本文深入剖析了SpringMVC的工作原理，包括启动流程、执行流程和设计思路。核心类如DispatcherServlet、HandlerMapping和HandlerAdapter等在请求处理中的角色被详细阐述。在执行流程中，从HTTP请求到DispatcherServlet，再到HandlerMapping路由，HandlerAdapter处理参数和返回值，最终由ModelAndView渲染视图。异常处理和初始化过程也进行了说明，展示了SpringMVC如何利用策略模式和过滤器链模式实现高效处理。
前几天看了分析了@RequestBody的原理，并且DIY了一个参数解析器，今天趁热打铁，分析下SpringMVC的原理，主要包括启动流程和执行流程以及其设计思路。
SpringMVC中的MVC指的是model view 和 controller，view指的是渲染的视图，model指的是应用中包含的各种数据，controller则是负责业务处理的控制器。对于整个流程来说，当一个HTTP请求进入服务器之后，controller会对后台的数据，即model进行加工处理，然后由SpringMVC将这些model渲染为对应的view，形成response响应给client
主要模块
SpringMVC中有几个非常重要的类，分别是 DispatherServlet，HandlerMapping，HandlerMethod，HandlerAdapter，HandlerExceptionResolver，HandlerInterceptor，HandlerExecutionChain，HandlerMethodArgumentResolver和HandlerMethodReturnValueHanlder
DispatherServlet负责两件事情，一个是兼容Servlet规范（实现servlet的init方法，使得MVC相关的处理器在此时初始化）；一个是使得该MVC程序可以简单实用Spring的IOC（可以获得Environment，设置Environment和ApplicationContext）。除此之外，DispatherServlet还负责路由之后的核心逻辑的处理- 对于
HandlerMapping来说，它负责将request和handlerExecutionChain关联起来，用于请求的路由处理。它的一个实现类RequestMappingHandlerMapping需要在初始化的时候检测@Controller注解或者@RequestMapping注解的类，将对应RequestMappingInfo（里面装着url的映射）和HandlerMethod关联起来 HandlerMethod封装了对应的Method和持有它的beanHandlerAdapter依赖并代理了HandlerMethod，聚合了ModelAndViewResolver,HandlerMethodArgumentResolver和HandlerMethodReturnValueHanlder，用于处理参数，返回值和渲染视图HandlerExecutionChain封装了HandlerAdapter和拦截器集合，通过它可以拿到HandlerAdapter，并且可以进行拦截器前置方法，后置方法和完成方法的监听和处理HandlerMethodArgumentResolver和HandlerMethodReturnValueHanlder用户参数和返回值的个性化处理。用到的设计思想和HandlerAdapter是一样的- 最后一步，就是要去将数据渲染为对应的视图，而这一步就是由
ModelAndView，View来完成的，它负责将model以不同的方式，如Jsp，Html等渲染成view，装入response中 - 而几乎所有的框架都会有异常处理模块，SpringMVC也不例外，
HandlerExceptionResolver则是负责这么一个处理流程的。它主要的功能就是将异常转换为合适的ModelAndView之后渲染到response中，而不至于出现5**的响应。其中，我们可以自定义发生异常后的响应方式。
对于这几个模块，我们可以这么理解：
对于一个普通的MVC设计思路来说，路由request和method是必不可少的，然后通过代理method的adapter来实现对参数和返回值的处理，又因为需要进行拦截器的拦截，所以需要一个interceptorChain和interceptor。最后，因为业务需要对某些异常进行特定的处理，所以我们还需要一个异常处理模块。
这，便是SpringMVC的核心类和模块。
执行流程
我们知道，对于Http请求来说，tomcat执行了HttpServlet#service方法，继承了HttPServlet的FrameServlet则是执行doService方法，而SpringMVC的DispatcherServlet则是继承了HttpServlet，进入到SpringMVC的流程中，在DispatcherServlet中的流程如下：
先通过HandlerMapping拿到request对应的HandlerExecutionChain，然后再拿到HandlerExecutionChain中handler对应的HandlerAdapter，执行HandlerExecutionChain中interceptor#prehandle方法。
再通过handlerAdapter去执行handler，handler其实对应的是之前注册的HandlerMethod（handlerMethod里面封装的映射的真正方法 handler还有可能是原生的Servlet），所以要执行handler.invoke，不过在这之前要去判断参数，这一步需要参数解析器HandlerMethodArgumentResolver。反射调用完之后，需要调用返回值解析器HandlerMethodReturnValueHanlder
真正方法执行完了之后，再执行HandlerExecutionChain中interceptor#posthandle方法进行拦截器的后置处理。
SpringMVC执行完之后返回的是ModelAndView，我们还需要对ModelAndView进行render，即把modelAndView中的view渲染到response中
当发生异常时，会将异常拉到用户业务自己的异常处理方法中，这时也需要对参数和返回值进行custom，此时就需要用到HandlerExceptionResolver系列了。因为用户标记的@ExceptionHandler方法已经被ExceptionHandlerMethodResolver找到并且注册（key为对应异常，value为对应方法），只需要调用该方法就可以对异常进行处理，此时的方法调用和之前的handler几乎没有区别
// DispatherServlet#doDispath关于异常处理的部分源码
protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
...
try {
...
try {
...
}
catch (Exception ex) {
dispatchException = ex;
}
catch (Throwable err) {
// As of 4.3, we're processing Errors thrown from handler methods as well,
// making them available for @ExceptionHandler methods and other scenarios.
dispatchException = new NestedServletException("Handler dispatch failed", err);
}
// 处理异常和渲染modelAndView的方法
processDispatchResult(processedRequest, response, mappedHandler, mv, dispatchException);
}
...
}
private void processDispatchResult(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
@Nullable HandlerExecutionChain mappedHandler, @Nullable ModelAndView mv,
@Nullable Exception exception) throws Exception {
boolean errorView = false;
if (exception != null) {
if (exception instanceof ModelAndViewDefiningException) {
logger.debug("ModelAndViewDefiningException encountered", exception);
mv = ((ModelAndViewDefiningException) exception).getModelAndView();
}
else {
Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);
// 真正处理异常的方法
mv = processHandlerException(request, response, handler, exception);
errorView = (mv != null);
}
}
...
}
启动流程
默认使用SpringBoot的自动装备
当我们点击SpringBoot的run之后，马老师，发绳肾么事了？
在回答问题之前，我们需要明白一件事情：SpringMVC在启动的时候需要利用SpringIOC的特性，同时也需要符合Servlet规范，即对servlet进行初始化。
SpringBoot会首先获得AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，然后进入到它的父类AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization中，它会去遍历所有bean，对bean进行后置方法的处理。因为RequestMappingHandlerMapping需要对bean进行后置化处理，在这个过程中，它会去查找到有@Controller注解或者@RequestMapping注解的类，将对应RequestMappingInfo（里面装着url的映射）和HandlerMethod关联起来，在这个过程中，它不仅会注册用户自己标记的Controller，SpringMVC还内置了error的默认处理类BasicErrorController。
// 附：AbstractHandlerMethodMapping.java 部分源码
/**
* Detects handler methods at initialization.
*/
@Override
public void afterPropertiesSet() {
initHandlerMethods();
}
/**
* Scan beans in the ApplicationContext, detect and register handler methods.
*/
protected void initHandlerMethods() {
...
for (String beanName : beanNames) {
if (!beanName.startsWith(SCOPED_TARGET_NAME_PREFIX)) {
Class<?> beanType = null;
try {
beanType = obtainApplicationContext().getType(beanName);
}
catch (Throwable ex) {
// An unresolvable bean type, probably from a lazy bean - let's ignore it.
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Could not resolve target class for bean with name '" + beanName + "'", ex);
}
}
// 如果该bean有@Controller或者@RequestMapping注解，则获取它的方法
if (beanType != null && isHandler(beanType)) {
detectHandlerMethods(beanName);
}
}
}
// 后置处理，由子类实现，目前为空
handlerMethodsInitialized(getHandlerMethods());
}
/**
* Look for handler methods in a handler.
* @param handler the bean name of a handler or a handler instance
*/
protected void detectHandlerMethods(final Object handler) {
Class<?> handlerType = (handler instanceof String ?
obtainApplicationContext().getType((String) handler) : handler.getClass());
if (handlerType != null) {
final Class<?> userType = ClassUtils.getUserClass(handlerType);
// 将该类中的method和对应的RequestMappingInfo装入map中
Map<Method, T> methods = MethodIntrospector.selectMethods(userType,
(MethodIntrospector.MetadataLookup<T>) method -> {
try {
return getMappingForMethod(method, userType);
}
catch (Throwable ex) {
throw new IllegalStateException("Invalid mapping on handler class [" +
userType.getName() + "]: " + method, ex);
}
});
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(methods.size() + " request handler methods found on " + userType + ": " + methods);
}
methods.forEach((method, mapping) -> {
Method invocableMethod = AopUtils.selectInvocableMethod(method, userType);
// 形成HandlerMethod类，并将该类与mapping进行映射
registerHandlerMethod(handler, invocableMethod, mapping);
});
}
}
我们知道，Servlet需要通过init方法进行初始化，Servlet也需要在init方法中初始化。
当AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization执行之后，便会执行AbstractApplicationContext#finishRefresh，在这个过程中，它会去启动Tomcat服务器，在Tomcat启动的过程中，调用StandardWrapper#loadServlet，而此时，则会对DefaultServlet进行初始化，对默认Servlet进行一些属性的设置
初始化流程
在服务启动之后，当一个request进入我们的服务器的时候，经过一系列的Valve和Filter后，会进入StandardWrapper#allocate中申请Servlet，同时对DispatherServlet进行初始化，它主要执行了DispatherServlet#initStrategies，然后在初始化策略的过程中会初始化HandlerMapping，HandlerAdapter，HandlerExceptionResolver，ViewResolver等等。在这个过程中，如果有对应的bean则获取，如果没有则拿到dispatcherServlet.properties中的默认策略
设计思路
-
SpringMVC中大量使用工厂模式，组合模式，策略模式和过滤器链模式等等，包括且不限于异常处理模块，参数解析和返回值渲染模块，方法代理模块（这个模块还用了代理模式）等等，它常见的表现形式如下：
interface Handler{ public boolean supports(Object obj); public Object resolve(Object obj); } class Composite implements Handler{ List<Handler> handlerList; @Override public boolean supports(Object obj){ for(Handler handler: handlerList) { if(handler.supports(obj)) { return true; } } return false; } @Override public Object resolve(Object obj){ for(Handler handler: handlerList) { if(handler.supports(obj)) { return handler.resolve(obj); } } } } class DiyHandler implements Handler{ ... } -
在责任链模式的使用过程中，我发现SpringMVC的过滤器链和Tomcat的还有一些不同，Tomcat的过滤器模式比较正统，而对于SpringMVC的责任链中，它其实只是起了一个拦截器的作用，只用到了两个类就实现了，即
HandlerInterceptor和HandlerExecutionChain，前者有多个实现类，对应着多个不同种类的拦截器。而Tomcat当中，有两种方式实现了责任链模式，一个是pipeline/valve（valve的多个实现类对应着不同的水阀），另一个是filterChain/filter/filterConfig（chain负责调度多个filter并执行，filterConfig聚合了filter及其配置） -
同时，大量的Map形式或者类形式(如Match类)的缓存也是必须的
采坑点
- 看SpringMVC最好不要直接用SpringBoot来看，它有自动装配，会让人看源码看的更加复杂
- <---- 参数和返回值 依赖关系 和 <—<> 属性 聚合关系
- Spring的BeanFactory和ApplicationContext，ApplicationListener，Environment和这四个对应的Aware接口
- spring-web和spring-webmvc的依赖的区别，前者是将spring应用的web环境中，后者是实现web中的spring模式
- 目前狭义上的SpringMVC是由服务端来负责渲染。从狭义上说，目前被大家广泛接受的前后端分离的形式，即后台只给前端传递json数据，这样是不属于MVC模式的，因为我们是直接把model转化为json传递给前端，由前端渲染。从源码中我们也可以看到，SpringMVC如果返回json数据的时候，返回的ModelAndView类是空的。所以我就产生了这样一个念头，简化SpringMVC
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