Java三大器之过滤器（Filter）的工作原理和代码演示

Posted 2020-10-04 爷的眼睛闪亮

一、Filter简介

　　Filter也称之为过滤器，它是Servlet技术中最激动人心的技术之一，WEB开发人员通过Filter技术，对web服务器管理的所有web资源：例如Jsp,
Servlet, 静态图片文件或静态html文件等进行拦截，从而实现一些特殊的功能。例如实现URL级别的权限访问控制、过滤敏感词汇、压缩响应信息等
一些高级功能。
　　Servlet API中提供了一个Filter接口，开发web应用时，如果编写的Java类实现了这个接口，则把这个java类称之为过滤器Filter。通过Filter
技术，开发人员可以实现用户在访问某个目标资源之前，对访问的请求和响应进行拦截，Filter接口源代码：

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1. public abstract interface Filter{  
2.     public abstract void init(FilterConfig paramFilterConfig) throws ServletException;  
3.     public abstract void doFilter(ServletRequest paramServletRequest, ServletResponse paramServletResponse, FilterChain   
4.         paramFilterChain) throws IOException, ServletException;  
5.     public abstract void destroy();  
6. }  

二、Filter是如何实现拦截的？(Filter的工作原理)

　　Filter接口中有一个doFilter方法，当我们编写好Filter，并配置对哪个web资源进行拦截后，WEB服务器每次在调用web资源的service方法之前，
都会先调用一下filter的doFilter方法，因此，在该方法内编写代码可达到如下目的：
    调用目标资源之前，让一段代码执行。
    是否调用目标资源（即是否让用户访问web资源）。
    调用目标资源之后，让一段代码执行。
　　web服务器在调用doFilter方法时，会传递一个filterChain对象进来，filterChain对象是filter接口中最重要的一个对象，它也提供了一个
doFilter方法，开发人员可以根据需求决定是否调用此方法，调用该方法，则web服务器就会调用web资源的service方法，即web资源就会被访问，
否则web资源不会被访问。

三、Filter开发流程

3.1、Filter开发步骤
Filter开发分为2步：
 * 编写java类实现Filter接口，并实现其doFilter方法。
 * 在web.xml 文件中使用<filter>和<filter-mapping>元素对编写的filter类进行注册，并设置它所能拦截的资源。

过滤器范例：

 

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1. import java.io.IOException;  
2. import javax.servlet.Filter;  
3. import javax.servlet.FilterChain;  
4. import javax.servlet.FilterConfig;  
5. import javax.servlet.ServletException;  
6. import javax.servlet.ServletRequest;  
7. import javax.servlet.ServletResponse;  
8. /** 
9.  * @author yangcq 
10.  * @description 过滤器Filter的工作原理 
11.  */  
12. public class FilterTest implements Filter{  
13.   
14.     public void destroy() {  
15.         System.out.println("----Filter销毁----");  
16.     }  
17.   
18.     public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {  
19.         // 对request、response进行一些预处理  
20.         request.setCharacterEncoding("UTF-8");  
21.         response.setCharacterEncoding("UTF-8");  
22.         response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");  
23.         System.out.println("----调用service之前执行一段代码----");  
24.         filterChain.doFilter(request, response); // 执行目标资源，放行  
25.         System.out.println("----调用service之后执行一段代码----");  
26.     }  
27.   
28.     public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {  
29.         System.out.println("----Filter初始化----");  
30.     }  
31. }  

 

在web. xml中配置过滤器：

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1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
2. <web-app version="3.0"   
3.     xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"   
4.     xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"   
5.     xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee   
6.     http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd">  
7.   <display-name></display-name>      
8.   <welcome-file-list>  
9.     <welcome-file>index.jsp</welcome-file>  
10.   </welcome-file-list>  
11.   <!--配置过滤器-->  
12.   <filter>  
13.       <filter-name>FilterTest</filter-name>  
14.       <filter-class>com.yangcq.filter.FilterTest</filter-class>  
15.   </filter>  
16.   <!--映射过滤器-->  
17.   <filter-mapping>  
18.       <filter-name>FilterTest</filter-name>  
19.       <!--“/*”表示拦截所有的请求 -->  
20.       <url-pattern>/*</url-pattern>  
21.   </filter-mapping>  
22. </web-app>  

3.2、Filter链
　　在一个web应用中，可以开发编写多个Filter，这些Filter组合起来称之为一个Filter链。web服务器根据Filter在web.xml文件中的注册顺序，
决定先调用哪个Filter，当第一个Filter的doFilter方法被调用时，web服务器会创建一个代表Filter链的FilterChain对象传递给该方法。在doFilter
方法中，开发人员如果调用了FilterChain对象的doFilter方法，则web服务器会检查FilterChain对象中是否还有filter，如果有，则调用第2个filter，
如果没有，则调用目标资源。

四，Spring框架下，过滤器的配置
    如果项目中使用了Spring框架，那么，很多过滤器都不用自己来写了，Spring为我们写好了一些常用的过滤器。下面我们就以字符编码的
过滤器CharacterEncodingFilter为例，来看一下Spring框架下，如果配置过滤器。

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1. <filter>  
2.     <filter-name>encodingFilter</filter-name>  
3.     <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class>  
4.     <init-param>  
5.         <param-name>encoding</param-name>  
6.         <param-value>UTF-8</param-value>  
7.     </init-param>  
8.     <init-param>  
9.         <param-name>forceEncoding</param-name>  
10.         <param-value>true</param-value>  
11.     </init-param>  
12. </filter>  
13.   
14. <filter-mapping>  
15.     <filter-name>encodingFilter</filter-name>  
16.     <url-pattern>/*</url-pattern>  
17. </filter-mapping>  

很简单吧，这样几行配置代码，就完成了从全局控制字符编码的功能。接下来，我们看一下CharacterEncodingFilter这个过滤器的关键代码，感受
一下，大师的风采，如果我们写过滤器的话，可以以此为范例。

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1. package org.springframework.web.filter;  
2. import java.io.IOException;  
3. import javax.servlet.FilterChain;  
4. import javax.servlet.ServletException;  
5. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
6. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  
7. import org.springframework.util.ClassUtils;  
8. public class CharacterEncodingFilter extends OncePerRequestFilter{  
9.     private static final boolean responseSetCharacterEncodingAvailable = ClassUtils.hasMethod(  
10.         class$javax$servlet$http$HttpServletResponse, "setCharacterEncoding", new Class[] { String.class });  
11.     // 需要设置的编码方式，为了支持可配置，Spring把编码方式设置成了一个变量  
12.     private String encoding;  
13.     // 是否强制使用统一编码，也是为了支持可配置  
14.     private boolean forceEncoding;  
15.     // 构造器，在这里，Spring把forceEncoding的值默认设置成了false  
16.     public CharacterEncodingFilter(){  
17.         this.forceEncoding = false;  
18.     }  
19.     // encoding/forceEncoding的setter方法  
20.     public void setEncoding(String encoding){  
21.         this.encoding = encoding;  
22.     }  
23.     public void setForceEncoding(boolean forceEncoding){  
24.         this.forceEncoding = forceEncoding;  
25.     }  
26.     // Spring通过GenericFilterBean抽象类，对Filter接口进行了整合，  
27.     protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)  
28.         throws ServletException, IOException{  
29.         if ((this.encoding != null) && (((this.forceEncoding) || (request.getCharacterEncoding() == null)))) {  
30.             request.setCharacterEncoding(this.encoding);  
31.             if ((this.forceEncoding) && (responseSetCharacterEncodingAvailable)) {  
32.                 response.setCharacterEncoding(this.encoding);  
33.             }  
34.         }  
35.         filterChain.doFilter(request, response);  
36.     }  
37. }  

GenericFilterBean类：
public abstract class GenericFilterBean implements Filter, BeanNameAware, ServletContextAware, InitializingBean, DisposableBean

还没有过瘾，那就再看一个项目中使用过的一个过滤器：InvilidCharacterFilter（防止脚本攻击的过滤器）

 

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1. import java.io.IOException;  
2. import java.util.Enumeration;  
3. import javax.servlet.FilterChain;  
4. import javax.servlet.RequestDispatcher;  
5. import javax.servlet.ServletException;  
6. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
7. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  
8. import org.apache.commons.lang.StringUtils;  
9. import org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter;  
10. /* 
11.  * InvalidCharacterFilter：过滤request请求中的非法字符，防止脚本攻击 
12.  * InvalidCharacterFilter继承了Spring框架的CharacterEncodingFilter过滤器，当然，我们也可以自己实现这样一个过滤器 
13.  */  
14. public class InvalidCharacterFilter extends CharacterEncodingFilter{  
15.     // 需要过滤的非法字符  
16.     private static String[] invalidCharacter = new String[]{  
17.         "script","select","insert","document","window","function",  
18.         "delete","update","prompt","alert","create","alter",  
19.         "drop","iframe","link","where","replace","function","onabort",  
20.         "onactivate","onafterprint","onafterupdate","onbeforeactivate",  
21.         "onbeforecopy","onbeforecut","onbeforedeactivateonfocus",  
22.         "onkeydown","onkeypress","onkeyup","onload",  
23.         "expression","applet","layer","ilayeditfocus","onbeforepaste",  
24.         "onbeforeprint","onbeforeunload","onbeforeupdate",  
25.         "onblur","onbounce","oncellchange","oncontextmenu",  
26.         "oncontrolselect","oncopy","oncut","ondataavailable",  
27.         "ondatasetchanged","ondatasetcomplete","ondeactivate",  
28.         "ondrag","ondrop","onerror","onfilterchange","onfinish","onhelp",  
29.         "onlayoutcomplete","onlosecapture","onmouse","ote",  
30.         "onpropertychange","onreadystatechange","onreset","onresize",  
31.         "onresizeend","onresizestart","onrow","onscroll",  
32.         "onselect","onstaronsubmit","onunload","IMgsrc","infarction"  
33.     };  
34.   
35.     protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)  
36.             throws ServletException, IOException{     
37.         String parameterName = null;  
38.         String parameterValue = null;  
39.         // 获取请求的参数  
40.         @SuppressWarnings("unchecked")  
41.         Enumeration<String> allParameter = request.getParameterNames();  
42.         while(allParameter.hasMoreElements()){  
43.             parameterName = allParameter.nextElement();  
44.             parameterValue = request.getParameter(parameterName);  
45.             if(null != parameterValue){  
46.                 for(String str : invalidCharacter){  
47.                     if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)){  
48.                         request.setAttribute("errorMessage", "非法字符：" + str);  
49.                         RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");  
50.                         requestDispatcher.forward(request, response);  
51.                         return;  
52.                     }  
53.                 }  
54.             }  
55.         }  
56.         super.doFilterInternal(request, response, filterChain);  
57.     }  
58. }  

 

 

接下来需要在web.xml中进行配置：

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1. <filter>  
2.     <filter-name>InvalidCharacterFilter</filter-name>  
3.     <filter-class>com.yangcq.filter.InvalidCharacterFilter</filter-class>  
4. </filter>  
5. <filter-mapping>  
6.     <filter-name>InvalidCharacterFilter</filter-name>  
7.     <url-pattern>/*</url-pattern>  
8. </filter-mapping>  

如果我们不使用Spring的CharacterEncodingFilter类，可以自己来写。

[java] view plain copy

 

1. import java.io.IOException;  
2. import java.util.Enumeration;  
3. import javax.servlet.Filter;  
4. import javax.servlet.FilterChain;  
5. import javax.servlet.FilterConfig;  
6. import javax.servlet.RequestDispatcher;  
7. import javax.servlet.ServletException;  
8. import javax.servlet.ServletRequest;  
9. import javax.servlet.ServletResponse;  
10. import org.apache.commons.lang.StringUtils;  
11. /** 
12.  * SelfDefineInvalidCharacterFilter：过滤request请求中的非法字符，防止脚本攻击 
13.  */  
14. public class SelfDefineInvalidCharacterFilter implements Filter{  
15.   
16.     public void destroy() {  
17.           
18.     }  
19.   
20.     public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {  
21.         String parameterName = null;  
22.         String parameterValue = null;  
23.         // 获取请求的参数  
24.         @SuppressWarnings("unchecked")  
25.         Enumeration<String> allParameter = request.getParameterNames();  
26.         while(allParameter.hasMoreElements()){  
27.             parameterName = allParameter.nextElement();  
28.             parameterValue = request.getParameter(parameterName);  
29.             if(null != parameterValue){  
30.                 for(String str : invalidCharacter){  
31.                     if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)){  
32.                         request.setAttribute("errorMessage", "非法字符：" + str);  
33.                         RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");  
34.                         requestDispatcher.forward(request, response);  
35.                         return;  
36.                     }  
37.                 }  
38.             }  
39.         }  
40.         filterChain.doFilter(request, response); // 执行目标资源，放行  
41.     }  
42.   
43.     public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {  
44.           
45.     }  
46.     // 需要过滤的非法字符  
47.     private static String[] invalidCharacter = new String[]{  
48.         "script","select","insert","document","window","function",  
49.         "delete","update","prompt","alert","create","alter",  
50.         "drop","iframe","link","where","replace","function","onabort",  
51.         "onactivate","onafterprint","onafterupdate","onbeforeactivate",  
52.         "onbeforecopy","onbeforecut","onbeforedeactivateonfocus",  
53.         "onkeydown","onkeypress","onkeyup","onload",  
54.         "expression","applet","layer","ilayeditfocus","onbeforepaste",  
55.         "onbeforeprint","onbeforeunload","onbeforeupdate",  
56.         "onblur","onbounce","oncellchange","oncontextmenu",  
57.         "oncontrolselect","oncopy","oncut","ondataavailable",  
58.         "ondatasetchanged","ondatasetcomplete","ondeactivate",  
59.         "ondrag","ondrop","onerror","onfilterchange","onfinish","onhelp",  
60.         "onlayoutcomplete","onlosecapture","onmouse","ote",  
61.         "onpropertychange","onreadystatechange","onreset","onresize",  
62.         "onresizeend","onresizestart","onrow","onscroll",  
63.         "onselect","onstaronsubmit","onunload","IMgsrc","infarction"  
64.     };  
65.   
66. }  

接下来需要在web.xml中进行配置：

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1. <filter>  
2.     <filter-name>SelfDefineInvalidCharacterFilter</filter-name>  
3.     <filter-class>com.yangcq.filter.SelfDefineInvalidCharacterFilter</filter-class>  
4. </filter>  
5. <filter-mapping>  
6.     <filter-name>SelfDefineInvalidCharacterFilter</filter-name>  
7.     <url-pattern>/*</url-pattern>  
8. </filter-mapping>  

五、Filter的生命周期

5.1、Filter的创建
　　Filter的创建和销毁由web服务器负责。 web应用程序启动时，web服务器将创建Filter的实例对象，并调用其init方法，完成对象的初始化
功能，从而为后续的用户请求作好拦截的准备工作，filter对象只会创建一次，init方法也只会执行一次。通过init方法的参数，可获得代表当前
filter配置信息的FilterConfig对象。

5.2、Filter的销毁
　　web容器调用destroy方法销毁Filter。destroy方法在Filter的生命周期中仅执行一次。在destroy方法中，可以释放过滤器使用的资源。

5.3、FilterConfig接口
　　用户在配置filter时，可以使用<init-param>为filter配置一些初始化参数，当web容器实例化Filter对象，调用其init方法时，会把封装了
filter初始化参数的filterConfig对象传递进来。因此开发人员在编写filter时，通过filterConfig对象的方法，就可获得：
　　String getFilterName()：得到filter的名称。
　　String getInitParameter(String name)： 返回在部署描述中指定名称的初始化参数的值。如果不存在返回null.
　　Enumeration getInitParameterNames()：返回过滤器的所有初始化参数的名字的枚举集合。
　　public ServletContext getServletContext()：返回Servlet上下文对象的引用。

示例：利用FilterConfig得到filter配置信息

[java] view plain copy

 

1. package com.yangcq.filter;  
2. import java.io.IOException;  
3. import java.util.Enumeration;  
4. import javax.servlet.Filter;  
5. import javax.servlet.FilterChain;  
6. import javax.servlet.FilterConfig;  
7. import javax.servlet.ServletException;  
8. import javax.servlet.ServletRequest;  
9. import javax.servlet.ServletResponse;  
10. public class FilterTest implements Filter {  
11.   
12.     /* 过滤器初始化 
13.      * @see javax.servlet.Filter#init(javax.servlet.FilterConfig) 
14.      */  
15.     @Override  
16.     public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {  
17.         System.out.println("----过滤器初始化----");  
18.         /** 
19.          *  <filter> 
20.                   <filter-name>FilterTest</filter-name> 
21.                   <filter-class>com.yangcq.filter.FilterTest</filter-class> 
22.                   <!--配置FilterTest过滤器的初始化参数--> 
23.                   <init-param> 
24.                       <description>FilterTest</description> 
25.                       <param-name>name</param-name> 
26.                       <param-value>gacl</param-value> 
27.                   </init-param> 
28.                   <init-param> 
29.                       <description>配置FilterTest过滤器的初始化参数</description> 
30.                       <param-name>like</param-name> 
31.                       <param-value>java</param-value> 
32.                   </init-param> 
33.             </filter> 
34.              
35.              <filter-mapping> 
36.                   <filter-name>FilterDemo02</filter-name> 
37.                   <!--“/*”表示拦截所有的请求 --> 
38.                   <url-pattern>/*</url-pattern> 
39.              </filter-mapping> 
40.          */  
41.         //得到过滤器的名字  
42.         String filterName = filterConfig.getFilterName();  
43.         //得到在web.xml文件中配置的初始化参数  
44.         String initParam1 = filterConfig.getInitParameter("name");  
45.         String initParam2 = filterConfig.getInitParameter("like");  
46.         //返回过滤器的所有初始化参数的名字的枚举集合。  
47.         Enumeration<String> initParameterNames = filterConfig.getInitParameterNames();  
48.           
49.         System.out.println(filterName);  
50.         System.out.println(initParam1);  
51.         System.out.println(initParam2);  
52.         while (initParameterNames.hasMoreElements()) {  
53.             String paramName = (String) initParameterNames.nextElement();  
54.             System.out.println(paramName);  
55.         }  
56.     }  
57.   
58.     @Override  
59.     public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,  
60.             FilterChain chain) throws IOException, ServletException {  
61.         System.out.println("FilterDemo02执行前！！！");  
62.         chain.doFilter(request, response);  //让目标资源执行，放行  
63.         System.out.println("FilterDemo02执行后！！！");  
64.     }  
65.   
66.     @Override  
67.     public void destroy() {  
68.         System.out.println("----过滤器销毁----");  
69.     }  
70. }  

六、Filter的部署时的一些参数的含义

Filter的部署分为两个步骤：
　　1、注册Filter
　　2、映射Filter

6.1、注册Filter
　　开发好Filter之后，需要在web.xml文件中进行注册，这样才能够被web服务器调用。在web.xml文件中注册Filter范例：

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1. <filter>  
2.     <description>过滤器名称</description>  
3.     <filter-name>自定义的名字</filter-name>  
4.     <filter-class>com.yangcq.filter.FilterTest</filter-class>  
5.     <!--配置FilterTest过滤器的初始化参数-->  
6.     <init-param>  
7.         <description>配置过滤器的初始化参数</description>  
8.         <param-name>name</param-name>  
9.         <param-value>gacl</param-value>  
10.     </init-param>  
11.     <init-param>  
12.         <description>配置FilterTest过滤器的初始化参数</description>  
13.         <param-name>like</param-name>  
14.         <param-value>java</param-value>  
15.     </init-param>  
16. </filter>  

    <description>用于添加描述信息，该元素的内容可为空，<description>可以不配置。
　　<filter-name>用于为过滤器指定一个名字，该元素的内容不能为空。
　　<filter-class>元素用于指定过滤器的完整的限定类名。
　　<init-param>元素用于为过滤器指定初始化参数，它的子元素<param-name>指定参数的名字，<param-value>指定参数的值。在过滤器中，
可以使用FilterConfig接口对象来访问初始化参数。如果过滤器不需要指定初始化参数，那么<init-param>元素可以不配置。

6.2、映射Filter
　　在web.xml文件中注册了Filter之后，还要在web.xml文件中映射Filter
<!--映射过滤器-->
  <filter-mapping>
      <filter-name>FilterTest</filter-name>
      <!--“/*”表示拦截所有的请求 -->
      <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>

<filter-mapping>元素用于设置一个 Filter 所负责拦截的资源。一个Filter拦截的资源可通过两种方式来指定：Servlet 名称和资源访问的请求路径
　　<filter-name>子元素用于设置filter的注册名称。该值必须是在<filter>元素中声明过的过滤器的名字
　　<url-pattern>设置 filter 所拦截的请求路径(过滤器关联的URL样式)
　　<servlet-name>指定过滤器所拦截的Servlet名称。
　　<dispatcher>指定过滤器所拦截的资源被 Servlet 容器调用的方式，可以是REQUEST,INCLUDE,FORWARD和ERROR之一，默认REQUEST。用户可以设置多个<dispatcher> 子元素用来指定 Filter 对资源的多种调用方式进行拦截。如下：

<filter-mapping>
    <filter-name>testFilter</filter-name>
    <url-pattern>/index.jsp</url-pattern>
    <dispatcher>REQUEST</dispatcher>
    <dispatcher>FORWARD</dispatcher>
</filter-mapping>

　<dispatcher> 子元素可以设置的值及其意义：
    REQUEST：当用户直接访问页面时，Web容器将会调用过滤器。如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()或forward()方法访问
时，那么该过滤器就不会被调用。
    INCLUDE：如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()方法访问时，那么该过滤器将被调用。除此之外，该过滤器不会被调用。
    FORWARD：如果目标资源是通过RequestDispatcher的forward()方法访问时，那么该过滤器将被调用，除此之外，该过滤器不会被调用。
    ERROR：如果目标资源是通过声明式异常处理机制调用时，那么该过滤器将被调用。除此之外，过滤器不会被调用。