从0开始手写一个SpringMVC框架,向高手进阶!

Spring框架对于Java后端程序员来说再熟悉不过了,以前只知道它用的反射实现的,但了解之后才知道有很多巧妙的设计在里面。如果不看Spring的源码,你将会失去一次和大师学习的机会:它的代码规范,设计思想很值得学习。

我们程序员大部分人都是野路子,不懂什么叫代码规范。写了一个月的代码,***还得其他老司机花3天时间重构,相信大部分老司机都很头疼看新手的代码。

废话不多说,我们进入今天的正题,在Web应用程序设计中,MVC模式已经被广泛使用。SpringMVC以DispatcherServlet为核心,负责协调和组织不同组件以完成请求处理并返回响应的工作,实现了MVC模式。点击这里学习 Spring MVC 常用注解。

想要实现自己的SpringMVC框架,需要从以下几点入手:

  • 了解SpringMVC运行流程及九大组件
  • 梳理自己的SpringMVC的设计思路
  • 实现自己的SpringMVC框架

一、了解SpringMVC运行流程及九大组件

1、SpringMVC的运行流程

 

⑴ 用户发送请求至前端控制器DispatcherServlet

⑵ DispatcherServlet收到请求调用HandlerMapping处理器映射器。

⑶ 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。

⑷ DispatcherServlet通过HandlerAdapter处理器适配器调用处理器

⑸ 执行处理器(Controller,也叫后端控制器)。

⑹ Controller执行完成返回ModelAndView

⑺ HandlerAdapter将controller执行结果ModelAndView返回给DispatcherServlet

⑻ DispatcherServlet将ModelAndView传给ViewReslover视图解析器

⑼ ViewReslover解析后返回具体View

⑽ DispatcherServlet对View进行渲染视图(即将模型数据填充至视图中)。

⑾ DispatcherServlet响应用户。从上面可以看出,DispatcherServlet有接收请求,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、SpringMVC的九大组件 

 
 
 
 
  1. protected void initStrategies(ApplicationContext context) {    
  2. //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.  
  3.  initMultipartResolver(context);    
  4. //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。  
  5.  initLocaleResolver(context);   
  6. //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, 
  7.  initThemeResolver(context);    
  8. //用来查找Handler的。  
  9.  initHandlerMappings(context);    
  10. //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  
  11.  initHandlerAdapters(context);    
  12. //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。  
  13.  initHandlerExceptionResolvers(context);    
  14. //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。  
  15.  initRequestToViewNameTranslator(context);  
  16. //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。  
  17.  initViewResolvers(context);   
  18. //用来管理FlashMap的,FlashMap主要用在redirect重定向中传递参数。  
  19.  initFlashMapManager(context);   

二、梳理SpringMVC的设计思路

本文只实现自己的@Controller、@RequestMapping、@RequestParam注解起作用,其余SpringMVC功能读者可以尝试自己实现。

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。因为本文只是实现SpringMVC,对于Spring容器不做过多讲解。点击这里学习 Spring MVC 常用注解。

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

在前面我们提到DispatcherServlet的initStrategies方法会初始化9大组件,但是这里将实现一些SpringMVC的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,这里其实就是把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doDispatch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。按顺序包括以下功能:

  • 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、实现自己的SpringMVC框架

工程文件及目录:

首先,新建一个maven项目,在pom.xml中导入以下依赖: 

 
 
 
 
  1.   
  2.  4.0.0  
  3.  com.liugh  
  4.  liughMVC  
  5.  0.0.1-SNAPSHOT  
  6.  war  
  7.      
  8.    UTF- 8  
  9.    1.8  
  10.    1.8  
  11.    1.8  
  12.    
  13.    
  14.         
  15.         javax.servlet   
  16.       javax.servlet-api   
  17.       3.0.1   
  18.       provided  
  19.      
  20.         
  21.  

接着,我们在WEB-INF下创建一个web.xml,如下配置: 

 
 
 
 
  1.  xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"  
  2.  xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"  
  3.  version="3.0">  
  4.    
  5.    MySpringMVC  
  6.    com.liugh.servlet.MyDispatcherServlet  
  7.      
  8.      contextConfigLocation  
  9.      application.properties  
  10.      
  11.    1  
  12.    
  13.    
  14.    MySpringMVC  
  15.    /*  
  16.   

application.properties文件中只是配置要扫描的包到SpringMVC容器中。 

 
 
 
 
  1. scanPackage=com.liugh.core 

创建自己的Controller注解,它只能标注在类上面: 

 
 
 
 
  1. package com.liugh.annotation;  
  2. import java.lang.annotation.Documented;  
  3. import java.lang.annotation.ElementType;  
  4. import java.lang.annotation.Retention;  
  5. import java.lang.annotation.RetentionPolicy;  
  6. import java.lang.annotation.Target;  
  7.  
  8. @Target(ElementType.TYPE)  
  9. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
  10. @Documented  
  11. public @interface MyController {  
  12.  /**  
  13.     * 表示给controller注册别名  
  14.     * @return  
  15.     */  
  16.    String value() default "";  
  17. }  
  18.  
  19. RequestMapping注解,可以在类和方法上:  
  20. RequestParam注解,只能注解在参数上  
  21. package com.liugh.annotation;  
  22. import java.lang.annotation.Documented;  
  23. import java.lang.annotation.ElementType;  
  24. import java.lang.annotation.Retention;  
  25. import java.lang.annotation.RetentionPolicy;  
  26. import java.lang.annotation.Target;  
  27.  
  28. @Target(ElementType.PARAMETER)  
  29. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
  30. @Documented  
  31. public @interface MyRequestParam {  
  32.  /**  
  33.     * 表示参数的别名,必填  
  34.     * @return  
  35.     */  
  36.    String value();  

然后创建MyDispatcherServlet这个类,去继承HttpServlet,重写init方法、doGet、doPost方法,以及加上我们第二步分析时要实现的功能: 

 
 
 
 
  1. package com.liugh.servlet;  
  2. import java.io.File;  
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.io.InputStream;  
  5. import java.lang.reflect.Method;  
  6. import java.net.URL;  
  7. import java.util.ArrayList;  
  8. import java.util.Arrays;  
  9. import java.util.HashMap;  
  10. import java.util.List;  
  11. import java.util.Map;  
  12. import java.util.Map.Entry;  
  13. import java.util.Properties; 
  14.  
  15. import javax.servlet.ServletConfig;  
  16. import javax.servlet.ServletException;  
  17. import javax.servlet.http.HttpServlet;  
  18. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
  19. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  
  20.  
  21. import com.liugh.annotation.MyController;  
  22. import com.liugh.annotation.MyRequestMapping;  
  23. public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet{  
  24. private Properties properties = new Properties();  
  25.  
  26. private List classNames = new ArrayList<>();    
  27. private Map ioc = new HashMap<>(); 
  28.  
  29. private Map handlerMapping = new  HashMap<>(); 
  30.  
  31. private Map controllerMap  =new HashMap<>();  
  32.  
  33. @Override  
  34. public void init(ServletConfig config) throws ServletException {    
  35.    //1.加载配置文件  
  36.   doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));   
  37.  
  38.   //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  
  39.   doScanner(properties.getProperty("scanPackage"));   
  40.  
  41.   //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  
  42.   doInstance(); 
  43.  
  44.   //4.初始化HandlerMapping(将url和method对应上)  
  45.   initHandlerMapping(); 
  46.  
  47. }  
  48.  
  49. @Override  
  50. protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {  
  51.   this.doPost(req,resp);  
  52.  
  53. @Override  
  54. protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {  
  55.   try {  
  56.     //处理请求 
  57.     doDispatch(req,resp);  
  58.   } catch (Exception e) {  
  59.     resp.getWriter().write("500!! Server Exception");  
  60.   } 
  61.  
  62. }  
  63. private void doDispatch(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {  
  64.   if(handlerMapping.isEmpty()){  
  65.     return;  
  66.   } 
  67.  
  68.   String url =req.getRequestURI();  
  69.   String contextPath = req.getContextPath();   
  70.  
  71.   url=url.replace(contextPath, "").replaceAll("/+", "/");   
  72.  
  73.   if(!this.handlerMapping.containsKey(url)){  
  74.     resp.getWriter().write("404 NOT FOUND!");  
  75.     return;  
  76.   }  
  77.   Method method =this.handlerMapping.get(url); 
  78.   //获取方法的参数列表  
  79.   Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();  
  80.  
  81.   //获取请求的参数  
  82.   Map parameterMap = req.getParameterMap(); 
  83.  
  84.   //保存参数值  
  85.   Object [] paramValues= new Object[parameterTypes.length]; 
  86.   //方法的参数列表  
  87.       for (int i = 0; i
  88.           //根据参数名称,做某些处理    
  89.           String requestParam = parameterTypes[i].getSimpleName();   
  90.  
  91.           if (requestParam.equals("HttpServletRequest")){   
  92.               //参数类型已明确,这边强转类型    
  93.             paramValues[i]=req;  
  94.               continue;    
  95.           }    
  96.           if (requestParam.equals("HttpServletResponse")){    
  97.             paramValues[i]=resp;  
  98.               continue;    
  99.           }  
  100.           if(requestParam.equals("String")){  
  101.             for (Entry param : parameterMap.entrySet()) {  
  102.              String value =Arrays.toString(param.getValue()).replaceAll("\[|\]", "").replaceAll(",\s", ",");  
  103.              paramValues[i]=value; 
  104.            }  
  105.           }  
  106.       }    
  107.   //利用反射机制来调用  
  108.   try {  
  109.     method.invoke(this.controllerMap.get(url), paramValues);//***个参数是method所对应的实例 在ioc容器中  
  110.   } catch (Exception e) {  
  111.     e.printStackTrace(); 
  112.    }  
  113.  
  114. private void  doLoadConfig(String location){  
  115.   //把web.xml中的contextConfigLocation对应value值的文件加载到流里面  
  116.   InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(location);  
  117.   try { 
  118.      //用Properties文件加载文件里的内容  
  119.     properties.load(resourceAsStream);  
  120.   } catch (IOException e) {  
  121.     e.printStackTrace();  
  122.   }finally {  
  123.     //关流  
  124.     if(null!=resourceAsStream){  
  125.       try {  
  126.         resourceAsStream.close();  
  127.       } catch (IOException e) {  
  128.         e.printStackTrace();  
  129.       }  
  130.     }  
  131.   }  
  132. }  
  133.  
  134. private void doScanner(String packageName) {  
  135.   //把所有的.替换成/  
  136.   URL url  =this.getClass().getClassLoader().getResource("/"+packageName.replaceAll("\.", "/"));  
  137.   File dir = new File(url.getFile());  
  138.   for (File file : dir.listFiles()) {  
  139.     if(file.isDirectory()){  
  140.       //递归读取包  
  141.       doScanner(packageName+"."+file.getName());  
  142.     }else{  
  143.       String className =packageName +"." +file.getName().replace(".class", "");  
  144.       classNames.add(className); 
  145.     }  
  146.   }  
  147.  
  148. private void doInstance() {  
  149.   if (classNames.isEmpty()) { 
  150.      return;  
  151.   }    
  152.   for (String className : classNames) {  
  153.     try {  
  154.       //把类搞出来,反射来实例化(只有加@MyController需要实例化)  
  155.       Class clazz =Class.forName(className);  
  156.        if(clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){  
  157.         ioc.put(toLowerFirstWord(clazz.getSimpleName()),clazz.newInstance());  
  158.       }else{  
  159.         continue;  
  160.       }  
  161.  
  162.     } catch (Exception e) {  
  163.       e.printStackTrace();  
  164.       continue;  
  165.     }  
  166.   } 
  167.  
  168. private void initHandlerMapping(){  
  169.   if(ioc.isEmpty()){  
  170.     return;  
  171.   }  
  172.   try {  
  173.     for (Entry entry: ioc.entrySet()) {  
  174.       Class clazz = entry.getValue().getClass();  
  175.       if(!clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){  
  176.         continue;  
  177.       }  
  178.  
  179.       //拼url时,是controller头的url拼上方法上的url  
  180.       String baseUrl ="";  
  181.       if(clazz.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){  
  182.         MyRequestMapping annotation = clazz.getAnnotation(MyRequestMapping.class);  
  183.         baseUrl=annotation.value(); 
  184.       }  
  185.       Method[] methods = clazz.getMethods();  
  186.       for (Method method : methods) {  
  187.         if(!method.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){  
  188.           continue;  
  189.         }  
  190.         MyRequestMapping annotation = method.getAnnotation(MyRequestMapping.class);  
  191.         String url = annotation.value();
  192.  
  193.         url =(baseUrl+"/"+url).replaceAll("/+", "/");  
  194.         handlerMapping.put(url,method);  
  195.         controllerMap.put(url,clazz.newInstance());  
  196.         System.out.println(url+","+method);  
  197.       } 
  198.  
  199.     } 
  200.  
  201.   } catch (Exception e) {  
  202.     e.printStackTrace();  
  203.   }  
  204.  
  205.  
  206. /**  
  207.  * 把字符串的首字母小写  
  208.  * @param name  
  209.  * @return  
  210.  */  
  211. private String toLowerFirstWord(String name){  
  212.   char[] charArray = name.toCharArray();  
  213.   charArray[0] += 32;  
  214.   return String.valueOf(charArray);  

这里我们就开发完了自己的SpringMVC,现在我们测试一下: 

 
 
 
 
  1. package com.liugh.core.controller;  
  2. import java.io.IOException;  
  3. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
  4. import javax.servlet.http.HttpServletResponse; 
  5. import com.liugh.annotation.MyController;  
  6. import com.liugh.annotation.MyRequestMapping;  
  7. import com.liugh.annotation.MyRequestParam;  
  8.  
  9. @MyController  
  10. @MyRequestMapping("/test")  
  11. public class TestController { 
  12.   @MyRequestMapping("/doTest")  
  13.    public void test1(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,  
  14.        @MyRequestParam("param") String param){  
  15.     System.out.println(param);  
  16.      try {  
  17.            response.getWriter().write( "doTest method success! param:"+param);  
  18.        } catch (IOException e) {  
  19.            e.printStackTrace();  
  20.        }  
  21.    }  
  22.  
  23.   @MyRequestMapping("/doTest2")  
  24.    public void test2(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){  
  25.        try {  
  26.            response.getWriter().println("doTest2 method success!");  
  27.        } catch (IOException e) {  
  28.            e.printStackTrace();  
  29.        }  
  30.    } 
  31.  } 

访问

http://localhost:8080/liughMVC/test/doTest?param=liugh如下:

访问一个不存在的试试:

 

到这里我们就大功告成了!水平有限,文章难免有错误,欢迎牺牲自己宝贵时间的读者,就本文内容直抒己见,我的目的仅仅是希望对读者有所帮助。

文章题目:从0开始手写一个SpringMVC框架,向高手进阶!
文章源于:http://www.csdahua.cn/qtweb/news13/329963.html

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