面试官：你分析过SpringMVC的源码吗？

Posted 2021-04-28 Java知音

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1. MVC使用

在研究源码之前，先来回顾以下springmvc 是如何配置的，这将能使我们更容易理解源码。

1.1 web.xml

<servlet>
    <servlet-name>mvc-dispatcher</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <!-- 配置springMVC需要加载的配置文件
        spring-dao.xml,spring-service.xml,spring-web.xml
        Mybatis - > spring -> springmvc
     -->
    <init-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>classpath:spring/spring-*.xml</param-value>
    </init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>mvc-dispatcher</servlet-name>
    <!-- 默认匹配所有的请求 -->
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

值的注意的是contextConfigLocation和DispatcherServlet(用此类来拦截请求)的引用和配置。

1.2 spring-web.xml

<!-- 配置SpringMVC -->
<!-- 1.开启SpringMVC注解模式 -->
<!-- 简化配置： 
    (1)自动注册DefaultAnootationHandlerMapping,AnotationMethodHandlerAdapter 
    (2)提供一些列：数据绑定，数字和日期的format @NumberFormat, @DateTimeFormat, xml,json默认读写支持 
-->
<mvc:annotation-driven />

<!-- 2.静态资源默认servlet配置
    (1)加入对静态资源的处理：js,gif,png
    (2)允许使用"/"做整体映射
 -->
 <mvc:default-servlet-handler/>

 <!-- 3.配置jsp 显示ViewResolver -->
 <bean class="org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver">
     <property name="viewClass" value="org.springframework.web.servlet.view.JstlView" />
     <property name="prefix" value="/WEB-INF/jsp/" />
     <property name="suffix" value=".jsp" />
 </bean>

 <!-- 4.扫描web相关的bean -->
 <context:component-scan base-package="com.xxx.fantj.web" />

值的注意的是InternalResourceViewResolver，它会在ModelAndView返回的试图名前面加上prefix前缀，在后面加载suffix指定后缀。

SpringMvc主支源码分析

引用《Spring in Action》中的一张图来更好的了解执行过程： 

上图流程总体来说可分为三大块：

1. Map的建立(并放入WebApplicationContext)

2. HttpRequest请求中Url的请求拦截处理(DispatchServlet处理)

3. 反射调用Controller中对应的处理方法，并返回视图

本文将围绕这三块进行分析。

1. Map的建立

在容器初始化时会建立所有 url 和 Controller 的对应关系,保存到 Map 中，那是如何保存的呢。

ApplicationObjectSupport #setApplicationContext方法

// 初始化ApplicationContext
@Override
public void initApplicationContext() throws ApplicationContextException {
    super.initApplicationContext();
    detectHandlers();
}

AbstractDetectingUrlHandlerMapping #detectHandlers()方法：

/**
 * 建立当前ApplicationContext 中的 所有Controller 和url 的对应关系
 * Register all handlers found in the current ApplicationContext.
 * <p>The actual URL determination for a handler is up to the concrete
 * {@link #determineUrlsForHandler(String)} implementation. A bean for
 * which no such URLs could be determined is simply not considered a handler.
 * @throws org.springframework.beans.BeansException if the handler couldn't be registered
 * @see #determineUrlsForHandler(String)
 */
protected void detectHandlers() throws BeansException {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Looking for URL mappings in application context: " + getApplicationContext());
    }
    // 获取容器中的beanNames
    String[] beanNames = (this.detectHandlersInAncestorContexts ?
            BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(getApplicationContext(), Object.class) :
            getApplicationContext().getBeanNamesForType(Object.class));
    // 遍历 beanNames 并找到对应的 url
    // Take any bean name that we can determine URLs for.
    for (String beanName : beanNames) {
        // 获取bean上的url(class上的url + method 上的 url)
        String[] urls = determineUrlsForHandler(beanName);
        if (!ObjectUtils.isEmpty(urls)) {
            // URL paths found: Let's consider it a handler.
            // 保存url 和 beanName 的对应关系
            registerHandler(urls, beanName);
        }
        else {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Rejected bean name '" + beanName + "': no URL paths identified");
            }
        }
    }
}

determineUrlsForHandler()方法：

该方法在不同的子类有不同的实现，我这里分析的是DefaultAnnotationHandlerMapping类的实现，该类主要负责处理@RequestMapping注解形式的声明。

/**
 * 获取@RequestMaping注解中的url
 * Checks for presence of the {@link org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping}
 * annotation on the handler class and on any of its methods.
 */
@Override
protected String[] determineUrlsForHandler(String beanName) {
    ApplicationContext context = getApplicationContext();
    Class<?> handlerType = context.getType(beanName);
    // 获取beanName 上的requestMapping
    RequestMapping mapping = context.findAnnotationOnBean(beanName, RequestMapping.class);
    if (mapping != null) {
        // 类上面有@RequestMapping 注解
        this.cachedMappings.put(handlerType, mapping);
        Set<String> urls = new LinkedHashSet<String>();
        // mapping.value()就是获取@RequestMapping注解的value值
        String[] typeLevelPatterns = mapping.value();
        if (typeLevelPatterns.length > 0) {
            // 获取Controller 方法上的@RequestMapping
            String[] methodLevelPatterns = determineUrlsForHandlerMethods(handlerType);
            for (String typeLevelPattern : typeLevelPatterns) {
                if (!typeLevelPattern.startsWith("/")) {
                    typeLevelPattern = "/" + typeLevelPattern;
                }
                for (String methodLevelPattern : methodLevelPatterns) {
                    // controller的映射url+方法映射的url
                    String combinedPattern = getPathMatcher().combine(typeLevelPattern, methodLevelPattern);
                    // 保存到set集合中
                    addUrlsForPath(urls, combinedPattern);
                }
                addUrlsForPath(urls, typeLevelPattern);
            }
            // 以数组形式返回controller上的所有url
            return StringUtils.toStringArray(urls);
        }
        else {
            // controller上的@RequestMapping映射url为空串,直接找方法的映射url
            return determineUrlsForHandlerMethods(handlerType);
        }
    }
    // controller上没@RequestMapping注解
    else if (AnnotationUtils.findAnnotation(handlerType, Controller.class) != null) {
        // 获取controller中方法上的映射url
        return determineUrlsForHandlerMethods(handlerType);
    }
    else {
        return null;
    }
}

更深的细节代码就比较简单了，有兴趣的可以继续深入。

到这里，Controller和Url的映射就装配完成，下来就分析请求的处理过程。

2. url的请求处理

我们在xml中配置了DispatcherServlet为调度器，所以我们就来看它的代码，可以
从名字上看出它是个Servlet,那么它的核心方法就是doService()

DispatcherServlet #doService():

/**
 * 将DispatcherServlet特定的请求属性和委托 公开给{@link #doDispatch}以进行实际调度。
 * Exposes the DispatcherServlet-specific request attributes and delegates to {@link #doDispatch}
 * for the actual dispatching.
 */
@Override
protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        String requestUri = new UrlPathHelper().getRequestUri(request);
        logger.debug("DispatcherServlet with name '" + getServletName() + "' processing " + request.getMethod() +
                " request for [" + requestUri + "]");
    }

    //在包含request的情况下保留请求属性的快照，
    //能够在include之后恢复原始属性。
    Map<String, Object> attributesSnapshot = null;
    if (WebUtils.isIncludeRequest(request)) {
        logger.debug("Taking snapshot of request attributes before include");
        attributesSnapshot = new HashMap<String, Object>();
        Enumeration attrNames = request.getAttributeNames();
        while (attrNames.hasMoreElements()) {
            String attrName = (String) attrNames.nextElement();
            if (this.cleanupAfterInclude || attrName.startsWith("org.springframework.web.servlet")) {
                attributesSnapshot.put(attrName, request.getAttribute(attrName));
            }
        }
    }

    // 使得request对象能供 handler处理和view处理 使用
    request.setAttribute(WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, getWebApplicationContext());
    request.setAttribute(LOCALE_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.localeResolver);
    request.setAttribute(THEME_RESOLVER_ATTRIBUTE, this.themeResolver);
    request.setAttribute(THEME_SOURCE_ATTRIBUTE, getThemeSource());

    try {
        doDispatch(request, response);
    }
    finally {
        // 如果不为空，则还原原始属性快照。
        if (attributesSnapshot != null) {
            restoreAttributesAfterInclude(request, attributesSnapshot);
        }
    }
}

可以看到，它将请求拿到后，主要是给request设置了一些对象，以便于后续工作的处理(Handler处理和view处理)。比如WebApplicationContext，它里面就包含了我们在第一步完成的controller与url映射的信息。

DispatchServlet # doDispatch()

/**
 * 控制请求转发
 * Process the actual dispatching to the handler.
 * <p>The handler will be obtained by applying the servlet's HandlerMappings in order.
 * The HandlerAdapter will be obtained by querying the servlet's installed HandlerAdapters
 * to find the first that supports the handler class.
 * <p>All HTTP methods are handled by this method. It's up to HandlerAdapters or handlers
 * themselves to decide which methods are acceptable.
 * @param request current HTTP request
 * @param response current HTTP response
 * @throws Exception in case of any kind of processing failure
 */
protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
    HttpServletRequest processedRequest = request;
    HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
    int interceptorIndex = -1;

    try {

        ModelAndView mv;
        boolean errorView = false;

        try {
            // 1. 检查是否是上传文件
            processedRequest = checkMultipart(request);

            // Determine handler for the current request.
            // 2. 获取handler处理器，返回的mappedHandler封装了handlers和interceptors
            mappedHandler = getHandler(processedRequest, false);
            if (mappedHandler == null || mappedHandler.getHandler() == null) {
                // 返回404
                noHandlerFound(processedRequest, response);
                return;
            }

            // Apply preHandle methods of registered interceptors.
            // 获取HandlerInterceptor的预处理方法
            HandlerInterceptor[] interceptors = mappedHandler.getInterceptors();
            if (interceptors != null) {
                for (int i = 0; i < interceptors.length; i++) {
                    HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
                    if (!interceptor.preHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler())) {
                        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);
                        return;
                    }
                    interceptorIndex = i;
                }
            }

            // Actually invoke the handler.
            // 3. 获取handler适配器 Adapter
            HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());
            // 4. 实际的处理器处理并返回 ModelAndView 对象
            mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());

            // Do we need view name translation?
            if (mv != null && !mv.hasView()) {
                mv.setViewName(getDefaultViewName(request));
            }

            // HandlerInterceptor 后处理
            if (interceptors != null) {
                for (int i = interceptors.length - 1; i >= 0; i--) {
                    HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
                    // 结束视图对象处理
                    interceptor.postHandle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler(), mv);
                }
            }
        }
        catch (ModelAndViewDefiningException ex) {
            logger.debug("ModelAndViewDefiningException encountered", ex);
            mv = ex.getModelAndView();
        }
        catch (Exception ex) {
            Object handler = (mappedHandler != null ? mappedHandler.getHandler() : null);
            mv = processHandlerException(processedRequest, response, handler, ex);
            errorView = (mv != null);
        }

        // Did the handler return a view to render?
        if (mv != null && !mv.wasCleared()) {
            render(mv, processedRequest, response);
            if (errorView) {
                WebUtils.clearErrorRequestAttributes(request);
            }
        }
        else {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Null ModelAndView returned to DispatcherServlet with name '" + getServletName() +
                        "': assuming HandlerAdapter completed request handling");
            }
        }

        // Trigger after-completion for successful outcome.
        // 请求成功响应之后的方法
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, null);
    }

    catch (Exception ex) {
        // Trigger after-completion for thrown exception.
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);
        throw ex;
    }
    catch (Error err) {
        ServletException ex = new NestedServletException("Handler processing failed", err);
        // Trigger after-completion for thrown exception.
        triggerAfterCompletion(mappedHandler, interceptorIndex, processedRequest, response, ex);
        throw ex;
    }

    finally {
        // Clean up any resources used by a multipart request.
        if (processedRequest != request) {
            cleanupMultipart(processedRequest);
        }
    }
}

该方法主要是

1. 通过request对象获取到HandlerExecutionChain，HandlerExecutionChain对象里面包含了拦截器interceptor和处理器handler。如果获取到的对象是空，则交给noHandlerFound返回404页面。

2. 拦截器预处理，如果执行成功则进行3

3. 获取handler适配器 Adapter

4. 实际的处理器处理并返回 ModelAndView 对象

下面是该方法中的一些核心细节：

DispatchServlet #doDispatch # noHandlerFound核心源码：

response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);

DispatchServlet #doDispatch #getHandler方法事实上调用的是AbstractHandlerMapping #getHandler方法,我贴出一个核心的代码：

// 拿到处理对象
Object handler = getHandlerInternal(request);
...
String handlerName = (String) handler;
handler = getApplicationContext().getBean(handlerName);
...
// 返回HandlerExecutionChain对象
return getHandlerExecutionChain(handler, request);

可以看到，它先从request里获取handler对象，这就证明了之前DispatchServlet #doService为什么要吧WebApplicationContext放入request请求对象中。

最终返回一个HandlerExecutionChain对象.

3. 反射调用处理请求的方法，返回结果视图

在上面的源码中，实际的处理器处理并返回 ModelAndView 对象调用的是mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());这个方法。该方法由AnnotationMethodHandlerAdapter #handle() #invokeHandlerMethod()方法实现.

`AnnotationMethodHandlerAdapter #handle() #invokeHandlerMethod()`

/**
 * 获取处理请求的方法,执行并返回结果视图
 */
protected ModelAndView invokeHandlerMethod(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
        throws Exception {

    // 1.获取方法解析器
    ServletHandlerMethodResolver methodResolver = getMethodResolver(handler);
    // 2.解析request中的url,获取处理request的方法
    Method handlerMethod = methodResolver.resolveHandlerMethod(request);
    // 3. 方法调用器
    ServletHandlerMethodInvoker methodInvoker = new ServletHandlerMethodInvoker(methodResolver);
    ServletWebRequest webRequest = new ServletWebRequest(request, response);
    ExtendedModelMap implicitModel = new BindingAwareModelMap();
    // 4.执行方法（获取方法的参数）
    Object result = methodInvoker.invokeHandlerMethod(handlerMethod, handler, webRequest, implicitModel);
    // 5. 封装成mv视图
    ModelAndView mav =
            methodInvoker.getModelAndView(handlerMethod, handler.getClass(), result, implicitModel, webRequest);
    methodInvoker.updateModelAttributes(handler, (mav != null ? mav.getModel() : null), implicitModel, webRequest);
    return mav;
}

这个方法有两个重要的地方，分别是resolveHandlerMethod和invokeHandlerMethod。

resolveHandlerMethod 方法

methodResolver.resolveHandlerMethod(request):获取controller类和方法上的@requestMapping value,与request的url进行匹配,找到处理request的controller中的方法.最终拼接的具体实现是org.springframework.util.AntPathMatcher#combine方法。

invokeHandlerMethod方法

从名字就能看出来它是基于反射，那它做了什么呢。

解析该方法上的参数,并调用该方法。

//上面全都是为解析方法上的参数做准备
...
// 解析该方法上的参数
Object[] args = resolveHandlerArguments(handlerMethodToInvoke, handler, webRequest, implicitModel);
// 真正执行解析调用的方法
return doInvokeMethod(handlerMethodToInvoke, handler, args);

invokeHandlerMethod方法#resolveHandlerArguments方法

代码有点长，我就简介下它做了什么事情吧。

• 如果这个方法的参数用的是注解，则解析注解拿到参数名，然后拿到request中的参数名，两者一致则进行赋值(详细代码在HandlerMethodInvoker#resolveRequestParam)，然后将封装好的对象放到args[]的数组中并返回。

• 如果这个方法的参数用的不是注解，则需要asm框架(底层是读取字节码)来帮助获取到参数名，然后拿到request中的参数名，两者一致则进行赋值，然后将封装好的对象放到args[]的数组中并返回。

invokeHandlerMethod方法#doInvokeMethod方法

private Object doInvokeMethod(Method method, Object target, Object[] args) throws Exception {
    // 将一个方法设置为可调用，主要针对private方法
    ReflectionUtils.makeAccessible(method);
    try {
        // 反射调用
        return method.invoke(target, args);
    }
    catch (InvocationTargetException ex) {
        ReflectionUtils.rethrowException(ex.getTargetException());
    }
    throw new IllegalStateException("Should never get here");
}

到这里,就可以对request请求中url对应的controller的某个对应方法进行调用了。

总结：

看完后脑子一定很乱，有时间的话还是需要自己动手调试一下。本文只是串一下整体思路，所以功能性的源码没有全部分析。

其实理解这些才是最重要的。

1. 用户发送请求至前端控制器DispatcherServlet

2. DispatcherServlet收到请求调用HandlerMapping处理器映射器。

3. 处理器映射器根据请求url找到具体的处理器，生成处理器对象及处理器拦截器(如果有则生成)一并返回给DispatcherServlet。

4. DispatcherServlet通过HandlerAdapter处理器适配器调用处理器

5. HandlerAdapter执行处理器(handler，也叫后端控制器)。

6. Controller执行完成返回ModelAndView

7. HandlerAdapter将handler执行结果ModelAndView返回给DispatcherServlet

8. DispatcherServlet将ModelAndView传给ViewReslover视图解析器

9. ViewReslover解析后返回具体View对象

10. DispatcherServlet对View进行渲染视图（即将模型数据填充至视图中）。

11. DispatcherServlet响应用户

参考文献：

• https://github.com/fangjian0423/springmvc-source-minibook

• https://docs.spring.io/spring/docs/4.0.2.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/#mvc-ann-requestmapping

• https://translate.google.cn/

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