Java 中的网关模式：简化外部系统集成

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也称为

服务网关

网关设计模式的意图

网关设计模式是 Java 设计模式中一个重要的概念，用于简化 API 集成和与远程服务的交互。它为外部系统提供了一个统一的简化接口，增强了应用程序的可维护性和架构。通过封装这些交互，网关模式确保了松耦合，并促进了更模块化和可扩展的软件设计，使其成为健壮高效应用程序开发的必要条件。

网关模式的详细解释，包括现实世界示例

现实世界的例子

在现实世界的应用程序中，公司经常需要与多个外部系统交互。网关设计模式为这种交互提供了统一的接口，处理协议转换和数据转换，从而确保内部组件和外部组件之间的松耦合。'
以物流公司为例，它使用多个第三方服务来执行各种操作，例如运输、库存管理和客户通知。这些服务中的每一个都有自己的 API，使用不同的协议和数据格式。为了简化交互，该公司实现了网关设计模式。该网关充当所有第三方服务交互的统一接口，允许公司的内部系统无缝地与这些服务进行通信。网关处理协议转换、数据转换和请求路由，确保内部系统与每个外部服务的具体细节保持分离。这种设置提高了可维护性和可扩展性，同时为外部通信提供了一个单一控制点。

简单来说

网关可以提供一个接口，允许内部系统利用外部服务。

维基百科说

充当 API 前端的服务器，接收 API 请求，执行限流和安全策略，将请求传递给后端服务，然后将响应传递回请求者。

Java 中网关模式的编程示例

首先，我们定义一个Gateway接口。此接口代表我们外部服务的契约。我们想要交互的每个服务都将实现此接口。

public interface Gateway {
  void execute();
}

接下来，我们创建我们的外部服务。这些是我们的应用程序需要交互的服务。每个服务都实现Gateway接口并提供其自身execute方法的实现。

public class ExternalServiceA implements Gateway {
  @Override
  public void execute() {
    // Implementation for ExternalServiceA
  }
}

public class ExternalServiceB implements Gateway {
  @Override
  public void execute() {
    // Implementation for ExternalServiceB
  }
}

public class ExternalServiceC implements Gateway {
  @Override
  public void execute() {
    // Implementation for ExternalServiceC
  }
}

然后，我们创建一个GatewayFactory类。此类维护所有可用网关的注册表。它提供方法来注册新的网关并按其键检索网关。

public class GatewayFactory {
  private Map<String, Gateway> gateways = new HashMap<>();

  public void registerGateway(String key, Gateway gateway) {
    gateways.put(key, gateway);
  }

  public Gateway getGateway(String key) {
    return gateways.get(key);
  }
}

最后，我们有我们的主应用程序。该应用程序使用GatewayFactory注册和检索网关。然后，它使用这些网关与外部服务交互。

public class App {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    GatewayFactory gatewayFactory = new GatewayFactory();

    // Register different gateways
    gatewayFactory.registerGateway("ServiceA", new ExternalServiceA());
    gatewayFactory.registerGateway("ServiceB", new ExternalServiceB());
    gatewayFactory.registerGateway("ServiceC", new ExternalServiceC());

    // Use an executor service for execution
    Gateway serviceA = gatewayFactory.getGateway("ServiceA");
    Gateway serviceB = gatewayFactory.getGateway("ServiceB");
    Gateway serviceC = gatewayFactory.getGateway("ServiceC");

    // Execute external services
    try {
      serviceA.execute();
      serviceB.execute();
      serviceC.execute();
    } catch (ThreadDeath e) {
      LOGGER.info("Interrupted!" + e);
      throw e;
    }
  }
}

运行该示例将产生以下输出。

09:24:44.030 [main] INFO com.iluwatar.gateway.ExternalServiceA -- Executing Service A
09:24:45.038 [main] INFO com.iluwatar.gateway.ExternalServiceB -- Executing Service B
09:24:46.043 [main] INFO com.iluwatar.gateway.ExternalServiceC -- Executing Service C

此示例演示了如何使用网关设计模式来简化与多个外部服务的交互。每个服务都被封装在一个通用接口之后，应用程序与该接口交互，而不是直接与服务交互。这减少了耦合，使应用程序更易于维护和扩展。

何时在 Java 中使用网关模式

在与远程服务或 API 集成时使用网关模式。在微服务架构中，它特别有利于通过定义良好的接口管理通信。

Java 中网关模式的现实世界应用

微服务中的 API 网关：充当中间人，处理来自客户端的传入请求，并将它们定向到微服务架构中的适当服务。
数据库网关：提供一个统一的接口来访问来自各种数据库系统的数据，隐藏了数据库查询和数据检索的细节。

网关模式的优点和权衡

优点

网关设计模式通过将外部 API 和服务的细节抽象到一个更简单的接口后面，降低了复杂性。
促进应用程序与其对外部系统的依赖之间的松耦合。
使系统更易于测试和维护。

权衡

引入了可能影响性能的额外层。
需要仔细设计，以避免创建成为瓶颈的单体网关。

外观：类似于网关，抽象了复杂的子系统，但网关专门针对外部或远程接口。
适配器：虽然这两种模式都为子系统提供了不同的接口，但网关更侧重于网络数据源和服务。
代理：通常一起使用，因为两者都可以控制和管理对另一个对象的访问，但网关专门处理外部服务。
API 网关：通常被认为是网关模式的专业化，它专门管理 API 请求并将它们路由到后端系统中的适当服务。