仿 Spring 手写 MVC 框架

一、发现问题

不知道有没有小伙伴曾经或现在还依然跟我一样，一直迷惑于 Spring MVC 框架是怎么实现只要添加一个 @Controller 就能把普通的类变成 Servlet 的？或者说怎么就把一个请求转进了普通的一个类里的？为什么我的类就必须继承 HttpServlet 还必须配置 @WebServlet 注解或配置进 web.xml ？如果是我，我该怎么实现？带着这几个疑问，我们一起来梳理一下解决思路。

二、思路分析

1. HttpServlet 是不是必须继承的？

   答：当然是必须的。因为这是 web 容器（Tomcat）与请求处理类之间的桥梁。

2. HttpServlet 是每个请求处理类都必须实现吗？

   答：不一定。如果我们是通过传统的一个请求对应一个 Servlet 的方式来处理请求，那么这些 Servlet 就必须都实现 HttpServlet。但是如果我们构建一个继承自 HttpServlet 类的 DispatcherServlet，然后通过这个请求分发类去调用散布在不同 Java 类中的某个可以处理当前请求的方法即可。这样一来就不用每个请求处理类都继承 HttpServlet 了。

3. 构建一个继承自 HttpServlet 类的 DispatcherServlet 进行请求分发听着是可以，但是要怎么分发出去呢？

   答：首先在处理请求前创建一个容器，缓存下每个 URL 所对应的处理方法及其相关信息。这样一来，当我们接收到请求后，可根据 URL 找到对应的处理方法信息，这样我们就能通过反射来调用处理方法，实现请求分发。

三、代码实现

（1）编写核心模块 DispatcherServlet

1. MyDispatcherServlet 类中重写了三个方法 doGet、doPost、init, 请求处理前的准备工作自然就放在了 init 方法中，而分发请求进行处理的工作放在 doGet、doPost 中任一方法即可。
2. init 方法中主要包含了五个步骤：
   • 读取配置文件。
   • 扫描所有需要交由 IoC 容器进行实例化的类，即带有：@Service 和 @Controller 注解的类。
   • 实例化所有 IoC 容器中的类。
   • 属性注入。为带有 @AutoWired 注解的属性进行赋值。
   • 记录请求与处理器（处理方法）间的映射关系。
3. doPost 方法中，主要的处理逻辑：
   • 第一步，由于该示例中加入了 @Security 注解进行处理方法的权限登记，所以在找到对应请求处理器后的第一件事就是鉴权。
   • 第二步，组装处理器反射调用时用到的参数。
   • 第三步，考虑到处理器的参数可能会用到 HTTPServletRequest 和 HTTPServletResponse 这两个对象，所以在这步做的简单的处理。
   • 第四步，通过反射执行处理器。

MyDispatcherServlet

import com.idol.framework.builder.ConfigBuilder;
import com.idol.framework.factory.BeanFactory;
import com.idol.framework.handler.Handler;
import com.idol.framework.handler.HandlerMapping;
import com.idol.framework.util.ScanUtil;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

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.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.*;

/**
 * @author Supreme_Sir
 * @version 1.0
 * @className MyDispatcherServlet
 * @description 自定义请求分发处理器
 * @date 2020/10/31 13:52
 **/
public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet {
    private BeanFactory beanFactory = BeanFactory.getInstance();
    private HandlerMapping handlerMapping = HandlerMapping.getInstance();

    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        String contextConfigLocation = config.getInitParameter("contextConfigLocation");
        try {
            // 加载配置文件
            Properties configProperties = ConfigBuilder.doLoadConfig(contextConfigLocation);
            // 扫描注解
            List<String> classPathList = ScanUtil.doScan((String) configProperties.getProperty("scanPackage"), 
                new ArrayList<String>());
            // 初始化相关 Bean
            beanFactory.doCreateBeans(classPathList);
            // 实现依赖注入
            beanFactory.doAutoWired();
            // 构造处理器映射器——HandlerMapping，以建立 URL 与处理方法间的映射关系
            handlerMapping.initHandlerMapping();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("my mvc 初始化完成");
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
        req.setCharacterEncoding("UTF-8");
        resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

        Handler matchedHandler = handlerMapping.getMatchedHandler(req);
        if(matchedHandler == null) {
            resp.getWriter().write("对应的请求处理器没有被找到~！");
            return;
        }

        String name = req.getParameter("name");
        if (!matchedHandler.getUserPermission().contains(name)) {
            resp.getWriter().write("对不起，您没有访问该网络地址的权限~！");
            return;
        }

        int paramCount = matchedHandler.getMethod().getParameters().length;
        Object[] args = new Object[paramCount];

        /*
        说明：
        web 容器（Tomcat）考虑到如果一个 URL 请求如下时：http://localhost:8080/demo/query?name=lisi&name=zhangsan
        即同一个参数名多次出现的情况可能存在，所以就将同一个参数名下的值封装进一个数组中（["lisi", "zhangsan"]）
        (当然如果参数名只出现一次也会封装进字符串数组)，因此 parameterMap 的 value 泛型为 String[]。
         */
        Map<String, String[]> parameterMap = req.getParameterMap();
        for (Map.Entry entry : parameterMap.entrySet()) {
            Map<String, Integer> indexMapping = matchedHandler.getParamIndexMapping();
            if (!indexMapping.containsKey(entry.getKey())) {
                continue;
            }
            Integer index = indexMapping.get(entry.getKey());
            args[index] = StringUtils.join((String[]) entry.getValue(), ",");
        }

        // 判断是否需要 HttpServletRequest 对象作为方法参数
        if (matchedHandler.isNeedRequest()) {
            Integer requestIndex = matchedHandler.getParamIndexMapping().get("HttpServletRequest");
            args[requestIndex] = req;
        }

        // 判断是否需要 HttpServletResponse 对象作为方法参数
        if (matchedHandler.isNeedResponse()) {
            Integer responseIndex = matchedHandler.getParamIndexMapping().get("HttpServletResponse");
            args[responseIndex] = resp;
        }

        try {
            matchedHandler.getMethod().invoke(matchedHandler.getObject(), args);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

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

（2）框架使用

说明：@Controller、@RequestMapping()、@AutoWired 这三个注解和 Spring MVC 中的注解使用方式相似，@Security() 注解中的值表示可以访问当前处理器的用户名，如果有多个，使用逗号进行分隔即可。

DemoController

import com.idol.framework.annotation.AutoWired;
import com.idol.framework.annotation.Controller;
import com.idol.framework.annotation.RequestMapping;
import com.idol.framework.annotation.Security;
import com.idol.website.service.IDemoService;

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

/**
 * @author Supreme_Sir
 * @version 1.0
 * @className DemoController
 * @description
 * @date 2020/10/31 22:37
 **/
@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class DemoController {
    @AutoWired
    private IDemoService demoService;

    @RequestMapping("/query")
    @Security({"zhangSan"})
    public void getName(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, String name) throws IOException {
        resp.getWriter().write("查询用户名：" + demoService.getName(name));
        return;
    }

    @RequestMapping("/insert")
    @Security({"liSi"})
    public void insertName(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, String name) throws IOException {
        resp.getWriter().write("添加用户名：" + demoService.getName(name));
        return;
    }

    @RequestMapping("/delete")
    @Security({"wangWu"})
    public void deleteName(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, String name) throws IOException {
        resp.getWriter().write("删除用户名：" + demoService.getName(name));
        return;
    }

    @RequestMapping("/modify")
    @Security({"zhaoLiu"})
    public void modifyName(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, String name) throws IOException {
        resp.getWriter().write("修改用户名：" + demoService.getName(name));
        return;
    }
}

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