【Spring系列】自己手写一个 SpringMVC 框架

参考文章

一、了解SpringMVC运行流程及九大组件

1.SpringMVC的运行流程

1）用户发送请求至前端控制器DispatcherServlet

2)DispatcherServlet收到请求调用HandlerMapping处理器映射器

3）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

4)DispatcherServlet通过HandlerAdapter处理器适配器调用处理器

5）执行处理器（Controller,也叫后端控制器）

6）Controller执行完成返回ModelAndView

7)HandlerAdapter将controller执行结果ModelAndView返回给DispatcherServlet

8)DispatcgerServlet将ModelAndView传给ViewReslover视图解析器

9）ViewResolver解析后返回具体View

10)DispatcherServlet对View进行渲染视图（将模型数据填充至视图中）

11）DispatcherServlet响应用户

从上面可以看出，DispatcherServlet有接受请求、响应结果、转发等作用。有了DispatcherServlet之后，可以减少组件之间的耦合度。

2、Spring mvc的9大组件

protected void initStrategies(ApplicationContext context) {
//用于处理上传请求。处理方法是将普通的request包装成MultipartHttpServletRequest，后者可以直接调用getFile方法获取File.
initMultipartResolver(context);

//SpringMVC主要有两个地方用到了Locale：一是ViewResolver视图解析的时候；二是用到国际化资源或者主题的时候。
initLocaleResolver(context); 

//用于解析主题。SpringMVC中一个主题对应一个properties文件，里面存放着跟当前主题相关的所有资源、
//如图片、css样式等。SpringMVC的主题也支持国际化，
initThemeResolver(context);

//用来查找Handler的。
initHandlerMappings(context);

//从名字上看，它就是一个适配器。Servlet需要的处理方法的结构却是固定的，都是以request和response为参数的方法。
//如何让固定的Servlet处理方法调用灵活的Handler来进行处理呢？这就是HandlerAdapter要做的事情
initHandlerAdapters(context);

//其它组件都是用来干活的。在干活的过程中难免会出现问题，出问题后怎么办呢？
//这就需要有一个专门的角色对异常情况进行处理，在SpringMVC中就是HandlerExceptionResolver。
initHandlerExceptionResolvers(context);

//有的Handler处理完后并没有设置View也没有设置ViewName，这时就需要从request获取ViewName了，
//如何从request中获取ViewName就是RequestToViewNameTranslator要做的事情了。
initRequestToViewNameTranslator(context);

//ViewResolver用来将String类型的视图名和Locale解析为View类型的视图。
//View是用来渲染页面的，也就是将程序返回的参数填入模板里，生成html（也可能是其它类型）文件。
initViewResolvers(context);

//用来管理FlashMap的，FlashMap主要用在redirect重定向中传递参数。
initFlashMapManager(context);
}　　

二、自己实现SpringMVC功能分析

以下主要实现SpringMVC的配置加载、实例化扫描的包、HandlerMapping的url映射到对应的Controller的method上，异常的拦截和动态调用后返回结果输出给浏览器的功能。

1、读取配置

从图中可以看出，SpringMVC本质上是一个Servlet，这个Servlet继承自HttpServlet

FrameworkServlet负责初始化SpringMVC的容器，并将Spring容器设置为父容器。

为了读取web.xml中的配置，我们用到ServletConfig这个类，它代表当前Servlet在web.xml中的配置信息。通过web.xml中加载我们自己写的MyDispatcherServlet和读取配置文件。

2.初始化阶段

由上可知，DispatcherServlet的initStrategies方法会初始化9大组件，但是我们只实现最基本的组件而不是全部。

按顺序包括：

• 加载配置文件
• 扫描用户配置包下面所有的类
• 拿到扫描到的类，通过反射机制，实例化。并且放到ioc容器中（Map的键值对beanName-bean）beanname默认是首字母小写
• 初始化HandlerMapping，这里其实是把url和method对应起来放在一个k-v的Map中，在运行阶段取出

3、运行阶段

每一次请求将会调用doGet或doPost方法，所以统一运行阶段都放在doDispatcher方法里处理，它会根据url请求去HandlerMapping中匹配到对应的Method,然后利用反射机制调用Controller中的url对应的方法，并得到结果返回，按顺序包括如下功能：

• 异常的拦截
• 获取请求传入的参数并处理参数
• 通过初始化好的handlerMapping中拿出url对应的方法名，反射调用

三、写SpringMVC框架

建立maven工程

pom.xml

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.slp</groupId>
  <artifactId>sanglpMVC</artifactId>
  <packaging>war</packaging>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  <name>sanglpMVC Maven Webapp</name>
  <url>http://maven.apache.org</url>
  <dependencyManagement>
     <dependencies>
       <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
         <version>1.5.9.RELEASE</version>
       </dependency>
     </dependencies>

  </dependencyManagement>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>3.8.1</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-web -->
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      <version>1.5.9.RELEASE</version>
    </dependency>
  </dependencies>
  <build>
    <finalName>sanglpMVC</finalName>
  </build>
</project>

web.xml

<!DOCTYPE web-app PUBLIC
 "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN"
 "http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd" >

<web-app>
  <display-name>Archetype Created Web Application</display-name>
  <servlet>
    <servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
    <servlet-class>com.slp.servlet.MyDispatcherServlet</servlet-class>
    <init-param>
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>
      <param-value>classpath:application.properties</param-value>
    </init-param>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>　　

　　

application.properties

scanPackage=com.slp.core　　

注解：

package com.slp.annotation;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * @author sanglp
 * @create 2018-03-16 14:18
 * @desc 自定义控制器注解
 **/
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface MyController {
    /**
     * 表示给controller注册别名
     * @return
     */
    String value() default "";
}

package com.slp.annotation;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * @author sanglp
 * @create 2018-03-16 14:20
 * @desc 自定义映射注解,类和方法上
 **/
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface MyRequestMapping {

    /**
     * 表示该方法的url
     * @return
     */
    String value() default "";
}

package com.slp.annotation;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * @author sanglp
 * @create 2018-03-16 14:20
 * @desc 自定义请求参数注解 只能在方法上
 **/
@Target({ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface MyRequestParam {

    /**
     * 表示参数的别名 必填
     * @return
     */
    String value();
}

　

测试控制类

package com.slp.core.controller;

import com.slp.annotation.MyController;
import com.slp.annotation.MyRequestMapping;
import com.slp.annotation.MyRequestParam;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;

/**
 * @author sanglp
 * @create 2018-03-16 14:20
 * @desc 控制器测试
 **/
@MyController
@MyRequestMapping("/test")
public class TestController {

    @MyRequestMapping("/doTest")
    public void test1(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
                      @MyRequestParam("param") String param){
        System.out.println(param);
        try {
            response.getWriter().write( "doTest method success! param:"+param);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @MyRequestMapping("/doTest2")
    public void test2(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
        try {
            response.getWriter().println("doTest2 method success!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　

转发控制器：

package com.slp.servlet;

import com.slp.annotation.MyController;
import com.slp.annotation.MyRequestMapping;

import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.util.*;

/**
 * @author sanglp
 * @create 2018-03-16 14:19
 * @desc 自定义转发器
 **/
public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet {
    private Properties properties = new Properties();
    private List<String> classNames = new ArrayList<String>();
    private Map<String, Object> ioc = new HashMap<String,Object>();
    private Map<String, Method> handlerMapping = new  HashMap<String, Method>();
    private Map<String, Object> controllerMap  =new HashMap<String, Object>();
    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException{
        //1.加载配置文件
        System.out.println("configLocation:"+config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
        //doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
        doLoadConfig("application.properties");
        //2.初始化所有相关联的类,扫描用户设定的包下面所有的类
        doScanner(properties.getProperty("scanPackage"));
        //3.拿到扫描到的类,通过反射机制,实例化,并且放到ioc容器中(k-v  beanName-bean) beanName默认是首字母小写
        doInstance();
        //4.初始化HandlerMapping(将url和method对应上)
        initHandlerMapping();
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        this.doGet(req, resp);
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //处理请求
        try {
            this.doDispatch(req,resp);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void doDispatch(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {
        if(handlerMapping.isEmpty()){
            return;
        }
        String url =req.getRequestURI();
        String contextPath = req.getContextPath();
        url=url.replace(contextPath, "").replaceAll("/+", "/");
        if(!this.handlerMapping.containsKey(url)){
            resp.getWriter().write("404 NOT FOUND!");
            return;
        }
        Method method =this.handlerMapping.get(url);
//获取方法的参数列表
        Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
//获取请求的参数
        Map<String, String[]> parameterMap = req.getParameterMap();
//保存参数值
        Object [] paramValues= new Object[parameterTypes.length];
//方法的参数列表
        for (int i = 0; i<parameterTypes.length; i++){
            //根据参数名称，做某些处理
            String requestParam = parameterTypes[i].getSimpleName();

            if (requestParam.equals("HttpServletRequest")){
                //参数类型已明确，这边强转类型
                paramValues[i]=req;
                continue;
            }
            if (requestParam.equals("HttpServletResponse")){
                paramValues[i]=resp;
                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;
                }
            }
        }
//利用反射机制来调用
        try {
            method.invoke(this.controllerMap.get(url), paramValues);//obj是method所对应的实例 在ioc容器中
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void  doLoadConfig(String location){
//把web.xml中的contextConfigLocation对应value值的文件加载到留里面
        InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(location);
        try {
//用Properties文件加载文件里的内容
            properties.load(resourceAsStream);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
//关流
            if(null!=resourceAsStream){
                try {
                    resourceAsStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    private void doScanner(String packageName) {
        System.out.println("packageName:"+packageName);
//把所有的.替换成/
        URL url  =this.getClass().getClassLoader().getResource("/"+packageName.replaceAll(".", "/"));
        System.out.println("url:"+url);
        File dir = new File(url.getFile());
        System.out.println("dir.listFiles():"+dir.exists() +" "+dir.getName()+" "+ dir.listFiles());
        for (File file : dir.listFiles()) {
            if(file.isDirectory()){
//递归读取包
                doScanner(packageName+"."+file.getName());
            }else{
                String className =packageName +"." +file.getName().replace(".class", "");
                classNames.add(className);
            }
        }
    }
    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@MyController需要实例化)
                Class<?> clazz =Class.forName(className);
                if(clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){
                    ioc.put(toLowerFirstWord(clazz.getSimpleName()),clazz.newInstance());
                }else{
                    continue;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                continue;
            }
        }
    }

    private void initHandlerMapping(){
        if(ioc.isEmpty()){
            return;
        }
        try {
            for (Map.Entry<String, Object> entry: ioc.entrySet()) {
                Class<? extends Object> clazz = entry.getValue().getClass();
                if(!clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){
                    continue;
                }
//拼url时,是controller头的url拼上方法上的url
                String baseUrl ="";
                if(clazz.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){
                    MyRequestMapping annotation = clazz.getAnnotation(MyRequestMapping.class);
                    baseUrl=annotation.value();
                }
                Method[] methods = clazz.getMethods();
                for (Method method : methods) {
                    if(!method.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){
                        continue;
                    }
                    MyRequestMapping annotation = method.getAnnotation(MyRequestMapping.class);
                    String url = annotation.value();
                    url =(baseUrl+"/"+url).replaceAll("/+", "/");
                    handlerMapping.put(url,method);
                    controllerMap.put(url,clazz.newInstance());
                    System.out.println(url+","+method);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 把字符串的首字母小写
     * @param name
     * @return
     */
    private String toLowerFirstWord(String name){
        char[] charArray = name.toCharArray();
        charArray[0] += 32;
        return String.valueOf(charArray);
    }
}

四、自定义注解

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Description {
    String description();
    String author();
    int age() default 10;
}

首先这不是一个接口它是使用时@interface关键字定义的一个注解。然后我们看下面的几个方法：String description(),虽然他很类似于接口中的方法，其实它在注解里面只是一个成员变量（成员以无参无异常的方式声明），int age()  default 10;（变量可以设定默认值）。

最后：成员类型是受限制的，合法的类型包括基本的数据类型以及String ,Class Annotation  Enummeration等

如果注解只有一个成员，则成员名必须取名为value() 在使用时可以忽略成员名和赋值号

注解类可以没有成员，没有成员的注解称为标志注解　　

　

元注解：

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented

　@Target是这个注解的作用域,有

public enum ElementType {
    /** Class, interface (including annotation type), or enum declaration */
    TYPE,

    /** Field declaration (includes enum constants) */
    FIELD,

    /** Method declaration */
    METHOD,

    /** Formal parameter declaration */
    PARAMETER,

    /** Constructor declaration */
    CONSTRUCTOR,

    /** Local variable declaration */
    LOCAL_VARIABLE,

    /** Annotation type declaration */
    ANNOTATION_TYPE,

    /** Package declaration */
    PACKAGE,

    /**
     * Type parameter declaration
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_PARAMETER,

    /**
     * Use of a type
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_USE
}

　@Retention是它的生命周期

public enum RetentionPolicy {
    /**
     * Annotations are to be discarded by the compiler.
     */
    SOURCE,

    /**
     * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler
     * but need not be retained by the VM at run time.  This is the default
     * behavior.
     */
    CLASS,

    /**
     * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler and
     * retained by the VM at run time, so they may be read reflectively.
     *
     * @see java.lang.reflect.AnnotatedElement
     */
    RUNTIME
}

@Inherited是标识性的元注解，它允许子注解继承他

@Documented，生成javadoc时会包含注解

/**
 * Indicates that annotations with a type are to be documented by javadoc
 * and similar tools by default.  This type should be used to annotate the
 * declarations of types whose annotations affect the use of annotated
 * elements by their clients.  If a type declaration is annotated with
 * Documented, its annotations become part of the public API
 * of the annotated elements.
 *
 * @author  Joshua Bloch
 * @since 1.5
 */
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Documented {
}