• SpringMVC源码剖析（四）- DispatcherServlet请求转发的实现

    SpringMVC完成初始化流程之后，就进入Servlet标准生命周期的第二个阶段，即“service”阶段。在“service”阶段中，每一次Http请求到来，容器都会启动一个请求线程，通过service()方法，委派到doGet()或者doPost()这些方法，完成Http请求的处理。

    在初始化流程中，SpringMVC巧妙的运用依赖注入读取参数，并最终建立一个与容器上下文相关联的spring子上下文。这个子上下文，就像Struts2中xwork容器一样，为接下来的Http处理流程中各种编程元素提供了容身之所。如果说将Spring上下文关联到Servlet容器中，是SpringMVC框架的第一个亮点，那么在请求转发流程中，SpringMVC对各种处理环节编程元素的抽象，就是另外一个独具匠心的亮点。

    Struts2采取的是一种完全和Web容器隔离和解耦的事件机制。诸如Action对象、Result对象、Interceptor对象，这些都是完全脱离Servlet容器的编程元素。Struts2将数据流和事件处理完全剥离开来，从Http请求中读取数据后，下面的事件处理流程就只依赖于这些数据，而完全不知道有Web环境的存在。

    反观SpringMVC，无论HandlerMapping对象、HandlerAdapter对象还是View对象，这些核心的接口所定义的方法中，HttpServletRequest和HttpServletResponse对象都是直接作为方法的参数出现的。这也就意味着，框架的设计者，直接将SpringMVC框架和容器绑定到了一起。或者说，整个SpringMVC框架，都是依托着Servlet容器元素来设计的。下面就来看一下，源码中是如何体现这一点的。

    1.请求转发的入口

    就像任何一个注册在容器中的Servlet一样，DispatcherServlet也是通过自己的service()方法来接收和转发Http请求到具体的doGet()或doPost()这些方法的。以一次典型的GET请求为例，经过HttpServlet基类中service()方法的委派，请求会被转发到doGet()方法中。doGet()方法，在DispatcherServlet的父类FrameworkServlet类中被覆写。

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    1. @Override  
    2. protected final void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
    3.         throws ServletException, IOException {  
    4.   
    5.     processRequest(request, response);  
    6. }  

    可以看到，这里只是简单的转发到processRequest()这个方法。

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    1. protected final void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
    2.         throws ServletException, IOException {  
    3.   
    4.     long startTime = System.currentTimeMillis();  
    5.     Throwable failureCause = null;  
    6.   
    7.     // Expose current LocaleResolver and request as LocaleContext.  
    8.     LocaleContext previousLocaleContext = LocaleContextHolder.getLocaleContext();  
    9.     LocaleContextHolder.setLocaleContext(buildLocaleContext(request), this.threadContextInheritable);  
    10.   
    11.     // Expose current RequestAttributes to current thread.  
    12.     RequestAttributes previousRequestAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();  
    13.     ServletRequestAttributes requestAttributes = null;  
    14.     if (previousRequestAttributes == null || previousRequestAttributes.getClass().equals(ServletRequestAttributes.class)) {  
    15.         requestAttributes = new ServletRequestAttributes(request);  
    16.         RequestContextHolder.setRequestAttributes(requestAttributes, this.threadContextInheritable);  
    17.     }  
    18.   
    19.     if (logger.isTraceEnabled()) {  
    20.         logger.trace("Bound request context to thread: " + request);  
    21.     }  
    22.   
    23.     try {  
    24.         doService(request, response);  
    25.     }  
    26.     catch (ServletException ex) {  
    27.         failureCause = ex;  
    28.         throw ex;  
    29.     }  
    30.     catch (IOException ex) {  
    31.         failureCause = ex;  
    32.         throw ex;  
    33.     }  
    34.     catch (Throwable ex) {  
    35.         failureCause = ex;  
    36.         throw new NestedServletException("Request processing failed", ex);  
    37.     }  
    38.   
    39.     finally {  
    40.         // Clear request attributes and reset thread-bound context.  
    41.         LocaleContextHolder.setLocaleContext(previousLocaleContext, this.threadContextInheritable);  
    42.         if (requestAttributes != null) {  
    43.             RequestContextHolder.setRequestAttributes(previousRequestAttributes, this.threadContextInheritable);  
    44.             requestAttributes.requestCompleted();  
    45.         }  
    46.         if (logger.isTraceEnabled()) {  
    47.             logger.trace("Cleared thread-bound request context: " + request);  
    48.         }  
    49.   
    50.         if (logger.isDebugEnabled()) {  
    51.             if (failureCause != null) {  
    52.                 this.logger.debug("Could not complete request", failureCause);  
    53.             }  
    54.             else {  
    55.                 this.logger.debug("Successfully completed request");  
    56.             }  
    57.         }  
    58.         if (this.publishEvents) {  
    59.             // Whether or not we succeeded, publish an event.  
    60.             long processingTime = System.currentTimeMillis() - startTime;  
    61.             this.webApplicationContext.publishEvent(  
    62.                     new ServletRequestHandledEvent(this,  
    63.                             request.getRequestURI(), request.getRemoteAddr(),  
    64.                             request.getMethod(), getServletConfig().getServletName(),  
    65.                             WebUtils.getSessionId(request), getUsernameForRequest(request),  
    66.                             processingTime, failureCause));  
    67.         }  
    68.     }  
    69. }  

    代码有点长，理解的要点是以doService()方法为区隔，前一部分是将当前请求的Locale对象和属性，分别设置到LocaleContextHolder和RequestContextHolder这两个抽象类中的ThreadLocal对象中，也就是分别将这两个东西和请求线程做了绑定。在doService()处理结束后，再恢复回请求前的LocaleContextHolder和RequestContextHolder，也即解除线程绑定。每次请求处理结束后，容器上下文都发布了一个ServletRequestHandledEvent事件，你可以注册监听器来监听该事件。

    可以看到，processRequest()方法只是做了一些线程安全的隔离，真正的请求处理，发生在doService()方法中。点开FrameworkServlet类中的doService()方法。

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    1. protected abstract void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  
    2.         throws Exception;  

    又是一个抽象方法，这也是SpringMVC类设计中的惯用伎俩：父类抽象处理流程，子类给予具体的实现。真正的实现是在DispatcherServlet类中。

    让我们接着看DispatcherServlet类中实现的doService()方法。

    [java] view plain copy
     
    1. @Override  
    2. protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {  
    3.     if (logger.isDebugEnabled()) {  
    4.         String requestUri = urlPathHelper.getRequestUri(request);  
    5.         logger.debug("DispatcherServlet with name '" + getServletName() + "' processing " + request.getMethod() +  
    6.                 " request for [" + requestUri + "]");  
    7.     }  
    8.   
    9.     // Keep a snapshot of the request attributes in case of an include,  
    10.     // to be able to restore the original attributes after the include.  
    11.     Map<String, Object> attributesSnapshot = null;  
    12.     if (WebUtils.isIncludeRequest(request)) {  
    13.         logger.debug("Taking snapshot of request attributes before include");  
    14.         attributesSnapshot = new HashMap<String, Object>();  
    15.         Enumeration<?> attrNames = request.getAttributeNames();  
    16.         while (attrNames.hasMoreElements()) {  
    17.             String attrName = (String) attrNames.nextElement();  
    18.             if (this.cleanupAfterInclude || attrName.startsWith("org.springframework.web.servlet")) {  
    19.                 attributesSnapshot.put(attrName, request.getAttribute(attrName));  
    20.             }  
    21.         }  
    22.     }  
    23.   
    24.     // Make framework objects available to handlers and view objects.  
    25.     request.setAttribute(WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, getWebApplicationContext());  
    26.     request.setAttribute(LOCALE_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.localeResolver);  
    27.     request.setAttribute(THEME_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.themeResolver);  
    28.     request.setAttribute(THEME_SOURCE_ATTRIBUTE, getThemeSource());  
    29.   
    30.     FlashMap inputFlashMap = this.flashMapManager.retrieveAndUpdate(request, response);  
    31.     if (inputFlashMap != null) {  
    32.         request.setAttribute(INPUT_FLASH_MAP_ATTRIBUTE, Collections.unmodifiableMap(inputFlashMap));  
    33.     }  
    34.     request.setAttribute(OUTPUT_FLASH_MAP_ATTRIBUTE, new FlashMap());  
    35.     request.setAttribute(FLASH_MAP_MANAGER_ATTRIBUTE, this.flashMapManager);  
    36.   
    37.     try {  
    38.         doDispatch(request, response);  
    39.     }  
    40.     finally {  
    41.         // Restore the original attribute snapshot, in case of an include.  
    42.         if (attributesSnapshot != null) {  
    43.             restoreAttributesAfterInclude(request, attributesSnapshot);  
    44.         }  
    45.     }  
    46. }  

    几个requet.setAttribute()方法的调用，将前面在初始化流程中实例化的对象设置到http请求的属性中，供下一步处理使用，其中有容器的上下文对象、本地化解析器等SpringMVC特有的编程元素。不同于Struts2中的ValueStack，SpringMVC的数据并没有从HttpServletRequest对象中抽离出来再存进另外一个编程元素，这也跟SpringMVC的设计思想有关。因为从一开始，SpringMVC的设计者就认为，不应该将请求处理过程和Web容器完全隔离。

    所以，你可以看到，真正发生请求转发的方法doDispatch()中，它的参数是HttpServletRequest和HttpServletResponse对象。这给我们传递的意思也很明确，从request中能获取到一切请求的数据，从response中，我们又可以往服务器端输出任何响应，Http请求的处理，就应该围绕这两个对象来设计。我们不妨可以将SpringMVC这种设计方案，是从Struts2的过度设计中吸取教训，而向Servlet编程的一种回归和简化。

    2.请求转发的抽象描述

    接下来让我们看看doDispatch()这个整个请求转发流程中最核心的方法。DispatcherServlet所接收的Http请求，经过层层转发，最终都是汇总到这个方法中来进行最后的请求分发和处理。doDispatch()这个方法的内容，就是SpringMVC整个框架的精华所在。它通过高度抽象的接口，描述出了一个MVC（Model-View-Controller）设计模式的实现方案。Model、View、Controller三种层次的编程元素，在SpringMVC中都有大量的实现类，各种处理细节也是千差万别。但是，它们最后都是由，也都能由doDispatch()方法来统一描述，这就是接口和抽象的威力，万变不离其宗。

    先来看一下doDispatch()方法的庐山真面目。

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    1. protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {  
    2.     HttpServletRequest processedRequest = request;  
    3.     HandlerExecutionChain mappedHandler = null;  
    4.     int interceptorIndex = -1;  
    5.   
    6.     try {  
    7.         ModelAndView mv;  
    8.         boolean errorView = false;  
    9.   
    10.         try {  
    11.             processedRequest = checkMultipart(request);  
    12.   
    13.             // Determine handler for the current request.  
    14.             mappedHandler = getHandler(processedRequest, false);  
    15.             if (mappedHandler == null || mappedHandler.getHandler() == null) {  
    16.                 noHandlerFound(processedRequest, response);  
    17.                 return;  
    18.             }  
    19.   
    20.             // Determine handler adapter for the current request.  
    21.             HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());  
    22.   
    23.             // Process last-modified header, if supported by the handler.  
    24.             String method = request.getMethod();  
    25.             boolean isGet = "GET".equals(method);  
    26.             if (isGet || "HEAD".equals(method)) {  
    27.                 long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());  
    28.                 if (logger.isDebugEnabled()) {  
    29.                     String requestUri = urlPathHelper.getRequestUri(request);  
    30.                     logger.debug("Last-Modified value for [" + requestUri + "] is: " + lastModified);  
    31.                 }  
    32.                 if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {  
    33.                     return;  
    34.                 }  
    35.             }  
    36.   
    37.             // Apply preHandle methods of registered interceptors.  
    38.             HandlerInterceptor[] interceptors = mappedHandler.getInterceptors();  
    39.             if (interceptors != null) {  
    40.                 for (int i = 0; i < interceptors.length; i++) {  
    41.                     HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];  
    42.                     if (!interceptor.preHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler())) {  
    43.                         triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);  
    44.                         return;  
    45.                     }  
    46.                     interceptorIndex = i;  
    47.                 }  
    48.             }  
    49.   
    50.             // Actually invoke the handler.  
    51.             mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());  
    52.   
    53.             // Do we need view name translation?  
    54.             if (mv != null && !mv.hasView()) {  
    55.                 mv.setViewName(getDefaultViewName(request));  
    56.             }  
    57.   
    58.             // Apply postHandle methods of registered interceptors.  
    59.             if (interceptors != null) {  
    60.                 for (int i = interceptors.length - 1; i >= 0; i--) {  
    61.                     HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];  
    62.                     interceptor.postHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler(), mv);  
    63.                 }  
    64.             }  
    65.         }  
    66.         catch (ModelAndViewDefiningException ex) {  
    67.             logger.debug("ModelAndViewDefiningException encountered", ex);  
    68.             mv = ex.getModelAndView();  
    69.         }  
    70.         catch (Exception ex) {  
    71.             Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);  
    72.             mv = processHandlerException(processedRequest, response, handler, ex);  
    73.             errorView = (mv != null);  
    74.         }  
    75.   
    76.         // Did the handler return a view to render?  
    77.         if (mv != null && !mv.wasCleared()) {  
    78.             render(mv, processedRequest, response);  
    79.             if (errorView) {  
    80.                 WebUtils.clearErrorRequestAttributes(request);  
    81.             }  
    82.         }  
    83.         else {  
    84.             if (logger.isDebugEnabled()) {  
    85.                 logger.debug("Null ModelAndView returned to DispatcherServlet with name '" + getServletName() +  
    86.                         "': assuming HandlerAdapter completed request handling");  
    87.             }  
    88.         }  
    89.   
    90.         // Trigger after-completion for successful outcome.  
    91.         triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);  
    92.     }  
    93.   
    94.     catch (Exception ex) {  
    95.         // Trigger after-completion for thrown exception.  
    96.         triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);  
    97.         throw ex;  
    98.     }  
    99.     catch (Error err) {  
    100.         ServletException ex = new NestedServletException("Handler processing failed", err);  
    101.         // Trigger after-completion for thrown exception.  
    102.         triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);  
    103.         throw ex;  
    104.     }  
    105.   
    106.     finally {  
    107.         // Clean up any resources used by a multipart request.  
    108.         if (processedRequest != request) {  
    109.             cleanupMultipart(processedRequest);  
    110.         }  
    111.     }  
    112. }  

    真是千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面。我们在第一篇《SpringMVC源码剖析（一）- 从抽象和接口说起》中所描述的各种编程元素，依次出现在该方法中。HandlerMapping、HandlerAdapter、View这些接口的设计，我们在第一篇中已经讲过。现在我们来重点关注一下HandlerExecutionChain这个对象。

    从上面的代码中，很明显可以看出一条线索，整个方法是围绕着如何获取HandlerExecutionChain对象，执行HandlerExecutionChain对象得到相应的视图对象，再对视图进行渲染这条主线来展开的。HandlerExecutionChain对象显得异常重要。

    因为Http请求要进入SpringMVC的处理体系，必须由HandlerMapping接口的实现类映射Http请求，得到一个封装后的HandlerExecutionChain对象。再由HandlerAdapter接口的实现类来处理这个HandlerExecutionChain对象所包装的处理对象，来得到最后渲染的视图对象。

    视图对象是用ModelAndView对象来描述的，名字已经非常直白，就是数据和视图，其中的数据，由HttpServletRequest的属性得到，视图就是由HandlerExecutionChain封装的处理对象处理后得到。当然HandlerExecutionChain中的拦截器列表HandlerInterceptor，会在处理过程的前后依次被调用，为处理过程留下充足的扩展点。

    所有的SpringMVC框架元素，都是围绕着HandlerExecutionChain这个执行链来发挥效用。我们来看看，HandlerExecutionChain类的代码。

    [java] view plain copy
     
    1. package org.springframework.web.servlet;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4. import java.util.Arrays;  
    5. import java.util.List;  
    6.   
    7. import org.springframework.util.CollectionUtils;  
    8.   
    9. public class HandlerExecutionChain {  
    10.   
    11.     private final Object handler;  
    12.   
    13.     private HandlerInterceptor[] interceptors;  
    14.   
    15.     private List<HandlerInterceptor> interceptorList;  
    16.   
    17.     public HandlerExecutionChain(Object handler) {  
    18.         this(handler, null);  
    19.     }  
    20.   
    21.     public HandlerExecutionChain(Object handler, HandlerInterceptor[] interceptors) {  
    22.         if (handler instanceof HandlerExecutionChain) {  
    23.             HandlerExecutionChain originalChain = (HandlerExecutionChain) handler;  
    24.             this.handler = originalChain.getHandler();  
    25.             this.interceptorList = new ArrayList<HandlerInterceptor>();  
    26.             CollectionUtils.mergeArrayIntoCollection(originalChain.getInterceptors(), this.interceptorList);  
    27.             CollectionUtils.mergeArrayIntoCollection(interceptors, this.interceptorList);  
    28.         }  
    29.         else {  
    30.             this.handler = handler;  
    31.             this.interceptors = interceptors;  
    32.         }  
    33.     }  
    34.   
    35.     public Object getHandler() {  
    36.         return this.handler;  
    37.     }  
    38.   
    39.     public void addInterceptor(HandlerInterceptor interceptor) {  
    40.         initInterceptorList();  
    41.         this.interceptorList.add(interceptor);  
    42.     }  
    43.   
    44.     public void addInterceptors(HandlerInterceptor[] interceptors) {  
    45.         if (interceptors != null) {  
    46.             initInterceptorList();  
    47.             this.interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));  
    48.         }  
    49.     }  
    50.   
    51.     private void initInterceptorList() {  
    52.         if (this.interceptorList == null) {  
    53.             this.interceptorList = new ArrayList<HandlerInterceptor>();  
    54.         }  
    55.         if (this.interceptors != null) {  
    56.             this.interceptorList.addAll(Arrays.asList(this.interceptors));  
    57.             this.interceptors = null;  
    58.         }  
    59.     }  
    60.   
    61.     public HandlerInterceptor[] getInterceptors() {  
    62.         if (this.interceptors == null && this.interceptorList != null) {  
    63.             this.interceptors = this.interceptorList.toArray(new HandlerInterceptor[this.interceptorList.size()]);  
    64.         }  
    65.         return this.interceptors;  
    66.     }  
    67.   
    68.     @Override  
    69.     public String toString() {  
    70.         if (this.handler == null) {  
    71.             return "HandlerExecutionChain with no handler";  
    72.         }  
    73.         StringBuilder sb = new StringBuilder();  
    74.         sb.append("HandlerExecutionChain with handler [").append(this.handler).append("]");  
    75.         if (!CollectionUtils.isEmpty(this.interceptorList)) {  
    76.             sb.append(" and ").append(this.interceptorList.size()).append(" interceptor");  
    77.             if (this.interceptorList.size() > 1) {  
    78.                 sb.append("s");  
    79.             }  
    80.         }  
    81.         return sb.toString();  
    82.     }  
    83.   
    84. }  

    一个拦截器列表，一个执行对象，这个类的内容十分的简单，它蕴含的设计思想，却十分的丰富。

    1.拦截器组成的列表，在执行对象被调用的前后，会依次执行。这里可以看成是一个的AOP环绕通知，拦截器可以对处理对象随心所欲的进行处理和增强。这里明显是吸收了Struts2中拦截器的设计思想。这种AOP环绕式的扩展点设计，也几乎成为所有框架必备的内容。

    2.实际的处理对象，即handler对象，是由Object对象来引用的。

    [java] view plain copy
     
    1. private final Object handler;  

    之所以要用一个Java世界最基础的Object对象引用来引用这个handler对象，是因为连特定的接口也不希望绑定在这个handler对象上，从而使handler对象具有最大程度的选择性和灵活性。

    我们常说，一个框架最高层次的抽象是接口，但是这里SpringMVC更进了一步。在最后的处理对象上面，SpringMVC没有对它做任何的限制，只要是java世界中的对象，都可以用来作为最后的处理对象，来生成视图。极端一点来说，你甚至可以将另外一个MVC框架集成到SpringMVC中来，也就是为什么SpringMVC官方文档中，居然还有集成其他表现层框架的内容。这一点，在所有表现层框架中，是独领风骚，冠绝群雄的。

    3.结语

    SpringMVC的成功，源于它对开闭原则的运用和遵守。也正因此，才使得整个框架具有如此强大的描述和扩展能力。这也许和SpringMVC出现和兴起的时间有关，正是经历了Struts1到Struts2这些Web开发领域MVC框架的更新换代，它的设计者才能站在前人的肩膀上。知道了如何将事情做的糟糕之后，你或许才知道如何将事情做得好。

    希望在这个系列里面分享的SpringMVC源码阅读经验，能帮助读者们从更高的层次来审视SpringMVC框架的设计，也希望这里所描述的一些基本设计思想，能在你更深入的了解SpringMVC的细节时，对你有帮助。哲学才是唯一的、最终的武器，在一个框架的设计上，尤其是如此。经常地体会一个框架设计者的设计思想，对你更好的使用它，是有莫大的益处的。
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