内容


J2EE 探索者

使用 Java Servlets 2.4 来执行过滤

使用 Servlet 过滤器来查看、提取和操作 HTTP 数据

Comments

系列内容:

此内容是该系列 # 部分中的第 # 部分: J2EE 探索者

敬请期待该系列的后续内容。

此内容是该系列的一部分:J2EE 探索者

敬请期待该系列的后续内容。

Servlet 过滤器是可插入的 Web 组件,它允许我们实现 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,比如日志记录、性能、安全、会话处理、XSLT 转换,等等。 过滤器最初是随 Java Servlet 2.3 规范发布的,最近定稿的 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 ―― 比如总体的体系结构设计、实现细节,以及在 J2EE Web 应用程序中的典型应用,还会涉及一些预计最新的 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服务器之间交换的数据。过滤器是通常封装了一些功能的 Web 组件,这些功能虽然很重要,但是对于处理客户机请求或发送响应来说不是决定性的。典型的例子包括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 过滤器中结合了许多元素,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 部署描述符(web.xml)中的 XML 标签来声明。这样允许添加和删除过滤器,而无需改动任何应用程序代码或 JSP 页面。
  • 动态的:过滤器在运行时由 Servlet 容器调用来拦截和处理请求和响应。
  • 灵活的:过滤器在 Web 处理环境中的应用很广泛,涵盖诸如日志记录和安全等许多最公共的辅助任务。过滤器还是灵活的,因为它们可用于对来自客户机的直接调用执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,可以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中,过滤器从而定义了可容易地从请求/响应链中添加或删除的模块化单元。
  • 可移植的:与 Java 平台的其他许多方面一样,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,过滤器可以容易地跨越不同的项目和应用程序使用。
  • 透明的:在请求/响应链中包括过滤器,这种设计是为了补充(而不是以任何方式替代)servlet 或 JSP 页面提供的核心处理。因而,过滤器可以根据需要添加或删除,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,并且无需修改应用程序代码就可以透明地添加或删除它们。最后,过滤器独立于任何平台或者 Servlet 容器,从而允许将它们容易地部署到任何相容的 J2EE 环境中。

在接下来的几小节中,我们将进一步考察 Servlet 过滤器机制的总体设计,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)体系结构中包含的 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。过滤器是自包含、模块化的组件,可以将它们添加到请求/响应链中,或者在无需影响应用程序中其他 Web 组件的情况下删除它们。过滤器仅只是改动请求和响应的运行时处理,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 资源可以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。那么过滤器究竟做什么呢? 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。如果请求被转发了,它将被传递给链中的下一个资源(另一个过滤器、servlet 或 JSP 页面)。在这个请求设法通过过滤器链并被服务器处理之后,一个响应将以相反的顺序通过该链发送回去。这样就给每个过滤器都提供了根据需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,它们只能过滤 Web 客户机和客户机所访问的指定 Web 资源之间的内容。如果该资源然后将请求调度给其他 Web 资源,那就不能向幕后委托的任何请求应用过滤器。2.4 规范消除了这个限制。Servlet 过滤器现在可以应用于 J2EE Web 环境中存在请求和响应对象的任何地方。因此,Servlet 过滤器可以应用在客户机和 servlet 之间、servlet 和 servlet 或 JSP 页面之间,以及所包括的每个 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究竟有多真实,但是实现一个 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,然后要把该过滤器添加到 Web 应用程序中(通过在 Web 部署描述符 /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。我们将详细研究这其中的每个步骤。

1. 编写实现类的程序

过滤器 API 包含 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 个接口分别是 FilterFilterChainFilterConfig 。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 FilterChainFilterConfig 接口。该过滤器类的一个引用将传递给 FilterChain 对象,以允许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,以允许访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,以便完全实现 Filter 接口:

  • init() :这个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(这个方法又调用 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() 。这个方法接受三个输入参数:一个 ServletRequestresponse 和一个 FilterChain 对象。
  • destroy() :正如您想像的那样,这个方法执行任何清理操作,这些操作可能需要在自动垃圾收集之前进行。

清单 1 展示了一个非常简单的过滤器,它跟踪满足一个客户机的 Web 请求所花的大致时间。

清单 1. 一个过滤器类实现
import javax.servlet.*;
import java.util.*;
import java.io.*;
public class TimeTrackFilter implements Filter {
     private FilterConfig filterConfig = null;
     public void init(FilterConfig filterConfig)
        throws ServletException {
        this.filterConfig = filterConfig;
     }
     public void destroy() {
        this.filterConfig = null;
     }
     public void doFilter( ServletRequest request,
        ServletResponse response, FilterChain chain )
        throws IOException, ServletException {
        Date startTime, endTime;
        double totalTime;
        startTime = new Date();
        // Forward the request to the next resource in the chain
        chain.doFilter(request, wrapper);
        // -- Process the response -- \\
        // Calculate the difference between the start time and end time
        endTime = new Date();
        totalTime = endTime.getTime() - startTime.getTime();
        totalTime = totalTime / 1000; //Convert from milliseconds to seconds
        StringWriter sw = new StringWriter();
        PrintWriter writer = new PrintWriter(sw);
        writer.println();
        writer.println("===============");
        writer.println("Total elapsed time is: " + totalTime + " seconds." );
        writer.println("===============");
        // Log the resulting string
        writer.flush();
        filterConfig.getServletContext().
           log(sw.getBuffer().toString());
     }
}

这个过滤器的生命周期很简单,不管怎样,我们还是研究一下它吧:

初始化

当容器第一次加载该过滤器时, init() 方法将被调用。该类在这个方法中包含了一个指向 FilterConfig 对象的引用。我们的过滤器实际上并不需要这样做,因为其中没有使用初始化信息,这里只是出于演示的目的。

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,同时传入分别指向这个请求/响应链中的 ServletRequestServletResponseFilterChain 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,以便能够执行任何必需的清理代码。

2. 配置 Servlet 过滤器

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

清单 2 摘自一个 web.xml 文件,它展示了如何声明过滤器的包含关系:

清单 2. 在 web.xml 中声明一个过滤器
<filter>
     <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
     <filter-class>TimeTrackFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
     <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
     <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
</filter-mapping>
<servlet>
     <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
     <servlet-class>MainServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
     <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
     <url-pattern>/*</url-pattern>
</servlet-mapping>

上面的代码示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,因为千万不能背离这些元素的顺序。

3. 部署 Servlet 过滤器

事实上,与 Web 应用程序一起部署过滤器绝对不涉及任何复杂性。只需把过滤器类和其他 Web 组件类包括在一起,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他所有事情。

过滤器的许多应用

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任何地方,您都可以使用过滤器。过滤器的一些最普遍的应用如下:

  • 加载:对于到达系统的所有请求,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访问,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访问控制列表(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,过滤器可以关闭(在 web.xml 文件中注释掉)。在生产应用中,过滤器又可以再次启用。此外还可以添加多个过滤器,以便根据需要提高安全、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可以让 Web 页面集中精力考虑内容显示和委托处理,而不必担心会话管理的细节。
  • XSLT 转换:不管是使用移动客户端还是使用基于 XML 的 Web 服务,无需把逻辑嵌入应用程序就在 XML 语法之间执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,它现在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。不管请求/响应发生在客户机和服务器之间,还是发生在服务器上的其他组件之间,过滤器在处理流中的应用都是相同的。从 MVC 的观点看,调度器组件(它或者包括在控制器组件中,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括 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,过滤器可以应用于所有请求,或者通过将它放在控制器/调度器与模型和控制器之间,它可以应用于单独的 Web 组件。

MVC 体系结构广为传播,并具有良好的文档。请通过 参考资料中的链接了解关于 MVC 和 MVC 体系结构中的 Servlet 实现的更多信息。

结束语

虽然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所有敏捷的、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,比较了当前规范(2.4)和以前(2.3)的模型,讲述了实现过滤器所涉及的精确步骤,以及如何在 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,并提到了过滤器如何适应传统的 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 组件来开始我们的旅程,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,并且我从大家的反馈中知道,这对您也是一个很有价值的过程。感谢您对本系列文章的参与。祝您好运,探索快乐!


相关主题


评论

添加或订阅评论,请先登录注册

static.content.url=http://www.ibm.com/developerworks/js/artrating/
SITE_ID=10
Zone=Java technology, Web development
ArticleID=54669
ArticleTitle=J2EE 探索者: 使用 Java Servlets 2.4 来执行过滤
publish-date=02132004