SpringBoot 统一功能的处理

1. 用户登录权限校验

1.1 最初用户登录验证

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
/**
* 某⽅法 1
*/
@RequestMapping("/m1")
public Object method(HttpServletRequest request) {// 有 session 就获取，没有不会创建HttpSession session = request.getSession(false);if (session != null && session.getAttribute("userinfo") != null) {// 说明已经登录，业务处理return true;} else {// 未登录return false;}
}
/**
* 某⽅法 2
*/
@RequestMapping("/m2")
public Object method2(HttpServletRequest request) {// 有 session 就获取，没有不会创建HttpSession session = request.getSession(false);if (session != null && session.getAttribute("userinfo") != null) {// 说明已经登录，业务处理return true;} else {// 未登录return false;}
}
// 其他⽅法...
}

从上述代码中可以看出每个方法都相同的登录权限校验 , 这样做的缺点是:

• 每个方法中都要单独写用户登录验证的方法 , 即使封装成公共方法 , 也一样要在方法中传参判断.
• 添加控制器越多, 调用用户登录的方法也越多 , 这样后期会增大维护成本.
• 用户登录方法与接下来的业务实现没有任何关联 , 但还是要每个方法中写一遍.

因此, 使用 AOP 思想, 进行统一用户登录验证迫在眉睫.

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1.2 Spring AOP 统一用户登录验证的问题

一说到用户登录验证 , 第一个想到的方法就是 , Spring AOP 前置或环绕通知来实现 , 具体实现代码如下:

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Aspect
@Component
public class UserAspect {// 定义切点⽅法 controller 包下、⼦孙包下所有类的所有⽅法@Pointcut("execution(* com.example.demo.controller..*.*(..))")public void pointcut(){ }// 前置⽅法@Before("pointcut()")public void doBefore(){}// 环绕⽅法@Around("pointcut()")public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint){Object obj = null;System.out.println("Around ⽅法开始执⾏");try {// 执⾏拦截⽅法obj = joinPoint.proceed();} catch (Throwable throwable) {throwable.printStackTrace();}System.out.println("Around ⽅法结束执⾏");return obj;}
}

但是在 Spring AOP 的切面中实现用户登录校验有以下两个缺点:

• 没法获取到 HttpSession 对象
• 由于需要拦截一部分方法 , 另一部分是不拦截的 , 如注册和登录方法不拦截 , 这样的话排除规则将无法定义.

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1.3 SpringAOP 拦截器

Spring 中提供了具体的实现拦截器 HandlerInterceptor , 拦截器的实现分为以下两个步骤:

• 创建自定义拦截器 , 实现 HandlerInterceptor 接口的 preHandle(执行具体方法之前的预处理) 方法.
• 将自定义拦截器加入 WebMvcConfigurer 的 addInterceptors 方法中.

具体实现如下:

1.3.1 实现自定义拦截器

//定义拦截器
@Component
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
//    调用目标方法之前执行的方法
//    此方法返回 boolean 类型的值 , 如果返回值为 true, 继续执行剩余流程, 否则表示拦截器验证未通过, 剩余的不在执行@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {HttpSession session = request.getSession(false);if (session != null || session.getAttribute("session_userinfo") != null){return true;}//如果执行失败不能直接给前端返回一个状态码, 后端必须明确告诉前端异常信息, 但状态码必须是200, //原理类似于确认应答, 如果是异常状态码前端无法接收到信息.response.setContentType("application/json;charset=utf8");response.getWriter().println("{\"code\":-1, \"msg\":\"登录失败\", \"data\":\"\"}");return false;}
}

1.3.2 将自定义拦截器加入到系统配置

@Configuration
public class MyConfig implements WebMvcConfigurer {@Autowiredprivate LoginInterceptor loginInterceptor;@Overridepublic void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {registry.addInterceptor(loginInterceptor).addPathPatterns("/**").excludePathPatterns("/user/login")//排除登录.excludePathPatterns("/user/reg");//排除注册}
}

其中:

• addPathPatterns() 表示需要拦截的 URL
• excludePathPatterns() 表示需要排除的 URL

1.4 拦截器实现原理

1.4.1 实现流程图

Spring 项目中 , 正常的程序调用如下:

然而有了拦截器之后 , 就会在 Controller 之间进行预处理操作:

1.4.2 实现源码剖析

通过观察 Spring Boot 控制台的打印信息可知 , 所有的 Controller 执行都会通过一个调度器 DispatcherServlet 来实现.

所有方法都会执行 DispatcherServlet 中的 doDispatch 调度方法 , doDispatch 源码如下:

通过源码可以看出 , 执行 Controller 之前, 会先调用预处理方法 applyPreHandle() , applyPreHandle() 源码如下:

boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {for(int i = 0; i < this.interceptorList.size(); this.interceptorIndex = i++) {//获取所有拦截器, 并调用preHandle()方法HandlerInterceptor interceptor = (HandlerInterceptor)this.interceptorList.get(i);if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {this.triggerAfterCompletion(request, response, (Exception)null);return false;}}return true;}

通过源码可以看出 , applyPreGHandle() 会获取所有拦截器 HandlerInterceptor 并执行其中的 preHandle()方法 , 由此就与上文中的拦截器定义相对应.

通过上述源码分析 , 拦截器也是通过动态代理和环绕通知是思想实现的 , 大体流程如下:

1.5 统一访问前缀添加

在企业开发中 , 如果我们的项目工程较大且多个项目部署到同一台服务器上 , 如果不给具体的项目添加前缀 , 那么就会极大的增加维护成本.

eg. 给当前项目所有请求地址添加 api 前缀:

@Configuaration
public class AppConfig implement WebMvcConfigurer(){@Overridepublic void configurePathMatch(PathMatchConfigure configure){configure.addPathPrefix("api",c -> true)}
}

第二个参数为表达式 , 设置 true 表示启动前缀.

那么后续访问时 , URL 都需要加上 api 前缀.

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2. 统一异常处理

统一异常处理使用的是 @ControllerAdvice + @ExceptionHandler 来实现的 , @ControllerAdvice 表示控制器通知类 , @ExceptionHandler 表示异常处理器 , 两个结合表示出现异常时执行某个通知 , 也就是执行某个方法事件 , 具体实现代码如下:

无论后端执行结果如何 , 都会给前端返回一个明确的信息.

2.1 创建一个异常处理类

import java.util.HashMap;@ControllerAdvice//针对 Controller 的增强方法, 会检测控制器的异常
public class MyExceptionAdvice{}

2.2 创建异常检测的类和异常处理方法

import java.util.HashMap;@ControllerAdvice//针对 Controller 的增强方法, 会检测控制器的异常
@ResponseBody //返回非静态页面 (数据)
public class MyExceptionAdvice{@ExceptionHandler(NullPointerException.class)public HashMap<String, Object> doNullPointerException(NullPointerException e){HashMap<String, 0bject> result = new HashMap<>();result.put("code", -1);result.put("msg", "空指针: " + e.getMessage());result.put("data", null);return result;}//默认异常处理, 当具体异常匹配不到时, 执行此方法@ExceptionHandler(Exception.class)public HashMap<String, Object> doException(Exception e){HashMap<String, 0bject> result = new HashMap<>();result.put("code", -300);result.put("msg", "Exception: " + e.getMessage());result.put("data", null);return result;}
}

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3. 统一数据返回

3.1为什么需要统一数据返回?

1. 方便前端程序员更好的接收和解析数据接口返回的数据
2. 降低前后端沟通成本
3. 有利于统一的数据维护和修改
4. 有利于后端技术部门统一标准的规定

保底策略 , 强制性统一数据返回 , 返回数据之前进行数据重写

3.2 统一数据返回格式的实现

统一返回数据的格式可以使用 @ControllerAdvice + ResponseBodeyAdvice 的方式实现 , 实现代码如下:

@ControllerAdvice
public class ResponseAdvice implements ResponseBodyAdvice {//只有 true 时, 才会执行 beforeBodyWriter()@Overridepublic boolean supports(MethodParameter returnType, Class converterType) {return true;}//返回数据之前对数据进行重写@Overridepublic Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType selectedContentType, Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {//首先判断是否已经是标准格式了if (body instanceof HashMap){return body;}// 重写返回结果, 让其返回一个统一的数据格式HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();result.put("code", 200);result.put("msg", null);result.put("data", body);return result;}
}

Tips: 实际开发中 , 通常不建议将 HashMap 作为返回类型 , 因为使用 HashMap 作为返回类型，无法提供类型信息，容易导致数据解析错误或类型转换异常 , 可读性差 , 维护困难.

3.3 统一异常处理在遇到 String 返回类型时报错的问题

当返回类型是 String 时

@RequestMapping("/login")public String login(){return "login";}

控制台抛出异常:

如果剖析一下返回执行流程:

1. 方法返回的是 String
2. 统一数据返回之前处理 ----> String 转换为 HashMap
3. 将 HashMap 转换为 application/json 字符串给前端

通过抓包可以看出 , 返回给前端的是 json 格式的数据 , 因此异常出现在第三步.

第三步转换时 , 首先查看原 Body 的数据类型:

1. 是 String --> 调用 StringHttpMessageConverter 进行类型转换
2. 非 String --> 调用 HttpMessageConverter 进行类型转换

总而言之 , 原本是 HashMap 类型的数据 , 却被判断成 String 类型的数据 , 并调用 StringHttpMessageConverter 进行类型转换 , 于是就出现了 HashMap cannot be cast to java.lang.String

解决方案:

1. 通过修改配置文件将 StringHttpMessageConverter 这个转换器从项目中去除.
2. 在统一数据重写时 , 单独处理 String 类型 , 让其返回一个 String 字符串 , 而非 HashMap

解决方案一:

@Configuration
public class MyConfig implements WebMvcConfigurer {/*** 移除 StringHttpMessageConverter()* @param converters*/@Overridepublic void configureMessageConverters(List<HttpMessageConverter<?>> converters) {converters.removeIf(converter -> converters instanceof StringHttpMessageConverter);}
}

解决方案二:

@Autowiredprivate ObjectMapper objectMapper;@SneakyThrows@Overridepublic Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType selectedContentType, Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {//首先判断是否已经是标准格式了if (body instanceof HashMap){return body;}// 重写返回结果, 让其返回一个统一的数据格式HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();result.put("code", 200);result.put("msg", null);result.put("data", body);if (body instanceof HashMap){
//            返回一个 String 字符串objectMapper.writeValueAsString(result);}return result;}

3.4 ControllerAdvice 源码剖析

点击 @ControllerAdvice 实现源码如下:

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface ControllerAdvice {@AliasFor("basePackages")String[] value() default {};@AliasFor("value")String[] basePackages() default {};Class<?>[] basePackageClasses() default {};Class<?>[] assignableTypes() default {};Class<? extends Annotation>[] annotations() default {};
}

从上述源码中可以看出 @ControllerAdvice 派生于 @Component 组件 , 而所有的组件初始化都会调用 InitializingBean 接口.

通过查询 InitializingBean , 可以发现其中 Spring MVC 实现子类是 RequestMappingHandlerAdapter , 里面有一个 afterPropertiesSet() 方法 , 表示所有参数设置完成之后执行的方法.

package org.springframework.beans.factory;public interface InitializingBean {void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

在 afterPropertiesSet() 中有一个 initControllerAdviceCache 方法, 此方法的源码如下:

分析可知 , 该方法会查找所有的 @ControllerAdvice 类 , 这些类未被存入容器中 , 但发生某个时间时 , 会调用相应的 Advice 方法 , 比如返回数据前调用统一数据封装.
gHandlerAdapter , 里面有一个 afterPropertiesSet() 方法 , 表示所有参数设置完成之后执行的方法.

package org.springframework.beans.factory;public interface InitializingBean {void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

在 afterPropertiesSet() 中有一个 initControllerAdviceCache 方法, 此方法的源码如下:

[外链图片转存中…(img-mo8rbC9p-1689386373868)]

分析可知 , 该方法会查找所有的 @ControllerAdvice 类 , 这些类未被存入容器中 , 但发生某个时间时 , 会调用相应的 Advice 方法 , 比如返回数据前调用统一数据封装.