手撸一个 Spring —— 3. Web 框架
前言
这次实现的这个 SpringMVC，依赖于我们上一篇文章实现的基于注解的 IOC 容器框架，如果还没有看过上篇文章的同学可以去学习一下。
本文项目的完整代码在Github上，地址：https://github.com/CN-GuoZiyang/My-Spring-IOC
SpringMVC 原理
要实现我们自己的框架，就必须对原版框架的处理流程了解得清晰透彻，简易总结如下：
- 用户发送请求至前端控制器 DispatcherServlet。
- DispatcherServlet 收到请求调用 HandlerMapping 处理器映射器。
- 处理器映射器根据请求url找到具体的处理器，生成处理器对象及处理器拦截器(如果有则生成)一并返回给 DispatcherServlet。
- DispatcherServlet 通过 HandlerAdapter 处理器适配器调用处理器。
- 执行处理器（Controller，也叫后端控制器）。
- Controller 执行完成返回 ModelAndView。
- HandlerAdapter 将 controller 执行结果 ModelAndView 返回给 DispatcherServlet。
- DispatcherServlet 将 ModelAndView 传给 ViewReslover 视图解析器。
- ViewReslover 解析后返回具体 View。
- DispatcherServlet 对 View 进行渲染视图（即将模型数据填充至视图中）。
- DispatcherServlet 响应用户。
整个框架的流程这么多，但是用户只需要编写 Controller 的业务代码即可，大大简化了开发。
这也算是八股文了，面试时问的 SpringMVC 的处理流程就是这个。
框架实现
我们都知道，SpringMVC 是基于 Java 的 Servelt 技术实现的，那么我们就需要导入 Servlet 的支持包，将这个项目改造成为一个 Web 项目。
在 Maven 中添加如下依赖：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>javax.servlet</groupId>
<artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
<version>4.0.1</version>
<scope>provided</scope>
</dependency>
</dependencies> 我们模仿 web 项目的目录结构，在项目的根目录下建立一个 web 文件夹，再在 web 文件夹下建立 WEB-INF 文件夹，在其中新建 web.xml 文件。这就是这个 web 项目的配置文件，即 Servlet 的配置文件。内容如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
version="3.0">
<servlet>
<servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
<servlet-class>top.guoziyang.springframework.web.DispatcherServlet</servlet-class>
<init-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>application.properties</param-value>
</init-param>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app> 这里和 SpringMVC 的处理流程一样，就是新建了一个类 DispatcherServlet 注册为 Servlet，并且设置这个 Servlet 处理所有的 URL 请求。
在这里我们配置了一个参数 contextConfigLocation，参数的值为 application.properties 。这个文件作为我们的 Web 框架的配置文件，这个框架并不需要太多配置，只需要知道 Controller 的扫描路径就可以了。在 resources 文件夹下新建这个文件，里面我只写了一行：
scanPackage=top.guoziyang.main.controller
表示我的所有的 Controller 都会放在 top.guoziyang.main.controller 包及其子包下，到时候启动时我们的框架会去扫描这个包。
接着我们去定义三个注解：@Controller、@RequestMapping 和 @RequestParam，用过 SpringMVC 的人应该都知道这三个注解是干嘛的，我就不多说了。
package top.guoziyang.springframework.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Controller {} package top.guoziyang.springframework.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RequestMapping {
String value() default "";
} package top.guoziyang.springframework.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RequestParam {
String value();
} 注意这些注解都是 Runtime 的。
接着我们就需要实现在配置文件里写的 DispatcherServlet 类，这个类需要继承 HttpServlet 类，才是一个可被使用的Servlet。
这个类需要重写父类中的三个主要的方法，init()、doGet()和doPost()方法。
在 Servlet 实例化之后，Servlet 容器会调用 init() 方法，来初始化该对象，主要是为了让 Servlet 对象在处理客户请求前可以完成一些初始化的工作。方法如下：
@Override
public void init(ServletConfig config) {
try {
xmlApplicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("application-annotation.xml");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
doScanner(properties.getProperty("scanPackage"));
doInstance();
initHandlerMapping();
} init 方法传入的参数 ServletConfig 类，就是在 web.xml 文件中配置的信息，Servlet 启动时会自动解析 xml 文件封装成 ServletConfig 类。
init 方法首先初始化了一个 Spring 容器。其主要的功能就是读取配置文件，接着扫描目标包下所有的 Controller，最后实例化所有的 Controller，并且绑定 URL 路由。对应上面的 8、9、10 和 11 行。其中第八行解析 properties 文件的内容，并存储到成员变量 properties 中。第九行将将包中所有的类都扫描出来，并存储在 classNames 这个 List 里。
doInstance() 的实现很简单，如下：
private void doInstance() {
if (classNames.isEmpty()) {
return;
}
for (String className : classNames) {
try {
//把类搞出来,反射来实例化(只有加 @Controller 需要实例化)
Class clazz = Class.forName(className);
if (clazz.isAnnotationPresent(Controller.class)) {
classes.add(clazz);
BeanDefinition definition = new BeanDefinition();
definition.setSingleton(true);
definition.setBeanClassName(clazz.getName());
xmlApplicationContext.addNewBeanDefinition(clazz.getName(), definition);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
xmlApplicationContext.refreshBeanFactory();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
} 主要就是把上一步中包下的所有类遍历一下，找到加上了 Controller 注解的类，添加到 Spring 容器里就行了。
这里有人就会问了，唉我 Spring 容器已经初始化完成了，怎么还能往里添加 Bean 呢？很简单，我们可以手动刷新一下。这里给 XmlApplicationContext 类添加了一个 refreshBeanFactory() 方法，手动刷新Bean的配置，如果遇到没有初始化的（刚添加进去的）就会初始化。方法实现非常简单：
public void refreshBeanFactory() throws Exception {
prepareBeanFactory((AbstractBeanFactory) beanFactory);
} 注意这里我们还把符合条件的类（Controller）放在了 classes 里，这是一个 HashSet，后续在绑定 URL 的时候要用。
在 initHandlerMapping() 方法中，我们将扫描对应的 Controller，找出某个 URL 应当由哪个类的哪个方法进行处理。如下：
private void initHandlerMapping() {
if (classes.isEmpty()) return;
try {
for (Class<?> clazz : classes) {
String baseUrl = "";
if (clazz.isAnnotationPresent(RequestMapping.class)) {
baseUrl = clazz.getAnnotation(RequestMapping.class).value();
}
Method[] methods = clazz.getMethods();
for (Method method : methods) {
if (!method.isAnnotationPresent(RequestMapping.class)) continue;
String url = method.getAnnotation(RequestMapping.class).value();
url = (baseUrl + "/" + url).replaceAll("/+", "/");
handlerMapping.put(url, method);
controllerMap.put(url, xmlApplicationContext.getBean(clazz));
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
} 由于我们已经把符合条件的 Controller 都放在了 classes 中，只要遍历这个 Set 就行了。对每个类遍历方法，获取 RequestMapping 这个注解的值，并且拼接出完整的 URL，将 URL 与方法的映射存储在 handlerMapping 这个 map 中，将 URL 与类的映射存储在 controllerMap 中。
那么最终，一个请求到来时，是到达 doGet() 和 doPost() 方法的。我们自己实现一个 doDispatch() 方法来进行自定义处理。
doDispatch() 方法首先需要分离出请求的 URL 和请求参数，找到对应的方法后通过反射调用。如下：
public void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
if (handlerMapping.isEmpty()) return;
String url = request.getRequestURI();
String contextPath = request.getContextPath();
url = url.replace(contextPath, "").replaceAll("/+", "/");
if (!handlerMapping.containsKey(url)) {
response.getWriter().write("404 NOT FOUND!");
return;
}
Method method = handlerMapping.get(url);
Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
Map<String, String[]> parameterMap = request.getParameterMap();
Object[] paramValues = new Object[parameterTypes.length];
for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
String requestParam = parameterTypes[i].getSimpleName();
if (requestParam.equals("HttpServletRequest")) {
paramValues[i] = request;
continue;
}
if (requestParam.equals("HttpServletResponse")) {
paramValues[i] = response;
continue;
}
if (requestParam.equals("String")) {
for (Map.Entry<String, String[]> param : parameterMap.entrySet()) {
String value = Arrays.toString(param.getValue()).replaceAll("\\[|\\]", "").replaceAll(",\\s", ",");
paramValues[i] = value;
}
}
}
method.invoke(controllerMap.get(url), paramValues);
} 反射调用方法传参的方式，是通过一个 Object 数组的方式传入参数的，按照方法定义参数的顺序，将值存放在数组中，在反射调用时将数组传入即可。在最后，将 request 域中获取到的参数作为方法参数存入 paramValues 数组。
而 doGet 和 doPost 方法，则直接调用 doDispatch：
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
doPost(req, resp);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
try {
//处理请求
doDispatch(req, resp);
} catch (Exception e) {
resp.getWriter().write("500!! Server Exception");
}
} 有兴趣的同学可以扩展 doPost 方法，使其可以接受 body 的数据。
测试
这里我们写了一个 Controller：
@Controller
@RequestMapping("/test")
public class TestController {
@Autowired
private HelloWorldService helloWorldService;
@RequestMapping("/test1")
public void test1(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
@RequestParam("param") String param) {
try {
String text = helloWorldService.getString();
response.getWriter().write(text + " and the param is " + param);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} 这里我们同时还注入了一个对象，HelloWorldService，来看一看和 Spring 的耦合是否成功。这个 test1 方法还需要传入一个参数 param，用于测试传参。
关于如何使用 tomcat 运行这个项目，可以参考 https://blog.csdn.net/fengchao2016/article/details/83023725 这篇教程。
当把项目通过 Tomcat 启动在 8080 端口后，访问http://localhost:8080/test1?param=abc，出现如下结果：
Hello world and the param is abc
成功！我们参数成功得传到了服务区，并且服务器的结果也成功地返回来了。
#Java#
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