# SA实战 ·《SpringCloud Alibaba实战》第14章-服务网关加餐:SpringCloud Gateway核心技术
作者:冰河
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大家好,我是冰河~~
一不小心《SpringCloud Alibaba实战 (opens new window)》专栏都更新到第14章了,再不上车就跟不上了,小伙伴们快跟上啊!
注意:本项目完整源码加入 冰河技术 (opens new window) 知识星球即可获取,文末有优惠券。
在《SpringCloud Alibaba实战 (opens new window)》专栏前面的文章中,我们实现了用户微服务、商品微服务和订单微服务之间的远程调用,并且实现了服务调用的负载均衡。也基于阿里开源的Sentinel实现了服务的限流与容错,并详细介绍了Sentinel的核心技术与配置规则,同时,简单介绍了服务网关,并对SpringCloud Gateway的核心架构进行了简要说明,也在项目中整合了SpringCloud Gateway网关实现了通过网关访问后端微服务,另外,也能够SpringCloud Gateway整合Sentinel实现了网关的限流功能。今天,我们再进一步介绍下SpringCloud Gateway网关的核心技术。
# 本章总览
# 本章概述
SpringCloud Gateway能够实现多种网关功能,比如路由转发、断言、过滤器、熔断、限流、降级、自定义谓词配置、自定义过滤器等等多种功能。今天,我们就一起来聊聊SpringCloud Gateway中的断言、过滤器与熔断机制。
# 网关断言
断言的英文是Predicate,也可以翻译成谓词。主要的作用就是进行条件判断,可以在网关中实现多种条件判断,只有所有的判断结果都通过时,也就是所有的条件判断都返回true,才会真正的执行路由功能。
# SpringCloud Gateway内置断言
SpringCloud Gateway包括许多内置的断言工厂,所有这些断言都与HTTP请求的不同属性匹配。
# 基于日期时间类型的断言
基于日期时间类型的断言根据时间做判断,主要有三个:
- AfterRoutePredicateFactory: 接收一个日期参数,判断请求日期是否晚于指定日期
- BeforeRoutePredicateFactory: 接收一个日期参数,判断请求日期是否早于指定日期
- BetweenRoutePredicateFactory: 接收两个日期参数,判断请求日期是否在指定时间段内
# 使用示例
- After=2022-05-10T23:59:59.256+08:00[Asia/Shanghai]
# 基于远程地址的断言
RemoteAddrRoutePredicateFactory:接收一个IP地址段,判断请求主机地址是否在地址段中。
# 使用示例
- RemoteAddr=192.168.0.1/24
# 基于Cookie的断言
CookieRoutePredicateFactory:接收两个参数, cookie 名字和一个正则表达式。 判断请求cookie是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。
# 使用示例
- Cookie=name, binghe.
# 基于Header的断言
HeaderRoutePredicateFactory:接收两个参数,标题名称和正则表达式。 判断请求Header是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。
# 使用示例
- Header=X-Request-Id, \d+
# 基于Host的断言
HostRoutePredicateFactory:接收一个参数,主机名模式。判断请求的Host是否满足匹配规则。
# 使用示例
- Host=**.binghe.com
# 基于Method请求方法的断言
MethodRoutePredicateFactory:接收一个参数,判断请求类型是否跟指定的类型匹配。
# 使用示例
- Method=GET
# 基于Path请求路径的断言
PathRoutePredicateFactory:接收一个参数,判断请求的URI部分是否满足路径规则。
# 使用示例
- Path=/binghe/{segment}
# 基于Query请求参数的断言
QueryRoutePredicateFactory :接收两个参数,请求参数和正则表达式, 判断请求参数是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。
# 使用示例
- Query=name, binghe.
# 基于路由权重的断言
WeightRoutePredicateFactory:接收一个[组名,权重], 然后对于同一个组内的路由按照权重转发。
# 使用示例
- id: weight1
uri: http://localhost:8080
predicates:
- Path=/api/**
- Weight=group1,2
filters:
- StripPrefix=1
- id: weight2
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Path=/api/**
- Weight=group1,8
filters:
- StripPrefix=1
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# 演示内置断言
在演示的示例中,我们基于Path请求路径的断言判断请求路径是否符合规则,基于远程地址的断言判断请求主机地址是否在地址段中,并且限制请求的方式为GET方式。整个演示的过程以访问用户微服务的接口为例。
(1)由于在开发项目时,所有的服务都是在我本地启动的,首先查看下我本机的IP地址,如下所示。
可以看到,我本机的IP地址为192.168.0.27,属于192.168.0.1/24网段。
(2)在服务网关模块shop-gateway中,将application.yml文件备份成application-sentinel.yml文件,并将application.yml文件中的内容修改成application-simple.yml文件中的内容。接下来,在application.yml文件中的spring.cloud.gateway.routes
节点下的- id: user-gateway
下面进行断言配置,配置后的结果如下所示。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-gateway
uri: http://localhost:8060
order: 1
predicates:
- Path=/server-user/**
- RemoteAddr=192.168.0.1/24
- Method=GET
filters:
- StripPrefix=1
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注意:完整的配置参见案例完整源代码。
(3)配置完成后启动用户微服务和网关服务,通过网关服务访问用户微服务,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,如下所示。
可以看到通过http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
链接不能正确访问到用户信息。
接下来,在浏览器中输入http://192.168.0.27:10001/server-user/user/get/1001
,能够正确获取到用户的信息。
(4)停止网关微服务,将基于远程地址的断言配置成- RemoteAddr=192.168.1.1/24
,也就是将基于远程地址的断言配置成与我本机IP地址不在同一个网段,这样就能演示请求主机地址不在地址段中的情况,修改后的基于远程地址的断言配置如下所示。
- RemoteAddr=192.168.1.1/24
(5)重启网关服务,再次在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,如下所示。
可以看到通过http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
链接不能正确访问到用户信息。
接下来,在浏览器中输入http://192.168.0.27:10001/server-user/user/get/1001
,也不能正确获取到用户的信息了。
# 自定义断言
SpringCloud Gateway支持自定义断言功能,我们可以在具体业务中,基于SpringCloud Gateway自定义特定的断言功能。
# 自定义断言概述
SpringCloud Gateway虽然提供了多种内置的断言功能,但是在某些场景下无法满足业务的需要,此时,我们就可以基于SpringCloud Gateway自定义断言功能,以此来满足我们的业务场景。
# 实现自定义断言
这里,我们基于SpringCloud Gateway实现断言功能,实现后的效果是在服务网关的application.yml文件中的spring.cloud.gateway.routes
节点下的- id: user-gateway
下面进行如下配置。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-gateway
uri: http://localhost:8060
order: 1
predicates:
- Path=/server-user/**
- Name=binghe
filters:
- StripPrefix=1
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通过服务网关访问用户微服务时,只有在访问的链接后面添加?name=binghe
参数时才能正确访问用户微服务。
(1)在网关服务shop-gateway中新建io.binghe.shop.predicate
包,在包下新建NameRoutePredicateConfig类,主要定义一个Spring类型的name成员变量,用来接收配置文件中的参数,源码如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 接收配置文件中的参数
*/
@Data
public class NameRoutePredicateConfig implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -3289515863427972825L;
private String name;
}
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(2)实现自定义断言时,需要新建类继承org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.AbstractRoutePredicateFactory
类,在io.binghe.shop.predicate
包下新建NameRoutePredicateFactory类,继承org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.AbstractRoutePredicateFactory
类,并覆写相关的方法,源码如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 自定义断言功能
*/
@Component
public class NameRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<NameRoutePredicateConfig> {
public NameRoutePredicateFactory() {
super(NameRoutePredicateConfig.class);
}
@Override
public Predicate<ServerWebExchange> apply(NameRoutePredicateConfig config) {
return (serverWebExchange)->{
String name = serverWebExchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("name");
if (StringUtils.isEmpty(name)){
name = "";
}
return name.equals(config.getName());
};
}
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
return Arrays.asList("name");
}
}
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(3)在服务网关的application.yml文件中的spring.cloud.gateway.routes
节点下的- id: user-gateway
下面进行如下配置。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-gateway
uri: http://localhost:8060
order: 1
predicates:
- Path=/server-user/**
- Name=binghe
filters:
- StripPrefix=1
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(4)分别启动用户微服务与网关服务,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,如下所示。
可以看到,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,无法获取到用户信息。
(5)在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001?name=binghe
,如下所示。
可以看到,在访问链接后添加?name=binghe
参数后,能够正确获取到用户信息。
至此,我们实现了自定义断言功能。
# 网关过滤器
过滤器可以在请求过程中,修改请求的参数和响应的结果等信息。在生命周期的角度总体上可以分为前置过滤器(Pre)和后置过滤器(Post)。在实现的过滤范围角度可以分为局部过滤器(GatewayFilter)和全局过滤器(GlobalFilter)。局部过滤器作用的范围是某一个路由,全局过滤器作用的范围是全部路由。
- Pre前置过滤器:在请求被网关路由之前调用,可以利用这种过滤器实现认证、鉴权、路由等功能,也可以记录访问时间等信息。
- Post后置过滤器:在请求被网关路由到微服务之后执行。可以利用这种过滤器修改HTTP的响应Header信息,修改返回的结果数据(例如对于一些敏感的数据,可以在此过滤器中统一处理后返回),收集一些统计信息等。
- 局部过滤器(GatewayFilter):也可以称为网关过滤器,这种过滤器主要是作用于单一路由或者某个路由分组。
- 全局过滤器(GlobalFilter):这种过滤器主要作用于所有的路由。
# 局部过滤器
局部过滤器又称为网关过滤器,这种过滤器主要是作用于单一路由或者某个路由分组。
# 局部过滤器概述
在SpringCloud Gateway中内置了很多不同类型的局部过滤器,主要如下所示。
过滤器 | 作用 | 参数 |
---|---|---|
AddRequestHeader | 为原始请求添加Header | Header的名称及值 |
AddRequestParameter | 为原始请求添加请求参数 | 参数名称及值 |
AddResponseHeader | 为原始响应添加Header | Header的名称及值 |
DedupeResponseHeader | 剔除响应头中重复的值 | 需要去重的Header名 称及去重策略 |
Hystrix | 为路由引入Hystrix的断路器保护 | HystrixCommand的名 称 |
FallbackHeaders | 为fallbackUri的请求头中添加具 体的异常信息 | Header的名称 |
PrefixPath | 为原始请求路径添加前缀 | 前缀路径 |
PreserveHostHeader | 为请求添加一个 preserveHostHeader=true的属 性, 路由过滤器会检查该属性以 决定是否要发送原始的Host | 无 |
RequestRateLimiter | 用于对请求限流, 限流算法为令 牌桶 | keyResolver、 rateLimiter、 statusCode、 denyEmptyKey、 emptyKeyStatus |
RedirectTo | 将原始请求重定向到指定的URL | http状态码及重定向的 url |
RemoveHopByHopHeadersFilter | 为原始请求删除IETF组织规定的 一系列Header | 默认就会启用, 可以通 过配置指定仅删除哪些 Header |
RemoveRequestHeader | 为原始请求删除某个Header | Header名称 |
RemoveResponseHeader | 为原始响应删除某个Header | Header名称 |
RewritePath | 重写原始的请求路径 | 原始路径正则表达式以 及重写后路径的正则表 达式 |
RewriteResponseHeader | 重写原始响应中的某个Header | Header名称, 值的正 则表达式, 重写后的值 |
SaveSession | 在转发请求之前, 强制执行 WebSession::save操作 | 无 |
secureHeaders | 为原始响应添加一系列起安全作 用的响应头 | 无, 支持修改这些安全 响应头的值 |
SetPath | 修改原始的请求路径 | 修改后的路径 |
SetResponseHeader | 修改原始响应中某个Header的值 | Header名称, 修改后 的值 |
SetStatus | 修改原始响应的状态码 | HTTP 状态码, 可以是 数字, 也可以是字符串 |
StripPrefix | 用于截断原始请求的路径 | 使用数字表示要截断的 路径的数量 |
Retry | 针对不同的响应进行重试 | retries、 statuses、 methods、 series |
RequestSize | 设置允许接收最大请求包的大 小。 如果请求包大小超过设置的 值, 则返回 413 Payload Too Large | 请求包大小, 单位为字 节, 默认值为5M |
ModifyRequestBody | 在转发请求之前修改原始请求体 内容 | 修改后的请求体内容 |
ModifyResponseBody | 修改原始响应体的内容 | 修改后的响应体内容 |
注:表格转自互联网。
# 演示内部过滤器
演示内部过滤器时,我们为原始请求添加一个名称为IP的Header,值为localhost,并添加一个名称为name的参数,参数值为binghe。同时修改响应的结果状态,将结果状态修改为1001。
(1)在服务网关的application.yml文件中的spring.cloud.gateway.routes
节点下的- id: user-gateway
下面进行如下配置。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-gateway
uri: http://localhost:8060
order: 1
predicates:
- Path=/server-user/**
filters:
- StripPrefix=1
- AddRequestHeader=IP,localhost
- AddRequestParameter=name,binghe
- SetStatus=1001
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(2)在用户微服务的io.binghe.shop.user.controller.UserController
类中新增apiFilter1()方法,如下所示。
@GetMapping(value = "/api/filter1")
public String apiFilter1(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
log.info("访问了apiFilter1接口");
String ip = request.getHeader("IP");
String name = request.getParameter("name");
log.info("ip = " + ip + ", name = " + name);
return "apiFilter1";
}
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可以看到,在新增加的apiFilter1()方法中,获取到新增加的Header与参数,并将获取出来的参数与Header打印出来。并且方法返回的是字符串apiFilter1。
(3)分别启动用户微服务与网关服务,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/api/filter1
,如下所示。
此时,查看浏览器中的响应状态码,如下所示。
可以看到,此时的状态码已经被修改为1001。
接下来,查看下用户微服务的控制台输出的信息,发现在输出的信息中存在如下数据。
访问了apiFilter1接口
ip = localhost, name = binghe
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说明使用SpringCloud Gateway的内置过滤器成功为原始请求添加了一个名称为IP的Header,值为localhost,并添加了一个名称为name的参数,参数值为binghe。同时修改了响应的结果状态,将结果状态修改为1001,符合预期效果。
# 自定义局部过滤器
这里,我们基于SpringCloud Gateway自定义局部过滤器实现是否开启灰度发布的功能,整个实现过程如下所示。
(1)在服务网关的application.yml文件中的spring.cloud.gateway.routes
节点下的- id: user-gateway
下面进行如下配置。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: user-gateway
uri: http://localhost:8060
order: 1
predicates:
- Path=/server-user/**
filters:
- StripPrefix=1
- Grayscale=true
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(2)在网关服务模块shop-gateway中新建io.binghe.shop.filter
包,在包下新建GrayscaleGatewayFilterConfig类,用于接收配置中的参数,如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 接收配置参数
*/
@Data
public class GrayscaleGatewayFilterConfig implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 983019309000445082L;
private boolean grayscale;
}
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(3)在io.binghe.shop.filter
包下GrayscaleGatewayFilterFactory类,继承org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory
类,主要是实现自定义过滤器,模拟实现灰度发布。代码如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 自定义过滤器模拟实现灰度发布
*/
@Component
public class GrayscaleGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<GrayscaleGatewayFilterConfig> {
public GrayscaleGatewayFilterFactory(){
super(GrayscaleGatewayFilterConfig.class);
}
@Override
public GatewayFilter apply(GrayscaleGatewayFilterConfig config) {
return (exchange, chain) -> {
if (config.isGrayscale()){
System.out.println("开启了灰度发布功能...");
}else{
System.out.println("关闭了灰度发布功能...");
}
return chain.filter(exchange);
};
}
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
return Arrays.asList("grayscale");
}
}
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(4)分别启动用户微服务和服务网关,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,如下所示。
可以看到,通过服务网关正确访问到了用户微服务,并正确获取到了用户信息。
接下来,查看下服务网关的终端,发现已经成功输出了如下信息。
开启了灰度发布功能...
说明正确实现了自定义的局部过滤器。
# 全局过滤器
全局过滤器是一系列特殊的过滤器,会根据条件应用到所有路由中。
# 全局过滤器概述
在SpringCloud Gateway中内置了多种不同的全局过滤器,如下所示。
过滤器 | 作用 |
---|---|
ForwardRoutingFilter | 用于本地forward,也就是将请求在Gateway服务内进行转发,而不是转发到下游服务。 |
LoadBalancerClientFilter | 整合Ribbon实现负载均衡。 |
NettyRoutingFilter | 使用Netty的HttpClient 转发http、https请求。 |
NettyWriteResponseFilter | 将代理响应写回网关的客户端侧。 |
RouteToRequestUrlFilter | 将从request里获取的原始url转换成Gateway进行请求转发时所使用的url。 |
WebsocketRoutingFilter | 使用Spring Web Socket将转发 Websocket 请求。 |
GatewayMetricsFilter | 整合监控相关,提供监控指标。 |
ForwardPathFilter | 解析路径,并转发路径。 |
WebClientHttpRoutingFilter | 通过WebClient客户端转发请求真实的URL。 |
WebClientWriteResponseFilter | 将响应信息写入到当前的请求响应中。 |
# 演示全局过滤器
(1)在服务网关模块shop-gateway模块下的io.binghe.shop.config
包下新建GatewayFilterConfig类,并在类中配置几个全局过滤器,如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 网关过滤器配置
*/
@Configuration
@Slf4j
public class GatewayFilterConfig {
@Bean
@Order(-1)
public GlobalFilter globalFilter() {
return (exchange, chain) -> {
log.info("执行前置过滤器逻辑");
return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
log.info("执行后置过滤器逻辑");
}));
};
}
}
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注意:@Order注解中的数字越小,执行的优先级越高。
(2)启动用户微服务与服务网关,在浏览器中访问http://localhost:10001/server-user/user/get/1001
,如下所示。
在服务网关终端输出如下信息。
执行前置过滤器逻辑
执行后置过滤器逻辑
2
说明我们演示的全局过滤器生效了。
# 自定义全局过滤器
SpringCloud Gateway内置了很多全局过滤器,一般情况下能够满足实际开发需要,但是对于某些特殊的业务场景,还是需要我们自己实现自定义全局过滤器。
这里,我们就模拟实现一个获取客户端访问信息,并统计访问接口时长的全局过滤器。
(1)在网关服务模块shop-order的io.binghe.shop.filter
包下,新建GlobalGatewayLogFilter类,实现org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter
接口和org.springframework.core.Ordered
接口,代码如下所示。
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 自定义全局过滤器,模拟实现获取客户端信息并统计接口访问时长
*/
@Slf4j
@Component
public class GlobalGatewayLogFilter implements GlobalFilter, Ordered {
/**
* 开始访问时间
*/
private static final String BEGIN_VISIT_TIME = "begin_visit_time";
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
//先记录下访问接口的开始时间
exchange.getAttributes().put(BEGIN_VISIT_TIME, System.currentTimeMillis());
return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(()->{
Long beginVisitTime = exchange.getAttribute(BEGIN_VISIT_TIME);
if (beginVisitTime != null){
log.info("访问接口主机: " + exchange.getRequest().getURI().getHost());
log.info("访问接口端口: " + exchange.getRequest().getURI().getPort());
log.info("访问接口URL: " + exchange.getRequest().getURI().getPath());
log.info("访问接口URL参数: " + exchange.getRequest().getURI().getRawQuery());
log.info("访问接口时长: " + (System.currentTimeMillis() - beginVisitTime) + "ms");
}
}));
}
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
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上述代码的实现逻辑还是比较简单的,这里就不再赘述了。
(2)启动用户微服务与网关服务,在浏览器中输入http://localhost:10001/server-user/user/api/filter1?name=binghe
,如下所示。
接下来,查看服务网关的终端日志,可以发现已经输出了如下信息。
访问接口主机: localhost
访问接口端口: 10001
访问接口URL: /server-user/user/api/filter1
访问接口URL参数: name=binghe
访问接口时长: 126ms
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说明我们自定义的全局过滤器生效了。
# 网关熔断机制
其实熔断机制在《SA实战 ·《SpringCloud Alibaba实战》第13章-服务网关:项目整合SpringCloud Gateway网关 (opens new window)》一文中就基于SpringCloud Gateway整合Sentinel实现了。大家可以参见《SA实战 ·《SpringCloud Alibaba实战》第13章-服务网关:项目整合SpringCloud Gateway网关 (opens new window)》一文。
注意:整个实战案例基于SpringCloud Alibaba技术栈实现,所以,整个案例专栏也是偏向于使用SpringCloud Alibaba技术栈的。
好了,今天我们就到儿吧,限于篇幅,文中并未给出完整的案例源代码,想要完整源代码的小伙伴可加入【冰河技术】知识星球获取源码。也可以加我微信:hacker_binghe,一起交流技术。
另外,一不小心就写了14章了,小伙伴们你们再不上车就真的跟不上了!!!
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- 《大规模电商系统商品详情页项目》:全程手撸代码,在阿里云实现压测。
- 其他待规划的实战项目,小伙伴们也可以提一些自己想学的,想一起手撸的实战项目。。。
既然星球规划了这么多内容,那么肯定就会有小伙伴们提出疑问:这么多内容,能更新完吗?我的回答就是:一个个攻破呗,咱这星球干就干真实中间件项目,剖析硬核技术和项目,不做Demo。初衷就是能够让小伙伴们学到真正的核心技术,不再只是简单的做CRUD开发。所以,每个专栏都会是硬核内容,像《SpringCloud Alibaba实战》、《手撸RPC专栏》和《Spring6核心技术》就是很好的示例。后续的专栏只会比这些更加硬核,杜绝Demo开发。
小伙伴们跟着冰河认真学习,多动手,多思考,多分析,多总结,有问题及时在星球提问,相信在技术层面,都会有所提高。将学到的知识和技术及时运用到实际的工作当中,学以致用。星球中不少小伙伴都成为了公司的核心技术骨干,实现了升职加薪的目标。
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