SpringCloud系列：源码解析Spring Cloud Zuul

Zuul 架构图

在zuul中，整个请求的过程是这样的，首先将请求给zuulservlet处理，zuulservlet中有一个zuulRunner对象，该对象中初始化了RequestContext：作为存储整个请求的一些数据，并被所有的zuulfilter共享。zuulRunner中还有FilterProcessor，FilterProcessor作为执行所有的zuulfilter的管理器。FilterProcessor从filterloader 中获取zuulfilter，而zuulfilter是被filterFileManager所加载，并支持groovy热加载，采用了轮询的方式热加载。有了这些filter之后，zuulservelet首先执行的Pre类型的过滤器，再执行route类型的过滤器，最后执行的是post 类型的过滤器，如果在执行这些过滤器有错误的时候则会执行error类型的过滤器。执行完这些过滤器，最终将请求的结果返回给客户端。

zuul工作原理源码分析

在之前已经讲过，如何使用zuul，其中不可缺少的一个步骤就是在程序的启动类加上＠EnableZuulProxy，该EnableZuulProxy类代码如下：

其中，引用了ZuulProxyConfiguration，跟踪ZuulProxyConfiguration，该类注入了DiscoveryClient、RibbonCommandFactoryConfiguration用作负载均衡相关的。注入了一些列的filters，比如PreDecorationFilter、RibbonRoutingFilter、SimpleHostRoutingFilter，代码如如下：

它的父类ZuulConfiguration，引用了一些相关的配置。在缺失zuulServlet bean的情况下注入了ZuulServlet，该类是zuul的核心类。

同时也注入了其他的过滤器，比如ServletDetectionFilter、DebugFilter、Servlet30WrapperFilter，这些过滤器都是pre类型的。

它也注入了post类型的，比如SendResponseFilter，error类型，比如SendErrorFilter，route类型比如SendForwardFilter，代码如下：

初始化ZuulFilterInitializer类，将所有的filter 向FilterRegistry注册。

而FilterRegistry管理了一个ConcurrentHashMap，用作存储过滤器的，并有一些基本的CURD过滤器的方法，代码如下：

FilterLoader类持有FilterRegistry，FilterFileManager类持有FilterLoader，所以最终是由FilterFileManager注入filterFilterRegistry的ConcurrentHashMap的。FilterFileManager到开启了轮询机制，定时的去加载过滤器，代码如下：

Zuulservlet作为类似于Spring MVC中的DispatchServlet,起到了前端控制器的作用，所有的请求都由它接管。它的核心代码如下：

跟踪init（），可以发现这个方法为每个请求生成了RequestContext,RequestContext继承了ConcurrentHashMap，在请求结束时销毁掉该RequestContext，RequestContext的生命周期为请求到zuulServlet开始处理，直到请求结束返回结果。RequestContext类在存储了很多重要的信息，包括HttpServletRequest、HttpServletRespons、ResponseDataStream、ResponseStatusCode等。RequestContext对象在处理请求的过程中，一直存在，所以这个对象为所有Filter共享。

从ZuulServlet的service（）方法可知，它是先处理pre()类型的处理器，然后在处理route()类型的处理器，最后再处理post类型的处理器。

首先来看一看pre()的处理过程，它会进入到ZuulRunner,该类的作用是将请求的HttpServletRequest、HttpServletRespons放在RequestContext类中，并包装了一个FilterProcessor，代码如下：

而FilterProcessor类为调用filters的类，比如调用pre类型所有的过滤器：

跟踪runFilters（）方法，可以发现，它最终调用了FilterLoader的getFiltersByType(sType)方法来获取同一类的过滤器，然后用for循环遍历所有的ZuulFilter，执行了processZuulFilter（）方法，跟踪该方法可以发现最终是执行了ZuulFilter的方法，最终返回了该方法返回的Object对象。

route、post类型的过滤器的执行过程和pre执行过程类似。

Zuul默认过滤器

Zuul默认注入的过滤器，它们的执行顺序在FilterConstants类，我们可以先定位在这个类，然后再看这个类的过滤器的执行顺序以及相关的注释，可以很轻松定位到相关的过滤器，也可以直接打开spring-cloud-netflix-core.jar的zuul.filters包，可以看到一些列的filter，现在我以表格的形式，列出默认注入的filter.

过滤器

order

描述

类型

ServletDetectionFilter

-3

检测请求是用DispatcherServlet还是ZuulServlet

pre

Servlet30WrapperFilter

-2

在Servlet 3.0 下，包装requests

pre

FormBodyWrapperFilter

-1

解析表单数据

pre

SendErrorFilter

0

如果中途出现错误

error

DebugFilter

1

设置请求过程是否开启debug

pre

PreDecorationFilter

5

根据uri决定调用哪一个route过滤器

pre

RibbonRoutingFilter

10

如果写配置的时候用ServiceId则用这个route过滤器，该过滤器可以用Ribbon做负载均衡，用hystrix做熔断

route

SimpleHostRoutingFilter

100

如果写配置的时候用url则用这个route过滤

route

SendForwardFilter

500

用RequestDispatcher请求转发

route

SendResponseFilter

1000

用RequestDispatcher请求转发

post

过滤器的order值越小，就越先执行，并且在执行过滤器的过程中，它们共享了一个RequestContext对象，该对象的生命周期贯穿于请求，可以看出优先执行了pre类型的过滤器，并将执行后的结果放在RequestContext中，供后续的filter使用，比如在执行PreDecorationFilter的时候，决定使用哪一个route，它的结果的是放在RequestContext对象中，后续会执行所有的route的过滤器，如果不满足条件就不执行该过

滤器的run方法。最终达到了就执行一个route过滤器的run()方法。

而error类型的过滤器，是在程序发生异常的时候执行的。

post类型的过滤，在默认的情况下，只注入了SendResponseFilter，该类型的过滤器是将最终的请求结果以流的形式输出给客户单。

进入到SimpleHostRoutingFilter类的方法的run()方法，核心代码如下：

查阅这个类的全部代码可知，该类创建了一个HttpClient作为请求类，并重构了url,请求到了具体的服务，得到的一个CloseableHttpResponse对象，并将CloseableHttpResponse对象的保存到RequestContext对象中。并调用了ProxyRequestHelper的setResponse方法，将请求状态码，流等信息保存在RequestContext对象中。

这个过滤器的order为1000,在默认且正常的情况下，是最后一个执行的过滤器，该过滤器是最终将得到的数据返回给客户端的请求。

在它的run()方法里，有两个方法：addResponseHeaders()和writeResponse()，即添加响应头和写入响应数据流。

其中writeResponse（）方法是通过从RequestContext中获取ResponseBody获或者ResponseDataStream来写入到HttpServletResponse中的，但是在默认的情况下ResponseBody为null，而ResponseDataStream在route类型过滤器中已经设置进去了。具体代码如下：

如何在zuul上做日志处理

由于zuul作为api网关，所有的请求都经过这里，所以在网关上，可以做请求相关的日志处理。我的需求是这样的，需要记录请求的url,ip地址，参数，请求发生的时间，整个请求的耗时，请求的响应状态，甚至请求响应的结果等。很显然，需要实现这样的一个功能，需要写一个ZuulFliter，它应该是在请求发送给客户端之前做处理，并且在route过滤器路由之后，在默认的情况下，这个过滤器的order应该为500-1000之间。那么如何获取这些我需要的日志信息呢？找RequestContext,在请求的生命周期里这个对象里，存储了整个请求的所有信息。

现在编码，在代码的注释中，做了详细的说明，代码如下：

现在读者也许有疑问，如何得到的statrtTime，即请求开始的时间，其实这需要另外一个过滤器，在网络请求route之前(大部分耗时都在route这一步)，在过滤器中，在RequestContext存储一个时间即可，另写一个过滤器，代码如下：

可能还有这样的需求，我需要将响应结果，也要存储在log中，在之前已经分析了，在route结束后，将从具体服务获取的响应流存储在RequestContext中，在SendResponseFilter过滤器写入在HttpServletResponse中，最终返回给客户端。那么我只需要在SendResponseFilter写入响应流之前把响应流写入到log日志中即可，那么会引发另外一个问题，因为响应流写入到log后，RequestContext就没有响应流了，在SendResponseFilter就没有流输入到HttpServletResponse中，导致客户端没有任何的返回数据，那么解决的办法是这样的：

InputStream inputStream =RequestContext.getCurrentContext().getResponseDataStream();

InputStream newInputStream= copy(inputStream);

transerferTolog(inputStream);RequestContext.getCurrentContext().setResponseDataStream(newInputStream);

从RequestContext获取到流之后，首先将流copy一份，将流转化下字符串，存在日志中，再set到RequestContext中，这样SendResponseFilter就可以将响应返回给客户端。这样的做法有点影响性能，如果不是字符流，可能需要做更多的处理工作。

方志朋简介：SpringCloud中国社区联合创始人，博客访问量突破一千万，爱好开源，热爱分享，活跃于各大社区，保持着非常强的学习驱动力，终身学习践行者，终身学习受益者。目前就职于国内某家知名互联网保险公司，担任DEVOPS工程师，对微服务领域和持续集成领域研究较深，精通微服务框架SpringCloud

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