背景与动机

Spring Cloud Gateway（SCG）作为微服务网关的标配，官方设计上以 jar 包 + 内嵌 Netty 运行，不支持 War 包外置 Servlet 容器部署。但在一些传统企业环境中，运维基础设施强依赖外置 Tomcat 统一托管多个 War 应用，这催生了"能否让 SCG 也能打成 War 包跑在 Tomcat 里"的需求。

本文完整记录了这条探索之路：从底层请求链路的分析，到核心改造方案，再到最终的效果评估。

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二、请求处理全链路剖析

在动手改造前，先理清 SCG 在 Servlet 容器中的请求流转全过程。

2.1 请求流程调用链

DefaultWebFilterChain#filter
  → DispatcherHandler#handle
    → RouterFunctionMapping#getHandlerInternal
    → RoutePredicateHandlerMapping#getHandlerInternal
      → RoutePredicateHandlerMapping#lookupRoute
        → this.routeLocator.getRoutes()
          → concatMap(route → Mono.just(route).filterWhen(r → {
              exchange.getAttributes().put(GATEWAY_PREDICATE_ROUTE_ATTR, r.getId());
              return r.getPredicate().apply(exchange);
            }))
  → CachingRouteLocator#getRoutes  【关键卡点：获取路由信息】
  → DispatcherHandler#invokeHandler
  → SimpleHandlerAdapter#handle
  → FilteringWebHandler#handle
    → DefaultGatewayFilterChain#filter
      → NettyRoutingFilter#filter

其中 CachingRouteLocator#getRoutes 是整个流程的命门——如果前面的 getRoutes() 没有正确 onNext，后续路由匹配将直接卡死，请求无法到达后端服务。

2.2 核心类职责一览

类	角色	职责
SpringServletContainerInitializer	容器入口	扫描并执行所有 WebApplicationInitializer
AbstractReactiveWebInitializer	官方适配	Spring-web 提供的 Reactive→Servlet 适配实现
WebHttpHandlerBuilder	HttpHandler 构造	组装 HttpHandler（实现类为 HttpWebHandlerAdapter）
ServletHttpHandlerAdapter	Servlet 实现	将 ServletRequest/ServletResponse 适配为 ServerHttpRequest/ServerHttpResponse
HttpWebHandlerAdapter	HttpHandler	网络层→应用层转换，封装 ServerWebExchange
DispatcherHandler	WebHandler	核心调度器，遍历所有 HandlerMapping 并执行匹配
HandlerMapping	路由匹配	包含 RoutePredicateHandlerMapping（Gateway 路由）和 RouterFunctionMapping

2.3 请求处理流程简图

ServletHttpHandlerAdapter（Servlet）
    ↓ 适配 Servlet 请求
HttpWebHandlerAdapter（HttpHandler）
    ↓ 封装 ServerWebExchange
DispatcherHandler（WebHandler）
    ↓ 遍历匹配
HandlerMapping
    ↓ 路由到目标服务

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三、改造方案详解

3.1 官方适配方案的问题

Spring-web 包中提供了 AbstractReactiveWebInitializer，但在实际运行中发现，通过它适配 Servlet 时缺少大量 WebFlux 运行时必需的 Bean，导致路由无法匹配、过滤器失效等问题。根本原因在于 ApplicationContext 的创建方式与 jar 包模式不一致。

3.2 自定义 WebApplicationInitializer

核心思路：参考 AbstractReactiveWebInitializer 的流程，但改用 SpringApplication.run() 启动上下文，保持与 jar 包启动方式完全一致。

3.2.1 ApplicationContext 的创建

使用 new SpringApplication(...).run() 创建 ApplicationContext，与 jar 启动方式一致，能避免运行时配置相关的各类问题。

但问题来了：SpringApplication.run() 会同时启动内嵌 WebServer（Netty/Tomcat），而 War 包运行在外置 Servlet 容器中不需要额外的 WebServer。

解决方案：实现一个"空壳"WebServer + 排除自动配置类。

3.2.2 处理 WebServer 冲突

• 排除 ReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration 自动配置类
• 创建一个空实现的 ReactiveWebServerFactory 和 WebServer
• 仅在 Servlet 容器运行时生效，jar 包运行时完全不影响

3.2.3 HttpWebHandlerAdapter 的获取

通过 SpringApplication.run() 创建上下文后，WebFlux 相关自动配置类正常生效，HttpWebHandlerAdapter 已作为 Bean 注册，直接从 ApplicationContext 获取即可，无需再通过 WebHttpHandlerBuilder 创建。

3.3 核心实现代码

abstract class AbstractReactiveWebApplicationInitializer implements WebApplicationInitializer {

    public static final String IS_EMBEDDED = "ReactiveWebApplicationInitializer.isEmbedded";

    // 空实现的 WebServer
    public static final WebServer NOOP_WEB_SERVER = new WebServer() {
        @Override
        public void start() throws WebServerException { }
        @Override
        public void stop() throws WebServerException { }
        @Override
        public int getPort() { return -1; }
    };

    public static final ReactiveWebServerFactory NOOP_REACTIVE_WEB_SERVER_FACTORY =
        new ReactiveWebServerFactory() {
            @Override
            public WebServer getWebServer(HttpHandler httpHandler) {
                return NOOP_WEB_SERVER;
            }
        };

    // 仅在 Servlet 容器中生效的配置
    @Configuration
    @ConditionalOnProperty(value = IS_EMBEDDED, havingValue = "false")
    public static class NoEmbeddedAutoConfiguration {

        // 排除内嵌 WebServer 自动配置
        @Configuration
        @EnableAutoConfiguration(exclude = {
            ReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration.class
        })
        public class DisableReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration { }

        // 注册空 WebServer Factory
        @Bean
        public ReactiveWebServerFactory noopReactiveWebServerFactory() {
            return NOOP_REACTIVE_WEB_SERVER_FACTORY;
        }
    }

    @Override
    public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
        // 创建 ApplicationContext
        ApplicationContext applicationContext = createApplicationContext(servletContext);
        // 获取 HttpHandler
        HttpHandler httpHandler = applicationContext.getBean(HttpHandler.class);
        // 注册 ServletHttpHandlerAdapter...
    }

    protected ApplicationContext createApplicationContext(ServletContext servletContext) {
        return createSpringApplication(servletContext).run();
    }

    protected SpringApplication createSpringApplication(ServletContext servletContext) {
        SpringApplication springApplication = new SpringApplication(getConfigClasses());
        Map<String, Object> defaultProperties = new HashMap<>(16);
        // 标记为非内嵌模式
        defaultProperties.put(IS_EMBEDDED, false);
        // 设置 context-path
        defaultProperties.put("server.servlet.context-path",
            servletContext.getContextPath());
        springApplication.setDefaultProperties(defaultProperties);
        return springApplication;
    }

    protected Class<?>[] getConfigClasses() {
        return new Class[]{ getClass() };
    }
}

3.4 处理 Context-Path 不兼容问题

War 包部署必然带 context-path（如 /gateway），而 Spring Cloud Gateway 和低版本 RouterFunction 的 Path 条件不兼容 context-path，会导致请求 404。

解决方法：AOP 切面修复。

使用 AOP 拦截 DispatcherHandler#handle(ServerWebExchange) 方法，在执行前修改 ServerWebExchange 中 ServerHttpRequest 的 Path，将 context-path 前缀去掉，再替换原 ServerWebExchange，继续后续路由匹配。

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四、效果评估与局限性分析

4.1 可正常工作的能力

能力	状态
基础路由转发、断言匹配	✅ 正常
普通 GlobalFilter、局部 Filter	✅ 正常
Nacos/Apollo 配置路由、动态路由刷新	✅ 正常
普通 HTTP 接口、健康检查端点	✅ 正常
外置 Tomcat 多 War 包共存（context-path 隔离）	✅ 正常

4.2 存在的致命短板

（1）底层 IO 模型冲突，响应式核心能力受损

标准 Gateway 核心优势是 Netty 非阻塞 Reactor 响应式模型，而 War 部署外层套了 Tomcat Servlet 阻塞容器：

• 外层 Tomcat 是 BIO/NIO 阻塞线程池，内层 Gateway 是 Reactor 非阻塞，两层嵌套导致线程池互相阻塞、吞吐量暴跌
• 背压机制失效，高并发下极易出现请求堆积、超时
• WebSocket、SSE 长连接稳定性差，大量场景断连、消息丢失

（2）Gateway 高阶特性兼容 Bug

• NettyRoutingFilter 底层依赖 Netty 客户端，外层 Tomcat 导致长链接复用、连接池管控异常
• 限流组件（RequestRateLimiter 基于 Redis + Reactor）在 Servlet 适配层出现限流计数不准
• 全局 CORS、路径重写、Header 转换过滤器偶现失效
• 灰度路由、权重路由、负载均衡在高并发下匹配异常

（3）生命周期与监控缺陷

• 空 WebServer 只是空壳，健康探针错乱，Actuator 部分 metrics 指标丢失（Netty 连接数、响应式线程指标）
• Tomcat 关闭时，Reactor 上下文、Netty 客户端连接无法优雅销毁，出现句柄泄漏
• 动态路由热更新偶发失效（CachingRouteLocator 缓存刷新线程与 Tomcat 线程竞争锁）

（4）Context-Path 修复是临时补丁

通过 AOP 修改 ServerHttpRequest 路径属于侵入式改造：

• 多层路径、正则路由、重写路径场景下路径替换逻辑易出错
• 链路追踪（Sleuth/Micrometer）trace 路径统计错乱，日志路径与实际访问路径不一致

（5）官方不支持，无版本兼容保障

• Spring 官方明确 WebFlux Gateway 不支持 War 部署，此方案为企业自研 Hack
• Spring Cloud / Spring Boot 版本升级后，DispatcherHandler、ServletHttpHandlerAdapter 内部类结构变更，改造代码大概率失效
• 出现问题无法在开源社区提 Issue，只能自行排坑

4.3 部署层面隐患

• Tomcat 线程池资源隔离差，网关流量打满会导致同 Tomcat 下其他 War 应用卡死
• 无法利用 Netty 专属优化（连接复用、零拷贝、EPoll），QPS 相比原生 jar 包下降 50% 以上
• 容器化（K8s/Docker）部署不友好，行业标准统一使用 jar 包，War 外置 Tomcat 运维链路更复杂

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五、场景适用性判定

✅ 勉强可用的场景