在上海乐字节学习的第三十五天

2023-11-13 11:37:34

SpringMVC到底是如何处理请求的？

很多人会用 SpringMVC，但对它的处理请求的方式并不清楚，当我们学习一个知识的时候，了解它会让我们更好地使用它，下面我们来看看 SpringMVC 是如何处理请求的。

请求流程的方式

先上图：

Spring MVC 框架也是一个基于请求驱动的 Web 框架，并且使用了前端控制器模式（是用来提供一个集中的请求处理机制，所有的请求都将由一个单一的处理程序处理来进行设计，再根据请求映射规则分发给相应的页面控制器（动作/处理器）进行处理。首先让我们整体看一下 Spring MVC 处理请求的流程：

首先用户发送请求，请求被 SpringMVC前端控制器（DispatherServlet）捕获；
前端控制器（DispatherServlet）对请求 URL 解析获取请求 URI，根据 URI，调用 HandlerMapping；
前端控制器（DispatherServlet）获得返回的 HandlerExecutionChain（包括 Handler 对象以及 Handler 对象对应的拦截器）；
DispatcherServlet 根据获得的 HandlerExecutionChain，选择一个合适的 HandlerAdapter。（附注：如果成功获得 HandlerAdapter 后，此时将开始执行拦截器的 preHandler(…) 方法）；
HandlerAdapter 根据请求的 Handler 适配并执行对应的 Handler；HandlerAdapter 提取 Request 中的模型数据，填充 Handler 入参，开始执行 Handler（Controller）。在填充 Handler 的入参过程中，根据配置，Spring 将做一些额外的工作：

HttpMessageConveter：将请求消息（如 Json、xml 等数据）转换成一个对象，将对象转换为指定的响应信息；

数据转换：对请求消息进行数据转换。如 String 转换成 Integer、Double 等；

数据格式化：如将字符串转换成格式化数字或格式化日期等；

数据验证：验证数据的有效性（长度、格式等），验证结果存储到 BindingResult 或 Error 中）；
Handler 执行完毕，返回一个 ModelAndView （即模型和视图）给 HandlerAdaptor；
HandlerAdaptor 适配器将执行结果 ModelAndView 返回给前端控制器；
前端控制器接收到 ModelAndView 后，请求对应的视图解析器；
视图解析器解析 ModelAndView 后返回对应 View；
渲染视图并返回渲染后的视图给前端控制器；
最终前端控制器将渲染后的页面响应给用户或客户端。

案例实操

SpringMVC 请求执行源码解读

对于 SpringMVC 项目所有的请求入口（静态资源除外）这里都是从 web.xml 文件配置的前端控制器 DispatcherServlet 开始：

<!-- servlet请求分发器 -->
<servlet>
  <servlet-name>springMvc</servlet-name>
  <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
  <init-param>
    <param-name>contextConfigLocation</param-name>
    <param-value>classpath:servlet-context.xml</param-value>
  </init-param>
  <!-- 表示启动容器时初始化该Servlet -->
  <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
  <servlet-name>springMvc</servlet-name>
  <!-- 这是拦截请求, /代表拦截所有请求,拦截所有.do请求 -->
  <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

DispatcherServlet UML继承关系图如下：

这里关注蓝线部分继承结构：DispatcherServlet–>FrameworkServlet–>HttpServletBean–>HttpServlet–>GenericServlet–>Servlet，对于请求核心时序图如下：

对于 web 请求的处理，大家都知道是通过继承 HttpServlet 重写其 service 方法，这里打开 DispatcherServlet 源码发现这里并没有看到我们要找的 service 方法，此时到父类 FrameworkServlet 查找如下：可以看到父类重写 HttpServlet service 方法。

FrameworkServlet#service

/**
 * Override the parent class implementation in order to intercept PATCH requests.
 */
@Override
protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
      throws ServletException, IOException {
   HttpMethod httpMethod = HttpMethod.resolve(request.getMethod());
   if (httpMethod == HttpMethod.PATCH || httpMethod == null) {
      processRequest(request, response);
   }
   else {
      super.service(request, response);
   }
}

从源码分析来看当请求方法为 patch 请求或者为 null 时执行 processRequest0 方法，其他情况则调用父类 service 方法，大家都知道 SpringMVC 请求大多请求是 get|post 请求为主，此时继续向上查看 FrameworkServlet 父类 HttpServletBean（抽象类继承 HttpServlet 并未重写 service 方法，所以向上继续寻找)–> HttpServlet service 方法：

HttpServlet#service

    @Override
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
        throws ServletException, IOException
    {
        HttpServletRequest  request;
        HttpServletResponse response;
        
        if (!(req instanceof HttpServletRequest &&
                res instanceof HttpServletResponse)) {
            throw new ServletException("non-HTTP request or response");
        }

        request = (HttpServletRequest) req;
        response = (HttpServletResponse) res;

        service(request, response);
    }
}


protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
        throws ServletException, IOException
    {
        String method = req.getMethod();

        if (method.equals(METHOD_GET)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            if (lastModified == -1) {
                // servlet doesn't support if-modified-since, no reason
                // to go through further expensive logic
                doGet(req, resp);
            } else {
                long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
                if (ifModifiedSince < lastModified) {
                    // If the servlet mod time is later, call doGet()
                    // Round down to the nearest second for a proper compare
                    // A ifModifiedSince of -1 will always be less
                    maybeSetLastModified(resp, lastModified);
                    doGet(req, resp);
                } else {
                    resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                }
            }

        } else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            maybeSetLastModified(resp, lastModified);
            doHead(req, resp);

        } else if (method.equals(METHOD_POST)) {
            doPost(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_PUT)) {
            doPut(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {
            doDelete(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {
            doOptions(req,resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {
            doTrace(req,resp);
            
        } else {
            //
            // Note that this means NO servlet supports whatever
            // method was requested, anywhere on this server.
            //

            String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
            Object[] errArgs = new Object[1];
            errArgs[0] = method;
            errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
            
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);
        }
    }

可以看到 HttpServlet service 进行了重载，根据不同的请求类型然后调用不同处理方法，这里以 get 请求为例，当请求方法为 get 请求时在重载 service 方法中调用 doGet 方法进行处理，这里需要特别注意的是：HttpServlet 存在 doGet 方法实现，然而在继承的子类中也存在 doGet 方法实现，到底调用哪个方法？很明显调用子类的 doGet 方法（面向对象多态思想！！！）从继承 UML 关系图上看，最外层子类实现 doGet 方法的为 FrameworkServlet ：

FrameworkServlet#doGet&processRequest

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

   processRequest(request, response);
}

	protected final void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {

        // 系统计时开始时间
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		Throwable failureCause = null;
        // 国际化
		LocaleContext previousLocaleContext = LocaleContextHolder.getLocaleContext();
		LocaleContext localeContext = buildLocaleContext(request);
        //构建ServletRequestAttributes对象
		RequestAttributes previousAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();
		ServletRequestAttributes requestAttributes = buildRequestAttributes(request, response, previousAttributes);
		//异步管理
		WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);
		asyncManager.registerCallableInterceptor(FrameworkServlet.class.getName(), new RequestBindingInterceptor());
		//初始化ContextHolders
		initContextHolders(request, localeContext, requestAttributes);

		try {
			doService(request, response);
		}
		catch (ServletException | IOException ex) {
			failureCause = ex;
			throw ex;
		}
		catch (Throwable ex) {
			failureCause = ex;
			throw new NestedServletException("Request processing failed", ex);
		}

		finally {
             //恢复原来的LocaleContext和ServiceRequestAttributes到LocaleContextHolder和RequestContextHolder，避免影响Servlet以外的处理，如Filter
			resetContextHolders(request, previousLocaleContext, previousAttributes);
			if (requestAttributes != null) {
				requestAttributes.requestCompleted();
			}
			logResult(request, response, failureCause, asyncManager);
            //发布ServletRequestHandlerEvent消息，这个请求是否执行成功都会发布消息的
			publishRequestHandledEvent(request, response, startTime, failureCause);
		}
	}




// initContextHolders(request, localeContext, requestAttributes);
	private void initContextHolders(HttpServletRequest request,
			@Nullable LocaleContext localeContext, @Nullable RequestAttributes requestAttributes) {

		if (localeContext != null) {
			LocaleContextHolder.setLocaleContext(localeContext, this.threadContextInheritable);
		}
		if (requestAttributes != null) {
			RequestContextHolder.setRequestAttributes(requestAttributes, this.threadContextInheritable);
		}
	}

该方法大概做了这几件事：国际化的设置，创建 ServletRequestAttributes 对象，初始化上下文 holders （即将 Request 对象放入到线程上下文中，如后续想要在方法中获取 request、response对象此时可以通过调用 LocaleContextHolder 对应方法即可），然后调用 doService 方法。对于 doService 方法，FrameworkServlet 类并未提供实现，该方法由 DispatcherServlet 子类实现：

DispatcherServlet#doService

DispatcherServlet 里面执行处理的入口方法是 doService，由于这个类继承于 FrameworkServlet 类，重写了 doService() 方法：

@Override
protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
   logRequest(request);

   // 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)) {
      attributesSnapshot = new HashMap<>();
      Enumeration<?> attrNames = request.getAttributeNames();
      while (attrNames.hasMoreElements()) {
         String attrName = (String) attrNames.nextElement();
         if (this.cleanupAfterInclude || attrName.startsWith(DEFAULT_STRATEGIES_PREFIX)) {
            attributesSnapshot.put(attrName, request.getAttribute(attrName));
         }
      }
   }

    //Spring上下文
   request.setAttribute(WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, getWebApplicationContext());
    //国际化解析器
   request.setAttribute(LOCALE_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.localeResolver);
    //主题解析器
   request.setAttribute(THEME_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.themeResolver);
    //主题
   request.setAttribute(THEME_SOURCE_ATTRIBUTE, getThemeSource());

    //重定向的数据  
   if (this.flashMapManager != null) {
      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 {
      //request设置完相关的属性做真正的请求处理
      doDispatch(request, response);
   }
   finally {
      if (!WebAsyncUtils.getAsyncManager(request).isConcurrentHandlingStarted()) {
         // Restore the original attribute snapshot, in case of an include.
         if (attributesSnapshot != null) {
            restoreAttributesAfterInclude(request, attributesSnapshot);
         }
      }
   }
}

整个方法看下来处理的操作有：处理 include 标签的请求，将上下文放到 request 的属性中，将国际化解析器放到 request 的属性中，将主题解析器放到 request 属性中，将主题放到 request 的属性中，处理重定向的请求数据最后调用 doDispatch 这个核心的方法对请求进行处理：

DispatcherServlet#doDispatch

该方法是在 doService 方法中调用的，从底层设计了整个请求的处理流程：

根据 request 找到 Handler
根据 Handler 找到对应的 HandlerAdapter
用 HandlerAdapter 处理 Handler
调用 processDispatchResult 方法处理上面之后的结果（包含View渲染并输出给用户）

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
   HttpServletRequest processedRequest = request;
   HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
   boolean multipartRequestParsed = false;
   WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);

   try {
      ModelAndView mv = null;
      Exception dispatchException = null;

      try {
          // 校验是否为上传请求 是上传请求执行解析 否则返回request
         processedRequest = checkMultipart(request);
         multipartRequestParsed = (processedRequest != request);

         // 根据访问的Handler 返回指定对应的HandlerExecutionChain对象 这里从HandlerMapping 集合中查找 HandlerExecutionChain 对象包含Handler与拦截器HandlerInterceptor列表
         mappedHandler = getHandler(processedRequest);
         if (mappedHandler == null) {
            noHandlerFound(processedRequest, response);
            return;
         }

         // 根据得到的Handler 获取对应的HandlerAdaptor对象
         HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());

         // 处理GET、HEAD请求的Last-Modified
         String method = request.getMethod();
         boolean isGet = "GET".equals(method);
         if (isGet || "HEAD".equals(method)) {
            long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());
            //当数据没有更改时，就直接返回上次的数据，提高效率
             if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {
               return;
            }
         }

         //执行Interceptor的preHandle 
         if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
            return;
         }

         // 执行Handler 返回ModelAndView
         mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());

          //如果需要异步处理，直接返回
         if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
            return;
         }

         //当view为空时，根据request设置默认view，如Handler返回值为void
         applyDefaultViewName(processedRequest, mv);
         //执行相应Interceptor的postHandle 
         mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
      }
      catch (Exception ex) {
         dispatchException = ex;
      }
      catch (Throwable err) {
         // As of 4.3, we're processing Errors thrown from handler methods as well,
         // making them available for @ExceptionHandler methods and other scenarios.
         dispatchException = new NestedServletException("Handler dispatch failed", err);
      }
       //处理返回结果，包括处理异常、渲染页面，发出完成通知触发Interceptor的afterCompletion
      processDispatchResult(processedRequest, response, mappedHandler, mv, dispatchException);
   }
   catch (Exception ex) {
      triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler, ex);
   }
   catch (Throwable err) {
      triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler,
            new NestedServletException("Handler processing failed", err));
   }
   finally {
      if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
         // Instead of postHandle and afterCompletion
         if (mappedHandler != null) {
            mappedHandler.applyAfterConcurrentHandlingStarted(processedRequest, response);
         }
      }
      else {
         // Clean up any resources used by a multipart request.
         if (multipartRequestParsed) {
            cleanupMultipart(processedRequest);
         }
      }
   }
}

doDispatcher 首先检查是不是上传请求，如果是则将 request 转换为 MultipartHttpServletRequest，并将 multipartRequestParsed 标志设置为 true；
通过 getHandler 获取 Handler 处理器链 HandlerExecutionChain；
处理GET、HEAD请求的 Last-Modified，这里主要判断 Last-Modified 值是否被修改来处理决定是否采用缓存数据；
接下来依次调用相应的 Interceptor 的 preHandle，执行拦截器拦截操作；
拦截器 preHandle 方法执行后，此时开始通过 HandlerAdapter 适配对应的 Handler 执行（这里才是真正要执行的 Controller 方法）， Handler 处理完请求后，如果需要异步处理则直接返回，如果不需要异步处理，当 view 为空时，设置默认 view，然后执行相应的 Interceptor 的postHandle。

Handler：处理器，他直接对应着 MVC 中的 C，也就是 Controller 层，它的具体表现形式有很多，可以是类，也可以是方法（通常以方法居多），因为它的定义是 Object，我们在方法中标注的 @RequestMapping 的所有方法都可以看成一个 Handler，只要可以实际处理请求的都可以看成 Handler。
HandlerMapping：用来查找 Handler，在 SpringMVC 中会处理很多请求，每一个请求都需要一个 Handler 来处理，具体接受到请求后需要哪一个 Handler 来处理，此时通过 HandlerMapping 来实现查找。
HandlerAdapter：适配器，不同的 Handler 需要找到不同 HandlerAdapter 来调用 Handler。就如工厂里需要使用工具，工人（HandlerAdapter）使用工具（Handler）完成工作，而 HandlerMapping 用于根据需要完成的工作来找到相应的工具。

DispatcherServlet#processDispatchResult

processDispatchResult 方法主要用来处理前面返回的结果，其中包括处理异常、渲染页面、触发 Interceptor 的 afterCompletion 方法三部分内容，处理的异常是在处理请求 doDispatch 方法的过程中产生。

private void processDispatchResult(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
      @Nullable HandlerExecutionChain mappedHandler, @Nullable ModelAndView mv,
      @Nullable Exception exception) throws Exception {

   boolean errorView = false;
   // 如果请求过程中有异常抛出则处理异常
   if (exception != null) {
      if (exception instanceof ModelAndViewDefiningException) {
         logger.debug("ModelAndViewDefiningException encountered", exception);
         mv = ((ModelAndViewDefiningException) exception).getModelAndView();
      }
      else {
         Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);
         mv = processHandlerException(request, response, handler, exception);
         errorView = (mv != null);
      }
   }

   //执行页面渲染操作
   if (mv != null && !mv.wasCleared()) {
      render(mv, request, response);
      if (errorView) {
         WebUtils.clearErrorRequestAttributes(request);
      }
   }
   else {
      if (logger.isTraceEnabled()) {
         logger.trace("No view rendering, null ModelAndView returned.");
      }
   }

   if (WebAsyncUtils.getAsyncManager(request).isConcurrentHandlingStarted()) {
      // Concurrent handling started during a forward
      return;
   }

   // Handler请求处理完，触发Interceptor的afterCompletion
   if (mappedHandler != null) {
      // Exception (if any) is already handled..
      mappedHandler.triggerAfterCompletion(request, response, null);
   }
}

render 视图渲染：

protected void render(ModelAndView mv, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
   // Determine locale for request and apply it to the response.
   Locale locale =
         (this.localeResolver != null ? this.localeResolver.resolveLocale(request) : request.getLocale());
   response.setLocale(locale);

   View view;
   String viewName = mv.getViewName();
   if (viewName != null) {
      // We need to resolve the view name.
      view = resolveViewName(viewName, mv.getModelInternal(), locale, request);
      if (view == null) {
         throw new ServletException("Could not resolve view with name '" + mv.getViewName() +
               "' in servlet with name '" + getServletName() + "'");
      }
   }
   else {
      // No need to lookup: the ModelAndView object contains the actual View object.
      view = mv.getView();
      if (view == null) {
         throw new ServletException("ModelAndView [" + mv + "] neither contains a view name nor a " +
               "View object in servlet with name '" + getServletName() + "'");
      }
   }

 
   if (logger.isTraceEnabled()) {
      logger.trace("Rendering view [" + view + "] ");
   }
   try {
      if (mv.getStatus() != null) {
         response.setStatus(mv.getStatus().value());
      }
       // 渲染页面处理
      view.render(mv.getModelInternal(), request, response);
   }
   catch (Exception ex) {
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         logger.debug("Error rendering view [" + view + "]", ex);
      }
      throw ex;
   }
}

今天我们来了解了一下 SpringMVC 框架中 MVC 核心思想，SpringMVC 内部请求流程分析以及源码级别代码解读，让大家真正能够从底层级别理解整个框架执行原貌，最后以一张图来总结今天的源码分析执行流程。

扩展~MVC

模型-视图-控制器（MVC）是一个众所周知的以设计界面应用程序为基础的设计思想。它主要通过分离模型、视图及控制器在应用程序中的角色将业务逻辑从界面中解耦。通常，模型负责封装应用程序数据在视图层展示。视图仅仅只是展示这些数据，不包含任何业务逻辑。控制器负责接收来自用户的请求，并调用后台服务（service或者dao）来处理业务逻辑。处理后，后台业务层可能会返回了一些数据在视图层展示。控制器收集这些数据及准备模型在视图层展示。MVC模式的核心思想是将业务逻辑从界面中分离出来，允许它们单独改变而不会相互影响。

码农公寓