过滤器，监听器，拦截器的原理与在Servlet和Spring的应用

news2024/10/1 17:41:20

在Java Web的开发中，最原始和初期的学习都是从Servlet开始的，Servlet是Java最为耀眼的技术，也是Java EE的技术变革。目前大火主流的框架spring boot也的spring mvc部分也是基于拓展servlet完成的。回到之前的文章spring 实现了对servlet的封装，来构造控制器controller的过程：Spring MVC框架基础知识，以及servlet的相关知识

在Java Web开发的过程中除了servlet还有比较重要的有拦截器和过滤器，监听器。它们具体作用如下：

  1. servlet ：web容器是一种运行服务器端的java应用程序，具有独立于平台和协议的特性，并且可以动态的生成web页面，它工作在客户端请求与服务器响应的中间层。

  2. filter：过滤器是一个可以复用的代码片段，可以用来转换HTTP请求、响应和头信息。Filter不像Servlet，它不能产生一个请求或者响应，它只是修改对某一资源的请求，或者修改从某一的响应。

  3. listener：监听器，listener主要用来监听使用。通过listener可以监听web服务器中某一个执行动作，并根据 其要求作出相应的响应。

  4. interceptor： 拦截器主要用于拦截程序并对程序作出相应的处理。例如通过拦截器可以进行权限验证、记录请求信息的日志、判断用户是否登录等。

  5. servlet、filter、listener在ssm中配置到web.xml中，interceptor不配置到web.xml中。spring的拦截器配置到spring.xml中。在spring boot大多是通过配置类注入。它们的关系如下图所示：

在这里插入图片描述

servlet学习网站

过滤器

Servlet 过滤器是可用于 Servlet 编程的 Java 类，有以下目的：

  • 在客户端的请求访问后端资源之前，拦截这些请求。
  • 在服务器的响应发送回客户端之前，处理这些响应。

根据规范建议的各种类型的过滤器：

（1）身份验证过滤器（Authentication Filters）。
（2）数据压缩过滤器（Data compression Filters）。
（3）加密过滤器（Encryption Filters）。
（4）触发资源访问事件过滤器。
（5）图像转换过滤器（Image Conversion Filters）。
（6）日志记录和审核过滤器（Logging and Auditing Filters）。
（7）mime-TYPE 链过滤器（MIME-TYPE Chain Filters）。
（8）标记化过滤器（Tokenizing Filters）。
（9）XSL/T 过滤器（XSL/T Filters），转换 XML 内容。
过滤器被部署在部署描述符文件 web.xml 中，然后映射到您的应用程序的部署描述符中的 Servlet 名称或 URL 模式。

当 Web 容器启动 Web 应用程序时，它会为您在部署描述符中声明的每一个过滤器创建一个实例。该过滤器执行的顺序是按它们在部署描述符中声明的顺序。

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Servlet 过滤器实例：

  • 生产过滤器Filter和Web容器servlet

过滤器是包裹Servlet因此两者都必须存在

//servlet
//导入必需的 java 库
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Enumeration;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

@WebServlet("/demo")

//扩展 HttpServlet 类
public class DemoServlet extends HttpServlet {

	// 处理 GET 方法请求的方法
	public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException
	{
		// 设置响应内容类型
		response.setContentType("text/HTML;charset=UTF-8");

		PrintWriter out = response.getWriter();
		String title = "HTTP Header 请求实例";
		String docType =
			"<!DOCTYPE html> \n";
			out.println(docType +
			"<html>\n" +
			"<head><meta charset=\"utf-8\"><title>" + title + "</title></head>\n"+
			"<body bgcolor=\"#f0f0f0\">\n" +
			"<h1 align=\"center\">" + title + "</h1>\n" +
			"<table width=\"100%\" border=\"1\" align=\"center\">\n" +
			"<tr bgcolor=\"#949494\">\n" +
			"<th>Header 名称</th><th>Header 值</th>\n"+
			"</tr>\n");

		Enumeration headerNames = request.getHeaderNames();

		while(headerNames.hasMoreElements()) {
			String paramName = (String)headerNames.nextElement();
			out.print("<tr><td>" + paramName + "</td>\n");
			String paramValue = request.getHeader(paramName);
			out.println("<td> " + paramValue + "</td></tr>\n");
		}
		out.println("</table>\n</body></html>");
	}
	// 处理 POST 方法请求的方法
	public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		this.doGet(request, response);
	}
}

//Filter过滤器
// 导入必需的 java 库
import java.io.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.Http.*;
import java.util.*;

// 实现 Filter 类
public class LogFilter implements Filter  {
   public void  init(FilterConfig config) throws ServletException {
	// 获取初始化参数
	String site = config.getInitParameter("Site"); 
	// 输出初始化参数
	System.out.println("网站名称: " + site); 
}
   public void  doFilter(ServletRequest request, 
                 ServletResponse response,
                 FilterChain chain) 
                 throws java.io.IOException, ServletException {

      // 获取客户机的 IP 地址   
      String ipAddress = request.getRemoteAddr();

      // 记录 IP 地址和当前时间戳
      System.out.println("IP "+ ipAddress + ", Time "
                                       + new Date().toString());

      // 把请求传回过滤链
      chain.doFilter(request,response);
   }
   public void destroy( ){
      /* 在 Filter 实例被 Web 容器从服务移除之前调用 */
   }
}
  • web.xml配置servlet和Filter以及过滤器和web容器的映射关系

//过滤器配置
<filter>
	<filter-name>LoginFilter</filter-name>
	<filter-class>com.test.LogFilter</filter-class>
	<init-param>
		<param-name>Site</param-name>
		<param-value>kubiji在线教程</param-value>
	</init-param>
</filter>

//servlet配置

<servlet>  
  <!-- 类名 -->  
  <servlet-name>DemoServlet</servlet-name>  
  <!-- 所在的包 -->  
  <servlet-class>com.=test.DemoServlet</servlet-class>  
</servlet>  
<servlet-mapping>  
  <servlet-name>DemoServlet</servlet-name>  
  <!-- 访问的网址 -->  
  <url-pattern>/demo</url-pattern>  
</servlet-mapping> 


//Servlet Filter Mapping

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

过滤器的作用范围：

一个过滤器的作用范围与路径配置有关url-pattern可以配置/*所有路径也可以配置某个web容器，所以Web 应用程序可以根据特定的目的定义若干个不同的过滤器链：

<filter>
   <filter-name>LogFilter</filter-name>
   <filter-class>com.kubiji.test.LogFilter</filter-class>
   <init-param>
	  <param-name>test-param</param-name>
	  <param-value>Initialization Paramter</param-value>
   </init-param>
</filter>

<filter>
   <filter-name>AuthenFilter</filter-name>
   <filter-class>com.kubiji.test.AuthenFilter</filter-class>
   <init-param>
	  <param-name>test-param</param-name>
	  <param-value>Initialization Paramter</param-value>
   </init-param>
</filter>

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

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

过滤器的应用顺序：

web.xml 中的 filter-mapping 元素的顺序决定了 Web 容器应用过滤器到 Servlet 的顺序。若要反转过滤器的顺序，您只需要在 web.xml 文件中反转 filter-mapping 元素即可。

SpringMVC的过滤器位于spring-web-[xxx].jar工具包下：

在这里插入图片描述
如上所示的spring-web.jar包结构所示， Spring的web包中中提供有很多过滤器，这些过滤器位于org.springframework.web.filter并且理所当然地实现了javax.servlet.Filter。

不过实现的方式有以下几类：

    (1) 直接实现Filter，这一类过滤器只有CompositeFilter；

    (2) 继承抽象类GenericFilterBean，该类实现了javax.servlet.Filter，这一类的过滤器只有一个，即DelegatingFilterProxy；

    (3) 继承抽象类OncePerRequestFilter，该类为GenericFilterBean的直接子类，这一类过滤器包括CharacterEncodingFilter、HiddenHttpMethodFilter、HttpPutFormContentFilter、RequestContextFilter和ShallowEtagHeaderFilter；

    (4) 继承抽象类AbstractRequestLoggingFilter，该类为OncePerRequestFilter的直接子类，这一类过滤器包括CommonsRequestLoggingFilter、Log4jNestedDiagnosticContextFilter和ServletContextRequestLoggingFilter。

过滤器放在容器结构的什么位置？

过滤器放在web资源之前，可以在请求抵达它所应用的web资源(可以是一个Servlet、一个Jsp页面，甚至是一个HTML页面)之前截获进入的请求，并且在它返回到客户之前截获输出请求。Filter：用来拦截请求，处于客户端与被请求资源之间，目的是重用代码。Filter链，在web.xml中哪个先配置，哪个就先调用。在filter中也可以配置一些初始化参数。

Java中的Filter 并不是一个标准的Servlet ，它不能处理用户请求，也不能对客户端生成响应。 主要用于对HttpServletRequest 进行预处理，也可以对HttpServletResponse 进行后处理，是个典型的处理链。

  1. 过滤器触发时机:

过滤器是在请求进入容器后，但请求进入servlet之前进行预处理的。请求结束返回也是，是在servlet处理完后，返回给前端之前。

总结：过滤器包裹住servlet，servlet包裹住拦截器。

  1. 过滤器的触发时机是容器后，servlet之前，所以过滤器的doFilter( ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)的入参是ServletRequest ，而不是httpservletrequest。因为过滤器是在httpservlet之前。
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    System.out.println("before...");
    chain.doFilter(request, response);
    System.out.println("after...");
}

chain.doFilter(request, response)这个方法的调用作为分水岭。事实上调用Servlet的doService()方法是在chain.doFilter(request, response)这个方法中进行的。

  1. 过滤器是JavaEE标准，采用函数回调的方式进行。是在请求进入容器之后，还未进入Servlet之前进行预处理，并且在请求结束返回给前端这之间进行后期处理。

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Spring boot的过滤器

在Spring中，过滤器是配置声明在web.xml文件中的，所有的过滤器在web.xml（web容器的配置文件）中定义，springboot中，web.xml文件消失。各种配置被Java类取代。@Configuration注解标记配置类，代替xml配置文件。

因此过滤器也通过注解注入到IOC容器中，注解@WebFilter声明一个过滤器，里面的参数，filterName 为过滤器名字，urlPatterns 为过滤器的范围，initParams 为过滤器初始化参数。

@Order(1)
@WebFilter(filterName = "piceaFilter", urlPatterns = "/*" , initParams = {
        @WebInitParam(name = "URL", value = "http://localhost:8080")})

使用包扫描@ServletComponentScan("com.example.demofilter.filter")在启动类自动注册Filter。

@Order(1)
@WebFilter(filterName = "myFilter",urlPatterns = {"/*"})
public class MyFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        System.out.println("初始化过滤器");
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("before filter");
        filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
        System.out.println("after filter");
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("过滤器被销毁了");
    }

@WebFilter注解，filterName属性表示filter的名称，urlPatter表示要拦截的URL资源，可以是一个或者多个。用于将一个类声明为过滤器，该注解将会在部署时被容器处理，容器将根据具体的属性配置将相应的类部署为过滤器。该注解具有下表给出的一些常用属性 ( 以下所有属性均为可选属性，但是 value、urlPatterns、servletNames 三者必需至少包含一个，且 value 和 urlPatterns 不能共存，如果同时指定，通常忽略 value 的取值

@Order(1)表示如果有多个拦截器的话就是设置这个拦截器的运行等级，数字越小，越先执行。

@Configuration
public class FilterConfig {
    @Bean
    public FilterRegistrationBean registFilter(){
        FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean();
        registrationBean.setFilter(new MyFilter());
        registrationBean.addUrlPatterns("/*");
        registrationBean.setName("Filter1");
        registrationBean.setOrder(1);
        return registrationBean;
    }
}

@ServletComponentScan：在SpringBootApplication上使用@ServletComponentScan注解后，Servlet、Filter、Listener可以直接通过@WebServlet、@WebFilter、@WebListener注解自动注册，无需其他代码。

拦截器

拦截器方法都是通过代理的方式来调用的，拦截器是基于java反射机制来实现的。

在这里插入图片描述
第一个不是，第二个才是，Interceptor是spring中特有的概念。在 Spring中，当请求发送到 Controller 时，在被Controller处理之前，它必须经过 Interceptors（0或多个）。Spring Interceptor是一个非常类似于Servlet Filter 的概念 。

在这里插入图片描述
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如下案例：

public class LogInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("brefore login --- ");
        System.out.println("Request URL: " + request.getRequestURL());
        System.out.println("Start Time: " + System.currentTimeMillis());

        request.setAttribute("startTime", startTime);
        return true;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
        System.out.println("login --- ");
        System.out.println("Request URL: " + request.getRequestURL());
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        System.out.println("after loggin --- ");

        long startTime = (Long) request.getAttribute("startTime");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Request URL: " + request.getRequestURL());
        System.out.println("End Time: " + endTime);

        System.out.println("Time Taken: " + (endTime - startTime));
    }
}

@Configuration
public class MyInterceptorConfig extends WebMvcConfigurationSupport {
    @Override
    protected void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        // 将上面自定义好的拦截器添加进去。
        registry.addInterceptor(new MyInterceptor()).addPathPatterns("/**");
        super.addInterceptors(registry);
    }
}

Interceptor的拦截范围其实就是Controller方法，它实际上就相当于基于AOP的方法拦截。因为Interceptor只拦截Controller方法，所以要注意，返回ModelAndView并渲染后，后续处理就脱离了Interceptor的拦截范围。

一个Interceptor必须实现HandlerInterceptor接口，可以选择实现preHandle()、postHandle()和afterCompletion()方法。preHandle()是Controller方法调用前执行，postHandle()是Controller方法正常返回后执行，而afterCompletion()无论Controller方法是否抛异常都会执行，参数ex就是Controller方法抛出的异常（未抛出异常是null）

使用Interceptor

过滤器和拦截器的区别：

拦截器Interceptor同 Filter过滤器一样，它俩都是面向切面编程——AOP 的具体实现
拦截器是基于java的反射机制的，而过滤器是基于函数回调。
拦截器不依赖与servlet容器，过滤器依赖与servlet容器。
拦截器只能对action请求起作用，而过滤器则可以对几乎所有的请求起作用。
拦截器可以访问action上下文、值栈里的对象，而过滤器不能访问。在action的生命周期中，拦截器可以多次被调用，而过滤器只能在容器初始化时被调用一次。
拦截器可以获取IOC容器中的各个bean，而过滤器就不行，这点很重要，在拦截器里注入一个service，可以调用业务逻辑。

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拦截器的概念

SpringMVC 中的Interceptor 拦截器的主要作用就是拦截用户的 url 请求,并在执行 handler 方法的前中后加入某些特殊请求。SpringMVC 中的Interceptor 拦截器也是相当重要和相当有用的，它的主要作用是拦截用户的请求并进行相应的处理。比如通过它来进行权限验证，或者是来判断用户是否登陆等。

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监听器

Servlet的监听器Listener，它是实现了javax.servlet.ServletContextListener接口的服务器端程序，它也是随web应用的启动而启动，只初始化一次，随web应用的停止而销毁。主要作用是：做一些初始化的内容添加工作、设置一些基本的内容、比如一些参数或者是一些固定的对象等等。

监听器就是一个实现特定接口的普通java程序，这个程序专门用于监听另一个java对象的方法调用或属性改变，当被监听对象发生上述事件后，监听器某个方法将立即被执行。

监听器入门

Servle监听器
在Servlet规范中定义了多种类型的监听器，它们用于监听的事件源分别 ServletContext, HttpSession和ServletRequest这三个域对象。servlet监听器的注册不是直接注册在事件源上，而是由WEB容器负责注册，开发人员只需在web.xml文件中使用标签配置好监听器。

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