SpringMVC系列-7 @CrossOrigin注解与跨域问题

背景

前段时间帮同事分析了一个跨域问题，正好系统分析和整理一下。

1.跨域

理解同源策略是理解跨域的前提。同源策略定义如下：在同一来源的页面和脚本之间进行数据交互时，浏览器会默认允许操作，而不会造成跨站脚本攻击；不同源之间进行限制。
不同源之间形成跨域，包括：协议、域名、端口。http和https，localhost和127.0.0.1也会形成跨域(即使经过域名解析后相同)。
由于浏览器引擎实现了同源策略，即对跨域访问进行了限制，因此存在跨域问题。

注意：注意区分浏览器引擎和V8引擎的区别，浏览器引擎包括解析HTML/JS/CSS和渲染等功能，而V8只是一个JS解析器；因此：浏览器中存在跨域问题，而基于Chrome-V8的Nodejs中不存在跨域问题。

案例说明：
$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1jqAhIfM-1698924088095)(C:\Users\0216001379\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1698912345318.png)]$

2.浏览器处理跨域步骤

根据请求类型不同，浏览器有不同的处理策略，可以分为简单请求和复杂请求:

2.1 简单请求

满足以下条件的为简单请求：
(1) 方法取值范围：GET，POST，HEAD;
(2) Context-Type取值范围: text/plain, application/x-www-form-urlencoded, multipart/form-data
(3) 不包含自定义头域; 即只能包含HTTP自带的Accept, Accept-Language, Content-Type …
详见: CORS
对于简单请求，浏览器会直接向服务器发送请求。

2.2 复杂请求

简单请求之外的HTTP请求为复杂请求。此时，浏览器会正式请求之前会先发送一个OPTIONS类型的预检请求。
在这里插入图片描述

2.3 跨域请求头域

如果ajax是跨域请求，浏览器收到HTTP请求响应后对响应头进行分析——是否支持跨域：支持-请求正常，否则-抛出异常。
响应头包含以下几个部分：
(1) Access-Control-Allow-Origin
指定哪些域可以访问请求的资源, 多个用逗号分开; 取值为"file://"时，表示只允许来自本地文件系统的跨域请求, 而* 表示允许所有源访问。

(2) Access-Control-Allow-Credentials

取值范围有true和false; 表示是否允许客户端使用认证信息（如cookies、HTTP身份验证等）进行跨域请求。即取值为true时，客户端可以携带认证信息，如cookies，以进行身份验证和个性化等操作。

(3) Access-Control-Allow-Methods

取值范围为HTTP的方法类型，如GET和POST；指定允许的HTTP请求方法，多个使用逗号分隔。

(4) Access-Control-Allow-Headers

这个头域用于指定允许客户端访问的响应头, 多个值用逗号分隔；

例如，Access-Control-Expose-Headers: X-Custom-Header, Content-Type表示允许客户端访问X-Custom-Header和Content-Type响应头。
上述4个属性是浏览器判断是否跨域的依据。

注意：当指定多个Access-Control-Allow-Origin时，浏览器会报错如下：

Access to XMLHttpRequest at 'http://localhost:8181/a/b/c' from origin 'http://localhost:8182' has been blocked by CORS policy: 
The 'Access-Control-Allow-Origin' header contains multiple values '*, *', 
but only one is allowed.

2.4 跨域解决方式

2.4.1 前端解决跨域

前端可通过使用JSONP和代理服务器方式解决。如 vue项目中使用Axios实现跨域的原理是代理服务器，在vue项目中，通常会使用webpack-dev-server作为开发服务器，它内置了HTTP代理功能。当Axios发出跨域请求时，它会将请求发送到webpack-dev-server的代理服务器上，代理服务器将请求转发到目标服务器。在转发过程中，代理服务器会处理跨域请求，从而绕过浏览器的同源策略限制。

2.4.2 后端-服务器解决跨域

服务端处理跨域问题的核心是在HTTP响应中加入指定的响应头，使得浏览器正常校验跨域。
可通过过滤器(Filter)和SpringMVC的拦截器()来实现。

案例1-使用过滤器Filter:

Filter可以自定义，也可使用开源解决方案：

<dependency>
    <groupId>com.thetransactioncompany</groupId>
    <artifactId>cors-filter</artifactId>
    <version>2.9</version>
</dependency>

配置并注册到web容器中:

<filter>
    <filter-name>CORS</filter-name>
    <filter-class>com.thetransactioncompany.cors.CORSFilter</filter-class>
    <init-param>
        <param-name>cors.allowOrigin</param-name>
        <param-value>*</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>cors.supportedMethods</param-name>
        <param-value>GET, POST, HEAD, PUT, DELETE</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>cors.supportedHeaders</param-name>
        <param-value>Accept, Origin, X-Requested-With, Content-Type, Last-Modified</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>cors.exposedHeaders</param-name>
        <param-value>Set-Cookie</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>cors.supportsCredentials</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
</filter>

<filter-mapping>
    <filter-name>CORS</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

案例2-使用拦截器：

// 定义跨域拦截器
public class CrossInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        response.addHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");
        response.addHeader("Access-Control-Allow-Methods", "*");
        response.addHeader("Access-Control-Max-Age", "100");
        response.addHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Content-Type");
        response.addHeader("Access-Control-Allow-Credentials", "false");
        return true;
    }
}

// 注册拦截器
@Configuration
public class MyInterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(new CrossInterceptor());
    }
}

相对于过滤器和拦截器，SpringMVC提供了颗粒度更小的解决方案，使用@CrossOrigin注解即可解决跨域问题。
如下所示：

@RestController
@RequestMapping("/api/crossDemo")
public class CrossController {
    @CrossOrigin(origins = "*", maxAge = 3600)
    @RequestMapping(value = "/put", method = RequestMethod.PUT)
    public String put() {
        return "success";
    }
}

@CrossOrigin可注解在方法上对方法生效，也可作用在类上对类中所有方法生效；当类和方法都存在@CrossOrigin注解时，方法上的注解会覆盖类上的注解。

3.@CrossOrigin原理介绍

@CrossOrigin注解本质上是对SpringMVC的调用链添加一个拦截器，在拦截器中对HTTP的响应头进行跨域设置。

3.1 @CrossOrigin注解

@CrossOrigin注解包含以下属性:
[1] value和origins属性:
String[]类型；指定允许请求源列表; 一般设置为*，表示对所有的网址开放。与Access-Control-Allow-Origin头域保持一致。

[2] allowedHeaders属性:
String[]类型；请求中允许的请求头列表。如果设置成“*”，则表示允许所有的请求头。

[3] exposedHeaders属性:
String[]类型；@CrossOrigin注解的exposedHeaders属性用于指定允许暴露的响应头列表。这个属性主要用于控制客户端（如浏览器）可以访问哪些响应头。如果设置成“*”，则表示允许暴露所有的响应头。

例如，假设我们有一个API接口，需要暴露响应头"Content-Length"给客户端，可以这样设置：

@CrossOrigin(origins = "*", allowedHeaders = "*", exposedHeaders = "Content-Length")

在这个例子中，我们允许来自"http://example.com"的请求访问我们的API，并允许请求头"Content-Type"。同时，我们指定了响应头"Content-Length"可以被客户端访问。在实际的CORS请求中，响应头"Content-Length"将被存储在Access-Control-Expose-Headers列表中，客户端可以通过这个头获取"Content-Length"信息。

默认情况下，暴露的响应头有：Cache-Control、Content-Language、Content-Type、Expires、Last-Modified、Pragma。如果需要暴露其他的响应头，需要在@CrossOrigin注解中显式指定。

[4] methods属性:
RequestMethod[]类型；methods属性用于指定允许的HTTP方法。它是一个字符串数组，表示允许跨域请求的HTTP方法列表。这个属性主要用于控制哪些HTTP请求方法可以被客户端（如浏览器）使用。与Access-Control-Allow-Methods头域保持一致。如果API接口只允许GET和POST方法进行跨域请求，可以按如下方式进行设置：

@CrossOrigin(origins = "*", allowedHeaders = "*", methods = "GET,POST")

[5] allowCredentials属性:
String类型；与Access-Control-Allow-Credentials头域保持一致，表示是否允许携带认证信息（如cookies、HTTP身份验证等）进行跨域请求。

[6] maxAge属性:
long类型；预检请求的有效期(单位: 秒)，有效期内不必再次发送预检请求，默认是-1。
当maxAge值为-1时，表示预检请求没有有效期限制。即浏览器接收到预检响应后，无论经过多长时间，只要浏览器与服务器之间的连接保持打开状态，都不需要再次发送预检请求。

3.2 项目初始化

RequestMappingHandlerMapping类实现了InitializingBean接口，在初始化阶段会调用afterPropertiesSet钩子方法:

public void afterPropertiesSet() {
    initHandlerMethods();
}

initHandlerMethods()方法核心是调用register方法进行Controller接口url的注册，该过程会同时设置跨域信息：

public void register(T mapping, Object handler, Method method) {
    // register url 和 method关系
    CorsConfiguration corsConfig = initCorsConfiguration(handler, method, mapping);
    if (corsConfig != null) {
        this.corsLookup.put(handlerMethod, corsConfig);
    }
    // ...
}

通过initCorsConfiguration方法获取跨域配置，保存在内存(corsLookup属性)中。
initCorsConfiguration方法逻辑如下：

@Override
protected CorsConfiguration initCorsConfiguration(Object handler, Method method, RequestMappingInfo mappingInfo) {
    HandlerMethod handlerMethod = createHandlerMethod(handler, method);
    Class<?> beanType = handlerMethod.getBeanType();
    // 从Controller类上获取@CrossOrigin注解
    CrossOrigin typeAnnotation = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotation(beanType, CrossOrigin.class);
     // 从接口方法上获取@CrossOrigin注解
    CrossOrigin methodAnnotation = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotation(method, CrossOrigin.class);

    // 没有注解，表示不进行跨域处理
    if (typeAnnotation == null && methodAnnotation == null) {
        return null;
    }

    CorsConfiguration config = new CorsConfiguration();
    // 先根据类的注解信息进行构造，再使用方法注解信息覆盖，因此优先级方法高于类
    updateCorsConfig(config, typeAnnotation);
    updateCorsConfig(config, methodAnnotation);

    if (CollectionUtils.isEmpty(config.getAllowedMethods())) {
        for (RequestMethod allowedMethod : mappingInfo.getMethodsCondition().getMethods()) {
            config.addAllowedMethod(allowedMethod.name());
        }
    }
    // 默认设置
    return config.applyPermitDefaultValues();
}

Note: 通过注解未设置时，applyPermitDefaultValues方法进行默认设置：
allowedOrigins跨域源设置为*, allowedMethods和resolvedMethods设置为GET、HEAD、POST；allowedHeaders设置为*;maxAge设为为1800L, 即30分钟。

3.3 HTTP接口被调用

当请求进入DispatcherServlet的doDispatch方法中：

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
	 //...
	 // Determine handler adapter for the current request.
	 HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());
	
	 //...
	 // 调用拦截器的preHandle方法
	 if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
	  return;
	 }
	 
	 //...
	 // 调用目标Controller接口
	 mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
	
	 //...
}

getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler())根据被调用的接口获取HandlerAdapter对象，该对象包含一个调用链，@CrossOrigin注解关联的拦截器添加在该链路中。
构造调用链的逻辑如下所示:

public final HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request) throws Exception {
	Object handler = getHandlerInternal(request);
	// 根据被调用的Controller接口构造执行链 
	HandlerExecutionChain executionChain = getHandlerExecutionChain(handler, request);
	
	// 向执行链中添加跨域拦截器
	if (hasCorsConfigurationSource(handler) || CorsUtils.isPreFlightRequest(request)) {
	CorsConfiguration config = (this.corsConfigurationSource != null ? this.corsConfigurationSource.getCorsConfiguration(request) : null);
	// 从内存中获取跨域-拦截器对象（上一节中的保存为了这里的获取）
	CorsConfiguration handlerConfig = getCorsConfiguration(handler, request);
	config = (config != null ? config.combine(handlerConfig) : handlerConfig);
	executionChain = getCorsHandlerExecutionChain(request, executionChain, config);
	}
	return executionChain;
}

至此，@CrossOrigin注解的实现原理已梳理完成。

注意：Spring在不同版本实现有区别(最近定位问题时发现一个因版本升级导致的问题-促使我发现这个问题):
5.2.8.RELEASE中:

protected HandlerExecutionChain getCorsHandlerExecutionChain(HttpServletRequest request, HandlerExecutionChain chain, @Nullable CorsConfiguration config) {
	if (CorsUtils.isPreFlightRequest(request)) {
		HandlerInterceptor[] interceptors = chain.getInterceptors();
		chain = new HandlerExecutionChain(new PreFlightHandler(config), interceptors);
	} else {
		chain.addInterceptor(0, new CorsInterceptor(config));
	}
	return chain;
}

4.3.20.RELEASE版本中:

protected HandlerExecutionChain getCorsHandlerExecutionChain(HttpServletRequest request, HandlerExecutionChain chain, CorsConfiguration config) {
	if (CorsUtils.isPreFlightRequest(request)) {
		HandlerInterceptor[] interceptors = chain.getInterceptors();
		chain = new HandlerExecutionChain(new PreFlightHandler(config), interceptors);
	} else {
		chain.addInterceptor(new CorsInterceptor(config));
	}
	return chain;
}