图解 Spring:HTTP 请求的处理流程与机制【3】

3. HTTP 请求在 Web 应用中的处理流程

在穿越了 Web 容器之后,HTTP 请求将被投送到 Web 应用,我们继续以 Tomcat 为例剖析后续流程。Web 容器与 Web 应用的衔接是通过配置文件 web.xml 完成的。web.xml 是遵循 Java Servlet 标准规范的配置文件,我们通过这份配置文件定义构成 Web 应用的各种核心组件和初始化配置,其中包括:过滤器 Filter、监听器 Listener、伺服器 Servlet 等等。不同组件分别承担不同的功能,在介绍 Web 应用处理 HTTP 请求流程之前,我们照例先来了解一下这些核心组件。

3.1 Web 应用核心组件简介

3.1.1 过滤器 Filter

过滤器 Filter 负责对 HTTP 请求做预处理,接着将请求交给 Servlet 进行处理并生成响应,最后 Filter 再对响应进行后处理。从 HTTP 请求的处理过程来看,Filter 主要参与以下几个环节:

  • 在 HttpServletRequest 到达 Servlet 之前,拦截客户的 HttpServletRequest。
  • 根据需要检查 HttpServletRequest,也可以修改 HttpServletRequest 报文头和数据。
  • 在 Servlet 生成的 HttpServletResponse 抵达客户端之前,拦截 HttpServletResponse。
  • 根据需要检查 HttpServletResponse,也可以修改 HttpServletResponse 报文头和数据。

过滤器映射 filter-mapping,用于声明 Web 应用将会用到的过滤器,过滤器可被映射到一个 Servlet 或 URL 模式。如果将过滤器映射到一个 Servlet 上,那它就作用于特定 Servlet。如果将过滤器映射到一个 URL 模式,那么它将作用于任何资源,只要该资源的 URL 与 URL 模式匹配。如果对某个资源的请求匹配到多个 Filter,那么在处理 HTTP 请求过程中,Tomcat 将按照过滤器映射 filter-mapping 在配置文件 web.xml 中的先后顺序来执行,在前面的先执行,在后面的后执行,多个过滤器 Filter 可以组成调用链。

URL 模式匹配有三种类型规则:

  • 精确匹配:如“/foo.htm”,那只会匹配“foo.htm”这个 URL。
  • 路径匹配:如“/foo/*”,那只会匹配以 foo 为前缀的 URL。
  • 后缀匹配:如“*.htm”,那只会匹配所有以“.htm”为后缀的 URL。
 1 <filter>
 2     <filter-name>encodingFilter</filter-name>
 3     <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class>
 4     <init-param>
 5         <param-name>encoding</param-name>
 6         <param-value>UTF-8</param-value>
 7     </init-param>
 8     <init-param>
 9         <param-name>forceEncoding</param-name>
10         <param-value>true</param-value>
11     </init-param>
12 </filter>
13 <filter-mapping>
14     <filter-name>encodingFilter</filter-name>
15     <url-pattern>/*</url-pattern>  
16 </filter-mapping>
3.1.2 监听器 Listener

监听器 Listener 主要用于监听 Application、Session、Request 等对象的变化,每当这些对象发生变化就会回调用对应的监听方法。例如:在 Servlet API 中有一个 ServletContextListener 接口,它能够监听 ServletContext 对象的生命周期,实际上就是监听 Web 应用的生命周期。当 Servlet 容器启动或终止Web 应用时,会触发 ServletContextEvent 事件,该事件由 ServletContextListener 来处理。

1 <listener>
2     <listener-class>org.springframework.web.util.Log4jConfigListener</listener-class>
3 </listener>
3.1.3 伺服器 Servlet

伺服器 Servlet 负责处理客户端访问动态资源的 HTTP 请求,接口 javax.servlet.Servlet 定义了所有 Servlet 必须要实现的方法。

方法名称功能说明
destroy() 由 Servlet 容器调用,用于关闭停止 Servlet 提供的服务
getServletConfig() 获取 Servlet 初始化和启动时参数的配置信息对象 ServletConfig
getServletInfo() 获取 Servlet 的说明信息,包括:作者、版本和版权等等
init() 由 Servlet 容器调用,籍由配置 ServletConfig 完成 Servlet 初始化,启动对外服务
service() 由 Servlet 容器调用,让 Servlet 处理某个 HTTP 请求

从 HTTP 请求的处理过程来看,伺服器 Servlet 主要参与以下几个环节:

  • 接收请求:客户端请求会被封装成 HttpServletRequest 对象,包含报文头参数和报文体等信息。
  • 处理请求:通常调用 Servlet 的方法 service、doPost 或 doGet 等方法处理请求,并进一步调用业务层相应逻辑对其进行处理等。
  • 反馈响应:处理完请求后,可以转发(forward)、重定向(redirect)到某个视图页面或者直接返回结果数据,转发是 HttpServletRequest 的方法,重定向是 HttpServletResponse 的方法。

在老兵哥的读书年代,Web 应用相对简单,主要是各种信息管理系统。当时 Spring 尚未诞生,主流技术栈是 JSP/Servlet,老兵哥我开发 Web 应用时主要编写继承自 HttpServlet 子类,将各种业务逻辑功能分别交由不同的 HttpServlet 子类实现。HttpServlet 继承自 GenericServlet,后者实现了接口 Servlet。

随着数字化和互联网化的不断推进,业务系统变得越来越复杂,HttpServlet 子类越写越多,web.xml 配置文件越来越复杂,这导致系统的扩展维护越来越困难,手工作坊式的开发方法已经跟不上业务发展的步伐了。

时势造英雄,Spring 就是在这种背景下呼之而出的,它创造性地发明了控制反转 IOC 和面向切面编程 AOP,极大地降低复杂度。如下面配置示例所示,整个 Web 应用只需要配置一个 Servlet 就可以了,它就是 Spring 的前置分发器 DispatcherServlet:

 1 <servlet>
 2     <servlet-name>mvc</servlet-name>
 3     <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
 4     <init-param>
 5         <param-name>contextConfigLocation</param-name>
 6         <param-value>classpath:mvc-servlet.xml</param-value>
 7     </init-param>
 8     <load-on-startup>1</load-on-startup>
 9 </servlet>
10 <servlet-mapping>
11     <servlet-name>mvc</servlet-name>
12     <url-pattern>/api</url-pattern>
13 </servlet-mapping>

3.2 Web 应用处理 HTTP 请求的流程

如下图所示,Web 应用处理 HTTP 请求的流程主要是穿越监听器 Listener 和过滤器链 Filters,最终抵达伺服器 Servlet 的过程:

Web应用核心组件

原先我们将 Web 应用的复杂度直接暴露给了 Tomcat,现在 Spring 通过控制反转 IOC 和面向切面编程 AOP 等新技术接管了 Web 应用的复杂度。如前面 Servlet 的配置示例,整个 Web 应用只需要配置 Spring 提供的前置分发器 DispatcherServlet,开发者无需再编写和配置 HttpServlet 子类,所有业务逻辑功能将按照 Spring 的标准规范来开发,从原先的编写 Listener\Filter\Servlet 改为编写 Spring Component,包括:Controller、Service、Repository 等。

Tomcat 在接收到某个 Web 应用的 Http 请求之后,它会将所有请求都转交给前置分发器 DispatcherServlet,再由 DispatcherServlet 将请求派发给具体业务逻辑进行处理。DispatcherServlet 就是从 HttpServlet 派生的子类,它的类图关系如下所示:

DispatcherServlet类图

3.3 Web 应用架构演进过程解析

Web 应用架构的演进过程就像创业孵化过程,最初创业团队打造的产品很简单,大家采用手工作坊模式来快速打造最小化可行产品,这时候团队的组织架构也跟产品一样扁平简单。但随着产品被越来越多的用户使用,功能变得越来越复杂,接着必须引进新架构才能有效管理复杂度,同时团队规模的扩展也需要与业务发展匹配的组织架构,这样才能保证产品的不断发展。

Web 应用架构的演化过程跟 Tomcat 体系结构的形成过程类似,老兵哥会经常借助“俄罗斯套娃”这个模型来阐述架构,Web 容器和 Web 应用这两层的架构原则是类似的,就像大娃娃套着小娃娃一样。

Spring 的 IOC 容器跟 Tomcat 的 Servlet 容器类似,也是通过配置文件等方式来定义组件,然后在启动过程中将这些定义好的组件初始化并添加到容器当中,后续使用时从容器查找获取。早期 Web 应用主要由大量开发者编写的 Filter\Listener\Servlet 等组件构成,这些核心组件的配置全部都通过 web.xml 配置文件来维护,那么 Web 应用和 Web 容器之间其实不是松耦合的,而引进 Spring 之后就变成只需要配置 DispatcherServlet 等少量组件了,达到了分层架构的要求,更加有利于开发复杂的 Web 应用。如果采用架构的专业术语来描述,这就是经典的分层架构模式,层与层之间松耦合,仅通过少量的接口衔接,每层内部高内聚。

 

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posted @ 2019-11-30 17:28  IT老兵哥  阅读(...)  评论(...编辑  收藏