【杂谈】FilterChain相关知识整理

时间:2024-08-12 12:05:26

前言

  做后台的,Filter肯定没少配置,但是知晓其原理的可能不多。在这之前我也不懂,但这并不影响业务开发,同时也有其他的知识要学,所以一直就没看。这阵子有点闲,刚好在看《How Tomcat Works》的PipeLine相关内容。索性好好梳理一下FilterChain相关的知识。

类图

【杂谈】FilterChain相关知识整理

FilterChain的作用

顾名思义,FilterChain就是一条过滤链。其中每个过滤器(Filter)都可以决定是否执行下一步。

过滤分两个方向,进和出:

进:在把ServletRequest和ServletResponse交给Servlet的service方法之前,需要进行过滤

出:在service方法完成后,往客户端发送之前,需要进行过滤

Filter的定义与配置

定义

一般,我们定义Filter类一般通过实现Filter接口来完成,然后在doFilter方法中编写自己的过滤逻辑。由于方法参数中有Filter对象所在FilterChain的引用,故可以控制过滤链的进行。但控制内容,只能是

1.向下执行

2.不向下执行。

配置

在老项目中,一般直接在web.xml文件中配置。利用<filter></filter>配置过滤器名称,类以及过滤器在链中的位置。

而在Spring Boot项目中,则可以通过FilterRegisterBean来配置过滤器。

FilterChain的执行原理

FilterChain的实现类是上图中的ApplicationFilterChain。一个ApplicationFilterChain对象包含几个主要参数

  • n  => filter个数
  • pos => 下一个要执行的filter的位置
  • Servlet  => 当pos >= n,即过滤完成时,调用Servlet的service方法,把请求交给Servlet
  • filters => Filter的相关配置信息

很多人,可能会疑惑,FilterChain是如何实现向下执行的。其实看到上面那些参数,你估计就已经明白了。即FilterChain持有所有Filter的配置信息,它们保存在一个数组中,然后通过移动pos,来获取后续的Filter并执行的。

触发方式:由上一个执行的Filter调用FilterChain的doFilter方法。

以下是ApplicationFilterChain的doFilter和internalDoFilter的源码

/**
* Invoke the next filter in this chain, passing the specified request
* and response. If there are no more filters in this chain, invoke
* the <code>service()</code> method of the servlet itself.
*
* @param request The servlet request we are processing
* @param response The servlet response we are creating
*
* @exception IOException if an input/output error occurs
* @exception ServletException if a servlet exception occurs
*/
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)
throws IOException, ServletException { if( Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
final ServletRequest req = request;
final ServletResponse res = response;
try {
java.security.AccessController.doPrivileged(
new java.security.PrivilegedExceptionAction<Void>() {
@Override
public Void run()
throws ServletException, IOException {
internalDoFilter(req,res);
return null;
}
}
);
} catch( PrivilegedActionException pe) {
Exception e = pe.getException();
if (e instanceof ServletException)
throw (ServletException) e;
else if (e instanceof IOException)
throw (IOException) e;
else if (e instanceof RuntimeException)
throw (RuntimeException) e;
else
throw new ServletException(e.getMessage(), e);
}
} else {
internalDoFilter(request,response);
}
} private void internalDoFilter(ServletRequest request,
ServletResponse response)
throws IOException, ServletException { // Call the next filter if there is one
if (pos < n) {
ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];
try {
Filter filter = filterConfig.getFilter(); if (request.isAsyncSupported() && "false".equalsIgnoreCase(
filterConfig.getFilterDef().getAsyncSupported())) {
request.setAttribute(Globals.ASYNC_SUPPORTED_ATTR, Boolean.FALSE);
}
if( Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
final ServletRequest req = request;
final ServletResponse res = response;
Principal principal =
((HttpServletRequest) req).getUserPrincipal(); Object[] args = new Object[]{req, res, this};
SecurityUtil.doAsPrivilege ("doFilter", filter, classType, args, principal);
} else {
filter.doFilter(request, response, this);
}
} catch (IOException | ServletException | RuntimeException e) {
throw e;
} catch (Throwable e) {
e = ExceptionUtils.unwrapInvocationTargetException(e);
ExceptionUtils.handleThrowable(e);
throw new ServletException(sm.getString("filterChain.filter"), e);
}
return;
} // We fell off the end of the chain -- call the servlet instance
try {
if (ApplicationDispatcher.WRAP_SAME_OBJECT) {
lastServicedRequest.set(request);
lastServicedResponse.set(response);
} if (request.isAsyncSupported() && !servletSupportsAsync) {
request.setAttribute(Globals.ASYNC_SUPPORTED_ATTR,
Boolean.FALSE);
}
// Use potentially wrapped request from this point
if ((request instanceof HttpServletRequest) &&
(response instanceof HttpServletResponse) &&
Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
final ServletRequest req = request;
final ServletResponse res = response;
Principal principal =
((HttpServletRequest) req).getUserPrincipal();
Object[] args = new Object[]{req, res};
SecurityUtil.doAsPrivilege("service",
servlet,
classTypeUsedInService,
args,
principal);
} else {
servlet.service(request, response);
}
} catch (IOException | ServletException | RuntimeException e) {
throw e;
} catch (Throwable e) {
e = ExceptionUtils.unwrapInvocationTargetException(e);
ExceptionUtils.handleThrowable(e);
throw new ServletException(sm.getString("filterChain.servlet"), e);
} finally {
if (ApplicationDispatcher.WRAP_SAME_OBJECT) {
lastServicedRequest.set(null);
lastServicedResponse.set(null);
}
}
}

FilterChain的执行结构

doFilter1 { //Filter1的doFilter方法
...
doFilter2 { //Filter2的doFilter方法
...
doFilter3 {
...
doFilterN {
...
service(request, response);
}
}
}
operation1();
}

对于CoyoteAdapter来说,它只调用了一次FilterChain的doFilter方法。这个方法内部到底执行了什么,它不知道,它只知道当这个方法返回的时候,它就把响应内容返回给客户端。

在这个doFilter内部嵌套执行多个Filter的doFilter方法,结构有点类似递归。如上,当所有Filter都完成的时候,会调用Servlet的service方法。最后逐层返回,执行完operaion1()。FilterChain的调用就算完成了。

不调用service的情况

可能出现在chain中的某个环节检测到,请求不合规。则可以直接返回,而不用执行doFilter方法。也就不会交给servlet执行。

那必要的提示信息怎么办?

在实际应用中可能要告知用户的违规情况,这其实挺简单的。因为在doFilter方法中,request和response的引用已经有了,直接操作response就可以了。比如你要返回一个JSON格式的错误信息。你就可以在Repsonse的OutputStream中写入相应的JSON字符串。然后设置Content-Type为application/json,设置Content-Length为字符串的长度。直接返回就可以了。

FilterChain对象与请求的关系

看到上面移动pos(本质上就是++操作),估计有人会跟我一样想到线程安全问题,即FilterChain是否会存在多线程访问的情况。如果存在多线程访问,由于每个线程的过滤进度可能都不一样,必然会互相干扰。

答案是这样,每个请求都会创建一个新的FilterChain对象。

注意:Filter配置是针对整个Web项目的,而每个FilterChain对象是针对每个请求的。

我是怎么知道的?

猜测加验证。即定位ApplicationFilterChain的创建操作即可。ApplicationFilterChain对象由ApplicationFilterFactory工厂的createFilterChain方法生成。而这个方法在ApplicationDispatcher的invoke方法内被调用。这个invoke方法是Connector把新请求传递给Container的方式。

责任链模式

FilterChain就是典型的责任链模式的实现案例。类似的还有,Tomcat的Pipeline Task,Netty的ChannelPipeline.