Java 过滤器的作用

Servlet API 非常久曾经就已成为企业应用开发的基石，而 Servlet 过滤器则是对 J2EE 家族的相对较新的补充。在 J2EE 探索者 系列文章的最后一篇中，作者 Kyle Gabhart 将向您介绍 Servlet 过滤器体系结构，定义过滤器的很多应用，并指导您完毕典型过滤器实现的三个步骤。他还会透露 bean 的一些激动人心的变化，估计刚公布的 Java Servlet 2.4 规范会引入这些变化。

Servlet 过滤器是可插入的 Web 组件，它同意我们实现 Web 应用程序中的预处理和后期处理逻辑。过滤器支持 servlet 和 JSP 页面的基本请求处理功能，比方日志记录、性能、安全、会话处理、XSLT 转换，等等。 过滤器最初是随 Java Servlet 2.3 规范公布的，近期定稿的 2.4 规范对它进行了重大升级。在这 J2EE 探索者 系列文章的最后一篇中，我将向您介绍 Servlet 过滤器的基础知识 —— 比方整体的体系结构设计、实现细节，以及在 J2EE Web 应用程序中的典型应用，还会涉及一些估计最新的 Servlet 规范将会提供的扩展功能。

Servlet 过滤器是什么？
Servlet 过滤器是小型的 Web 组件，它们拦截请求和响应，以便查看、提取或以某种方式操作正在客户机和server之间交换的数据。过滤器是通常封装了一些功能的 Web 组件，这些功能尽管非常重要，可是对于处理客户机请求或发送响应来说不是决定性的。典型的样例包含记录关于请求和响应的数据、处理安全协议、管理会话属性， 等等。过滤器提供一种面向对象的模块化机制，用以将公共任务封装到可插入的组件中，这些组件通过一个配置文件来声明，并动态地处理。

Servlet 过滤器中结合了很多元素，从而使得过滤器成为独特、强大和模块化的 Web 组件。也就是说，Servlet 过滤器是：

声明式的：过滤器通过 Web 部署描写叙述符（web.xml）中的 XML 标签来声明。这样同意加入和删除过滤器，而无需修改不论什么应用程序代码或 JSP 页面。

动态的：过滤器在执行时由 Servlet 容器调用来拦截和处理请求和响应。

灵活的：过滤器在 Web 处理环境中的应用非常广泛，涵盖诸如日志记录和安全等很多最公共的辅助任务。过滤器还是灵活的，由于它们可用于对来自客户机的直接调用运行预处理和后期处 理，以及处理在防火墙之后的 Web 组件之间调度的请求。最后，能够将过滤器链接起来以提供必需的功能。

模块化的：通过把应用程序处理逻辑封装到单个类文件里，过滤器从而定义了可easy地从请求/响应链中加入或删除的模块化单元。

可移植的：与 Java 平台的其它很多方面一样，Servlet 过滤器是跨平台和跨容器可移植的，从而进一步支持了 Servler 过滤器的模块化和可重用本质。

可重用的：归功于过滤器实现类的模块化设计，以及声明式的过滤器配置方式，过滤器能够easy地跨越不同的项目和应用程序使用。

透明的：在请求/响应链中包含过滤器，这样的设计是为了补充（而不是以不论什么方式替代）servlet 或 JSP 页面提供的核心处理。因而，过滤器能够依据须要加入或删除，而不会破坏 servlet 或 JSP 页面。
所以 Servlet 过滤器是通过一个配置文件来灵活声明的模块化可重用组件。过滤器动态地处理传入的请求和传出的响应，而且无需改动应用程序代码就能够透明地加入或删除它 们。最后，过滤器独立于不论什么平台或者 Servlet 容器，从而同意将它们easy地部署到不论什么相容的 J2EE 环境中。

在接下来的几小节中，我们将进一步考察 Servlet 过滤器机制的整体设计，以及实现、配置和部署过滤器所涉及的步骤。我们还将探讨 Servlet 过滤器的一些实际应用，最后简要考察一下模型-视图-控制器（MVC）体系结构中包括的 Servlet 过滤器，从而结束本文的讨论。

Servlet 过滤器体系结构
正如其名称所暗示的，Servlet 过滤器 用于拦截传入的请求和/或传出的响应，并监视、修改或以某种方式处理正在通过的数据流。过滤器是自包括、模块化的组件，能够将它们加入到请求/响应链中， 或者在无需影响应用程序中其它 Web 组件的情况下删除它们。过滤器仅仅仅是修改请求和响应的执行时处理，因而不应该将它们直接嵌入 Web 应用程序框架，除非是通过 Servlet API 中良好定义的标准接口来实现。

Web 资源能够配置为没有过滤器与之关联（这是默认情况）、与单个过滤器关联（这是典型情况），甚至是与一个过滤器链相关联。那么过滤器到底做什么呢？ 像 servlet 一样，它接受请求并响应对象。然后过滤器会检查请求对象，并决定将该请求转发给链中的下一个组件，或者中止该请求并直接向客户机发回一个响应。假设请求被 转发了，它将被传递给链中的下一个资源（还有一个过滤器、servlet 或 JSP 页面）。在这个请求设法通过过滤器链并被server处理之后，一个响应将以相反的顺序通过该链发送回去。这样就给每一个过滤器都提供了依据须要处理响应对象的机 会。

当过滤器在 Servlet 2.3 规范中首次引入时，它们仅仅能过滤 Web 客户机和客户机所訪问的指定 Web 资源之间的内容。假设该资源然后将请求调度给其它 Web 资源，那就不能向幕后托付的不论什么请求应用过滤器。2.4 规范消除了这个限制。Servlet 过滤器如今能够应用于 J2EE Web 环境中存在请求和响应对象的不论什么地方。因此，Servlet 过滤器能够应用在客户机和 servlet 之间、servlet 和 servlet 或 JSP 页面之间，以及所包含的每一个 JSP 页面之间。这才是我所称的强大能力和灵活性！

实现一个 Servlet 过滤器
他们说“好事多磨”。我不知道“他们”指的是谁，或者这句古老的谚语到底有多真实，可是实现一个 Servlet 过滤器的确要经历三个步骤。首先要编写过滤器实现类的程序，然后要把该过滤器加入到 Web 应用程序中（通过在 Web 部署描写叙述符 /web.xml 中声明它），最后要把过滤器与应用程序一起打包并部署它。我们将具体研究这当中的每一个步骤。

1. 编写实现类的程序
过滤器 API 包括 3 个简单的接口（又是数字 3！），它们整洁地嵌套在 javax.servlet 包中。那 3 个接口各自是 Filter、FilterChain 和 FilterConfig。从编程的角度看，过滤器类将实现 Filter 接口，然后使用这个过滤器类中的 FilterChain 和 FilterConfig 接口。该过滤器类的一个引用将传递给 FilterChain 对象，以同意过滤器把控制权传递给链中的下一个资源。FilterConfig 对象将由容器提供给过滤器，以同意訪问该过滤器的初始化数据。

为了与我们的三步模式保持一致，过滤器必须运用三个方法，以便全然实现 Filter 接口：

init()：这种方法在容器实例化过滤器时被调用，它主要设计用于使过滤器为处理做准备。该方法接受一个 FilterConfig 类型的对象作为输入。

doFilter()：与 servlet 拥有一个 service() 方法（这种方法又调用 doPost() 或者 doGet()）来处理请求一样，过滤器拥有单个用于处理请求和响应的方法——doFilter()。这种方法接受三个输入參数：一个 ServletRequest、response 和一个 FilterChain 对象。

destroy()：正如您想像的那样，这种方法运行不论什么清理操作，这些操作可能须要在自己主动垃圾收集之前进行。展示了一个很easy的过滤器，它跟踪满足一个客户机的 Web 请求所花的大致时间。

一个过滤器类实现

1. import javax.servlet.*;
2. import java.util.*;
3. import java.io.*;
5. public class TimeTrackFilter implements Filter {
6.         private FilterConfig filterConfig = null;
8.         public void init(FilterConfig filterConfig)
9.         throws ServletException {
11.                 this.filterConfig = filterConfig;
12.         }
14.         public void destroy() {
16.                 this.filterConfig = null;
17.         }
19.         public void doFilter( ServletRequest request,
20.         ServletResponse response, FilterChain chain )
21.         throws IOException, ServletException {
23.                 Date startTime, endTime;
24.                 double totalTime;
26.                 startTime = new Date();
28.                 // Forward the request to the next resource in the chain
29.                 chain.doFilter(request, wrapper);
31.                 // -- Process the response -- \
33.                 // Calculate the difference between the start time and end time
34.                 endTime = new Date();
35.                 totalTime = endTime.getTime() - startTime.getTime();
36.                 totalTime = totalTime / 1000; //Convert from milliseconds to seconds
38.                 StringWriter sw = new StringWriter();
39.                 PrintWriter writer = new PrintWriter(sw);
41.                 writer.println();
42.                 writer.println("===============");
43.                 writer.println("Total elapsed time is: " + totalTime + " seconds." );
44.                 writer.println("===============");
46.                 // Log the resulting string
47.                 writer.flush();
48.                 filterConfig.getServletContext().
49.                 log(sw.getBuffer().toString());
51.         }
52. }

复制代码

这个过滤器的生命周期非常easy，无论如何，我们还是研究一下它吧：

初始化
当容器第一次载入该过滤器时，init() 方法将被调用。该类在这种方法中包括了一个指向 FilterConfig 对象的引用。我们的过滤器实际上并不须要这样做，由于当中没有使用初始化信息，这里仅仅是出于演示的目的。

过滤
过滤器的大多数时间都消耗在这里。doFilter() 方法被容器调用，同一时候传入分别指向这个请求/响应链中的 ServletRequest、ServletResponse 和 FilterChain 对象的引用。然后过滤器就有机会处理请求，将处理任务传递给链中的下一个资源（通过调用 FilterChain 对象引用上的 doFilter()方法），之后在处理控制权返回该过滤器时处理响应。


析构
容器紧跟在垃圾收集之前调用 destroy() 方法，以便可以运行不论什么必需的清理代码。

2. 配置 Servlet 过滤器
过滤器通过 web.xml 文件里的两个 XML 标签来声明。<filter> 标签定义过滤器的名称，而且声明实现类和 init() 參数。<filter-mapping> 标签将过滤器与 servlet 或 URL 模式相关联。

摘自一个 web.xml 文件，它展示了怎样声明过滤器的包括关系：

在 web.xml 中声明一个过滤器

1. <filter>
2.   <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
3.   <filter-class>TimeTrackFilter</filter-class>
4. </filter>
5. <filter-mapping>
6.   <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
7.   <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
8. </filter-mapping>
9. <servlet>
10.   <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
11.   <servlet-class>MainServlet</servlet-class>
12. </servlet>
13. <servlet-mapping>
14.   <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
15.   <url-pattern>/*</url-pattern>
16. </servlet-mapping>

复制代码

上 面的代码演示样例声明了一个过滤器（"Page Request Timer"），并把它映射到一个 servlet（"Main Servlet"）。然后为该 servlet 定义了一个映射，以便把每一个请求（由通配符指定）都发送到该 servlet。这是控制器组件的典型映射声明。您应该注意这些声明的顺序，由于千万不能背离这些元素的顺序。

3. 部署 Servlet 过滤器
其实，与 Web 应用程序一起部署过滤器绝对不涉及不论什么复杂性。仅仅需把过滤器类和其它 Web 组件类包含在一起，并像您通常所做的那样把 web.xml 文件（连同过滤器定义和过滤器映射声明）放进 Web 应用程序结构中，servlet 容器将处理之后的其它全部事情。

过滤器的很多应用
您在 J2EE Web 应用程序中利用过滤器的能力，仅受到您自己的创造性和应用程序设计本领的限制。在适合使用装饰过滤器模式或者拦截器模式的不论什么地方，您都能够使用过滤器。过滤器的一些最普遍的应用例如以下：

载入：对于到达系统的全部请求，过滤器收集诸如浏览器类型、一天中的时间、转发 URL 等相关信息，并对它们进行日志记录。

性能：过滤器在内容通过线路传来并在到达 servlet 和 JSP 页面之前解压缩该内容，然后再取得响应内容，并在将响应内容发送到客户机机器之前将它转换为压缩格式。

安全：过滤器处理身份验证令牌的管理，并适当地限制安全资源的訪问，提示用户进行身份验证和/或将他们指引到第三方进行身份验证。过滤器甚至能够管理訪问 控制列表（Access Control List，ACL），以便除了身份验证之外还提供授权机制。将安全逻辑放在过滤器中，而不是放在 servlet 或者 JSP 页面中，这样提供了巨大的灵活性。在开发期间，过滤器能够关闭（在 web.xml 文件里凝视掉）。在生产应用中，过滤器又能够再次启用。此外还能够加入多个过滤器，以便依据须要提高安全、加密和不可拒绝的服务的等级。

会话处理：将 servlet 和 JSP 页面与会话处理代码混杂在一起可能会带来相当大的麻烦。使用过滤器来管理会话能够让 Web 页面集中精力考虑内容显示和托付处理，而不必操心会话管理的细节。

XSLT 转换：无论是使用移动client还是使用基于 XML 的 Web 服务，无需把逻辑嵌入应用程序就在 XML 语法之间运行转换的能力都绝对是无价的。

使过滤器适应 MVC 体系结构
模型-视图-控制器（Model-View-Controller，MVC）体系结构是一个有效的设计，它如今已作为最重要的设计方法学，整合到了诸如 Jakarta Struts 和 Turbine 等大多数流行的 Web 应用框架中。过滤器旨在扩充 MVC 体系结构的请求/响应处理流。无论请求/响应发生在客户机和server之间，还是发生在server上的其它组件之间，过滤器在处理流中的应用都是同样的。从 MVC 的观点看，调度器组件（它或者包含在控制器组件中，或者配合控制器组件工作）把请求转发给适当的应用程序组件以进行处理。这使得控制器层成为包含 Servlet 过滤器的最佳位置。通过把过滤器放在控制器组件本身的前面，过滤器能够应用于全部请求，或者通过将它放在控制器/调度器与模型和控制器之间，它能够应用于 单独的 Web 组件。

MVC 体系结构广为传播，并具有良好的文档。请通过 參考资料 中的链接了解关于 MVC 和 MVC 体系结构中的 Servlet 实现的很多其它信息。

结束语
尽管过滤器才出现几年时间，但它们本身已作为一个关键组件嵌入到了全部敏捷的、面向对象的 J2EE Web 应用程序中。本文向您介绍了 Servlet 过滤器的使用。本文讨论了过滤器的高级设计，比較了当前规范（2.4）和曾经（2.3）的模型，讲述了实现过滤器所涉及的精确步骤，以及怎样在 Web 应用程序中声明过滤器，然后与应用程序一起部署它。本文还阐述了 Servlet 过滤器的一些最普遍应用，并提到了过滤器怎样适应传统的 MVC 体系结构。

这是 J2EE 探索者 系列的最后一篇文章。我们在年初通过粗略研究 Enterprise JavaBean 组件来開始我们的旅程，并提到了何时使用这些组件才真正有意义，以及何时这些组件才会变得大材小用的问题。然后我们将目光转向了 Web 层，绘制了一条通过 Servlet、JSP 页面、JavaBean 技术以及 Java Servlet API 中的无数选择和功能的路径。在这个系列文章中与您一起艰苦跋涉真是一件快乐的事情。我享受着编写这个系列文章的乐趣，而且我从大家的反馈中知道，这对您也 是一个非常有价值的过程。

Java 过滤器的作用
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