
 5: if (!this.gatewayProperties.getDefaultFilters().isEmpty()) {
 6: filters.addAll(loadGatewayFilters("defaultFilters",
 7: this.gatewayProperties.getDefaultFilters()));
 8: }
 9: // 添加 配置的过滤器
10: if (!routeDefinition.getFilters().isEmpty()) {
11: filters.addAll(loadGatewayFilters(routeDefinition.getId(), routeDefinition.getFilters()));
12: }
13: // 排序
14: AnnotationAwareOrderComparator.sort(filters);
15: return filters;
16: }
17: 
18: private List<GatewayFilter> loadGatewayFilters(String id, List<FilterDefinition> filterDefinitions){
19: List<GatewayFilter> filters = filterDefinitions.stream()
20: .map(definition -> { // FilterDefinition => GatewayFilter
21: // 获得 GatewayFilterFactory
22: GatewayFilterFactory filter = this.gatewayFilterFactories.get(definition.getName());
23: if (filter == null) {
24: throw new IllegalArgumentException("Unable to find GatewayFilterFactory with name " + definition.getName());
25: }
26: // 获得 Tuple
27: Map<String, String> args = definition.getArgs();
28: if (logger.isDebugEnabled()) {
29: logger.debug("RouteDefinition " + id + " applying filter " + args + " to " + definition.getName());
30: }
31: Tuple tuple = getTuple(filter, args, this.parser, this.beanFactory);
32: // 获得 GatewayFilter
33: return filter.apply(tuple);
34: })
35: .collect(Collectors.toList()); // 转成 List
36: // GatewayFilter => OrderedGatewayFilter
37: ArrayList<GatewayFilter> ordered = new ArrayList<>(filters.size());
38: for (int i = 0; i < filters.size(); i++) {
39: ordered.add(new OrderedGatewayFilter(filters.get(i), i+1));
40: }
41: // 返回 GatewayFilter 数组
42: return ordered;
43: }

第 4 至 8 行：调用 #loadGatewayFilters() 方法，使用 GatewayProperties.defaultFilters 默认的过滤器配置，将 FilterDefinition 转换成 GatewayFilter 。
第 10 至 12 行：调用 #loadGatewayFilters() 方法，使用 RouteDefinition.filters 配置的过滤器配置，将 FilterDefinition 转换成 GatewayFilter 。
—————————- 分割线 ————————–
第 18 至 43 行： #loadGatewayFilters() 方法。
- 第 20 至 34 行：将 FilterDefinition 转换成 GatewayFilter 。
  - 第 21 至 25 行：获得 GatewayFilterFactory Bean 对象。
  - 第 27 至 31 行：调用 #getTuple() 方法，获得 Tuple 。该方法比较复杂，在详细解析。
  - 第 33 行：创建 GatewayFilter 。
- 第 35 行：获得 GatewayFilter 数组。
第 37 至 40 行：将 GatewayFilter 数组 转换成 OrderedGatewayFilter 数组。在《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.1) 之 GatewayFilter 一览》详细解析。
第 42 行：返回 GatewayFilter 数组。

2.4 获得 Tuple

在看 #getTuple() 方法的代码实现之前，我们先了解下 Tuple 。

Tuple ，定义如下：

FROM 《简单实现 Java 的 Tuple 元组数据类型》

元组类型，即 Tuple 常在脚本语言中出现，例如 Scala 的 (“Unmi”, “fantasia@sina.com”, “blahbla”)

元组可认为是象数组一样的容器，它的目的是让你方便构造和引用，例如 Pair 可认为是一个只能存两个元素的元组，像是个 Map

真正的元组应该是可以任意多个元素的容器，绕来绕去，它还是数组，或列表，所以我们实现上还是要借助于数组或是列表。

截止目前，Java 并未内置 Tuple 的实现。Spring 提供了 spring-tuple 类库，提供了 Tuple 的支持。使用示例如下：

// 1 对
Tuple tuple = tuple().of("foo", "bar");
// 2 对
Tuple tuple2 = tuple().of("up", 1, "down", 2);
// 3 对
Tuple tuple3 = tuple().of("up", 1, "down", 2, "charm", 3 );
// 4 对
Tuple tuple4 = tuple().of("up", 1, "down", 2, "charm", 3, "strange", 4);
// 6 对 ( 适用于超过 4 对 )
Tuple tuple6 = tuple().put("up", 1)
 .put("down", 2)
 .put("charm", 3)
 .put("strange", 4)
 .put("bottom", 5)
 .put("top", 6)
 .build();

更多 spring-tuple 的文档，请见《Spring Docs —— Tuples》。

那么 为什么 RoutePredicateFactory#apply(Tuple) / GatewayFilterFactory#apply(Tuple) 需要使用 Tuple 呢？RoutePredicateFactory / GatewayFilterFactory 子类实现类 需要成对的参数不同，例如：

org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.SetStatusGatewayFilterFactory ，使用 status 一对参数。
org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.SetResponseHeaderGatewayFilterFactory ，使用 name / value 两对参数。

OK ，我们开始看看 #getTuple() 方法，代码如下：

 1: /* for testing */ static Tuple getTuple(ArgumentHints hasArguments, Map<String, String> args, SpelExpressionParser parser, BeanFactory beanFactory){
 2: TupleBuilder builder = TupleBuilder.tuple();
 3: 
 4: // 参数为空
 5: List<String> argNames = hasArguments.argNames();
 6: if (!argNames.isEmpty()) {
 7: // ensure size is the same for key replacement later
 8: if (hasArguments.validateArgs() && args.size() != argNames.size()) {
 9: throw new IllegalArgumentException("Wrong number of arguments. Expected " + argNames
10: + " " + argNames + ". Found " + args.size() + " " + args + "'");
11: }
12: }
13: 
14: // 创建 Tuple
15: int entryIdx = 0;
16: for (Map.Entry<String, String> entry : args.entrySet()) {
17: // 获得参数 KEY
18: String key = entry.getKey();
19: // RoutePredicateFactory has name hints and this has a fake key name
20: // replace with the matching key hint
21: if (key.startsWith(NameUtils.GENERATED_NAME_PREFIX) && !argNames.isEmpty()
22: && entryIdx < args.size()) {
23: key = argNames.get(entryIdx);
24: }
25: // 获得参数 VALUE
26: Object value;
27: String rawValue = entry.getValue();
28: if (rawValue != null) {
29: rawValue = rawValue.trim();
30: }
31: if (rawValue != null && rawValue.startsWith("#{") && entry.getValue().endsWith("}")) {
32: // assume it's spel
33: StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
34: context.setBeanResolver(new BeanFactoryResolver(beanFactory));
35: Expression expression = parser.parseExpression(entry.getValue(), new TemplateParserContext());
36: value = expression.getValue(context);
37: } else {
38: value = entry.getValue();
39: }
40: // 添加 KEY / VALUE
41: builder.put(key, value);
42: entryIdx++;
43: }
44: Tuple tuple = builder.build();
45: 
46: // 校验参数
47: if (hasArguments.validateArgs()) {
48: for (String name : argNames) {
49: if (!tuple.hasFieldName(name)) {
50: throw new IllegalArgumentException("Missing argument '" + name + "'. Given " + tuple);
51: }
52: }
53: }
54: return tuple;
55: }

hasArguments 参数，点击 org.springframework.cloud.gateway.support.ArgumentHints 查看代码实现。RoutePredicateFactory / GatewayFilterFactory 实现 ArgumentHints 接口。
第 5 至 12 行：校验参数是否正确( 需要参数非空 )。
第 15 至 44 行：创建 Tuple 。
- 第 18 至 24 行：获得一对参数 KEY 。
- 第 26 至 39 行：获得一对参数 VALUE 。
- 第 41 行：添加一对参数 KEY / VALUE 。我们在此处打断点，看看此时各变量的值，路由配置如下：
```
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: websocket_test
uri: ws://localhost:9000
order: 9000
predicates:
- Path=/echo
- Query=foo, ba.
```
  - PATH
    - /echo
  - Query
    - foo
    - ba.
- 第 44 行：创建 Tuple 。
第 47 至 53 行：校验参数是否正确( 需要参数 都存在 )。
第 54 行：返回 Tuple 。