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Spring MVC源码剖析(4):DispatcherServlet请求转发的实现

Spring MVC winrains 来源:相见欢 12个月前 (11-10) 37次浏览

SpringMVC完成初始化流程之后,就进入Servlet标准生命周期的第二个阶段,即“service”阶段。在“service”阶段中,每一次Http请求到来,容器都会启动一个请求线程,通过service()方法,委派到doGet()或者doPost()这些方法,完成Http请求的处理。
在初始化流程中,SpringMVC巧妙的运用依赖注入读取参数,并最终建立一个与容器上下文相关联的Spring子上下文。这个子上下文,就像Struts2中xwork容器一样,为接下来的Http处理流程中各种编程元素提供了容身之所。如果说将Spring上下文关联到Servlet容器中,是SpringMVC框架的第一个亮点,那么在请求转发流程中,SpringMVC对各种处理环节编程元素的抽象,就是另外一个独具匠心的亮点。
Struts2采取的是一种完全和Web容器隔离和解耦的事件机制。诸如Action对象、Result对象、Interceptor对象,这些都是完全脱离Servlet容器的编程元素。Struts2将数据流和事件处理完全剥离开来,从Http请求中读取数据后,下面的事件处理流程就只依赖于这些数据,而完全不知道有Web环境的存在。
反观SpringMVC,无论HandlerMapping对象、HandlerAdapter对象还是View对象,这些核心的接口所定义的方法中,HttpServletRequest和HttpServletResponse对象都是直接作为方法的参数出现的。这也就意味着,框架的设计者,直接将SpringMVC框架和容器绑定到了一起。或者说,整个SpringMVC框架,都是依托着Servlet容器元素来设计的。下面就来看一下,源码中是如何体现这一点的。

1.请求转发的入口

就像任何一个注册在容器中的Servlet一样,DispatcherServlet也是通过自己的service()方法来接收和转发Http请求到具体的doGet()或doPost()这些方法的。以一次典型的GET请求为例,经过HttpServlet基类中service()方法的委派,请求会被转发到doGet()方法中。doGet()方法,在DispatcherServlet的父类FrameworkServlet类中被覆写。

@Override
protected final void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    processRequest(request, response);
}

可以看到,这里只是简单的转发到processRequest()这个方法。

protected final void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    Throwable failureCause = null;
    // Expose current LocaleResolver and request as LocaleContext.
    LocaleContext previousLocaleContext = LocaleContextHolder.getLocaleContext();
    LocaleContextHolder.setLocaleContext(buildLocaleContext(request), this.threadContextInheritable);
    // Expose current RequestAttributes to current thread.
    RequestAttributes previousRequestAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();
    ServletRequestAttributes requestAttributes = null;
    if (previousRequestAttributes == null || previousRequestAttributes.getClass().equals(ServletRequestAttributes.class)) {
        requestAttributes = new ServletRequestAttributes(request);
        RequestContextHolder.setRequestAttributes(requestAttributes, this.threadContextInheritable);
    }
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Bound request context to thread: " + request);
    }
    try {
        doService(request, response);
    }
    catch (ServletException ex) {
        failureCause = ex;
        throw ex;
    }
    catch (IOException ex) {
        failureCause = ex;
        throw ex;
    }
    catch (Throwable ex) {
        failureCause = ex;
        throw new NestedServletException("Request processing failed", ex);
    }
    finally {
        // Clear request attributes and reset thread-bound context.
        LocaleContextHolder.setLocaleContext(previousLocaleContext, this.threadContextInheritable);
        if (requestAttributes != null) {
            RequestContextHolder.setRequestAttributes(previousRequestAttributes, this.threadContextInheritable);
            requestAttributes.requestCompleted();
        }
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Cleared thread-bound request context: " + request);
        }
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            if (failureCause != null) {
                this.logger.debug("Could not complete request", failureCause);
            }
            else {
                this.logger.debug("Successfully completed request");
            }
        }
        if (this.publishEvents) {
            // Whether or not we succeeded, publish an event.
            long processingTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
            this.webApplicationContext.publishEvent(
                    new ServletRequestHandledEvent(this,
                            request.getRequestURI(), request.getRemoteAddr(),
                            request.getMethod(), getServletConfig().getServletName(),
                            WebUtils.getSessionId(request), getUsernameForRequest(request),
                            processingTime, failureCause));
        }
    }
}

代码有点长,理解的要点是以doService()方法为区隔,前一部分是将当前请求的Locale对象和属性,分别设置到LocaleContextHolder和RequestContextHolder这两个抽象类中的ThreadLocal对象中,也就是分别将这两个东西和请求线程做了绑定。在doService()处理结束后,再恢复回请求前的LocaleContextHolder和RequestContextHolder,也即解除线程绑定。每次请求处理结束后,容器上下文都发布了一个ServletRequestHandledEvent事件,你可以注册监听器来监听该事件。
可以看到,processRequest()方法只是做了一些线程安全的隔离,真正的请求处理,发生在doService()方法中。点开FrameworkServlet类中的doService()方法。

protected abstract void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
        throws Exception;

又是一个抽象方法,这也是SpringMVC类设计中的惯用伎俩:父类抽象处理流程,子类给予具体的实现。真正的实现是在DispatcherServlet类中。
让我们接着看DispatcherServlet类中实现的doService()方法。

@Override
protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        String requestUri = urlPathHelper.getRequestUri(request);
        logger.debug("DispatcherServlet with name '" + getServletName() + "' processing " + request.getMethod() +
                " request for [" + requestUri + "]");
    }
    // Keep a snapshot of the request attributes in case of an include,
    // to be able to restore the original attributes after the include.
    Map<String, Object> attributesSnapshot = null;
    if (WebUtils.isIncludeRequest(request)) {
        logger.debug("Taking snapshot of request attributes before include");
        attributesSnapshot = new HashMap<String, Object>();
        Enumeration<?> attrNames = request.getAttributeNames();
        while (attrNames.hasMoreElements()) {
            String attrName = (String) attrNames.nextElement();
            if (this.cleanupAfterInclude || attrName.startsWith("org.springframework.web.servlet")) {
                attributesSnapshot.put(attrName, request.getAttribute(attrName));
            }
        }
    }
    // Make framework objects available to handlers and view objects.
    request.setAttribute(WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, getWebApplicationContext());
    request.setAttribute(LOCALE_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.localeResolver);
    request.setAttribute(THEME_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.themeResolver);
    request.setAttribute(THEME_SOURCE_ATTRIBUTE, getThemeSource());
    FlashMap inputFlashMap = this.flashMapManager.retrieveAndUpdate(request, response);
    if (inputFlashMap != null) {
        request.setAttribute(INPUT_FLASH_MAP_ATTRIBUTE, Collections.unmodifiableMap(inputFlashMap));
    }
    request.setAttribute(OUTPUT_FLASH_MAP_ATTRIBUTE, new FlashMap());
    request.setAttribute(FLASH_MAP_MANAGER_ATTRIBUTE, this.flashMapManager);
    try {
        doDispatch(request, response);
    }
    finally {
        // Restore the original attribute snapshot, in case of an include.
        if (attributesSnapshot != null) {
            restoreAttributesAfterInclude(request, attributesSnapshot);
        }
    }
}

几个requet.setAttribute()方法的调用,将前面在初始化流程中实例化的对象设置到http请求的属性中,供下一步处理使用,其中有容器的上下文对象、本地化解析器等SpringMVC特有的编程元素。不同于Struts2中的ValueStack,SpringMVC的数据并没有从HttpServletRequest对象中抽离出来再存进另外一个编程元素,这也跟SpringMVC的设计思想有关。因为从一开始,SpringMVC的设计者就认为,不应该将请求处理过程和Web容器完全隔离。
所以,你可以看到,真正发生请求转发的方法doDispatch()中,它的参数是HttpServletRequest和HttpServletResponse对象。这给我们传递的意思也很明确,从request中能获取到一切请求的数据,从response中,我们又可以往服务器端输出任何响应,Http请求的处理,就应该围绕这两个对象来设计。我们不妨可以将SpringMVC这种设计方案,是从Struts2的过度设计中吸取教训,而向Servlet编程的一种回归和简化。

2.请求转发的抽象描述

接下来让我们看看doDispatch()这个整个请求转发流程中最核心的方法。DispatcherServlet所接收的Http请求,经过层层转发,最终都是汇总到这个方法中来进行最后的请求分发和处理。doDispatch()这个方法的内容,就是SpringMVC整个框架的精华所在。它通过高度抽象的接口,描述出了一个MVC(Model-View-Controller)设计模式的实现方案。Model、View、Controller三种层次的编程元素,在SpringMVC中都有大量的实现类,各种处理细节也是千差万别。但是,它们最后都是由,也都能由doDispatch()方法来统一描述,这就是接口和抽象的威力,万变不离其宗。
先来看一下doDispatch()方法的庐山真面目。

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
    HttpServletRequest processedRequest = request;
    HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
    int interceptorIndex = -1;
    try {
        ModelAndView mv;
        boolean errorView = false;
        try {
            processedRequest = checkMultipart(request);
            // Determine handler for the current request.
            mappedHandler = getHandler(processedRequest, false);
            if (mappedHandler == null || mappedHandler.getHandler() == null) {
                noHandlerFound(processedRequest, response);
                return;
            }
            // Determine handler adapter for the current request.
            HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());
            // Process last-modified header, if supported by the handler.
            String method = request.getMethod();
            boolean isGet = "GET".equals(method);
            if (isGet || "HEAD".equals(method)) {
                long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    String requestUri = urlPathHelper.getRequestUri(request);
                    logger.debug("Last-Modified value for [" + requestUri + "] is: " + lastModified);
                }
                if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {
                    return;
                }
            }
            // Apply preHandle methods of registered interceptors.
            HandlerInterceptor[] interceptors = mappedHandler.getInterceptors();
            if (interceptors != null) {
                for (int i = 0; i < interceptors.length; i++) {
                    HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
                    if (!interceptor.preHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler())) {
                        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);
                        return;
                    }
                    interceptorIndex = i;
                }
            }
            // Actually invoke the handler.
            mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
            // Do we need view name translation?
            if (mv != null && !mv.hasView()) {
                mv.setViewName(getDefaultViewName(request));
            }
            // Apply postHandle methods of registered interceptors.
            if (interceptors != null) {
                for (int i = interceptors.length - 1; i >= 0; i--) {
                    HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
                    interceptor.postHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler(), mv);
                }
            }
        }
        catch (ModelAndViewDefiningException ex) {
            logger.debug("ModelAndViewDefiningException encountered", ex);
            mv = ex.getModelAndView();
        }
        catch (Exception ex) {
            Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);
            mv = processHandlerException(processedRequest, response, handler, ex);
            errorView = (mv != null);
        }
        // Did the handler return a view to render?
        if (mv != null && !mv.wasCleared()) {
            render(mv, processedRequest, response);
            if (errorView) {
                WebUtils.clearErrorRequestAttributes(request);
            }
        }
        else {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Null ModelAndView returned to DispatcherServlet with name '" + getServletName() +
                        "': assuming HandlerAdapter completed request handling");
            }
        }
        // Trigger after-completion for successful outcome.
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);
    }
    catch (Exception ex) {
        // Trigger after-completion for thrown exception.
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);
        throw ex;
    }
    catch (Error err) {
        ServletException ex = new NestedServletException("Handler processing failed", err);
        // Trigger after-completion for thrown exception.
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);
        throw ex;
    }
    finally {
        // Clean up any resources used by a multipart request.
        if (processedRequest != request) {
            cleanupMultipart(processedRequest);
        }
    }
}

真是千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面。我们在第一篇《SpringMVC源码剖析(一)- 从抽象和接口说起》中所描述的各种编程元素,依次出现在该方法中。HandlerMapping、HandlerAdapter、View这些接口的设计,我们在第一篇中已经讲过。现在我们来重点关注一下HandlerExecutionChain这个对象。
从上面的代码中,很明显可以看出一条线索,整个方法是围绕着如何获取HandlerExecutionChain对象,执行HandlerExecutionChain对象得到相应的视图对象,再对视图进行渲染这条主线来展开的。HandlerExecutionChain对象显得异常重要。
因为Http请求要进入SpringMVC的处理体系,必须由HandlerMapping接口的实现类映射Http请求,得到一个封装后的HandlerExecutionChain对象。再由HandlerAdapter接口的实现类来处理这个HandlerExecutionChain对象所包装的处理对象,来得到最后渲染的视图对象。
视图对象是用ModelAndView对象来描述的,名字已经非常直白,就是数据和视图,其中的数据,由HttpServletRequest的属性得到,视图就是由HandlerExecutionChain封装的处理对象处理后得到。当然HandlerExecutionChain中的拦截器列表HandlerInterceptor,会在处理过程的前后依次被调用,为处理过程留下充足的扩展点。
所有的SpringMVC框架元素,都是围绕着HandlerExecutionChain这个执行链来发挥效用。我们来看看,HandlerExecutionChain类的代码。

package org.springframework.web.servlet;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import org.springframework.util.CollectionUtils;
public class HandlerExecutionChain {
    private final Object handler;
    private HandlerInterceptor[] interceptors;
    private List<HandlerInterceptor> interceptorList;
    public HandlerExecutionChain(Object handler) {
        this(handler, null);
    }
    public HandlerExecutionChain(Object handler, HandlerInterceptor[] interceptors) {
        if (handler instanceof HandlerExecutionChain) {
            HandlerExecutionChain originalChain = (HandlerExecutionChain) handler;
            this.handler = originalChain.getHandler();
            this.interceptorList = new ArrayList<HandlerInterceptor>();
            CollectionUtils.mergeArrayIntoCollection(originalChain.getInterceptors(), this.interceptorList);
            CollectionUtils.mergeArrayIntoCollection(interceptors, this.interceptorList);
        }
        else {
            this.handler = handler;
            this.interceptors = interceptors;
        }
    }
    public Object getHandler() {
        return this.handler;
    }
    public void addInterceptor(HandlerInterceptor interceptor) {
        initInterceptorList();
        this.interceptorList.add(interceptor);
    }
    public void addInterceptors(HandlerInterceptor[] interceptors) {
        if (interceptors != null) {
            initInterceptorList();
            this.interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
        }
    }
    private void initInterceptorList() {
        if (this.interceptorList == null) {
            this.interceptorList = new ArrayList<HandlerInterceptor>();
        }
        if (this.interceptors != null) {
            this.interceptorList.addAll(Arrays.asList(this.interceptors));
            this.interceptors = null;
        }
    }
    public HandlerInterceptor[] getInterceptors() {
        if (this.interceptors == null && this.interceptorList != null) {
            this.interceptors = this.interceptorList.toArray(new HandlerInterceptor[this.interceptorList.size()]);
        }
        return this.interceptors;
    }
    @Override
    public String toString() {
        if (this.handler == null) {
            return "HandlerExecutionChain with no handler";
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("HandlerExecutionChain with handler [").append(this.handler).append("]");
        if (!CollectionUtils.isEmpty(this.interceptorList)) {
            sb.append(" and ").append(this.interceptorList.size()).append(" interceptor");
            if (this.interceptorList.size() > 1) {
                sb.append("s");
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}

一个拦截器列表,一个执行对象,这个类的内容十分的简单,它蕴含的设计思想,却十分的丰富。
1.拦截器组成的列表,在执行对象被调用的前后,会依次执行。这里可以看成是一个的AOP环绕通知,拦截器可以对处理对象随心所欲的进行处理和增强。这里明显是吸收了Struts2中拦截器的设计思想。这种AOP环绕式的扩展点设计,也几乎成为所有框架必备的内容。
2.实际的处理对象,即handler对象,是由Object对象来引用的。

private final Object handler;

之所以要用一个java世界最基础的Object对象引用来引用这个handler对象,是因为连特定的接口也不希望绑定在这个handler对象上,从而使handler对象具有最大程度的选择性和灵活性。
我们常说,一个框架最高层次的抽象是接口,但是这里SpringMVC更进了一步。在最后的处理对象上面,SpringMVC没有对它做任何的限制,只要是java世界中的对象,都可以用来作为最后的处理对象,来生成视图。极端一点来说,你甚至可以将另外一个MVC框架集成到SpringMVC中来,也就是为什么SpringMVC官方文档中,居然还有集成其他表现层框架的内容。这一点,在所有表现层框架中,是独领风骚,冠绝群雄的。

3.结语

SpringMVC的成功,源于它对开闭原则的运用和遵守。也正因此,才使得整个框架具有如此强大的描述和扩展能力。这也许和SpringMVC出现和兴起的时间有关,正是经历了Struts1到Struts2这些Web开发领域MVC框架的更新换代,它的设计者才能站在前人的肩膀上。知道了如何将事情做的糟糕之后,你或许才知道如何将事情做得好。
希望在这个系列里面分享的SpringMVC源码阅读经验,能帮助读者们从更高的层次来审视SpringMVC框架的设计,也希望这里所描述的一些基本设计思想,能在你更深入的了解SpringMVC的细节时,对你有帮助。哲学才是唯一的、最终的武器,在一个框架的设计上,尤其是如此。经常地体会一个框架设计者的设计思想,对你更好的使用它,是有莫大的益处的。

作者:相见欢

来源:https://my.oschina.net/lichhao/blog/104943


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