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SpringMVC源码剖析5:消息转换器HttpMessageConverter与@ResponseBody注解

2019.08.25 15:07 107浏览

本系列文章首发于我的个人博客:https://h2pl.github.io/

欢迎阅览我的CSDN专栏:Spring源码解析 https://blog.csdn.net/column/details/21851.html

部分代码会放在我的的Github:https://github.com/h2pl/

目录

前言

SpringMVC是目前主流的Web MVC框架之一。

如果有同学对它不熟悉,那么请参考它的入门blog:http://www.cnblogs.com/fangjian0423/p/springMVC-introduction.html

现象

本文使用的demo基于maven,是根据入门blog的例子继续写下去的。

我们先来看一看对应的现象。 我们这里的配置文件 *-dispatcher.xml中的关键配置如下(其他常规的配置文件不在讲解,可参考本文一开始提到的入门blog):

(视图配置省略)

<mvc:resources location="/static/" mapping="/static/**"/>
<mvc:annotation-driven/>
<context:component-scan base-package="org.format.demo.controller"/>

pom中需要有以下依赖(Spring依赖及其他依赖不显示):

<dependency>
  <groupId>org.codehaus.jackson</groupId>
  jackson-core-asl
  <version>1.9.13</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.codehaus.jackson</groupId>
  jackson-mapper-asl
  <version>1.9.13</version>
</dependency>

这个依赖是json序列化的依赖。

ok。我们在Controller中添加一个method:

复制代码

@RequestMapping("/xmlOrJson")
@ResponseBody public Map

复制代码

直接访问地址:

我们看到,短短几行配置。使用@ResponseBody注解之后,Controller返回的对象 自动被转换成对应的json数据,在这里不得不感叹SpringMVC的强大。

我们好像也没看到具体的配置,唯一看到的就是*-dispatcher.xml中的一句配置:mvc:annotation-driven/。其实就是这个配置,导致了java对象自动转换成json对象的现象。

那么spring到底是如何实现java对象到json对象的自动转换的呢? 为什么转换成了json数据,如果想转换成xml数据,那该怎么办?

源码分析

**本文使用的spring版本是4.0.2。  **

在讲解mvc:annotation-driven/这个配置之前,我们先了解下Spring的消息转换机制。@ResponseBody这个注解就是使用消息转换机制,最终通过json的转换器转换成json数据的。

HttpMessageConverter接口就是Spring提供的http消息转换接口。有关这方面的知识大家可以参考"参考资料"中的第二条链接,里面讲的很清楚。

下面开始分析mvc:annotation-driven/这句配置:

这句代码在spring中的解析类是:

在AnnotationDrivenBeanDefinitionParser源码的152行parse方法中:

分别实例化了RequestMappingHandlerMapping,ConfigurableWebBindingInitializer,RequestMappingHandlerAdapter等诸多类。

其中RequestMappingHandlerMapping和RequestMappingHandlerAdapter这两个类比较重要。

RequestMappingHandlerMapping处理请求映射的,处理@RequestMapping跟请求地址之间的关系。

RequestMappingHandlerAdapter是请求处理的适配器,也就是请求之后处理具体逻辑的执行,关系到哪个类的哪个方法以及转换器等工作,这个类是我们讲的重点,其中它的属性messageConverters是本文要讲的重点。

私有方法:getMessageConverters

从代码中我们可以,RequestMappingHandlerAdapter设置messageConverters的逻辑:

1.如果mvc:annotation-driven节点有子节点message-converters,那么它的转换器属性messageConverters也由这些子节点组成。

message-converters的子节点配置如下:

<mvc:annotation-driven>
  <mvc:message-converters>
    <bean class="org.example.MyHttpMessageConverter"/>
    <bean class="org.example.MyOtherHttpMessageConverter"/>
  </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>

2.message-converters子节点不存在或它的属性register-defaults为true的话,加入其他的转换器:ByteArrayHttpMessageConverter、StringHttpMessageConverter、ResourceHttpMessageConverter等。

我们看到这么一段:

这些boolean属性是哪里来的呢,它们是AnnotationDrivenBeanDefinitionParser的静态变量。

其中ClassUtils中的isPresent方法如下:

看到这里,读者应该明白了为什么本文一开始在pom文件中需要加入对应的jackson依赖,为了让json转换器jackson成为默认转换器之一。

mvc:annotation-driven的作用读者也明白了。

下面我们看如何通过消息转换器将java对象进行转换的。

RequestMappingHandlerAdapter在进行handle的时候,会委托给HandlerMethod(具体由子类ServletInvocableHandlerMethod处理)的invokeAndHandle方法进行处理,这个方法又转接给HandlerMethodReturnValueHandlerComposite处理。

HandlerMethodReturnValueHandlerComposite维护了一个HandlerMethodReturnValueHandler列表。HandlerMethodReturnValueHandler是一个对返回值进行处理的策略接口,这个接口非常重要。关于这个接口的细节,请参考楼主的另外一篇博客:http://www.cnblogs.com/fangjian0423/p/springMVC-request-param-analysis.html。然后找到对应的HandlerMethodReturnValueHandler对结果值进行处理。

最终找到RequestResponseBodyMethodProcessor这个Handler(由于使用了@ResponseBody注解)。

RequestResponseBodyMethodProcessor的supportsReturnType方法:

然后使用handleReturnValue方法进行处理:

我们看到,这里使用了转换器。

具体的转换方法:

至于为何是请求头部的Accept数据,读者可以进去debug这个getAcceptableMediaTypes方法看看。 我就不罗嗦了~~~

ok。至此,我们走遍了所有的流程。

现在,回过头来看。为什么一开始的demo输出了json数据?

我们来分析吧。

由于我们只配置了mvc:annotation-driven,因此使用spring默认的那些转换器。

很明显,我们看到了2个xml和1个json转换器。 要看能不能转换,得看HttpMessageConverter接口的public boolean canWrite(Class<?> clazz, MediaType mediaType)方法是否返回true来决定的。

我们先分析SourceHttpMessageConverter:

它的canWrite方法被父类AbstractHttpMessageConverter重写了。

发现SUPPORTED_CLASSES中没有Map类(本文demo返回的是Map类),因此不支持。

下面看Jaxb2RootElementHttpMessageConverter:

这个类直接重写了canWrite方法。

需要有XmlRootElement注解。 很明显,Map类当然没有。

最终MappingJackson2HttpMessageConverter匹配,进行json转换。(为何匹配,请读者自行查看源码)

实例讲解

我们分析了转换器的转换过程之后,下面就通过实例来验证我们的结论吧。

首先,我们先把xml转换器实现。

之前已经分析,默认的转换器中是支持xml的。下面我们加上注解试试吧。

由于Map是jdk源码中的部分,因此我们用Employee来做demo。

因此,Controller加上一个方法:

@RequestMapping("/xmlOrJsonSimple")
@ResponseBody public Employee xmlOrJsonSimple() { return employeeService.getById(1);
}

实体中加上@XmlRootElement注解

结果如下:

我们发现,解析成了xml。

这里为什么解析成xml,而不解析成json呢?

之前分析过,消息转换器是根据class和mediaType决定的。

我们使用firebug看到:

我们发现Accept有xml,没有json。因此解析成xml了。

我们再来验证,同一地址,HTTP头部不同Accept。看是否正确。

复制代码

$.ajax({
    url: "${request.contextPath}/employee/xmlOrJsonSimple",
    success: function(res) {
        console.log(res);
    },
    headers: { "Accept": "application/xml" }
});

复制代码

复制代码

$.ajax({
    url: "${request.contextPath}/employee/xmlOrJsonSimple",
    success: function(res) {
        console.log(res);
    },
    headers: { "Accept": "application/json" }
});

复制代码

验证成功。

关于配置

如果不想使用mvc:annotation-driven/中默认的RequestMappingHandlerAdapter的话,我们可以在重新定义这个bean,spring会覆盖掉默认的RequestMappingHandlerAdapter。

为何会覆盖,请参考楼主的另外一篇博客:http://www.cnblogs.com/fangjian0423/p/spring-Ordered-interface.html

    `
  
    
      
      
      
    
  
` 

或者如果只想换messageConverters的话。

<mvc:annotation-driven>
  <mvc:message-converters>
    <bean class="org.example.MyHttpMessageConverter"/>
    <bean class="org.example.MyOtherHttpMessageConverter"/>
  </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>

如果还想用其他converters的话。

以上是spring-mvc jar包中的converters。

这里我们使用转换xml的MarshallingHttpMessageConverter。

这个converter里面使用了marshaller进行转换

我们这里使用XStreamMarshaller。

json没有转换器,返回406.

至于xml格式的问题,大家自行解决吧。 这里用的是XStream~。

使用这种方式,pom别忘记了加入xstream的依赖:

<dependency>
  <groupId>com.thoughtworks.xstream</groupId>
  xstream
  <version>1.4.7</version>
</dependency>

总结

写了这么多,可能读者觉得有点罗嗦。 毕竟这也是自己的一些心得,希望都能说出来与读者共享。

刚接触SpringMVC的时候,发现这种自动转换机制很牛逼,但是一直没有研究它的原理,目前,算是了了一个小小心愿吧,SpringMVC还有很多内容,以后自己研究其他内容的时候还会与大家一起共享的。

文章难免会出现一些错误,希望读者们能指明出来。

参考资料

详解RequestBody和@ResponseBody注解

#Http请求的抽象 还是回到请求-响应,也就是解析请求体,然后返回响应报文这个最基本的Http请求过程中来。我们知道,在servlet标准中,可以用javax.servlet.ServletRequest接口中的以下方法:

public ServletInputStream getInputStream() throws IOException; 

来得到一个ServletInputStream。这个ServletInputStream中,可以读取到一个原始请求报文的所有内容。同样的,在javax.servlet.ServletResponse接口中,可以用以下方法:

public ServletOutputStream getOutputStream() throws IOException;

来得到一个ServletOutputStream,这个ServletOutputSteam,继承自java中的OutputStream,可以让你输出Http的响应报文内容。

让我们尝试着像SpringMVC的设计者一样来思考一下。我们知道,Http请求和响应报文本质上都是一串字符串,当请求报文来到java世界,它会被封装成为一个ServletInputStream的输入流,供我们读取报文。响应报文则是通过一个ServletOutputStream的输出流,来输出响应报文。

我们从流中,只能读取到原始的字符串报文,同样,我们往输出流中,也只能写原始的字符。而在java世界中,处理业务逻辑,都是以一个个有业务意义的对象为处理维度的,那么在报文到达SpringMVC和从SpringMVC出去,都存在一个字符串到java对象的阻抗问题。这一过程,不可能由开发者手工转换。我们知道,在Struts2中,采用了OGNL来应对这个问题,而在SpringMVC中,它是HttpMessageConverter机制。我们先来看两个接口。

#HttpInputMessage 这个类是SpringMVC内部对一次Http请求报文的抽象,在HttpMessageConverter的read()方法中,有一个HttpInputMessage的形参,它正是SpringMVC的消息转换器所作用的受体“请求消息”的内部抽象,消息转换器从“请求消息”中按照规则提取消息,转换为方法形参中声明的对象。

package org.springframework.http;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public interface HttpInputMessage extends HttpMessage {

	InputStream getBody() throws IOException;

}

#HttpOutputMessage 这个类是SpringMVC内部对一次Http响应报文的抽象,在HttpMessageConverter的write()方法中,有一个HttpOutputMessage的形参,它正是SpringMVC的消息转换器所作用的受体“响应消息”的内部抽象,消息转换器将“响应消息”按照一定的规则写到响应报文中。

package org.springframework.http;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public interface HttpOutputMessage extends HttpMessage {

	OutputStream getBody() throws IOException;

}

#HttpMessageConverter 对消息转换器最高层次的接口抽象,描述了一个消息转换器的一般特征,我们可以从这个接口中定义的方法,来领悟Spring3.x的设计者对这一机制的思考过程。

package org.springframework.http.converter;

import java.io.IOException;
import java.util.List;

import org.springframework.http.HttpInputMessage;
import org.springframework.http.HttpOutputMessage;
import org.springframework.http.MediaType;

public interface HttpMessageConverter<T> {

	boolean canRead(Class<?> clazz, MediaType mediaType);

	boolean canWrite(Class<?> clazz, MediaType mediaType);

	List<MediaType> getSupportedMediaTypes();

	T read(Class<? extends T> clazz, HttpInputMessage inputMessage)
			throws IOException, HttpMessageNotReadableException;

	void write(T t, MediaType contentType, HttpOutputMessage outputMessage)
			throws IOException, HttpMessageNotWritableException;

}

HttpMessageConverter接口的定义出现了成对的canRead(),read()和canWrite(),write()方法,MediaType是对请求的Media Type属性的封装。举个例子,当我们声明了下面这个处理方法。

@RequestMapping(value="/string", method=RequestMethod.POST)
public @ResponseBody String readString(@RequestBody String string) {
    return "Read string '" + string + "'";
}

在SpringMVC进入readString方法前,会根据@RequestBody注解选择适当的HttpMessageConverter实现类来将请求参数解析到string变量中,具体来说是使用了StringHttpMessageConverter类,它的canRead()方法返回true,然后它的read()方法会从请求中读出请求参数,绑定到readString()方法的string变量中。

当SpringMVC执行readString方法后,由于返回值标识了@ResponseBody,SpringMVC将使用StringHttpMessageConverter的write()方法,将结果作为String值写入响应报文,当然,此时canWrite()方法返回true。

我们可以用下面的图,简单描述一下这个过程。

消息转换图

#RequestResponseBodyMethodProcessor 将上述过程集中描述的一个类是org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestResponseBodyMethodProcessor,这个类同时实现了HandlerMethodArgumentResolver和HandlerMethodReturnValueHandler两个接口。前者是将请求报文绑定到处理方法形参的策略接口,后者则是对处理方法返回值进行处理的策略接口。两个接口的源码如下:

package org.springframework.web.method.support;

import org.springframework.core.MethodParameter;
import org.springframework.web.bind.WebDataBinder;
import org.springframework.web.bind.support.WebDataBinderFactory;
import org.springframework.web.context.request.NativeWebRequest;

public interface HandlerMethodArgumentResolver {

	boolean supportsParameter(MethodParameter parameter);

	Object resolveArgument(MethodParameter parameter,
						   ModelAndViewContainer mavContainer,
						   NativeWebRequest webRequest,
						   WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception;

}

package org.springframework.web.method.support;

import org.springframework.core.MethodParameter;
import org.springframework.web.context.request.NativeWebRequest;

public interface HandlerMethodReturnValueHandler {

	boolean supportsReturnType(MethodParameter returnType);

	void handleReturnValue(Object returnValue,
						   MethodParameter returnType,
						   ModelAndViewContainer mavContainer,
						   NativeWebRequest webRequest) throws Exception;

}

RequestResponseBodyMethodProcessor这个类,同时充当了方法参数解析和返回值处理两种角色。我们从它的源码中,可以找到上面两个接口的方法实现。

对HandlerMethodArgumentResolver接口的实现:

public boolean supportsParameter(MethodParameter parameter) {
	return parameter.hasParameterAnnotation(RequestBody.class);
}

public Object resolveArgument(MethodParameter parameter, ModelAndViewContainer mavContainer,
		NativeWebRequest webRequest, WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {

	Object argument = readWithMessageConverters(webRequest, parameter, parameter.getGenericParameterType());

	String name = Conventions.getVariableNameForParameter(parameter);
	WebDataBinder binder = binderFactory.createBinder(webRequest, argument, name);

	if (argument != null) {
		validate(binder, parameter);
	}

	mavContainer.addAttribute(BindingResult.MODEL_KEY_PREFIX + name, binder.getBindingResult());

	return argument;
}

对HandlerMethodReturnValueHandler接口的实现

public boolean supportsReturnType(MethodParameter returnType) {
	return returnType.getMethodAnnotation(ResponseBody.class) != null;
}

	public void handleReturnValue(Object returnValue, MethodParameter returnType,
		ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest)
		throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException {

	mavContainer.setRequestHandled(true);
	if (returnValue != null) {
		writeWithMessageConverters(returnValue, returnType, webRequest);
	}
}

看完上面的代码,整个HttpMessageConverter消息转换的脉络已经非常清晰。因为两个接口的实现,分别是以是否有@RequestBody和@ResponseBody为条件,然后分别调用HttpMessageConverter来进行消息的读写。

如果你想问,怎么样跟踪到RequestResponseBodyMethodProcessor中,请你按照前面几篇博文的思路,然后到这里spring-mvc-showcase下载源码回来,对其中HttpMessageConverter相关的例子进行debug,只要你肯下功夫,相信你一定会有属于自己的收获的。

#思考 张小龙在谈微信的本质时候说:“微信只是个平台,消息在其中流转”。在我们对SpringMVC源码分析的过程中,我们可以从HttpMessageConverter机制中领悟到类似的道理。在SpringMVC的设计者眼中,一次请求报文和一次响应报文,分别被抽象为一个请求消息HttpInputMessage和一个响应消息HttpOutputMessage。

处理请求时,由合适的消息转换器将请求报文绑定为方法中的形参对象,在这里,同一个对象就有可能出现多种不同的消息形式,比如json和xml。同样,当响应请求时,方法的返回值也同样可能被返回为不同的消息形式,比如json和xml。

在SpringMVC中,针对不同的消息形式,我们有不同的HttpMessageConverter实现类来处理各种消息形式。但是,只要这些消息所蕴含的“有效信息”是一致的,那么各种不同的消息转换器,都会生成同样的转换结果。至于各种消息间解析细节的不同,就被屏蔽在不同的HttpMessageConverter实现类中了。

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