【Spring】7.深入理解Spring MVC：从基础概念到高级特性的全面解析

Spring MVC是Spring框架的一个模块，全称为Spring Model-View-Controller，是一个基于Java的实现MVC（Model-View-Controller）设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架。MVC模式是一种用于将应用程序分为三个核心组件的软件设计模式，以便分离内聚关注点，从而使得开发、测试和维护更加容易。

一.基本概念

Model（模型）：负责数据和业务逻辑，即数据的增删改查等操作。
View（视图）：负责展示数据（模型）并且可以提供用户交互的界面，通常是指用户看到的界面。
Controller（控制器）：接收用户请求并将其委托给Model和View去处理，Controller本身不输出任何东西和做任何处理，它只是接收请求并决定调用哪个Model构件去处理请求，然后再确定用哪个View来显示返回的数据。

二.作用

在Web应用中，Spring MVC的作用主要体现在以下几个方面：

解耦：将视图层和业务逻辑层分离，提高代码的可维护性。
灵活的视图支持：支持多种视图技术，如JSP、FreeMarker、Thymeleaf等，允许开发者根据项目需求灵活选择。
请求驱动：以请求为中心，通过注解或配置将请求映射到对应的处理器（Controller中的方法）。
支持RESTful：支持RESTful风格的Web服务开发，简化了API的创建。
集成Spring生态：作为Spring大家族的一部分，Spring MVC能够无缝集成Spring的其他模块，如Spring Security、Spring Data等。
组件化：通过DispatcherServlet、HandlerMapping、ViewResolver等组件，提供了一个完整的请求处理流程。

三.工作流程

Spring MVC的工作原理大致如下：

用户发送请求到服务器，这个请求首先被DispatcherServlet（前端控制器）捕获。
DispatcherServlet将请求委托给HandlerMapping，由它解析请求并映射到相应的Controller。
Controller执行业务逻辑后，返回一个ModelAndView对象，其中包含模型数据和要渲染的视图。
HandlerAdapter将ModelAndView传递给DispatcherServlet。
DispatcherServlet将ModelAndView传递给ViewResolver。
ViewResolver解析视图逻辑名，找到具体的视图实现。
视图将模型数据渲染成HTML，响应给客户端。

Spring MVC通过组件化和注解化的方式，简化了Web应用的开发过程，提高了开发效率和应用的可维护性。

Spring MVC的常用注解可以分为以下几类，每类都包含了注解的作用、使用案例以及使用时需要注意的事项：

四.常用注解

控制器定义注解

@Controller
- 作用：标识该类是一个Spring MVC控制器。
- 使用案例：
```
@Controller
public class MyController {@GetMapping("/greeting")public String sayHello() {return "greeting";}
}
```
- 注意：控制器中的方法通常设计为线程安全的无状态方法。
@RestController
- 作用：组合了@Controller和@ResponseBody，用于类上，意味着该类中的所有方法都默认带有@ResponseBody效果，直接返回数据。
- 使用案例：
```
@RestController
public class MyRestController {@GetMapping("/greeting")public String sayHello() {return "Hello, World!";}
}
```
- 注意：通常用于RESTful Web服务，无需返回视图。

请求映射注解

@RequestMapping

作用：将HTTP请求映射到特定的方法上。

使用案例：

@Controller
public class MyMappingController {@RequestMapping(value = "/hello", method = RequestMethod.GET)public String sayHello(Model model) {model.addAttribute("message", "Hello, Spring MVC!");return "hello";}
}

注意：可以指定请求方法和路径，也可以有额外的属性如请求参数或请求头。

@GetMapping, @PostMapping, @PutMapping, @DeleteMapping
- 作用：分别用于处理GET、POST、PUT、DELETE请求的简便方式。
- 使用案例：
```
@RestController
public class MyRestfulController {@GetMapping("/users/{id}")public User getUserById(@PathVariable Long id) {// 返回用户信息return userService.findById(id);}
}
```
- 注意：它们是@RequestMapping的特化，限制了HTTP请求类型。

请求参数注解

@RequestParam

作用：将请求参数与方法参数绑定。

使用案例：

public String searchByKeyword(@RequestParam String keyword, Model model) {// 根据关键词进行搜索model.addAttribute("results", searchService.search(keyword));return "search-results";
}

注意：可以指定请求参数是否是必需的，默认值是什么。

@PathVariable

作用：从URI路径模板中提取变量。

使用案例：

public String getUserDetails(@PathVariable("username") String username, Model model) {// 根据用户名获取用户详情model.addAttribute("user", userService.findByUsername(username));return "user-details";
}

注意：通常与@RequestMapping一起使用，用于RESTful URI设计。

请求体注解

@RequestBody
- 作用：允许将请求正文中的数据绑定到方法参数上。
- 使用案例：
```
@PostMapping("/users")
public User createUser(@RequestBody User user) {// 创建用户return userService.create(user);
}
```
- 注意：常用于接收JSON格式的请求体，需要配置适当的转换器。
@ResponseBody
- 作用：指示方法的返回值作为HTTP响应正文返回。
- 使用案例：
```
@GetMapping("/users/{id}")
public User getUserById(@PathVariable Long id) {// 获取用户信息return userService.findById(id);
}
```
- 注意：通常用于RESTful Web服务，返回值将被序列化为JSON或XML。

异常处理注解

@ExceptionHandler

作用：用于全局或特定异常的处理。

使用案例：

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(NotFoundException.class)public ResponseEntity<String> handleNotFoundException() {return ResponseEntity.notFound().build();}
}

注意：可以捕获并处理控制器中抛出的异常。

数据注解

@ModelAttribute
- 作用：用于将请求参数或Session中的对象绑定到模型中。
- 使用案例：
```
public String showForm(@ModelAttribute("user") User user) {// 显示表单return "user-form";
}
```
- 注意：可以用于表单数据的初始化。

安全性注解

@CrossOrigin
- 作用：用于跨域资源共享。
- 使用案例：
```
@RestController
@CrossOrigin(origins = "http://localhost:4200")
public class MyRestController {// ...
}
```
- 注意：应谨慎使用，以避免开放不受限制的外部访问。

`@ControllerAdvice` 或 `@RestControllerAdvice`

作用：定义全局的控制器增强功能，如异常处理器、数据预处理等。

使用案例：

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleException(Exception e) {// 全局异常处理逻辑}
}

注意：可以集中处理全局的控制器相关事宜。使用全局注解时，需要注意它们之间的相互影响，确保全局配置符合应用程序的整体架构和设计原则。此外，全局配置的更改可能会影响到整个应用程序的行为，因此在进行全局配置时需要谨慎。

这些注解的组合使用，为Spring MVC应用程序提供了强大的请求映射能力和数据处理能力。在使用过程中，应根据实际需求和最佳实践来选择和配置注解，以确保应用程序的安全性和高效性。

五.异常处理机制

Spring MVC的异常处理机制是一种强大且灵活的错误处理方式，允许开发者捕获和处理应用程序中的异常，以提供更友好的反馈给客户端。以下是Spring MVC处理异常的详细解释和如何自定义异常处理器的步骤：

处理异常的基本流程

异常抛出：
- 当Spring MVC中的Controller处理方法执行业务逻辑时，如果遇到任何问题导致异常被抛出，该异常会被Spring MVC框架捕获。
查找异常处理器：
- Spring MVC会查找是否有匹配的异常处理器可以处理这个异常。异常处理器是带有@ExceptionHandler注解的方法。
执行异常处理器：
- 如果找到合适的异常处理器，Spring MVC会调用该处理器中的相关方法来处理异常。
返回错误响应：
- 异常处理器负责生成一个适当的响应，可以是一个错误页面、一个JSON对象、一个HTML字符串，或者任何其他类型的响应体。
无匹配的异常处理器：
- 如果没有找到匹配的异常处理器，Spring MVC将使用其默认的异常处理策略。

自定义异常处理器

定义异常处理器类：
- 创建一个新的类，使用@ControllerAdvice注解来声明这是一个异常处理器类。这个类可以捕获所有Spring MVC控制器抛出的异常。
```
@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {// 这里可以定义异常处理方法
}
```

定义异常处理方法：

在异常处理器类中定义方法，使用@ExceptionHandler注解指定可以处理的异常类型。

@ExceptionHandler(MethodArgumentNotValidException.class)
public ResponseEntity<String> handleValidationException(MethodArgumentNotValidException ex) {// 构建并返回一个包含验证错误信息的响应实体String errorMessage = "Validation failed: " + ex.getBindingResult().toString();return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(errorMessage);
}

处理方法的返回值：
- 异常处理方法可以返回多种类型的值，如ModelAndView、View、String、ResponseEntity等。
配置异常处理顺序：
- 如果有多个异常处理器可以处理同一个异常，可以通过@Order注解或实现Ordered接口来指定处理顺序。
使用ResponseEntity：
- 使用ResponseEntity可以自定义响应的状态码、头部信息以及响应体。
全局与局部异常处理器：
- @ControllerAdvice可以用于全局异常处理，也可以限制在特定的包或控制器上使用@Profile或@Component注解来定义局部异常处理器。
异常处理的响应体：
- 对于@RestController或@RestControllerAdvice注解的类，异常处理方法的返回值会直接作为响应体返回，无需显式使用@ResponseBody注解。
自定义异常：
- 可以创建自定义异常类，使得异常处理器能够更精细地处理特定的业务场景。
日志记录：
- 在异常处理方法中，可以记录异常日志，便于问题的追踪和调试。

通过自定义异常处理器，可以控制异常信息的呈现方式，提供更友好的错误提示，同时确保API的安全性和稳定性。自定义异常处理器是RESTful API设计中不可或缺的一部分，它提升了用户体验并有助于API的健壮性。

六.高级特性

Spring MVC 提供了一系列高级特性，用以增强应用程序的功能和性能。以下是一些重要的高级特性及其用途、使用方法和注意事项：

拦截器（Interceptor）

用途：拦截器用于在请求处理前后执行通用的处理逻辑，如日志记录、安全验证、事务管理等。

使用案例：

public class MyInterceptor implements HandlerInterceptor {@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) {// 在请求处理之前执行的操作，如权限检查return true; // 返回 true 表示继续执行请求，返回 false 表示中断请求}@Overridepublic void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) {// 请求处理之后执行的操作，如统一的响应格式处理}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) {// 请求完成后执行的操作，如资源清理}
}@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {@Overridepublic void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {registry.addInterceptor(new MyInterceptor()).addPathPatterns("/**") // 所有路径.excludePathPatterns("/css/**", "/js/**"); // 排除静态资源路径}
}

注意：拦截器可能会影响性能，需要谨慎使用。拦截器的执行顺序可以在注册时指定。

过滤器（Filter）

用途：过滤器用于在请求进入DispatcherServlet之前进行预处理，如日志记录、安全控制、监控等。

使用案例：

@WebFilter("/*")
public class MyFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {// 初始化过滤器}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) {// 在请求进入DispatcherServlet之前执行的操作filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse); // 继续过滤器链// 在请求离开DispatcherServlet之后执行的操作}@Overridepublic void destroy() {// 销毁过滤器}
}

注意：过滤器主要用于处理通用的预处理和后处理逻辑，不涉及请求映射。

格式化器（Formatter）

用途：格式化器用于自定义数据的格式化和解析，特别是对于日期、数字等类型的数据。

使用案例：

public class MyFormatter implements Formatter<Date> {@Overridepublic Date parse(String text, Locale locale) throws ParseException {// 实现字符串到日期的转换逻辑return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd").parse(text);}@Overridepublic String print(Date object, Locale locale) {// 实现日期到字符串的转换逻辑return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd").format(object);}
}@Configuration
public class FormatterConfig {@Beanpublic Formatter<Date> dateFormatter() {return new MyFormatter();}
}

注意：格式化器需要注册到Spring MVC的格式化器工厂中，并且与字段的注解结合使用。

异步请求处理

用途：异步请求处理允许应用程序在后台线程中处理长时间运行的任务，而不阻塞请求线程。

使用案例：

@Controller
public class AsyncController {@RequestMapping(value = "/async", method = RequestMethod.GET)public Callable<String> handleRequest() {return () -> {// 执行耗时操作Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作return "asyncResult";};}
}

注意：异步请求处理需要配置线程池，并且要处理好异常和超时情况。可以使用@Async注解在方法上启用异步执行。

这些高级特性在Spring MVC中发挥着重要作用，它们提供了一种灵活的方式来增强应用程序的功能和性能。在使用这些特性时，需要仔细考虑它们对应用程序的影响，并确保它们被正确配置和使用。

七.Spring MVC与Spring Boot的关系

Spring MVC 和 Spring Boot 的关系可以概括为：

补充关系：Spring MVC 是 Spring 框架的一部分，专注于 Web 应用的模型-视图-控制器模式。Spring Boot 是一个独立的项目，提供了简化的初始搭建以及开发过程。
简化配置：Spring Boot 通过自动配置和起步依赖（starters）减少了传统 Spring MVC 应用所需的大量配置。
集成使用：Spring Boot 并没有取代 Spring MVC，而是与其集成，让开发者可以轻松地在 Spring Boot 应用中使用 Spring MVC。
快速开发：Spring Boot 鼓励使用约定优于配置的原则，加快了开发速度。
微服务支持：Spring Boot 与 Spring Cloud 等微服务项目配合，支持构建微服务应用。

在实践中，Spring Boot 应用通常会包含 Spring MVC 作为处理 Web 请求的组件，Spring Boot 提供了对 Spring MVC 的自动配置支持，使得开发者可以快速搭建 RESTful API 或传统的 Web 应用。

Spring MVC作为一个功能强大且灵活的Web框架，为Java开发者提供了构建高效、可维护Web应用的坚实基础。从基础的MVC模式到高级的异步处理和格式化，Spring MVC不断扩展其能力，以适应快速变化的Web开发需求。同时，Spring Boot的出现进一步简化了Spring MVC的应用，让开发者能够更加专注于业务逻辑的实现。