基於Servlet體系的HTTP請求代理轉發Spring Boot元件

xiaoymin發表於2021-02-03

背景概述

兩個專案組原本都是各自負責兩個產品線(產品A、產品B)，由於公司業務的發展，目前需要將兩個產品合併成一個大產品(功能整合，部分做取捨,最終產出產品C)，前後端程式碼必然也需要整合，包括兩個產品線的使用者體系等。並且給出的時間節點很緊張。

目前兩個產品線的區別點：

產品A

前端模組載體是微信小程式，沒有H5、APP等需求，因此所採用的技術棧是原生寫法，沒有用到技術框架
服務端技術架構是單體架構，Spring Boot框架，管理後臺框架採用的是Apache Shiro
前後端介面呼叫採用的是服務端token鑑權的方式互動
使用者體系簡單,小程式端沒有會員等業務，僅涉及到微信openid，管理後臺涉及許可權選單.
後端管理系統前端開發技術框架是React

產品B

前端模組載體多樣，包括微信小程式、H5、APP等，因此採用的是多端統一框架，例如：union-app
服務端技術架構單體架構，Spring Boot框架
前後端介面呼叫採用的是服務端token鑑權的方式互動
使用者體系複雜，有會員、優惠券等業務，管理後臺涉及許可權選單
後端管理系統前端開發技術框架是Vue

產品C

載體是微信小程式，沒有H5、APP等需求
產品A中的功能居多,產品B中的功能佔用少部分

鑑於上面的背景，我們討論接下來產品線合併的可能性

前端程式碼重寫，雖說是產品線合併，但是原來兩個產品線的功能點只是做整合，並沒有太多新增的功能，因此原來的部分功能模組可以複用，採用原生寫法，不用多端框架
後端使用者體系複用產品B中的體系，基本控制選單許可權即可
考慮到時間緊迫，因此原本產品A\B兩個產品線的已有的功能基本不動，只對新增模組的功能進行開發。
產品B的後端系統功能選單、許可權系統較A完善，因此作為產品C的管理後端進行復用，將產品A的後端功能全部移動到產品C中，由於兩個產品線管理後臺開發的技術棧不一樣，因此產品C中的部分功能需要重寫，將產品A的功能使用Vue的技術棧移到產品C中

遊客端(小程式端)

針對產品C的小程式端，由於需要包含產品A中的某一核心功能，因此不太可能使用多端框架進行重寫(PS:主要是領導給的時間不夠)，因此採用的做法是直接在產品A的基礎上衍生一個版本，最終將產品B中的部分功能，通過原生框架，最終在產品C中進行呈現。

因為小程式的介面呼叫方式是直連，通過發起HTTPS的介面請求即可,因此服務端介面邏輯不動，前端開發人員只需要和產品B的人員進行介面對接即可，最終介面呼叫流程示意圖如下：

管理端(PC端)

管理端則不同，由於是使用的產品B中的後臺，因此產品A中的許可權控制需要去除(例如登入後才能呼叫介面等限制),而產品A中的介面許可權控制需要交給B來管，傳送請求時需要校驗當前請求的許可權，校驗通過後再轉發給A，呼叫時序圖如下：

上面這張圖也是這個元件雛形，寄希望與通過該轉發元件,通過提供不同的轉發方式，封裝轉發HTTP請求的能力，達到直連服務的目的

如果單純從一個新產品C的角度出發，ServiceA中的服務介面程式碼應該合併到ServiceB，最終形成一個新的ServiceC，但是考慮到時間緊迫，所以程式碼層面的合併並沒有形成，因此考慮直接將請求HTTP轉發的方式，最終將任務完成。

程式設計

從需求背景出發，在程式設計上需要考慮的幾個點：

上游服務接收到的固定請求頭，或者請求引數，比如多租戶系統需要接收一個租戶的請求header，因此轉發元件需要有配置固定header的能力，以便在實際轉發過程中傳送到下游服務，方便系統擴充套件
需要提供許可權驗證的介面，不同的許可權框架可能驗證方式不同，有些系統是Shiro，或者Spring Security,或者自研，因此在最終許可權校驗時，考慮到和系統的相容性，對於下游的轉發服務介面，需要提供和系統相容的驗證介面，不可打破原系統的穩定性
轉發的方式支援類別，考慮到系統的健壯性，需要提供不同的轉發類別支撐

由於是基於Servlet體系，因此對於介面的請求，需要做一層攔截判斷，以驗證當前的請求是否是需要轉發到下游服務，核心過濾器如下：

public class ServletGatewayRouteProxyFilter implements Filter {
    //執行器物件
    private final RouteDispatcher routeDispatcher;
    //許可權物件
    private final ServletGatewayAuthentication servletGatewayAuthentication;
    Logger logger= LoggerFactory.getLogger(ServletGatewayRouteProxyFilter.class);

    /**
     * 狗仔ProxyHttpFilter 物件例項
     * @param routeDispatcher 執行器物件
     * @param servletGatewayAuthentication 許可權校驗物件
     */
    public ServletGatewayRouteProxyFilter(RouteDispatcher routeDispatcher, ServletGatewayAuthentication servletGatewayAuthentication) {
        this.routeDispatcher = routeDispatcher;
        this.servletGatewayAuthentication = servletGatewayAuthentication;
    }
 
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request= (HttpServletRequest) servletRequest;
        HttpServletResponse response=(HttpServletResponse) servletResponse;
        //根據程式配置方式，擷取當前請求是否符合轉發請求
        Optional<ServiceRoute> serviceRouteOptional=routeDispatcher.assertServletRequest(request);
        if (serviceRouteOptional.isPresent()){
            logger.info("轉發目標服務，地址:{}",request.getRequestURI());
            if (servletGatewayAuthentication.required()){
                if (servletGatewayAuthentication.auth(servletRequest,servletResponse)){
                    routeDispatcher.execute(request,response,serviceRouteOptional.get());
                }else{
                    servletGatewayAuthentication.failedHandle(servletRequest,servletResponse);
                }
            }else{
                routeDispatcher.execute(request,response,serviceRouteOptional.get());
            }
        }else{
            //不符合，繼續執行
            filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
        }
    }
 	
    //other code...

}

對於當前的HttpServletRequest資訊做判斷，獲取當前請求的ServiceRoute物件，以此來判斷請求是否需要轉發

ServiceRoute物件主要包含下游轉發服務的HTTP地址、埠號、固定Header資訊

public class ServiceRoute {

    /**
     * 轉發模式
     */
    private RouteModeEnum mode;
    /**
     * 匹配值
     */
    private String value;

    /**
     * 轉發目標地址，例如：http://192.179.0.1:8999
     */
    private String uri;

    /**
     * 傳送請求頭
     */
    private Map<String,String> headers;
    //getter and setter
}

而ServiceRoute是最終交給開發者配置的資訊，轉發請求方式，判斷邏輯如下：

/**
* 校驗當前路由規則是否符合
* @param serviceRoute 路由例項
* @param servletRequest 請求物件
* @return 是否符合規則
*/
protected boolean checkRoute(ServiceRoute serviceRoute,HttpServletRequest servletRequest){
    boolean flag=false;
    if (serviceRoute!=null){
        switch (serviceRoute.getMode()){
            //基於請求頭
            case ROUTE_MODE_HEADER:
                String value=servletRequest.getHeader(ROUTE_MODE_HEADER_NAME);
                flag=StrUtil.equalsIgnoreCase(value,serviceRoute.getValue());
                break;
            //基於URI的字首匹配
            case ROUTE_MODE_PREFIX:
                flag=servletRequest.getRequestURI().startsWith(serviceRoute.getValue());
                break;
            //基於URI的字尾匹配
            case ROUTE_MODE_SUFFIX:
                flag=servletRequest.getRequestURI().endsWith(serviceRoute.getValue());
                break;

        }
    }
    return flag;
}

針對許可權的設計，在ServletGatewayRouteProxyFilter中，提供了ServletGatewayAuthentication介面，該介面設計如下：

public interface ServletGatewayAuthentication {

    /**
     * 許可權校驗
     * @param request 請求request物件
     * @param response 響應物件
     * @return 是否許可權校驗通過
     */
    boolean auth(ServletRequest request, ServletResponse response);

    /**
     * 許可權校驗失敗後的處理邏輯
     * @param request 請求物件
     * @param response 響應物件
     */
    void failedHandle(ServletRequest request, ServletResponse response);

    /**
     * 是否需要鑑權，預設true
     * @return 是否需要鑑權
     */
    default boolean required(){return true;}
}

主要包含三個介面：

auth:許可權驗證，返回布林值，該介面方法主要是相容系統中的許可權，對於當前的請求，可以方便的做出許可權判斷，交由開發者實現
failedHandle:如果許可權驗證失敗，最終響應資訊給前端，開發者實現
required:是否需要鑑權的標誌，預設是true，代表需要鑑權

最後再來看代理請求的執行邏輯(RouteDispatcher.java#execute()方法)，部分核心程式碼如下：

public void execute(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,ServiceRoute serviceRoute){
    try{
        //構建請求物件
        RouteRequestContext routeContext=new RouteRequestContext();
        //請求物件賦值
        this.buildContext(routeContext,request,serviceRoute);
        //傳送請求
        RouteResponse routeResponse=routeExecutor.executor(routeContext);
        //響應結果
        writeResponseHeader(routeResponse,response);
        writeBody(routeResponse,response);
    }catch (Exception e){
        logger.error("has Error:{}",e.getMessage());
        logger.error(e.getMessage(),e);
        //write Default
        writeDefault(request,response,e.getMessage());
    }
}

針對請求上下文的賦值，主要是接收當前請求的請求引數以及請求頭，並且根據ServiceRoute路由基礎資訊，進行基礎賦值，程式碼如下：

/**
 * 構建路由的請求上下文
 * @param routeRequestContext 請求上下文物件
 * @param request 請求
 * @param serviceRoute 路由例項
 * @throws IOException IO異常
 */
protected void buildContext(RouteRequestContext routeRequestContext,HttpServletRequest request,ServiceRoute serviceRoute) throws IOException {
    //String uri="http://knife4j.xiaominfo.com";
    String uri=serviceRoute.getUri();
    if (StrUtil.isBlank(uri)){
        throw new RuntimeException("Uri is Empty");
    }
    String host=URI.create(uri).getHost();
    String fromUri=request.getRequestURI();
    StringBuilder requestUrlBuilder=new StringBuilder();
    requestUrlBuilder.append(uri);
    //判斷當前聚合專案的contextPath
    if (StrUtil.isNotBlank(this.rootPath)&&!StrUtil.equals(this.rootPath,ROUTE_BASE_PATH)){
        fromUri=fromUri.replaceFirst(this.rootPath,"");
    }
    if (serviceRoute.getMode()== RouteModeEnum.ROUTE_MODE_PREFIX){
        //字首轉發，替換
        fromUri=fromUri.replaceFirst(serviceRoute.getValue(),"/");
    }
    if (!StrUtil.startWith(fromUri,"/")){
        requestUrlBuilder.append("/");
    }
    requestUrlBuilder.append(fromUri);
    //String requestUrl=uri+fromUri;
    String requestUrl=requestUrlBuilder.toString();
    logger.info("目標請求Url:{},請求型別:{},Host:{}",requestUrl,request.getMethod(),host);
    routeRequestContext.setOriginalUri(fromUri);
    routeRequestContext.setUrl(requestUrl);
    routeRequestContext.setMethod(request.getMethod());
    Enumeration<String> enumeration=request.getHeaderNames();
    while (enumeration.hasMoreElements()){
        String key=enumeration.nextElement();
        String value=request.getHeader(key);
        if (!ignoreHeaders.contains(key.toLowerCase())){
            routeRequestContext.addHeader(key,value);
        }
    }
    //是否有預設Header需要傳送
    if (CollectionUtil.isNotEmpty(serviceRoute.getHeaders())){
        for (Map.Entry<String,String> entry:serviceRoute.getHeaders().entrySet()){
            routeRequestContext.addHeader(entry.getKey(),entry.getValue());
        }
    }
    routeRequestContext.addHeader("Host",host);
    Enumeration<String> params=request.getParameterNames();
    while (params.hasMoreElements()){
        String name=params.nextElement();
        String value=request.getParameter(name);
        //logger.info("param-name:{},value:{}",name,value);
        routeRequestContext.addParam(name,value);
    }
    routeRequestContext.setRequestContent(request.getInputStream());
}

使用指南

servlet-gateway-spring-boot-starter元件是一組基於Servlet體系的業務轉發HTTP元件,主要目的是在現有Spring Boot 框架的基礎上，新增基於Filter過濾器的轉發能力,豐富框架的業務能力。

原始碼地址：https://gitee.com/dt_research_institute/java-business-kernel

目前支援三種模式：

ROUTE_MODE_HEADER:基於請求頭的轉發
ROUTE_MODE_PREFIX:基於請求Uri的請求字首匹配轉發
ROUTE_MODE_SUFFIX:基於請求URI的字尾匹配轉發規則

使用方法，在Spring Boot的框架中，pom.xml中引入當前元件，程式碼如下：

<dependency>
    <groupId>com.github.xiaoymin</groupId>
    <artifactId>servlet-gateway-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0</version>
</dependency>

在Spring Boot框架的application.yml配置檔案中進行配置，示例如下：

server:
  servlet:
    gateway:
      enable: true
       cloud:
         enable: true
         # Routes節點，可以配置多個
         routes:
           - mode: ROUTE_MODE_PREFIX
           	 # 將所有以/abb開頭的請求介面全部轉發到uri中的目標服務
             value: /abb/
             uri: http://knife4j.xiaominfo.com
             # 配置傳送預設請求頭(可選配置)
             headers:
               code: TESS

針對代理請求鑑權功能,該元件提供了ServletGatewayAuthentication介面,對於接入該元件的專案需要實現該介面，並且注入到 Spring 的容器中

public interface ServletGatewayAuthentication {

    /**
     * 許可權校驗
     * @param request 請求request物件
     * @param response 響應物件
     * @return 是否許可權校驗通過
     */
    boolean auth(ServletRequest request, ServletResponse response);

    /**
     * 許可權校驗失敗後的處理邏輯
     * @param request 請求物件
     * @param response 響應物件
     */
    void failedHandle(ServletRequest request, ServletResponse response);

    /**
     * 是否需要鑑權，預設true
     * @return 是否需要鑑權
     */
    default boolean required(){return true;}
}

以下是一個專案中通過Shiro控制許可權的例子，對於代理的請求，需要驗證當前的請求是否已經登入過

public class AideShiroAuthentication implements ServletGatewayAuthentication {

    private final OtsWebSessionManager otsWebSessionManager;
    private final RedisTemplate redisTemplate;

    Logger logger= LoggerFactory.getLogger(AideShiroAuthentication.class);

    public AideShiroAuthentication(OtsWebSessionManager otsWebSessionManager, RedisTemplate redisTemplate) {
        this.otsWebSessionManager = otsWebSessionManager;
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }


    @Override
    public boolean auth(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        Serializable sessionId = otsWebSessionManager.getShiroSessionId(request, response);
        if (sessionId!=null){
            Object object= redisTemplate.opsForValue().get(MyRedisSessionDao.PREFIX + sessionId.toString());
            if (object!=null){
                Session session = (Session)object;
                return session!=null&&session.getId()!=null;
            }
        }
        return false;
    }

    @Override
    public void failedHandle(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        logger.info("許可權校驗失敗");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setContentType("application/json; charset=utf-8");
        RestResult<String> result = new RestResult<>();
        result.setErrCode(BusinessErrorCode.NO_CURRENT_LOGIN_USER.getCode());
        result.setData(BusinessErrorCode.NO_CURRENT_LOGIN_USER.getMessage());

        try (PrintWriter out = response.getWriter()) {
            out.append(JSON.toJSONString(result));
        } catch (IOException e2) {
            return;
        }
    }
}

通過自定義許可權介面後，需要注入到Spring的容器中(注意：需要新增@Primary註解)，程式碼如下：

@Configuration
public class AuthConfig {

    @Bean
    @Primary
    public AideShiroAuthentication aideServletGatewayAuthentication(@Autowired OtsWebSessionManager otsWebSessionManager,@Autowired RedisTemplate redisTemplate){
        return new AideShiroAuthentication(otsWebSessionManager,redisTemplate);
    }
}

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