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从0开始手写一个 SpringMVC 框架，向高手进阶！

2019-01-17 16:53 856 查看

Spring框架对于Java后端程序员来说再熟悉不过了，以前只知道它用的反射实现的，但了解之后才知道有很多巧妙的设计在里面。如果不看Spring的源码，你将会失去一次和大师学习的机会：它的代码规范，设计思想很值得学习。我们程序员大部分人都是野路子，不懂什么叫代码规范。写了一个月的代码，最后还得其他老司机花3天时间重构，相信大部分老司机都很头疼看新手的代码。

废话不多说，我们进入今天的正题，在Web应用程序设计中，MVC模式已经被广泛使用。SpringMVC以DispatcherServlet为核心，负责协调和组织不同组件以完成请求处理并返回响应的工作，实现了MVC模式。想要实现自己的SpringMVC框架，需要从以下几点入手：

一、了解SpringMVC运行流程及九大组件

二、梳理自己的SpringMVC的设计思路

三、实现自己的SpringMVC框架

一、了解SpringMVC运行流程及九大组件

1、SpringMVC的运行流程

⑴ 用户发送请求至前端控制器DispatcherServlet

⑵ DispatcherServlet收到请求调用HandlerMapping处理器映射器。

⑶ 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。

⑷ DispatcherServlet通过HandlerAdapter处理器适配器调用处理器

⑸ 执行处理器(Controller，也叫后端控制器)。

⑹ Controller执行完成返回ModelAndView

⑺ HandlerAdapter将controller执行结果ModelAndView返回给DispatcherServlet

⑻ DispatcherServlet将ModelAndView传给ViewReslover视图解析器

⑼ ViewReslover解析后返回具体View

⑽ DispatcherServlet对View进行渲染视图（即将模型数据填充至视图中）。

⑾ DispatcherServlet响应用户。

从上面可以看出，DispatcherServlet有接收请求，响应结果，转发等作用。有了DispatcherServlet之后，可以减少组件之间的耦合度。

2、SpringMVC的九大组件（ref：【SpringMVC】9大组件概览）

protected void initStrategies(ApplicationContext context) {	//用于处理上传请求。处理方法是将普通的request包装成MultipartHttpServletRequest，后者可以直接调用getFile方法获取File.
initMultipartResolver(context);	//SpringMVC主要有两个地方用到了Locale：一是ViewResolver视图解析的时候；二是用到国际化资源或者主题的时候。
initLocaleResolver(context); 
//用于解析主题。SpringMVC中一个主题对应一个properties文件，里面存放着跟当前主题相关的所有资源、
//如图片、css样式等。SpringMVC的主题也支持国际化， 
initThemeResolver(context);	//用来查找Handler的。
initHandlerMappings(context);	//从名字上看，它就是一个适配器。Servlet需要的处理方法的结构却是固定的，都是以request和response为参数的方法。
//如何让固定的Servlet处理方法调用灵活的Handler来进行处理呢？这就是HandlerAdapter要做的事情
initHandlerAdapters(context);	//其它组件都是用来干活的。在干活的过程中难免会出现问题，出问题后怎么办呢？
//这就需要有一个专门的角色对异常情况进行处理，在SpringMVC中就是HandlerExceptionResolver。
initHandlerExceptionResolvers(context);	//有的Handler处理完后并没有设置View也没有设置ViewName，这时就需要从request获取ViewName了，
//如何从request中获取ViewName就是RequestToViewNameTranslator要做的事情了。
initRequestToViewNameTranslator(context);	//ViewResolver用来将String类型的视图名和Locale解析为View类型的视图。
//View是用来渲染页面的，也就是将程序返回的参数填入模板里，生成html（也可能是其它类型）文件。
initViewResolvers(context);	//用来管理FlashMap的，FlashMap主要用在redirect重定向中传递参数。
initFlashMapManager(context); 
}

二、梳理SpringMVC的设计思路

本文只实现自己的@Controller、@RequestMapping、@RequestParam注解起作用，其余SpringMVC功能读者可以尝试自己实现。

1、读取配置

从图中可以看出，SpringMVC本质上是一个Servlet,这个 Servlet 继承自 HttpServlet。FrameworkServlet负责初始化SpringMVC的容器，并将Spring容器设置为父容器。因为本文只是实现SpringMVC，对于Spring容器不做过多讲解（有兴趣同学可以看看我另一篇文章：向spring大佬低头--大量源码流出解析）。

为了读取web.xml中的配置，我们用到ServletConfig这个类，它代表当前Servlet在web.xml中的配置信息。通过web.xml中加载我们自己写的MyDispatcherServlet和读取配置文件。

2、初始化阶段

在前面我们提到DispatcherServlet的initStrategies方法会初始化9大组件，但是这里将实现一些SpringMVC的最基本的组件而不是全部，按顺序包括：

加载配置文件
扫描用户配置包下面所有的类
拿到扫描到的类，通过反射机制，实例化。并且放到ioc容器中(Map的键值对 beanName-bean) beanName默认是首字母小写
初始化HandlerMapping，这里其实就是把url和method对应起来放在一个k-v的Map中,在运行阶段取出

3、运行阶段

每一次请求将会调用doGet或doPost方法，所以统一运行阶段都放在doDispatch方法里处理，它会根据url请求去HandlerMapping中匹配到对应的Method，然后利用反射机制调用Controller中的url对应的方法，并得到结果返回。按顺序包括以下功能：

异常的拦截
获取请求传入的参数并处理参数
通过初始化好的handlerMapping中拿出url对应的方法名，反射调用

三、实现自己的SpringMVC框架

工程文件及目录：

首先，新建一个maven项目，在pom.xml中导入以下依赖：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.liugh</groupId>
  <artifactId>liughMVC</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <packaging>war</packaging>
  
<properties>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>

<dependencies>
     <dependency>
  		   <groupId>javax.servlet</groupId> 
   <artifactId>javax.servlet-api</artifactId> 
   <version>3.0.1</version> 
   <scope>provided</scope>
</dependency>
    </dependencies></project>

接着，我们在WEB-INF下创建一个web.xml，如下配置：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
version="3.0">
<servlet>
<servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
<servlet-class>com.liugh.servlet.MyDispatcherServlet</servlet-class>
<init-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>application.properties</param-value>
</init-param>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>MySpringMVC</servlet-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</servlet-mapping></web-app>

application.properties文件中只是配置要扫描的包到SpringMVC容器中。

scanPackage=com.liugh.core

创建自己的Controller注解，它只能标注在类上面：

package com.liugh.annotation;import java.lang.annotation.Documented;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documentedpublic @interface MyController {	/**
     * 表示给controller注册别名
     * @return
     */
    String value() default "";

}

RequestMapping注解，可以在类和方法上：

package com.liugh.annotation;import java.lang.annotation.Documented;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documentedpublic @interface MyRequestMapping {	/**
     * 表示访问该方法的url
     * @return
     */
    String value() default "";

}

RequestParam注解,只能注解在参数上

package com.liugh.annotation;import java.lang.annotation.Documented;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;@Target(ElementType.PARAMETER)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documentedpublic @interface MyRequestParam {	/**
     * 表示参数的别名，必填
     * @return
     */
    String value();

}

然后创建MyDispatcherServlet这个类，去继承HttpServlet，重写init方法、doGet、doPost方法，以及加上我们第二步分析时要实现的功能：

package com.liugh.servlet;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.lang.reflect.Method;import java.net.URL;import java.util.ArrayList;import java.util.Arrays;import java.util.HashMap;import java.util.List;import java.util.Map;import java.util.Map.Entry;import java.util.Properties;import javax.servlet.ServletConfig;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import com.liugh.annotation.MyController;import com.liugh.annotation.MyRequestMapping;public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet{
private Properties properties = new Properties();
private List<String> classNames = new ArrayList<>();
private Map<String, Object> ioc = new HashMap<>();
private Map<String, Method> handlerMapping = new  HashMap<>();
private Map<String, Object> controllerMap  =new HashMap<>();

@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
//1.加载配置文件
doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
//2.初始化所有相关联的类,扫描用户设定的包下面所有的类
doScanner(properties.getProperty("scanPackage"));
//3.拿到扫描到的类,通过反射机制,实例化,并且放到ioc容器中(k-v  beanName-bean) beanName默认是首字母小写
doInstance();
//4.初始化HandlerMapping(将url和method对应上)
initHandlerMapping();

}

@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {		this.doPost(req,resp);
}	@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {		try {			//处理请求
doDispatch(req,resp);
} catch (Exception e) {
resp.getWriter().write("500!! Server Exception");
}

}

private void doDispatch(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {		if(handlerMapping.isEmpty()){			return;
}

String url =req.getRequestURI();
String contextPath = req.getContextPath();

url=url.replace(contextPath, "").replaceAll("/+", "/");
if(!this.handlerMapping.containsKey(url)){
resp.getWriter().write("404 NOT FOUND!");			return;
}

Method method =this.handlerMapping.get(url);
//获取方法的参数列表
Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
//获取请求的参数
Map<String, String[]> parameterMap = req.getParameterMap();
//保存参数值
Object [] paramValues= new Object[parameterTypes.length];
//方法的参数列表
        for (int i = 0; i<parameterTypes.length; i++){  
            //根据参数名称，做某些处理  
            String requestParam = parameterTypes[i].getSimpleName();  
            
            
            if (requestParam.equals("HttpServletRequest")){  
                //参数类型已明确，这边强转类型  
            	paramValues[i]=req;                continue;  
            }  
            if (requestParam.equals("HttpServletResponse")){  
            	paramValues[i]=resp;                continue;  
            }            if(requestParam.equals("String")){            	for (Entry<String, String[]> param : parameterMap.entrySet()) {
         			String value =Arrays.toString(param.getValue()).replaceAll("\\[|\\]", "").replaceAll(",\\s", ",");
         			paramValues[i]=value;
         		}
            }
        }  
//利用反射机制来调用
try {
method.invoke(this.controllerMap.get(url), paramValues);//第一个参数是method所对应的实例 在ioc容器中
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}	private void  doLoadConfig(String location){		//把web.xml中的contextConfigLocation对应value值的文件加载到流里面
InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(location);		try {			//用Properties文件加载文件里的内容
properties.load(resourceAsStream);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {			//关流
if(null!=resourceAsStream){				try {
resourceAsStream.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

}
private void doScanner(String packageName) {		//把所有的.替换成/
URL url  =this.getClass().getClassLoader().getResource("/"+packageName.replaceAll("\\.", "/"));
File dir = new File(url.getFile());		for (File file : dir.listFiles()) {			if(file.isDirectory()){				//递归读取包
doScanner(packageName+"."+file.getName());
}else{
String className =packageName +"." +file.getName().replace(".class", "");
classNames.add(className);
}
}
}

private void doInstance() {		if (classNames.isEmpty()) {			return;
}
for (String className : classNames) {			try {				//把类搞出来,反射来实例化(只有加@MyController需要实例化)
Class<?> clazz =Class.forName(className);			   if(clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){
ioc.put(toLowerFirstWord(clazz.getSimpleName()),clazz.newInstance());
}else{					continue;
}

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();				continue;
}
}
}	private void initHandlerMapping(){		if(ioc.isEmpty()){			return;
}		try {			for (Entry<String, Object> entry: ioc.entrySet()) {
Class<? extends Object> clazz = entry.getValue().getClass();				if(!clazz.isAnnotationPresent(MyController.class)){					continue;
}
//拼url时,是controller头的url拼上方法上的url
String baseUrl ="";				if(clazz.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){
MyRequestMapping annotation = clazz.getAnnotation(MyRequestMapping.class);
baseUrl=annotation.value();
}
Method[] methods = clazz.getMethods();				for (Method method : methods) {					if(!method.isAnnotationPresent(MyRequestMapping.class)){						continue;
}
MyRequestMapping annotation = method.getAnnotation(MyRequestMapping.class);
String url = annotation.value();

url =(baseUrl+"/"+url).replaceAll("/+", "/");
handlerMapping.put(url,method);
controllerMap.put(url,clazz.newInstance());
System.out.println(url+","+method);
}

}

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}	/**
 * 把字符串的首字母小写
 * @param name
 * @return
 */
private String toLowerFirstWord(String name){		char[] charArray = name.toCharArray();
charArray[0] += 32;		return String.valueOf(charArray);
}

}

这里我们就开发完了自己的SpringMVC，现在我们测试一下：

package com.liugh.core.controller;import java.io.IOException;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import com.liugh.annotation.MyController;import com.liugh.annotation.MyRequestMapping;import com.liugh.annotation.MyRequestParam;@MyController@MyRequestMapping("/test")public class TestController {

 @MyRequestMapping("/doTest")    public void test1(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
    		@MyRequestParam("param") String param){
 		System.out.println(param);	    try {
            response.getWriter().write( "doTest method success! param:"+param);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }	 
 
 @MyRequestMapping("/doTest2")    public void test2(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){        try {
            response.getWriter().println("doTest2 method success!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

访问http://localhost:8080/liughMVC/test/doTest?param=liugh如下：

访问一个不存在的试试：

到这里我们就大功告成了！

我自己在腾讯课堂上也有讲过一堂手写springMVC的直播分享，有感兴趣的可以来看看

https://pan.baidu.com/s/17v3syshIGQWjCHL0yi73Cg

1，3分钟读懂Spring核心源码；
2，SpringMVC与Spring框架关系；
3，SpringMVC的所有注解定义实战；
4，手写SpringMVC框架实战；
5，Tomcat加载进行测试实战；
6，互动答疑。

如果感兴趣的话可以来找我获取其他的资料想学习提升自己的也可以加我了解

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标签： springmvc spring源码框架

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