[Java] SpringMVC工作原理之二：HandlerMapping和HandlerAdapter

Posted 2021-02-02 技术研究与问题解决

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[Java] SpringMVC工作原理之二：HandlerMapping和HandlerAdapter相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、HandlerMapping

作用是根据当前请求的找到对应的 Handler，并将 Handler（执行程序）与一堆 HandlerInterceptor（拦截器）封装到 HandlerExecutionChain 对象中。在 HandlerMapping 接口的内部只有一个方法，如下：

HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request);

HandlerMapping 是由 DispatcherServlet 调用，DispatcherServlet 会从容器中取出所有 HandlerMapping 实例并遍历，让 HandlerMapping 实例根据自己实现类的方式去尝试查找 Handler，而 HandlerMapping 具体有哪些实现类下面就会详细分析。

protected HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request) throws Exception {
    // 这些 HandlerMapping 在容器初始化时创建，在 initHandlerMappings 时放入集合中
    for (HandlerMapping hm : this.handlerMappings) {
        HandlerExecutionChain handler = hm.getHandler(request);
        if (handler != null) {
            return handler;
        }
    }
    return null;
}

另外上面说到的 Handler 有可能是一个 HandlerMethod（封装了 Controller 中的方法）对象，也有可能是一个 Controller 对象、 HttpRequestHandler 对象或 Servlet 对象，而这个 Handler 具体是什么对象，也是与所使用的 HandlerMapping 实现类有关。如下图所示，可以看到 HandlerMapping 实现类有两个分支，分别继承自 AbstractHandlerMethodMapping（得到 HandlerMethod）和 AbstractUrlHandlerMapping（得到 HttpRequestHandler、Controller 或 Servlet），它们又统一继承于 AbstractHandlerMapping。

先来看一下 AbstractHandlerMapping，它实现了 HandlerMapping 接口中的 getHandler() 方法，源码如下所示

@Override
public final HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request) throws Exception {
    // 根据请求获取执行程序，具体的获取方式由子类决定，getHandlerInternal() 是抽象方法
    Object handler = getHandlerInternal(request);
    if (handler == null) {
        handler = getDefaultHandler();
    }
    if (handler == null) {
        return null;
    }
    // Bean name or resolved handler?
    if (handler instanceof String) {
        String handlerName = (String) handler;
        handler = getApplicationContext().getBean(handlerName);
    }
    // 将 Handler 与一堆拦截器包装到 HandlerExecutionChain 对象中
    return getHandlerExecutionChain(handler, request);
}

可以看到在这个方法中又调用了 getHandlerInternal() 方法获取到了 Handler 对象，而 Handler 对象具体内容是由它的子类去定义的。下面就来一看下 AbstractHandlerMapping 的两个分支子类

1 AbstractUrlHandlerMapping

AbstractUrlHandlerMapping 这个分支获取的 Handler 的类型实际就是一个 Controller 类，所以一个 Controller 只能对应一个请求（或者像 Struts2 那样定位到方法，使同一个业务的方法放在同一个类里），源码如下所示

protected Object getHandlerInternal(HttpServletRequest request) throws Exception {
    // 根据当前请求获取“查找路径”
    String lookupPath = getUrlPathHelper().getLookupPathForRequest(request);
    // 根据路径获取 Handler（即Controller），先尝试直接匹配，再尝试模式匹配
    Object handler = lookupHandler(lookupPath, request);
    if (handler == null) {
       // We need to care for the default handler directly, since we need to
        // expose the PATH_WITHIN_HANDLER_MAPPING_ATTRIBUTE for it as well.
        Object rawHandler = null;
        if ("/".equals(lookupPath)) {
            rawHandler = getRootHandler();
        }
        if (rawHandler == null) {
            rawHandler = getDefaultHandler();
        }
        if (rawHandler != null) {
            // Bean name or resolved handler?
            if (rawHandler instanceof String) {
                String handlerName = (String) rawHandler;
                rawHandler = getApplicationContext().getBean(handlerName);
            }
            validateHandler(rawHandler, request);
            handler = buildPathExposingHandler(rawHandler, lookupPath, lookupPath, null);
        }
    }
    return handler;
}

1.1 AbstractUrlHandlerMapping 实现类及使用

1) ControllerClassNameHandlerMapping：根据类名访问 Controller。

<!-- 注册 HandlerMapping -->
<bean class="org.springframework.web.servlet.handler.ControllerClassNameHandlerMapping" />
<!-- 注册 Handler -->
<bean class="com.controller.TestController" />

2) ControllerBeanNameHandlerMapping：根据 Bean 名访问 Controller，与 BeanNameUrlHandlerMapping 类似，但是bean名称不用遵循URL公约。

<!-- 注册 HandlerMapping -->
<bean class="org.springframework.web.servlet.handler.ControllerBeanNameHandlerMapping" />
<!-- 注册 Handler -->
<bean id="test" class="com.controller.TestController" />

3) BeanNameUrlHandlerMapping：利用 BeanName 来作为 URL 使用。

<!-- 注册 HandlerMapping -->
<bean class="org.springframework.web.servlet.handler.BeanNameUrlHandlerMapping" />
<!-- 注册 Handler -->
<bean id="/test.do" class="com.controller.TestController" />

4) SimpleUrlHandlerMapping：可以将 URL 与处理器的定义分离，还可以对 URL 进行统一的映射管理。

<!-- 注册 HandlerMapping -->
<bean class="org.springframework.web.servlet.handler.SimpleUrlHandlerMapping">
    <property name="mappings">
        <props>
            <prop key="/test.do">testController</prop>
            <prop key="/hello.do">testController</prop>
        </props>
    </property>
</bean>
<!-- 注册 Handler -->
<bean id="testController" class="com.controller.TestController" />

1.2 Controller 类

使用 AbstractUrlHandlerMapping 的实现类时，需要让控制层的类实现 Controller 接口（一般继承 AbstractController 即可），另外还有一些已经实现了的 Controller 类，如下图所示。但是不论是自己实现 Controller 接口还是使用系统已经实现的类，都只能处理一个请求（除了 MultiActionController 可以通过参数的方式让一个类可以处理多个请求）。

另外下面所有的 Controller 均采用 SimpleUrlHandlerMapping 方式的。

1) UrlFilenameViewController：用于跳转界面，控制器根据请求的URL直接解析出视图名，省去了自己实现 Ccntroller 跳转页面。

<bean id="indexController" class="org.springframework.web.servlet.mvc.UrlFilenameViewController" />

2) ParameterizableViewController：同样用于界面跳转，控制器根据配置的参数来跳转界面，使用方式如下

<bean id="indexController" class="org.springframework.web.servlet.mvc.ParameterizableViewController">
     <property name="viewName" value="/index.jsp" />
</bean>

3) ServletForwardingController：将请求转发到 Servlet，使用方式如下

<bean id="indexController" class="org.springframework.web.servlet.mvc.ServletForwardingController">    
    <property name="servletName" value="indexServlet" />    
</bean>

另外还要在 web.xml 中配置要转发到的 Servlet

<servlet>    
    <servlet-name>indexServlet</servlet-name>    
    <servlet-class>com.servlet.ServletForwarding</servlet-class>    
</servlet>

4) ServletWrappingController：将某个 Servlet 包装为 Controller，所有到 ServletWrappingController 的请求实际上是由它内部所包装的这个 Servlet 实例来处理的，这样可以将这个 Servlet 隐藏起来

5) MultiActionController：一个 Controller 可以写多个方法，分别对应不同的请求，使同一业务的方法可以放在一起了。在使用时让自己的 Controller 类继承 MultiActionController 类，使用方式如下

public class IndexController extends MultiActionController {  
    public ModelAndView add(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) {  
        ModelAndView mv = new ModelAndView();   
        mv.addObject("message","add");   
        mv.setViewName("add");   
        return mv;   
    }  
    public ModelAndView delete(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) {  
        ModelAndView mv = new ModelAndView();   
        mv.addObject("message","delete");   
        mv.setViewName("delete");   
        return mv;   
    }  
}

配置自己的 Controller 时要配置一个方法名解析器（默认是 InternalPathMethodNameResolver ）

<bean id="indexController" class="com.controller.IndexController">  
      <property name="methodNameResolver">  
        <!-- InternalPathMethodNameResolver 根据请求路径解析执行方法名
             ParameterMethodNameResolver 根据参数解析执行方法名
             PropertiesMethodNameResolver 根据 key/value 列表解析执行方法名 -->
        <bean class="org.springframework.web.servlet.mvc.multiaction.ParameterMethodNameResolver">  
           <!-- 指定参数名为action -->  
           <property name="paramName" value="action" />  
        </bean>  
      </property>  
</bean>

当我们访问 http://localhost:8080/***/indexAction.do?action=add 时，进入 add() 方法；

当我们访问 http://localhost:8080/***/indexAction.do?action=delete 时，进入 delete() 方法。

2 AbstractHandlerMethodMapping

AbstractHandlerMethodMapping 这个分支获取的 Handler 的类型是 HandlerMethod，即这个 Handler 是一个方法，它保存了方法的信息（如Method），这样一个 Controller 就可以处理多个请求了，源码如下所示

@Override
protected HandlerMethod getHandlerInternal(HttpServletRequest request) throws Exception {
    // 根据当前请求获取“查找路径”
    String lookupPath = getUrlPathHelper().getLookupPathForRequest(request);
    // 获取当前请求最佳匹配的处理方法（即Controller类的方法中）
    HandlerMethod handlerMethod = lookupHandlerMethod(lookupPath, request);
    return (handlerMethod != null ? handlerMethod.createWithResolvedBean() : null);
}

上述代码中 lookupHandlerMethod() 方法主要工作是在 Map<T, HandlerMethod> handlerMethods 中找到 HandlerMethod，这里的 T 是 HandlerMappingInfo，它封装了 @RequestMapping 注解中的信息。那 HandlerMethod 是怎么创建的（即怎么把 Controller 的方法变成了它），继续看一下源码找到 initHandlerMethods() 方法，这个方法是在这个类创建后调用的，如下所示是它的源码

protected void initHandlerMethods() {
    // 从容器中获取所有 Bean 的名称，detectHandlerMethodsInAncestorContexts 默认false，不从父容器中查找
    //即默认只查找 SpringMVC 的 IOC 容器，不查找它的父容器 Spring 的 IOC 容器
    String[] beanNames = (this.detectHandlerMethodsInAncestorContexts ?
        BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(getApplicationContext(), Object.class) :
        getApplicationContext().getBeanNamesForType(Object.class));
    for (String beanName : beanNames) {
        // 这里的 isHandler()方法由子类实现，判断是否拥有 @Controller 注解或 @RequestMapping 注解
        if (!beanName.startsWith(SCOPED_TARGET_NAME_PREFIX) && isHandler(getApplicationContext().getType(beanName))){
            // 利用反射得到 Bean 中的 Method 并包装成 HandlerMethod，然后放入 Map 中
            detectHandlerMethods(beanName);
        }
    }
    handlerMethodsInitialized(getHandlerMethods());
}

看完上述代码后，可以知道是在 detectHandlerMethods() 方法中将 Bean 的方法转换为 HandlerMethod 对象，具体实现如下

protected void detectHandlerMethods(final Object handler) {
    // 获取这个 Bean 的 Class 对象
    Class<?> handlerType = (handler instanceof String ? getApplicationContext().getType((String) handler) : handler.getClass());
    // 避免重复调用 getMappingForMethod()，getMappingForMethod() 将重新构建 RequestMappingInfo 实例
    final Map<Method, T> mappings = new IdentityHashMap<Method, T>();
    // 获取被代理前的原始类型
    final Class<?> userType = ClassUtils.getUserClass(handlerType);
    // 获取 Method  
    Set<Method> methods = HandlerMethodSelector.selectMethods(userType, new MethodFilter() {
        @Override
        public boolean matches(Method method) {
            // 根据 Method 和它的 @RequestMapping 注解，创建 RequestMappingInfo 对象。
            // 这里的 T 就是 RequestMappingInfo，它封装了 @RequestMapping 信息
            T mapping = getMappingForMethod(method, userType);
            if (mapping != null) {
                mappings.put(method, mapping);
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        }
    });
    for (Method method : methods) {
        // 注册 Method 和它的映射，RequestMappingInfo 储存着映射信息
        registerHandlerMethod(handler, method, mappings.get(method));
    }
}

最后在 registerHandlerMethod() 方法中，将 RequestMappingInfo 作为 key，把 Method 包装成 HandlerMethod 作为 value 添加到了 Map<T, HandlerMethod> handlerMethods 中。

protected void registerHandlerMethod(Object handler, Method method, T mapping) {
    HandlerMethod newHandlerMethod = createHandlerMethod(handler, method);
    HandlerMethod oldHandlerMethod = this.handlerMethods.get(mapping);
    if (oldHandlerMethod != null && !oldHandlerMethod.equals(newHandlerMethod)) {
        throw new IllegalStateException("");
    }
    this.handlerMethods.put(mapping, newHandlerMethod);
    Set<String> patterns = getMappingPathPatterns(mapping);
    for (String pattern : patterns) {
        if (!getPathMatcher().isPattern(pattern)) {
            this.urlMap.add(pattern, mapping);
        }
    }
}

1.1 AbstractHandlerMapping 实现类及使用

AbstractHandlerMapping 只有一个实现类 RequestMappingHandlerMapping

二、HandlerAdapter

根据 Handler 来找到支持它的 HandlerAdapter，通过 HandlerAdapter 执行这个 Handler 得到 ModelAndView 对象。HandlerAdapter 接口中的方法如下：

boolean supports(Object handler); // 当前 HandlerAdapter 是否支持这个 Handler
ModelAndView handle(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res, Object handler); // 利用 Handler 处理请求
long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler);

1 RequestMappingHandlerAdapter

从上面的文章中可以知道，利用 RequestMappingHandlerMapping 获取的 Handler 是 HadnlerMethod 类型，它代表 Controller 里要执行的方法，而 RequestMappingHandlerAdapter 可以执行 HadnlerMethod 对象。

RequestMappingHandlerAdapter 的 handle() 方法是在它的父类 AbstractHandlerMethodAdapter 类中实现的，源码如下所示

@Override
public final ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    return handleInternal(request, response, (HandlerMethod) handler);
}

handleInternal() 方法是由 RequestMappingHandlerAdapter 自己来实现的，源码如下所示

@Override
protected ModelAndView handleInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, HandlerMethod handlerMethod) throws Exception {
    // 是否通过 @SessionAttributes 注释声明了 session 属性。
    if (getSessionAttributesHandler(handlerMethod).hasSessionAttributes()) {
        checkAndPrepare(request, response, this.cacheSecondsForSessionAttributeHandlers, true);
    } else {
        checkAndPrepare(request, response, true);
    }
    // 是否需要在 synchronize 块中执行
    if (this.synchronizeOnSession) {
        HttpSession session = request.getSession(false);
        if (session != null) {
            Object mutex = WebUtils.getSessionMutex(session);
            synchronized (mutex) {
                // 执行 HandlerMethod
                return invokeHandleMethod(request, response, handlerMethod);
            }
        }
    }
    // 执行 HandlerMethod，得到 ModelAndView
    return invokeHandleMethod(request, response, handlerMethod);
}

继续再来看一下如何得到 ModelAndView，invokeHandlerMethod() 方法如下

private ModelAndView invokeHandleMethod(HttpServletRequest request,
        HttpServletResponse response, HandlerMethod handlerMethod) throws Exception {
    // 
    ServletWebRequest webRequest = new ServletWebRequest(request, response);
    // 数据绑定
    WebDataBinderFactory binderFactory = getDataBinderFactory(handlerMethod);
    ModelFactory modelFactory = getModelFactory(handlerMethod, binderFactory);
    // 绑定参数，执行方法
    ServletInvocableHandlerMethod requestMappingMethod = createRequestMappingMethod(handlerMethod, binderFactory);
    // 创建模型和视图容器
    ModelAndViewContainer mavContainer = new ModelAndViewContainer();
    // 设置FlasgMap中的值
    mavContainer.addAllAttributes(RequestContextUtils.getInputFlashMap(request));
    // 初始化模型
    modelFactory.initModel(webRequest, mavContainer, requestMappingMethod);
        mavContainer.setIgnoreDefaultModelOnRedirect(this.ignoreDefaultModelOnRedirect);

    AsyncWebRequest asyncWebRequest = WebAsyncUtils.createAsyncWebRequest(request, response);
    asyncWebRequest.setTimeout(this.asyncRequestTimeout);

    final WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);
    asyncManager.setTaskExecutor(this.taskExecutor);
    asyncManager.setAsyncWebRequest(asyncWebRequest);
    asyncManager.registerCallableInterceptors(this.callableInterceptors);
    asyncManager.registerDeferredResultInterceptors(this.deferredResultInterceptors);
    if (asyncManager.hasConcurrentResult()) {
        Object result = asyncManager.getConcurrentResult();
        mavContainer = (ModelAndViewContainer) asyncManager.getConcurrentResultContext()[0];
        asyncManager.clearConcurrentResult();
        requestMappingMethod = requestMappingMethod.wrapConcurrentResult(result);
    }
    requestMappingMethod.invokeAndHandle(webRequest, mavContainer);
    if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
        return null;
    }
    return getModelAndView(mavContainer, modelFactory, webRequest);
}

2 HttpRequestHandlerAdapter

HttpRequestHandlerAdapter 可以执行 HttpRequestHandler 类型的 Handler，源码如下

@Override
public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    ((HttpRequestHandler) handler).handleRequest(request, response);
    return null;
}

3 SimpleControllerHandlerAdapter

SimpleControllerHandlerAdapter 可以执行 Controller 类型的 Handler，源码如下

@Override
public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    return ((Controller) handler).handleRequest(request, response);
}

4 SimpleServletHandlerAdapter

SimpleServletHandlerAdapter 可以执行 Servlet 类型的 Handler，源码如下

@Override
public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    ((Servlet) handler).service(request, response);
    return null;
}

三、HandlerExceptionResolver

负责处理异常的类，负责根据异常来设置 ModelAndView，然后交由 render 渲染界面。HandlerExecptionResolver 接口中只有一个方法，如下：

ModelAndView resolveException(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res, Object handler, Exception ex);

以上是关于[Java] SpringMVC工作原理之二：HandlerMapping和HandlerAdapter的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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