從 0 開始手寫一個 Spring MVC 框架，向高手進階

阿新 • • 發佈：2018-12-14

Spring框架對於Java後端程式設計師來說再熟悉不過了，以前只知道它用的反射實現的，但瞭解之後才知道有很多巧妙的設計在裡面。如果不看Spring的原始碼，你將會失去一次和大師學習的機會：它的程式碼規範，設計思想很值得學習。

我們程式設計師大部分人都是野路子，不懂什麼叫程式碼規範。寫了一個月的程式碼，最後還得其他老司機花3天時間重構，相信大部分老司機都很頭疼看新手的程式碼。

廢話不多說，我們進入今天的正題，在Web應用程式設計中，MVC模式已經被廣泛使用。SpringMVC以DispatcherServlet為核心，負責協調和組織不同元件以完成請求處理並返回響應的工作，實現了MVC模式。點選

這裡學習 Spring MVC 常用註解。

想要實現自己的SpringMVC框架，需要從以下幾點入手：

瞭解SpringMVC執行流程及九大元件
梳理自己的SpringMVC的設計思路
實現自己的SpringMVC框架

一、瞭解SpringMVC執行流程及九大元件

1、SpringMVC的執行流程

⑴ 使用者傳送請求至前端控制器DispatcherServlet

⑵ DispatcherServlet收到請求呼叫HandlerMapping處理器對映器。

⑶ 處理器對映器根據請求url找到具體的處理器，生成處理器物件及處理器攔截器(如果有則生成)一併返回給DispatcherServlet。

⑷ DispatcherServlet通過HandlerAdapter處理器介面卡呼叫處理器

⑸ 執行處理器(Controller，也叫後端控制器)。

⑹ Controller執行完成返回ModelAndView

⑺ HandlerAdapter將controller執行結果ModelAndView返回給DispatcherServlet

⑻ DispatcherServlet將ModelAndView傳給ViewReslover檢視解析器

⑼ ViewReslover解析後返回具體View

⑽ DispatcherServlet對View進行渲染檢視（即將模型資料填充至檢視中）。

⑾ DispatcherServlet響應使用者。從上面可以看出，DispatcherServlet有接收請求，響應結果，轉發等作用。有了DispatcherServlet之後，可以減少元件之間的耦合度。

2、SpringMVC的九大元件

protected void initStrategies(ApplicationContext context) {  
//用於處理上傳請求。處理方法是將普通的request包裝成            MultipartHttpServletRequest，後者可以直接呼叫getFile方法獲取File.
 initMultipartResolver(context);  
//SpringMVC主要有兩個地方用到了Locale：一是ViewResolver檢視解析的時候；二是用到國際化資源或者主題的時候。
 initLocaleResolver(context); 
//用於解析主題。SpringMVC中一個主題對應 一個properties檔案，裡面存放著跟當前主題相關的所有資源、//如圖片、css樣式等。SpringMVC的主題也支援國際化， 
 initThemeResolver(context);  
//用來查詢Handler的。
 initHandlerMappings(context);  
//從名字上看，它就是一個介面卡。Servlet需要的處理方法的結構卻是固定的，都是以request和response為引數的方法。//如何讓固定的Servlet處理方法呼叫靈活的Handler來進行處理呢？這就是HandlerAdapter要做的事情
 initHandlerAdapters(context);  
//其它元件都是用來幹活的。在幹活的過程中難免會出現問題，出問題後怎麼辦呢？//這就需要有一個專門的角色對異常情況進行處理，在SpringMVC中就是HandlerExceptionResolver。
 initHandlerExceptionResolvers(context);  
//有的Handler處理完後並沒有設定View也沒有設定ViewName，這時就需要從request獲取ViewName了，//如何從request中獲取ViewName就是RequestToViewNameTranslator要做的事情了。
 initRequestToViewNameTranslator(context);
//ViewResolver用來將String型別的檢視名和Locale解析為View型別的檢視。//View是用來渲染頁面的，也就是將程式返回的引數填入模板裡，生成html（也可能是其它型別）檔案。
 initViewResolvers(context);  
//用來管理FlashMap的，FlashMap主要用在redirect重定向中傳遞引數。
 initFlashMapManager(context); 
}

二、梳理SpringMVC的設計思路

本文只實現自己的@Controller、@RequestMapping、@RequestParam註解起作用，其餘SpringMVC功能讀者可以嘗試自己實現。

1、讀取配置

從圖中可以看出，SpringMVC本質上是一個Servlet,這個 Servlet 繼承自 HttpServlet。FrameworkServlet負責初始化SpringMVC的容器，並將Spring容器設定為父容器。因為本文只是實現SpringMVC，對於Spring容器不做過多講解。點選這裡學習 Spring MVC 常用註解。

為了讀取web.xml中的配置，我們用到ServletConfig這個類，它代表當前Servlet在web.xml中的配置資訊。通過web.xml中載入我們自己寫的MyDispatcherServlet和讀取配置檔案。

2、初始化階段

在前面我們提到DispatcherServlet的initStrategies方法會初始化9大元件，但是這裡將實現一些SpringMVC的最基本的元件而不是全部，按順序包括：

載入配置檔案
掃描使用者配置包下面所有的類
拿到掃描到的類，通過反射機制，例項化。並且放到ioc容器中(Map的鍵值對 beanName-bean) beanName預設是首字母小寫
初始化HandlerMapping，這裡其實就是把url和method對應起來放在一個k-v的Map中,在執行階段取出

3、執行階段

每一次請求將會呼叫doGet或doPost方法，所以統一執行階段都放在doDispatch方法裡處理，它會根據url請求去HandlerMapping中匹配到對應的Method，然後利用反射機制呼叫Controller中的url對應的方法，並得到結果返回。按順序包括以下功能：

異常的攔截
獲取請求傳入的引數並處理引數
通過初始化好的handlerMapping中拿出url對應的方法名，反射呼叫。

三、實現自己的SpringMVC框架

工程檔案及目錄：

首先，新建一個maven專案，在pom.xml中匯入以下依賴：

<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/xsd/maven-4.0.0.xsd">
 <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
 <groupId>com.liugh</groupId>
 <artifactId>liughMVC</artifactId>
 <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
 <packaging>war</packaging>
   <properties>
   <project.build.sourceEncoding>UTF- 8</project.build.sourceEncoding>
   <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
   <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
   <java.version>1.8</java.version>
 </properties>
 
 <dependencies>
      <dependency>
        <groupId>javax.servlet</groupId> 
      <artifactId>javax.servlet-api</artifactId> 
      <version>3.0.1</version> 
      <scope>provided</scope>
   </dependency>
      </dependencies>
</project>

接著，我們在WEB-INF下建立一個web.xml，如下配置：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
 xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
 version="3.0">
 <servlet>
   <servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
   <servlet-class>com.liugh.servlet.MyDispatcherServlet</servlet-class>
   <init-param>
     <param-name>contextConfigLocation</param-name>
     <param-value>application.properties</param-value>
   </init-param>
   <load-on-startup>1</load-on-startup>
 </servlet>
 <servlet-mapping>
   <servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
   <url-pattern>/*</url-pattern>
 </servlet-mapping></web-app>

application.properties檔案中只是配置要掃描的包到SpringMVC容器中。

scanPackage=com.liugh.core

建立自己的Controller註解，它只能標註在類上面：

package com.liugh.annotation;

import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface MyController {
 /**
    * 表示給controller註冊別名
    * @return
    */
   String value() default "";

}

RequestMapping註解，可以在類和方法上：

RequestParam註解,只能註解在引數上

package com.liugh.annotation;

import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface MyRequestParam {
 /**
    * 表示引數的別名，必填
    * @return
    */
   String value();

}

然後建立MyDispatcherServlet這個類，去繼承HttpServlet，重寫init方法、doGet、doPost方法，以及加上我們第二步分析時要實現的功能：

package com.liugh.servlet;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Properties;

import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import com.liugh.annotation.MyController;
import com.liugh.annotation.MyRequestMapping;

public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet{

private Properties properties = new Properties();

private List<String> classNames = new ArrayList<>();

private Map<String, Object> ioc = new HashMap<>();

private Map<String, Method> handlerMapping = new  HashMap<>();

private Map<String, Object> controllerMap  =new HashMap<>();


@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
  
  //1.載入配置檔案
  doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
  
  //2.初始化所有相關聯的類,掃描使用者設定的包下面所有的類
  doScanner(properties.getProperty("scanPackage"));
  
  //3.拿到掃描到的類,通過反射機制,例項化,並且放到ioc容器中(k-v  beanName-bean) beanName預設是首字母小寫
  doInstance();
  
  //4.初始化HandlerMapping(將url和method對應上)
  initHandlerMapping();
  
  
}



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

@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
  try {
    //處理請求
    doDispatch(req,resp);
  } catch (Exception e) {
    resp.getWriter().write("500!! Server Exception");
  }

}


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);
  
  //獲取方法的引數列表
  Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();

  //獲取請求的引數
  Map<String, String[]> parameterMap = req.getParameterMap();
  
  //儲存引數值
  Object [] paramValues= new Object[parameterTypes.length];
  
  //方法的引數列表
      for (int i = 0; i<parameterTypes.length; i++){  
          //根據引數名稱，做某些處理  
          String requestParam = parameterTypes[i].getSimpleName();  
          
          
          if (requestParam.equals("HttpServletRequest")){  
              //引數型別已明確，這邊強轉型別  
            paramValues[i]=req;
              continue;  
          }  
          if (requestParam.equals("HttpServletResponse")){  
            paramValues[i]=resp;
              continue;  
          }
          if(requestParam.equals("String")){
            for (Entry<String, String[]> param : parameterMap.entrySet()) {
             String value =Arrays.toString(param.getValue()).replaceAll("\[|\]", "").replaceAll(",\s", ",");
             paramValues[i]=value;
           }
          }
      }  
  //利用反射機制來呼叫
  try {
    method.invoke(this.controllerMap.get(url), paramValues);//第一個引數是method所對應的例項 在ioc容器中
  } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
  }
}



private void  doLoadConfig(String location){
  //把web.xml中的contextConfigLocation對應value值的檔案載入到流裡面
  InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(location);
  try {
    //用Properties檔案載入檔案裡的內容
    properties.load(resourceAsStream);
  } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
  }finally {
    //關流
    if(null!=resourceAsStream){
      try {
        resourceAsStream.close();
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
  
}

private void doScanner(String packageName) {
  //把所有的.替換成/
  URL url  =this.getClass().getClassLoader().getResource("/"+packageName.replaceAll("\.", "/"));
  File dir = new File(url.getFile());
  for (File file : dir.listFiles()) {
    if(file.isDirectory()){
      //遞迴讀取包
      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 {
      //把類搞出來,反射來例項化(只有加@MyController需要例項化)
      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 (Entry<String, Object> entry: ioc.entrySet()) {
      Class<? extends Object> clazz = entry.getValue().getClass();
      if(!clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){
        continue;
      }
      
      //拼url時,是controller頭的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();
  }
  
}


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

}

這裡我們就開發完了自己的SpringMVC，現在我們測試一下：

package com.liugh.core.controller;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

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

@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();
       }
   }
}

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

訪問一個不存在的試試：

到這裡我們就大功告成了！水平有限，文章難免有錯誤，歡迎犧牲自己寶貴時間的讀者，就本文內容直抒己見，我的目的僅僅是希望對讀者有所幫助。

原始碼地址：/github.com/qq53182347/liughMVC

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