关于java:java的spring框架简单实现

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前言

在本文中，博主一步步地从 servlet 到 controller 层实现一个简略的框架。通过此框架，咱们能够像 spring 那样应用以下根底注解：

  • @XxgController
  • @XxgRequestMapping
  • @XxgParam
  • @XxgRequestBody

观看本文之前，你或者应该先理解以下内容：

  • BeanUtils
  • ObjectMapper
  • Servlet 相干常识

思路：拦截器实现路由散发。利用注解？

思考：

  1. 拦截器能够在 servlet 之前拦挡所有申请门路
  2. 能够找到注解中门路与申请门路相匹配的那个办法
  3. 而后将 req,resp 转发给该办法来执行

问题：

拦截器如何找到应用了该注解的办法？包扫描？如何实现？

剖析：

包扫描，就波及 IO 流，而 File 类能够递归查问其上面所有的文件，咱们

能够过滤一下：

  1. 只有后缀名为.class 的文件，并获取其 className(包含包门路)
  2. 通过反射获取这个类，判断其是否有指定的注解进而再次过滤

这样在拦截器拦挡到申请门路，咱们能够进行匹配并调用该办法。

偷个懒：

因为 MVC 设计模式，咱们个别把 api 接口都放在同一个包下，所以咱们能够间接指定要扫描包，其它包就不论

一. 扫描类 1.0 版的实现

public class FileScanner {
 private final String packetUrl = "com.dbc.review.controller";
 private final ClassLoader classLoader = FileScanner.class.getClassLoader();
 private List<Class> allClazz = new ArrayList<>(10); // 存该包下所有用了注解的类
​
 public List<Class> getAllClazz(){return this.allClazz;}
​
 public String getPacketUrl(){return this.packetUrl;}
​
 // 查问所有应用了给定注解的类
 // 递归扫描包, 如果扫描到 class, 则调用 class 解决办法来收集想要的 class
 public void loadAllClass(String packetUrl) throws Exception{String url = packetUrl.replace(".","/");
 URL resource = classLoader.getResource(url);
 if (resource == null) {return;}
 String path = resource.getPath();
 File file = new File(URLDecoder.decode(path, "UTF-8"));
 if (!file.exists()) {return;}
 if (file.isDirectory()){File[] files = file.listFiles();
 if (files == null) {return;}
 for (File f : files) {String classname = f.getName().substring(0, f.getName().lastIndexOf("."));
 if (f.isDirectory()) {loadAllClass(packetUrl + "." + classname);
 }
 if (f.isFile() && f.getName().endsWith(".class")) {Class clazz = Class.forName(packetUrl + "." + classname);
 dealClass(clazz);
 }
 }
 }
 }
​
 private void dealClass(Class clazz) {if ((clazz.isAnnotationPresent(Controller.class))) {allClazz.add(clazz);
 }
 }
​
 // 真正应用的时候, 依据申请门路及申请办法来获取解决的办法
 public boolean invoke(String url,String requestMethod) {for (Class clazz : allClazz){Controller controller = (Controller) clazz.getAnnotation(Controller.class);
 Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
 for (Method method : methods) {RequestMapping requestMapping = method.getDeclaredAnnotation(RequestMapping.class);
 if (requestMapping == null) {continue;}
 for (String m : requestMapping.methods()) {m = m.toUpperCase();
 if (!m.toUpperCase().equals(requestMethod.toUpperCase())) {continue;}
 StringBuilder sb = new StringBuilder();
 String urlItem = sb.append(controller.url()).append(requestMapping.url()).toString();
 if (urlItem.equals(url)) {
 // 获取到用于解决此 api 接口的办法
 try {//                            method.getGenericParameterTypes() // 能够依据此办法来判断该办法须要传哪些参数
 method.invoke(clazz.newInstance());
 return true;
 } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {e.printStackTrace();
 return false;
 }
 }
 }
 }
 }
 return false;
 }
​
 @Test
 public void test() throws Exception {
 // 1. 在 Filter 的动态代码块中实例化
 FileScanner fileScanner = new FileScanner();
 // 2. 启动扫描
 fileScanner.loadAllClass(fileScanner.getPacketUrl());
 // 3. 拦挡到申请后, 调用此办法来执行
 // 若该包下没有定义 post 申请的 /test/post 的解决办法, 则返回 false
 // 执行胜利返回 true
 fileScanner.invoke("/test/post","post");
 // 4. 执行失败, 返回 false, 则抛出 405 办法未定义。​
 // 最初 : 对于 controller 的传参, 本类未实现
 //       临时想到：依据 method 获取其参数列表, 再传对应参数, 就是不太好实现
 }
}

TestController

@Controller(url = "/test")
public class TestController {
​
 @RequestMapping(url = "/get",methods = "GET")
 public void get(){System.out.println(111);
 }
 @RequestMapping(url = "/post",methods = {"POST","get"})
 public void post(){System.out.println(22);
 }
​
 public void test(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res){System.out.println(req.getPathInfo());
 }
}

扫描类 2.0 版

通过 1.0 版，咱们初步实现递归扫描包下的所有 controller，并能通过门路映射实现拜访。但很显著有至多以下问题：

  1. 执行办法时，办法不能有参数。不合乎业务需要
  2. 每次拜访，都要重复解决 Class 反射来找到门路映射的办法，效率低。

针对以上 2 个问题，咱们在 2.0 版进行一下批改：

  1. 将 controller、requestmapping 对应办法，办法对应参数的可能用到的相干信息寄存在一个容器中。在服务器首次启动时进行扫描，并拆卸到容器中。这样在每次拜访时，遍历这个容器，比 1.0 版的容器更不便。
  2. 定义参数类型，通过注解 @XxgRequestBody 以及 @XxgParam 辨别参数从申请体拿或者从 url 的? 前面拿。从而获取前端传来的数据
  3. 通过 ObjectMapper 进行不同类型参数的拆卸，最初调用办法的 invoke 实现带参 / 不带参的办法解决。

BeanDefinition

/**
 * 用来寄存 controller 类的相干参数、办法等
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class BeanDefinition {
 private Class typeClazz; // 类对象
 private String typeName; // 类名
 private XxgController controller; // controller 注解
 private String controllerUrlPath; // controller 的 path 门路
 private List<MethodDefinition> methodDefinitions; // 带有 RequestMapping 的注解
}

MethodDefinition

/**
 * 形容办法的类
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class MethodDefinition {
 private Class parentClazz; // 所属父类的 class
 private Method method; // 办法
 private String methodName; // 办法名
 private XxgRequestMapping requestMapping; // RequestMapping 的注解类
 private String requestMappingUrlPath; // url
 private String[] allowedRequestMethods; // allowedRequestMethods
 private List<ParameterDefinition> parameterDefinitions;  // 参数列表
 private Object result;  // 返回数据
}

ParameterDefinition

/**
 * 形容参数的类
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class ParameterDefinition {
 private Class paramClazz; // 参数类对象
 private String paramName; // 参数名称
 private Object paramType; // 参数类型
 private boolean isRequestBody; // 是否是获取 body 中数据
}

单例模式的容器

赋予扫描包及依据 uri 获取对应办法的办法

/**
 * 用于寄存申请门路 与 controller 对应关系的类
 * 设计成单例模型
 */
public class RequestPathContainer {private static List<BeanDefinition> requestList = new ArrayList<>();
 private static final ClassLoader classLoader = RequestPathContainer.class.getClassLoader();
 private static volatile RequestPathContainer instance = null;
​
 public static RequestPathContainer getInstance() {if (instance == null) {synchronized(RequestPathContainer.class){if (instance == null) {instance = new RequestPathContainer();
 }
 }
 }
 return instance;
 }
​
 private RequestPathContainer() {​}
​
 public List<BeanDefinition> getRequestList() {return requestList;}
​
 // 扫描包
 public void scanner(String packetUrl) throws UnsupportedEncodingException, ClassNotFoundException {String url = packetUrl.replace(".", "/");
 URL resource = classLoader.getResource(url);
 if (resource == null) {return;}
 String path = resource.getPath();
 File file = new File(URLDecoder.decode(path, "UTF-8"));
 if (!file.exists()) {return;}
 if (file.isDirectory()){File[] files = file.listFiles();
 if (files == null) {return;}
 for (File f : files) {if (f.isDirectory()) {scanner(packetUrl + "." + f.getName());
 }
 if (f.isFile() && f.getName().endsWith(".class")) {String classname = f.getName().replace(".class", ""); // 去掉.class 后缀名
 Class clazz = Class.forName(packetUrl + "." + classname);
 dealClass(clazz);
 }
 }
 }
 }
​
 // 筛选包中的类, 并增加到 List 中
 private void dealClass(Class clazz) {if (!clazz.isAnnotationPresent(XxgController.class)) {
 // 没有 controller 注解
 return;
 }
 List<MethodDefinition> methodDefinitions = new ArrayList<>();
 Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
 for (Method method : methods) {
 // 办法转 办法形容类
 MethodDefinition methodDefinition = convertMethodToMethodDefinition(method, clazz);
 if (methodDefinition != null) {methodDefinitions.add(methodDefinition);
 }
 }
 if (methodDefinitions.size() == 0) {return;}
 // 设置类形容类
 BeanDefinition beanDefinition = convertBeanToBeanDefinition(clazz, methodDefinitions);
 requestList.add(beanDefinition);
 }
​
 // 依据 uri 和 申请办法 获取执行办法
 public MethodDefinition getMethodDefinition(String uri, String method) {for (BeanDefinition beanDefinition: requestList) {if (!uri.contains(beanDefinition.getControllerUrlPath())) {continue;}
 List<MethodDefinition> methodDefinitions = beanDefinition.getMethodDefinitions();
 for (MethodDefinition methodDefinition: methodDefinitions) {StringBuilder sb = new StringBuilder().append(beanDefinition.getControllerUrlPath());
 sb.append(methodDefinition.getRequestMappingUrlPath());
 if (!sb.toString().equals(uri)) {continue;}
 String[] allowedRequestMethods = methodDefinition.getAllowedRequestMethods();
 for (String str : allowedRequestMethods) {if (str.toUpperCase().equals(method.toUpperCase())) {
 // 申请门路 与 申请办法 均满足, 返回该办法形容类
 return methodDefinition;
 }
 }
 }
 }
 return null;
 }
​
 /**
 * 将 controller 类 转换为 类的形容类
 */
 private BeanDefinition convertBeanToBeanDefinition(Class clazz, List<MethodDefinition> methodDefinitions) {BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition();
 beanDefinition.setTypeName(clazz.getName());
 beanDefinition.setTypeClazz(clazz);
 XxgController controller = (XxgController) clazz.getAnnotation(XxgController.class);
 beanDefinition.setController(controller);
 beanDefinition.setControllerUrlPath(controller.value());
 beanDefinition.setMethodDefinitions(methodDefinitions);// 减少办法体
 return beanDefinition;
 }
​
 /**
 * 将办法 转换为 办法形容类
 */
 private MethodDefinition convertMethodToMethodDefinition(Method method, Class clazz) {if (!method.isAnnotationPresent(XxgRequestMapping.class)) {
 // 没有 RequestMapping 注解
 return null;
 }
 method.setAccessible(true);
 Parameter[] parameters = method.getParameters();
 // 设置参数形容类
 List<ParameterDefinition> parameterDefinitions = new ArrayList<>();
 for (Parameter parameter : parameters) {ParameterDefinition parameterDefinition = convertParamToParameterDefinition(parameter);
 parameterDefinitions.add(parameterDefinition);
 }
 // 设置办法形容类
 MethodDefinition methodDefinition = new MethodDefinition();
 methodDefinition.setParameterDefinitions(parameterDefinitions);  // 减少参数列表
 methodDefinition.setMethod(method);
 methodDefinition.setMethodName(method.getName());
 methodDefinition.setResult(method.getReturnType());
 XxgRequestMapping requestMapping = method.getAnnotation(XxgRequestMapping.class);
 methodDefinition.setRequestMappingUrlPath(requestMapping.value());
 methodDefinition.setRequestMapping(requestMapping);
 methodDefinition.setAllowedRequestMethods(requestMapping.methods());
 methodDefinition.setParentClazz(clazz);
 return methodDefinition;
 }
​
 /**
 * 将参数 转换为 参数形容类
 */
 private ParameterDefinition convertParamToParameterDefinition(Parameter parameter) {ParameterDefinition parameterDefinition = new ParameterDefinition();
 if (parameter.isAnnotationPresent(XxgParam.class)) {parameterDefinition.setParamName(parameter.getAnnotation(XxgParam.class).value());
 } else {parameterDefinition.setParamName(parameter.getName());
 }
 parameterDefinition.setParamClazz(parameter.getType());
 parameterDefinition.setParamType(parameter.getType());
 parameterDefinition.setRequestBody(parameter.isAnnotationPresent(XxgRequestBody.class));
 return parameterDefinition;
 }
​
}

全局 servlet

不应用拦截器，依然应用 servlet 来进行路由散发。此 servlet 监听/

public class DispatcherServlet extends HttpServlet {private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
​
 @Override
 protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
​
 // 编码设置
 resp.setContentType("text/json;charset=utf-8");
 RequestPathContainer requestPathContainer = RequestPathContainer.getInstance();
 MethodDefinition methodDefinition = requestPathContainer.getMethodDefinition(req.getRequestURI(), req.getMethod());
​
 if (methodDefinition == null) {resp.setStatus(404);
 sendResponse(R.failed("申请门路不存在"), req, resp);
 return;
 }
​
 List<ParameterDefinition> parameterDefinitions = methodDefinition.getParameterDefinitions();
 List<Object> params = new ArrayList<>(parameterDefinitions.size());
 for (ParameterDefinition parameterDefinition : parameterDefinitions) {
 try {Object value = dealParam(parameterDefinition, req, resp);
 params.add(value);
 } catch (ParamException e) {resp.setStatus(404);
 sendResponse(R.failed(e.getMessage()), req, resp);
 return ;
 }
 }
​
 try {Object result = methodDefinition.getMethod().invoke(methodDefinition.getParentClazz().newInstance(), params.toArray());
 sendResponse(result, req, resp);
 } catch (IllegalAccessException | InvocationTargetException | InstantiationException e) {e.printStackTrace();
 sendResponse(e.getMessage(), req, resp);
 }
​
 }
​
 /**
 * 解决参数
 * @param parameterDefinition
 * @param req
 * @param resp
 */
 private Object dealParam(ParameterDefinition parameterDefinition, HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ParamException, IOException {
 Object value;
 String data = "";
 if (parameterDefinition.isRequestBody()) {// 从申请体 (request 的输出流) 中获取数据
 data = getJsonString(req);
 } else if (parameterDefinition.getParamType() == HttpServletRequest.class) {return req;} else if (parameterDefinition.getParamType() == HttpServletResponse.class) {return resp;} else if (isJavaType(parameterDefinition)) {
 // 从 url 中取出参数
 data = req.getParameter(parameterDefinition.getParamName());
 if(data == null) {throw new ParamException("服务器无奈拿到申请数据, 请查看申请头等");
 }
 } else {
 // 将申请 url 中的参数封装成对象
 try {Object obj = parameterDefinition.getParamClazz().newInstance();
 ConvertUtils.register(new DateConverter(), Date.class);
 BeanUtils.populate(obj, req.getParameterMap());
 return obj;
 } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {throw new ParamException("未找到参数'" + parameterDefinition.getParamName() + "'对应的值");
 }
 }
 try {value = objectMapper.readValue(data, parameterDefinition.getParamClazz());
 } catch (JsonProcessingException e) {String errMsg = "参数'" + parameterDefinition.getParamName() +
 "'须要'" + parameterDefinition.getParamType() +
 "类型";
 throw new ParamException(errMsg);
 }
 return value;
 }
​
 private void sendResponse(Object result, HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {if (result == null) {return;}
 resp.setContentType("text/json;charset=utf-8");
 objectMapper.writeValue(resp.getWriter(), result);
 }
​
 /**
 * 判断参数是否是一般类型
 * @return
 */
 private boolean isJavaType(ParameterDefinition parameterDefinition) {Object[] javaTypes = MyJavaType.getJavaTypes();
 for (Object item : javaTypes) {if (item.equals(parameterDefinition.getParamClazz())) {return true;}
 }
 return false;
 }
​
 /**
 * 获取申请头的 json 字符串
 */
 private String getJsonString(HttpServletRequest req) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(req.getInputStream(), "utf-8"));
 char[] chars = new char[1024];
 int len;
 StringBuilder sb = new StringBuilder();
 while ((len = br.read(chars)) != -1) {sb.append(chars, 0, len);
 }
 return sb.toString();}
}

servletcontext 监听器初始化容器

@Override
 public void contextInitialized(ServletContextEvent servletContextEvent) {RequestPathContainer requestPathContainer = RequestPathContainer.getInstance();
 String configClassName = servletContextEvent.getServletContext().getInitParameter("config");
 Class appListenerClass = null;
 try {appListenerClass = Class.forName(configClassName);
 XxgScanner xxgScanner = (XxgScanner)appListenerClass.getAnnotation(XxgScanner.class);
 if (xxgScanner != null) {
 try {requestPathContainer.scanner(xxgScanner.value()); // 扫描 controller 类, 初始化 List
 } catch (UnsupportedEncodingException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();
 }
 }
 } catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();
 }
 }

遗留的问题

动态资源也被拦挡了

解决动态资源

default servlet

关上 tomcat 的 conf/web.xml 文件, 能够发现 tomcat 默认有个default servlet，有如下配置：

 <servlet>
 <servlet-name>default</servlet-name>
 <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
 <init-param>
 <param-name>debug</param-name>
 <param-value>0</param-value>
 </init-param>
 <init-param>
 <param-name>listings</param-name>
 <param-value>false</param-value>
 </init-param>
 <load-on-startup>1</load-on-startup>
 </servlet>

然而他并没有匹配 servlet-mapping，即解决的门路，那么能够在咱们我的项目的 web.xml 中做以下配置来解决动态资源:

<!--  将全局拦截器的匹配 /* 改成 /。必须 -->
<!--  / 示意只解决其余的 servlet 不能匹配的门路 -->
<servlet-mapping>
 <servlet-name>DispatcherServlet</servlet-name>
 <url-pattern>/</url-pattern>
 </servlet-mapping>
<!--  动态资源 -->
 <servlet-mapping>
 <servlet-name>default</servlet-name>
 <url-pattern>*.html</url-pattern>
 </servlet-mapping>
 <servlet-mapping>
 <servlet-name>default</servlet-name>
 <url-pattern>*.js</url-pattern>
 </servlet-mapping>
 <servlet-mapping>
 <servlet-name>default</servlet-name>
 <url-pattern>*.css</url-pattern>
 </servlet-mapping>
 <servlet-mapping>
 <servlet-name>default</servlet-name>
 <url-pattern>*.jpg</url-pattern>
 </servlet-mapping>

最初

一. 本文其实次要做了以下两个操作

  1. 服务器启动时，扫描 controller 包，将合乎咱们预期的类、办法、参数拆卸到容器中。
  2. 前端拜访服务器，获取容器中指定门路对应的办法
    2.1 将拜访参数按不同类型拆卸到参数列表中
    2.2 执行对应办法
    2.3 解决办法返回数据

二. 参考阐明

1.0 版是博主本人思考并实现的。
2.0 版是博主的小高老师给博主讲了思路，写进去后又看了小高老师的实现，而后综合着欠缺的。

正文完
java
发表至： java
2020-10-19
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