SpringMVC系列-6 异常处理器

news2025/1/13 2:57:29

背景

本文作为 SpringMVC系列 的第六篇，介绍SpringMVC的异常处理器。内容包括异常处理器的使用方式、实现原理和内置异常处理器的装配过程。

1.使用方式

自定义异常类，用于异常处理器：

public class ClientException extends RuntimeException {
    public ClientException(String message) {
        super(message);
    }
}

定义处理ClientException异常的逻辑：

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    @ExceptionHandler(ClientException.class)
    public ResponseEntity<?> handleClientException(ClientException exception) {
        return ResponseEntity.status(400).body(exception.getMessage());
    }
}

@RestControllerAdvice用于向SpringMVC注册异常处理器，@ExceptionHandler用于声明异常类对应的处理逻辑。

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class DemoController {
    @GetMapping("/demo")
    public String demo(HttpServletRequest request) {
        if (Strings.isEmpty(request.getHeader("Authorization"))) {
            throw new ClientException("Auth failed.");
        }
        return "success";
    }
}

Note: 当请求头中携带"Authorization"字段，则返回"success"，否则抛出ClientException异常。

postman模拟，不携带Authorization头域：
在这里插入图片描述

postman模拟，携带Authorization头域：
在这里插入图片描述

2.异常处理过程

说明1：异常请求和文件上传功能不是本文关注的重点，为突出主线逻辑，本文会可以略去对该部分的介绍。
说明2: 本文以SpringMVC系列1-5为前提，对相同部分不再介绍。

当请求经过Tomcat进入DispatcherServlet中后，线程进入以下逻辑：

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
	//...
	try {
		try {
			if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
				return;
			}
			mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
			mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
		} catch (Exception ex) {
			dispatchException = ex;
		} catch (Throwable err) {
			dispatchException = new NestedServletException("Handler dispatch failed", err);
		}
		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 {
	//... 
	}
}

从整体结构上看，代码包含两层try-catch，分别对Exeception和Throwable进行捕获，以保证内层异常不会向外传播；即无论当HTTP请求处理过程是否有异常，processDispatchResult方法都会被执行；区别是，如果处理正常时，dispatchException对象为空。
进入processDispatchResult方法:

private void processDispatchResult(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable HandlerExecutionChain mappedHandler, @Nullable ModelAndView mv, @Nullable Exception exception) throws Exception {
      boolean errorView = false;
      if (exception != null) {
          if (exception instanceof ModelAndViewDefiningException) {//...}
          else {
              Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);
              // 异常处理逻辑
              mv = processHandlerException(request, response, handler, exception);
              errorView = (mv != null);
          }
      }
      if (mv != null && !mv.wasCleared()) {//...} else {//日志打印...}
      if (WebAsyncUtils.getAsyncManager(request).isConcurrentHandlingStarted()) {//...处理异步请求}
      if (mappedHandler != null) {
          // 调用拦截器的afterCompletion方法[HTTP请求正常处理过程也会调用]
          mappedHandler.triggerAfterCompletion(request, response, null);
      }
  }

Note: processDispatchResult方法的核心逻辑在processHandlerException方法，对processHandlerException方法进行逻辑提取得到:

protected ModelAndView processHandlerException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable Object handler, Exception ex) throws Exception {
     ModelAndView exMv = null;
     //遍历List<HandlerExceptionResolver> handlerExceptionResolvers属性调用元素HandlerExceptionResolver对象的resolveException方法，直到返回的ModelAndView对象不为空；[标注1]
     if (this.handlerExceptionResolvers != null) {
         for (HandlerExceptionResolver resolver : this.handlerExceptionResolvers) {
             exMv = resolver.resolveException(request, response, handler, ex);
             if (exMv != null) {
                 break;
             }
         }
     }
     if (exMv != null) {
         if (exMv.isEmpty()) {
             request.setAttribute(EXCEPTION_ATTRIBUTE, ex);
             return null;
         }
     }
     //遍历完handlerExceptionResolvers后，exMv仍然为null，则继续抛出该异常[标注2]
     throw ex;
 }

Note:
[1] handlerExceptionResolvers属性与异常处理器的关系图如下所示：
按需遍历DefaultErrorAttributes和HandlerExceptionResolverComposite，其中DefaultErrorAttributes仅对HttpServletRequest对象添加属性，返回的ModelAndView为空对象。即处理逻辑在HandlerExceptionResolverComposite.
[2] 遍历完handlerExceptionResolvers后，exMv仍然为null，则将该异常抛出给Tomcat,由Tomcat处理

private void exception(Request request, Response response, Throwable exception) {
    request.setAttribute(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION, exception);
    response.setStatus(500);
    response.setError();
}

最后返回的HTTP响应的状态码为500.

继续HandlerExceptionResolverComposite的介绍：

public class HandlerExceptionResolverComposite implements HandlerExceptionResolver, Ordered {
     private List<HandlerExceptionResolver> resolvers;

     // ...
     
     @Override
     @Nullable
     public ModelAndView resolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable Object handler, Exception ex) {
         if (this.resolvers != null) {
             for (HandlerExceptionResolver handlerExceptionResolver : this.resolvers) {
                 ModelAndView mav = handlerExceptionResolver.resolveException(request, response, handler, ex);
                 if (mav != null) {
                     return mav;
                 }
             }
         }
         return null;
     }
 }

HandlerExceptionResolverComposite是一个组合类型，内部维护了一个List<HandlerExceptionResolver>类型的属性resolvers，异常解析任务委托给了resolvers属性。resolvers属性在初始化时确定了成员，包含ExceptionHandlerExceptionResolver、ResponseStatusExceptionResolver、DefaultHandlerExceptionResolver. 顺序确定了其优先级，即ExceptionHandlerExceptionResolver优先级最高。
ExceptionHandlerExceptionResolver：
用于处理使用@ControllerAdvice注解的类中的@ExceptionHandler方法抛出的异常。当控制器方法抛出异常时，Spring MVC会查找@ControllerAdvice注解的类中是否有匹配的@ExceptionHandler方法，
如果有，则使用ExceptionHandlerExceptionResolver来处理异常。
ResponseStatusExceptionResolver：
用于处理使用@ResponseStatus注解的异常。当控制器方法抛出使用@ResponseStatus注解标注的异常时，Spring MVC会使用ResponseStatusExceptionResolver来处理异常。
DefaultHandlerExceptionResolver：用于处理其他未被处理的异常。当控制器方法抛出其他未被处理的异常时，Spring MVC会使用DefaultHandlerExceptionResolver来处理异常。

Note: 第一章中自定义的异常处理器就关联在ExceptionHandlerExceptionResolver对象中。
进入ExceptionHandlerExceptionResolver的resolveException方法:

public ModelAndView resolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable Object handler, Exception ex) {
   if (shouldApplyTo(request, handler)) {
       prepareResponse(ex, response);
       ModelAndView result = doResolveException(request, response, handler, ex);
       // 日志打印...
       return result;
   } else {
       return null;
   }
}

shouldApplyTo方法是否应该处理，prepareResponse进行预处理，doResolveException实际进行异常解析。在装配时确定了ExceptionHandlerExceptionResolver对象的mappedHandlers和mappedHandlerClasses属性为空，因此shouldApplyTo方法默认返回true(其他两个解析器相同);prepareResponse方法用于对响应头添加标记;因preventResponseCaching为false, 不会进行操作.

进入doResolveException方法:

protected ModelAndView doResolveHandlerMethodException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable HandlerMethod handlerMethod, Exception exception) {
       // 获取ServletInvocableHandlerMethod对象，如果返回为空表示没有异常没有匹配的处理器
       ServletInvocableHandlerMethod exceptionHandlerMethod = getExceptionHandlerMethod(handlerMethod, exception);
       if (exceptionHandlerMethod == null) {
           return null;
       }

       if (this.argumentResolvers != null) {
           // 设置参数解析器
           exceptionHandlerMethod.setHandlerMethodArgumentResolvers(this.argumentResolvers);
       }
       if (this.returnValueHandlers != null) {
           // 设置消息解析器
           exceptionHandlerMethod.setHandlerMethodReturnValueHandlers(this.returnValueHandlers);
       }

       ServletWebRequest webRequest = new ServletWebRequest(request, response);
       ModelAndViewContainer mavContainer = new ModelAndViewContainer();
       
       Throwable cause = exception.getCause();
       // 根据异常是否设置了cause属性进行区分调用重载的invokeAndHandle方法;二者主体逻辑相同，仅在参数解析阶段存在区别。
       if (cause != null) {
           // 反射调用目标方法, 调用自定义异常解析器中匹配的方法
           exceptionHandlerMethod.invokeAndHandle(webRequest, mavContainer, exception, cause, handlerMethod);
       } else {
           exceptionHandlerMethod.invokeAndHandle(webRequest, mavContainer, exception, handlerMethod);
       }
       return new ModelAndView();
   }

上述流程与调用Controller接口过程较为相似，相同部分不再说明。请参考SpringMVC系列其他文章。核心逻辑在于getExceptionHandlerMethod方法如何构造ServletInvocableHandlerMethod；
删除getExceptionHandlerMethod方法中与异常解析无关的逻辑:

protected ServletInvocableHandlerMethod getExceptionHandlerMethod(@Nullable HandlerMethod handlerMethod, Exception exception) {  
 	// 获取异常所在Controller类，如果被代理了，返回原始类型
    Class<?> handlerType = handlerMethod.getBeanType();
    if (Proxy.isProxyClass(handlerType)) {
        handlerType = AopUtils.getTargetClass(handlerMethod.getBean());
    }

    // 从exceptionHandlerAdviceCache属性中获取异常解析器(遍历、匹配、处理)标注[1]
    for (Map.Entry<ControllerAdviceBean, ExceptionHandlerMethodResolver> entry : this.exceptionHandlerAdviceCache.entrySet()) {
        ControllerAdviceBean advice = entry.getKey();
        if (advice.isApplicableToBeanType(handlerType)) {
            ExceptionHandlerMethodResolver resolver = entry.getValue();
            Method method = resolver.resolveMethod(exception);
            if (method != null) {
                // 标注[2]
                return new ServletInvocableHandlerMethod(advice.resolveBean(), method);
            }
        }
    }
    return null;
}

Note:
[1] 匹配根据异常类型进行，this.exceptionHandlerAdviceCache属性中包含了异常类型与异常处理方法的映射关系。 如:

@RestControllerAdvice
public class MyClientExceptionHandler {
    @ExceptionHandler(ClientException1.class)
    public ResponseEntity<?> handleClientException1(ClientException1 exception) {
        System.out.println(exception);
        return ResponseEntity.status(400).body("client error 1");
    }
    
    @ExceptionHandler(ClientException2.class)
    public ResponseEntity<?> handleClientException2(ClientException2 exception) {
        System.out.println(exception);
        return ResponseEntity.status(400).body("client error 2");
    }
}

@RestControllerAdvice
public class MyServerExceptionHandler {
    @ExceptionHandler(ServerException1.class)
    public ResponseEntity<?> handleServerException1(ServerException1 exception) {
        System.out.println(exception);
        return ResponseEntity.status(400).body("server error 1");
    }
    
    @ExceptionHandler(ServerException2.class)
    public ResponseEntity<?> handleServerException2(ServerException2 exception) {
        System.out.println(exception);
        return ResponseEntity.status(400).body("server error 2");
    }
}

则:this.exceptionHandlerAdviceCache保存了如下信息：
MyClientExceptionHandler实例 -> [ClientException1类型 -> handleClientException1方法, ClientException2类型 -> handleClientException2方法]
MyServerExceptionHandler实例 -> [ServerException1类型 -> handleServerException1方法, ServerException2类型 -> handleServerException2方法]
使得可以通过异常类型，如ClientException1找到MyClientExceptionHandler实例以及handleClientException1方法信息。
诚然从this.exceptionHandlerAdviceCache结构中获取信息不够友好，框架为此添加了中间变量和缓存。

[2] new ServletInvocableHandlerMethod(advice.resolveBean(), method);
通过advice.resolveBean()和method构造ServletInvocableHandlerMethod对象返回。
其中：advice.resolveBean()表示自定义的Bean对象(@ControllerAdvice注解的对象)，如MyClientExceptionHandler或MyServerExceptionHandler；
method表示Controller接口对应的方法。
跟踪new ServletInvocableHandlerMethod(advice.resolveBean(), method)进入ServletInvocableHandlerMethod父类的构造器:

public HandlerMethod(Object bean, Method method) {
	this.bean = bean;
	this.beanFactory = null;
	this.beanType = ClassUtils.getUserClass(bean);
	this.method = method;
	this.bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
	this.parameters = initMethodParameters();
	evaluateResponseStatus();
	this.description = initDescription(this.beanType, this.method);
}

这里的bridgedMethod属性是后续反射调用的方法实例，来源于自定义异常解析器中的方法，
如MyClientExceptionHandler的handleClientException1方法或handleClientException2方法。
temp9:
最后看一下ExceptionHandlerExceptionResolver中exceptionHandlerAdviceCache属性的初始化过程，
该属性保存了异常到异常处理方法的映射关系。
ExceptionHandlerExceptionResolver实现了InitializingBean接口，即被注册到IOC容器前会执行的afterPropertiesSet方法：

@Override
public void afterPropertiesSet() {
	// 设置exceptionHandlerAdviceCache属性[标注1]
	initExceptionHandlerAdviceCache();
	
	// 设置框架默认的参数解析器
	if (this.argumentResolvers == null) {
		List<HandlerMethodArgumentResolver> resolvers = getDefaultArgumentResolvers();
		this.argumentResolvers = new HandlerMethodArgumentResolverComposite().addResolvers(resolvers);
	}
	
	// 设置框架默认的消息解析器
	if (this.returnValueHandlers == null) {
		List<HandlerMethodReturnValueHandler> handlers = getDefaultReturnValueHandlers();
		this.returnValueHandlers = new HandlerMethodReturnValueHandlerComposite().addHandlers(handlers);
	}
}

Note:
initExceptionHandlerAdviceCache方法进行关键逻辑提取后，得到:

private void initExceptionHandlerAdviceCache() {
	// 从IOC容器中获取被@ControllerAdvice注解的Bean对象
	List<ControllerAdviceBean> adviceBeans = ControllerAdviceBean.findAnnotatedBeans(getApplicationContext());
	// 遍历+判断+添加
	for (ControllerAdviceBean adviceBean : adviceBeans) {
		Class<?> beanType = adviceBean.getBeanType();
		// 构造ExceptionHandlerMethodResolver对象[标注1]
		ExceptionHandlerMethodResolver resolver = new ExceptionHandlerMethodResolver(beanType);
		if (resolver.hasExceptionMappings()) {
			this.exceptionHandlerAdviceCache.put(adviceBean, resolver);
		}
	}
}

进入new ExceptionHandlerMethodResolver(beanType):

public ExceptionHandlerMethodResolver(Class<?> handlerType) {
	// 获取该类中所有被@ExceptionHandler注解的方法[遍历+判断+添加]
	for (Method method : MethodIntrospector.selectMethods(handlerType, EXCEPTION_HANDLER_METHODS)) {
		// 获取方法中所有的异常参数
		for (Class<? extends Throwable> exceptionType : detectExceptionMappings(method)) {
			// 添加到mappedMethods属性中保存[标记1]
			addExceptionMapping(exceptionType, method);
		}
	}
}

Note:
当某种类型的异常第一次匹配时，从mappedMethods属性中获取(获取后，关联关系保存在缓存中)，后续从缓存中获取。自定义异常处理器时使用@ControllerAdvice，也常使用@RestControllerAdvice注解。@RestControllerAdvice是@ControllerAdvice的子类，等价于@RestControllerAdvice+@ResponseBody
即异常解析方法放回的结果也会经过 RequestResponseBodyMethodProcessor 处理，参考SpringMVC系列-5 消息转换器.

3.异常处理器注册

最后，再关心一下SpringBoot是如何将HandlerExceptionResolverComposite注册到框架中的。

spring-boot-autoconfigure模块的spring.factories中有如下定义：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
	org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration

项目启动时，通过SpringBoot自动装配机制向IOC容器注入WebMvcAutoConfiguration对象；WebMvcAutoConfiguration类定义如下所示：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnWebApplication(type = Type.SERVLET)
@ConditionalOnClass({Servlet.class, DispatcherServlet.class, WebMvcConfigurer.class})
@ConditionalOnMissingBean({WebMvcConfigurationSupport.class})
@AutoConfigureOrder(-2147483638)
@AutoConfigureAfter({DispatcherServletAutoConfiguration.class, TaskExecutionAutoConfiguration.class, ValidationAutoConfiguration.class})
public class WebMvcAutoConfiguration {
	// ...
	
    @Configuration(proxyBeanMethods = false)
    public static class EnableWebMvcConfiguration extends DelegatingWebMvcConfiguration implements ResourceLoaderAware {
        // ...
    }
}

其中，EnableWebMvcConfiguration通过@Configuration注解方式导入，该类(的子类)通过@Bean向容器中导入HandlerExceptionResolver对象，涉及代码如下所示：

@Bean
public HandlerExceptionResolver handlerExceptionResolver(@Qualifier("mvcContentNegotiationManager") ContentNegotiationManager contentNegotiationManager) {
	List<HandlerExceptionResolver> exceptionResolvers = new ArrayList<>();
	configureHandlerExceptionResolvers(exceptionResolvers);
	if (exceptionResolvers.isEmpty()) {
		// 获取默认的异常处理器[标注1]
		addDefaultHandlerExceptionResolvers(exceptionResolvers, contentNegotiationManager);
	}
	extendHandlerExceptionResolvers(exceptionResolvers);
	HandlerExceptionResolverComposite composite = new HandlerExceptionResolverComposite();
	composite.setOrder(0);
	composite.setExceptionResolvers(exceptionResolvers);
	return composite;
}

Note:
handlerExceptionResolver方法的逻辑可以拆成两部分：创建exceptionResolvers对象，使用exceptionResolvers构造HandlerExceptionResolverComposite对象。框架装配的ExceptionHandlerExceptionResolver、ResponseStatusExceptionResolver、DefaultHandlerExceptionResolver是通过addDefaultHandlerExceptionResolvers方法获取得到。

protected final void addDefaultHandlerExceptionResolvers(List<HandlerExceptionResolver> exceptionResolvers, ContentNegotiationManager mvcContentNegotiationManager) {
	// 1.添加ExceptionHandlerExceptionResolver对象
	ExceptionHandlerExceptionResolver exceptionHandlerResolver = createExceptionHandlerExceptionResolver();
	exceptionHandlerResolver.setContentNegotiationManager(mvcContentNegotiationManager);
	exceptionHandlerResolver.setMessageConverters(getMessageConverters());
	exceptionHandlerResolver.setCustomArgumentResolvers(getArgumentResolvers());
	exceptionHandlerResolver.setCustomReturnValueHandlers(getReturnValueHandlers());
	if (jackson2Present) {
		exceptionHandlerResolver.setResponseBodyAdvice(Collections.singletonList(new JsonViewResponseBodyAdvice()));
	}
	if (this.applicationContext != null) {
		exceptionHandlerResolver.setApplicationContext(this.applicationContext);
	}
	exceptionHandlerResolver.afterPropertiesSet();
	exceptionResolvers.add(exceptionHandlerResolver);

	// 2.添加ResponseStatusExceptionResolver对象
	ResponseStatusExceptionResolver responseStatusResolver = new ResponseStatusExceptionResolver();
	responseStatusResolver.setMessageSource(this.applicationContext);
	exceptionResolvers.add(responseStatusResolver);
	
	// 3.添加ResponseStatusExceptionResolver对象
	exceptionResolvers.add(new DefaultHandlerExceptionResolver());
}

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Go web框架——Gin日志与第三方工具Logrus Gin日志功能1 基础介绍1.1 快速入门1.2 日志基础使用1.3 将日志输出到文件 2 定义路由格式3 修改日志级别4 修改日志格式 第三方日志工具logrus1 快速入门1.1 安装1.2 使用 2 基本功能使用2.1 设置日志输出格式2.2 设置日志输出位置2.…
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TYWZOJ 种树苗 待定题解

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[NSSCTF 2nd] web刷题记录

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