SpringBoot 统一功能处理

Spring Boot 统一功能处理模块，也是 AOP 的实战环节，要实现的目标有以下 3 个：

• 统一用户登录权限验证
• 统一数据格式返回
• 统一异常处理

用户登录权限效验

用户登录权限的发展从之前每个方法中验证用户登录权限，到现在统一的用户登录验证处理，它是一个逐渐完善和逐渐优化的过程。

最初的用户登录验证

我们先来回顾一下最初用户登录验证的实现方法：

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
    /**
     * 某方法 1
     */
    @RequestMapping("/m1")
    public Object method(HttpServletRequest request) {
        // 有 session 就获取，没有不会创建
        HttpSession session = request.getSession(false);
        if (session != null && session.getAttribute("userinfo") != null) {
            // 说明已经登录，业务处理
            return true;
        } else {
            // 未登录
            return false;
        }
    }
    /**
     * 某方法 2
     */
    @RequestMapping("/m2")
    public Object method2(HttpServletRequest request) {
        // 有 session 就获取，没有不会创建
        HttpSession session = request.getSession(false);
        if (session != null && session.getAttribute("userinfo") != null) {
            // 说明已经登录，业务处理
            return true;
        } else {
            // 未登录
            return false;
        }
    }
    // 其他方法...
}

从上述代码可以看出，每个方法中都有相同的用户登录验证权限，它的缺点是：

• 每个方法中都要单独写用户登录验证的方法，即使封装成公共放法，也一样要传参调用和在方法中进行判断。
• 添加控制器越多，调用用户登录验证的方法也越多，这样就增加了后期的修改成本和维护成本。
• 这些用户登录验证的方法和接下来要实现的业务任何没有任何关联，但每个方法中都要写一遍。
  所以提供一个公共的 AOP 方法来进行统一的用户登录权限验证迫在眉睫。

Spring AOP 用户统一登录验证的问题

说到统一的用户登录验证，我们想到的第一个实现方案是 Spring AOP 前置通知或环绕通知来实现，具体实现代码如下：

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Aspect
@Component
public class UserAspect {
    // 定义切点方法 controller 包下、子孙包下所有类的所有方法
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.controller..*.*(..))")
    public void pointcut(){ }
    // 前置方法
    @Before("pointcut()")
    public void doBefore(){

    }

    // 环绕方法
    @Around("pointcut()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint){
        Object obj = null;
        System.out.println("Around 方法开始执行");
        try {
            // 执行拦截方法
            obj = joinPoint.proceed();
        } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Around 方法结束执行");
        return obj;
    }
}

如果要在以上 Spring AOP 的切面中实现用户登录权限效验的功能，有以下两个问题：

• 没办法获取到 HttpSession 对象。
• 我们要对一部分方法进行拦截，而另一部分方法不拦截，如注册方法和登录方法是不拦截的，这样的话排除方法的规则很难定义，甚至没办法定义。
  那这样如何解决呢？

Spring 拦截器

对于以上问题 Spring 中提供了具体的实现拦截器：HandlerInterceptor，拦截器的实现分为以下两个步骤：

• 创建自定义拦截器，实现 HandlerInterceptor 接口的 preHandle（执行具体方法之前的预处理）方法。
• 将自定义拦截器加⼊ WebMvcConfigurer 的 addInterceptors 方法中。
  具体实现如下。

补充 过滤器：

过滤器是Web容器提供的。触发的时机比拦截器更靠前，Spring 初始化前就执行了，所以并不能处理用户登录权限效验等问题。

准备工作

package com.example.demo.controller;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpSession;

@RestController
@RequestMapping("/user")
@Slf4j
public class UserController {

    @RequestMapping("/login")
    public boolean login(HttpServletRequest request,
                         String username, String password) {
//        // 1.非空判断
//        if (username != null && username != "" &&
//                password != null && username != "") {
//            // 2.验证用户名和密码是否正确
//        }

        // 1.非空判断
        if (StringUtils.hasLength(username) && StringUtils.hasLength(password)) {
            // 2.验证用户名和密码是否正确
            if ("admin".equals(username) && "admin".equals(password)) {
                // 登录成功
                HttpSession session = request.getSession();
                session.setAttribute("userinfo", "admin");
                return true;
            } else {
                // 用户名或密码输入错误
                return false;
            }
        }
        return false;
    }

    @RequestMapping("/getinfo")
    public String getInfo() {
        log.debug("执行了 getinfo 方法");
        return "执行了 getinfo 方法";
    }

    @RequestMapping("/reg")
    public String reg() {
        log.debug("执行了 reg 方法");
        return "执行了 reg 方法";
    }

}

自定义拦截器

接下来使用代码来实现一个用户登录的权限效验，自定义拦截器是一个普通类，具体实现代码如下：

package com.example.demo.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;

/**
 * 登录拦截器
 */
@Component
@Slf4j
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 登录判断业务
        HttpSession session = request.getSession(false);
        if (session != null && session.getAttribute("userinfo") != null) {
            return true;
        }
        log.error("当前用户没有访问权限");
        response.setStatus(401);
        return false;
    }
}

返回 boolean 类型。

相当于一层安保：

为 false 则不能继续往下执行；为 true 则可以。

将自定义拦截器加入到系统配置

将上一步中的自定义拦截器加⼊到系统配置信息中，具体实现代码如下：

package com.example.demo.config;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ResourceHandlerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

@Configuration // 一定不要忘记
public class MyConfig implements WebMvcConfigurer {

    @Autowired
    private LoginInterceptor loginInterceptor;

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(loginInterceptor)
                .addPathPatterns("/**") // 拦截所有请求
                .excludePathPatterns("/user/login") // 排除不拦截的 url
//                .excludePathPatterns("/**/*.html")
//                .excludePathPatterns("/**/*.js")
//                .excludePathPatterns("/**/*.css")
                .excludePathPatterns("/user/reg"); // 排除不拦截的 url
    }
}

或者

package com.example.demo.common;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Configuration
public class AppConfig implements WebMvcConfigurer {

    // 不拦截的 url 集合
    List<String> excludes = new ArrayList<String>() {{
        add("/**/*.html");
        add("/js/**");
        add("/editor.md/**");
        add("/css/**");
        add("/img/**"); // 放行 static/img 下的所有文件
        add("/user/login"); // 放行登录接口
        add("/user/reg"); // 放行注册接口
        add("/art/detail"); // 放行文章详情接口
        add("/art/list"); // 放行文章分页列表接口
        add("/art/totalpage"); // 放行文章分页总页数接口
    }};

    @Autowired
    private LoginInterceptor loginInterceptor;

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        // 配置拦截器
        InterceptorRegistration registration =
                registry.addInterceptor(loginInterceptor);
        registration.addPathPatterns("/**");
        registration.excludePathPatterns(excludes);
    }
}

如果不注入对象的话，addInterceptor() 的参数也可以直接 new 一个对象：

@Configuration // 一定不要忘记
public class MyConfig implements WebMvcConfigurer {

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(new LoginInterceptor())
                .addPathPatterns("/**") // 拦截所有请求
                .excludePathPatterns("/user/login") // 排除不拦截的 url
//                .excludePathPatterns("/**/*.html")
//                .excludePathPatterns("/**/*.js")
//                .excludePathPatterns("/**/*.css")
//                .excludePathPatterns("/**/*.jpg")
//                .excludePathPatterns("/**/login")
                .excludePathPatterns("/user/reg"); // 排除不拦截的 url
    }
}

其中：

• addPathPatterns：表示需要拦截的 URL 表示拦截任意方法（也就是所有方法）。
• excludePathPatterns：表示需要排除的 URL。
  说明：以上拦截规则可以拦截此项⽬中的使用 URL，包括静态⽂件 (图⽚⽂件、JS 和 CSS 等⽂件)。

拦截器实现原理

正常情况下的调用顺序：

然而有了拦截器之后，会在调用 Controller 之前进行相应的业务处理，执行的流程如下图所示：

实现原理源码分析

所有的 Controller 执行都会通过一个调度器 DispatcherServlet 来实现，这一点可以从 Spring Boot 控制台的打印信息看出，如下图所示：

而所有方法都会执行 DispatcherServlet 中的 doDispatch 调度方法，doDispatch 源码如下：

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse
        response) throws Exception {
    HttpServletRequest processedRequest = request;
    HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
    boolean multipartRequestParsed = false;
    WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);
    try {
        try {
            ModelAndView mv = null;
            Object dispatchException = null;
            try {
                processedRequest = this.checkMultipart(request);
                multipartRequestParsed = processedRequest != request;
                mappedHandler = this.getHandler(processedRequest);
                if (mappedHandler == null) {
                    this.noHandlerFound(processedRequest, response);
                    return;
                }
                HandlerAdapter ha = this.getHandlerAdapter(mappedHandler.g
                        etHandler());
                String method = request.getMethod();
                boolean isGet = HttpMethod.GET.matches(method);
                if (isGet || HttpMethod.HEAD.matches(method)) {
                    long lastModified = ha.getLastModified(request, mapped
                            Handler.getHandler());
                    if ((new ServletWebRequest(request, response)).checkNo
                    tModified(lastModified) && isGet) {
                        return;
                    }
                }
                // 调用预处理【重点】
                if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, respon
                        se)) {
                    return;
                }
                // 执行 Controller 中的业务
                mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.g
                        etHandler());
                if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
                    return;
                }
                this.applyDefaultViewName(processedRequest, mv);
                mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response,
                        mv);
            } catch (Exception var20) {
                dispatchException = var20;
            } catch (Throwable var21) {
                dispatchException = new NestedServletException("Handler dispatch failed", var21);
            }
            this.processDispatchResult(processedRequest, response, mappedH
                    andler, mv, (Exception)dispatchException);
        } catch (Exception var22) {
            this.triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mapped
                    Handler, var22);
        } catch (Throwable var23) {
            this.triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mapped
                    Handler, new NestedServletException("Handler processing failed", var23));
        }
    } finally {
        if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
            if (mappedHandler != null) {
                mappedHandler.applyAfterConcurrentHandlingStarted(processe
                        dRequest, response);
            }
        } else if (multipartRequestParsed) {
            this.cleanupMultipart(processedRequest);
        }
    }
}

从上述源码可以看出在开始执行 Controller 之前，会先调用 预处理方法 applyPreHandle，而 applyPreHandle 方法的实现源码如下：

boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
    for(int i = 0; i < this.interceptorList.size(); this.interceptorIndex
            = i++) {
        // 获取项⽬中使用的拦截器 HandlerInterceptor
        HandlerInterceptor interceptor = (HandlerInterceptor)this.intercep
        torList.get(i);
        if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {
            this.triggerAfterCompletion(request, response, (Exception)null
            );
            return false;
        }
    }
    return true;
}

从上述源码可以看出，在 applyPreHandle 中会获取所有的拦截器 HandlerInterceptor 并执行拦截器中的 preHandle 方法，这样就会咱们前面定义的拦截器对应上了，如下所示：

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor{
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        System.out.println("调用了 LoginInterceptor.preHandle 方法");
        return false;
    }
}

此时用户登录权限的验证方法就会执行，这就是拦截器的实现原理。

拦截器小结

通过上面的源码分析，我们可以看出，Spring 中的拦截器也是通过动态代理和环绕通知的思想实现的，大体的调用流程如下：

扩展：统一访问前缀添加

所有请求地址添加 api 前缀：

@Configuration
public class AppConfig implements WebMvcConfigurer {
    // 所有的接口添加 api 前缀
    @Override
    public void configurePathMatch(PathMatchConfigurer configurer) {
        configurer.addPathPrefix("api", c -> true);
    }
}

其中第⼆个参数是一个表达式，设置为 true 表示启动前缀。

统一异常处理

统一异常处理使用的是 @ControllerAdvice + @ExceptionHandler 来实现的，@ControllerAdvice 表示控制器通知类，@ExceptionHandler 是异常处理器，两个结合表示当出现异常的时候执行某个通知，也就是执行某个方法事件，具体实现代码如下：

package com.example.demo.config;

import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import java.util.HashMap;

/**
 * 统一处理异常
 */
@ControllerAdvice
public class ErrorAdive {

    @ExceptionHandler(Exception.class)
    @ResponseBody
    public HashMap<String, Object> exceptionAdvie(Exception e) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", "-1");
        result.put("msg", e.getMessage());
        return result;
    }

    @ExceptionHandler(ArithmeticException.class)
    @ResponseBody
    public HashMap<String, Object> arithmeticAdvie(ArithmeticException e) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", "-2");
        result.put("msg", e.getMessage());
        return result;
    }

}

方法名和返回值可以自定义，重要的是 @ControllerAdvice 和 @ExceptionHandler 注解。

以上方法表示，如果出现了异常就返回给前端一个 HashMap 的对象，其中包含的字段如代码中定义的那样。

我们可以针对不同的异常，返回不同的结果，比以下代码所示：

import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import java.util.HashMap;
@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Object exceptionAdvice(Exception e) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("success", -1);
        result.put("message", "总的异常信息：" + e.getMessage());
        result.put("data", null);
        return result;
    }
    @ExceptionHandler(NullPointerException.class)
    public Object nullPointerexceptionAdvice(NullPointerException e) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("success", -1);
        result.put("message", "空指针异常：" + e.getMessage());
        result.put("data", null);
        return result;
    }
}

当有多个异常通知时，匹配顺序为当前类及其子类向上依次匹配，案例演示：

在 UserController 中设置一个空指针异常，实现代码如下：

@RestController
@RequestMapping("/u")
public class UserController {
    @RequestMapping("/index")
    public String index() {
        Object obj = null;
        int i = obj.hashCode();
        return "Hello,User Index.";
    }
}

以上程序的执行结果如下：

此时若出现异常就不会报错了，代码会继续执行，但是会把自定义的异常信息返回给前端！

统一完数据返回格式后：

package com.example.demo.common;

import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

/**
 * 异常类的统一处理
 */
@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {

    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Object exceptionAdvice(Exception e) {
        return AjaxResult.fail(-1, e.getMessage());
    }
    
}

统一异常处理不用配置路径，是拦截整个项目中的所有异常。

统一数据返回格式

为什么需要统一数据返回格式？

统一数据返回格式的优点有很多，比如以下几个：

• 方便前端程序员更好的接收和解析后端数据接口返回的数据。
• 降低前端程序员和后端程序员的沟通成本，按照某个格式实现就行了，因为所有接口都是这样返回的。
• 　有利于项⽬统一数据的维护和修改。
• 　有利于后端技术部门的统一规范的标准制定，不会出现稀奇古怪的返回内容。

统一数据返回格式的实现

统一的数据返回格式可以使用 @ControllerAdvice + ResponseBodyAdvice接口 的方式实现，具体实现代码如下：

import org.springframework.core.MethodParameter;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ResponseBodyAdvice;

import java.util.HashMap;

/**
 * 统一返回数据的处理
 */
@ControllerAdvice
public class ResponseAdvice implements ResponseBodyAdvice {
    /**
     * 内容是否需要重写（通过此方法可以选择性部分控制器和方法进行重写）
     * 返回 true 表示重写
     */
    @Override
    public boolean supports(MethodParameter returnType, Class converterType) {
        return true;
    }
    /**
     * 方法返回之前调用此方法
     */
    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType,
                                  MediaType selectedContentType,
                                  Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request,
                                  ServerHttpResponse response) {
        // 构造统一返回对象
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("state", 1);
        result.put("msg", "");
        result.put("data", body);
        return result;
    }
}

统一处理后，此时所有返回的都是 json 格式的数据了。

若方法的返回类型为 String，统一数据返回格式封装后，返回会报错！？

转换器的问题，解决方案：

@SneakyThrows
@Override
public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType,
                              MediaType selectedContentType,
                              Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request,
                              ServerHttpResponse response) {
    // 构造统一返回对象
    HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
    result.put("state", 1);
    result.put("msg", "");
    result.put("data", body);
    if(body instanceof String){
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        return objectMapper.writeValueAsString(result);
    }

    return result;
}

实际开发中这种统一数据返回格式的方式并不常用。因为它会将所有返回都再次进行封装，过于霸道了
而通常我们会写一个统一封装的类，让程序猿在返回时统一返回这个类 (软性约束)，例如：

package com.example.demo.common;

import java.util.HashMap;

/**
 * 自定义的统一返回对象
 */
public class AjaxResult {
    /**
     * 业务执行成功时进行返回的方法
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public static HashMap<String, Object> success(Object data) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", 200);
        result.put("msg", "");
        result.put("data", data);
        return result;
    }

    /**
     * 业务执行成功时进行返回的方法
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public static HashMap<String, Object> success(String msg, Object data) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", 200);
        result.put("msg", msg);
        result.put("data", data);
        return result;
    }

    /**
     * 业务执行失败返回的数据格式
     *
     * @param code
     * @param msg
     * @return
     */
    public static HashMap<String, Object> fail(int code, String msg) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", code);
        result.put("msg", msg);
        result.put("data", "");
        return result;
    }

    /**
     * 业务执行失败返回的数据格式
     *
     * @param code
     * @param msg
     * @return
     */
    public static HashMap<String, Object> fail(int code, String msg, Object data) {
        HashMap<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", code);
        result.put("msg", msg);
        result.put("data", data);
        return result;
    }
}

同时搭配统一数据返回格式：

package com.example.demo.common;

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import lombok.SneakyThrows;
import org.springframework.core.MethodParameter;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ResponseBodyAdvice;

import java.util.HashMap;

/**
 * 统一数据返回封装
 */
@ControllerAdvice
public class ResponseAdvice implements ResponseBodyAdvice {
    @Override
    public boolean supports(MethodParameter returnType, Class converterType) {
        return true;
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType selectedContentType, Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {
        if (body instanceof HashMap) { // 本身已经是封装好的对象
            return body;
        }
        if (body instanceof String) { // 返回类型是 String（特殊）
            ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
            return objectMapper.writeValueAsString(AjaxResult.success(body));
        }
        return AjaxResult.success(body);
    }
}

@ControllerAdvice 源码分析（了解）

通过对 @ControllerAdvice 源码的分析我们可以知道上面统一异常和统一数据返回的执行流程，我们先从 @ControllerAdvice 的源码看起，点击 @ControllerAdvice 实现源码如下：

从上述源码可以看出 @ControllerAdvice 派生于 @Component 组件，而所有组件初始化都会调用 InitializingBean 接口。
所以接下来我们来看 InitializingBean 有哪些实现类？在查询的过程中我们发现了，其中 Spring MVC中的实现子类是 RequestMappingHandlerAdapter，它里面有一个方法 afterPropertiesSet() 方法，表示所有的参数设置完成之后执行的方法，如下图所示：

而这个方法中有一个 initControllerAdviceCache 方法，查询此方法的源码如下：

我们发现这个方法在执行是会查找使用所有的 @ControllerAdvice 类，这些类会被容器中，但发生某个事件时，调用相应的 Advice 方法，比如返回数据前调用统一数据封装，比如发生异常是调用异常的 Advice 方法实现。