詳細(xì)談?wù)凧ava過濾器的作用?

Java過濾器是處于客戶端與服務(wù)器資源文件之間的一道過濾網(wǎng),在訪問資源文件之前,通過一系列的過濾器可以對請求進(jìn)行修改、判斷等,把不符合規(guī)則的請求在中途攔截或修改;也可以對響應(yīng)進(jìn)行過濾,攔截或修改響應(yīng)。

簡介

Filter也稱之為過濾器,它是Servlet技術(shù)中最激動人心的技術(shù)之一,WEB開發(fā)人員通過Filter技術(shù),對web服務(wù)器管理的所有web資源:例如Jsp,Servlet, 靜態(tài)圖片文件或靜態(tài)html文件等進(jìn)行攔截,從而實現(xiàn)一些特殊的功能。例如實現(xiàn)URL級別的權(quán)限訪問控制、過濾敏感詞匯、壓縮響應(yīng)信息等一些高級功能。

Servlet API中提供了一個Filter接口,開發(fā)web應(yīng)用時,如果編寫的Java類實現(xiàn)了這個接口,則把這個Java類稱之為過濾器Filter。通過Filter技術(shù),開發(fā)人員可以實現(xiàn)用戶在訪問某個目標(biāo)資源之前,對訪問的請求和響應(yīng)進(jìn)行攔截,F(xiàn)ilter接口源代碼:

public abstract interface Filter {
    public abstract void init(FilterConfig paramFilterConfig) throws ServletException;

    public abstract void doFilter(ServletRequest paramServletRequest, ServletResponse paramServletResponse, FilterChain paramFilterChain) throws IOException, ServletException;

    public abstract void destroy();
}

在web.xml文件中對Filter進(jìn)行配置,這個配置和Servlet很像。

<filter>
    <description>過濾器名稱</description>
    <filter-name>自定義的名字</filter-name>
    <filter-class>全類名</filter-class>
    <init-param>
        <description>配置過濾器的初始化參數(shù)</description>
        <param-name>name</param-name>
        <param-value>gacl</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <description>配置FilterTest過濾器的初始化參數(shù)</description>
        <param-name>like</param-name>
        <param-value>java</param-value>
    </init-param>
</filter>

Filter的工作原理

Filter接口中有一個doFilter方法,當(dāng)我們編寫好Filter,并配置對哪個web資源進(jìn)行攔截后,WEB服務(wù)器每次在調(diào)用web資源的service方法之前,都會先調(diào)用一下filter的doFilter方法,因此,在該方法內(nèi)編寫代碼可達(dá)到如下目的:

1. 調(diào)用目標(biāo)資源之前,讓一段代碼執(zhí)行。

2. 是否調(diào)用目標(biāo)資源(即是否讓用戶訪問web資源)。

3.調(diào)用目標(biāo)資源之后,讓一段代碼執(zhí)行。

web服務(wù)器在調(diào)用doFilter方法時,會傳遞一filterChain對象進(jìn)來,filterChain對象是filter接口中最重要的一個對象,它也提供了一個doFilter方法,開發(fā)人員可以根據(jù)需求決定是否調(diào)用此方法,調(diào)用該方法,則web服務(wù)器就會調(diào)用web資源的service方法,即web資源就會被訪問,否則web資源不會被訪問。

注意:

  • Servlet對象默認(rèn)情況下,在服務(wù)器啟動的時候是不會創(chuàng)建對象的

  • Filter對象在默認(rèn)情況下,在服務(wù)器啟動的時候會新建對象

  • Servlet是單例的,F(xiàn)ilter也是單例的。(單實例)

Filter的執(zhí)行

1、目標(biāo)Servlet是否執(zhí)行取決于兩個條件:

在過濾器中是否編寫了:chain.doFilter(request, response);這條代碼作用:執(zhí)行下一個過濾器,如果下一個不是過濾器,則執(zhí)行目標(biāo)程序Servlet。

用戶發(fā)送的請求路徑是否和Servlet的請求路徑一致。

2、Filter與Servlet的優(yōu)先級

Filter比Servlet優(yōu)先級高,/a.do對應(yīng)一個Filter,也對應(yīng)一個Servlet,一定是先執(zhí)行Filter再執(zhí)行Servlet。

3、關(guān)于Filter的配置路徑

  • /a.do、/b.do、/dept/save。這些配置方式都是精確匹配。

  • /*匹配所有路徑。

  • *.do后綴匹配,不要以“/”開始。

  • /dept/* 前綴匹配。

4、在web.xml文件中進(jìn)行配置時,F(xiàn)ilter的執(zhí)行順序是依靠filter-mapping標(biāo)簽的配置位置,越靠上優(yōu)先級越高。

5、在注解中配置時,F(xiàn)ilter的執(zhí)行順序是:

比較Filter的類名。例如FilterA和FilterB先執(zhí)行FilterA。Filter1和Filter2先執(zhí)行Filter1。

6、過濾器的調(diào)用順序,遵循棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

7、Filter過濾器的設(shè)計模式:責(zé)任鏈設(shè)計模式
 

  • 過濾器最大優(yōu)點:在程序編譯階段不會確定調(diào)用順序,因為Filter的調(diào)用順序是配置到web.xml文件中的,只需要修改web.xml配置文件中的filter-mapping的順序就可以調(diào)整Filter的執(zhí)行順序,顯然Filter的執(zhí)行順序是在程序運(yùn)行階段動態(tài)組合的。那么這種設(shè)計模式被稱為責(zé)任鏈設(shè)計模式。

  • 責(zé)任鏈設(shè)計模式的核心思想:在程序運(yùn)行階段,動態(tài)的組合程序的調(diào)用順序。

 

開發(fā)步驟

Filter開發(fā)分為2步:

編寫Java類實現(xiàn)Filter接口,并實現(xiàn)其doFilter方法。

在web.xml 文件中使用<filter>和<filter-mapping>元素對編寫的filter類進(jìn)行注冊,并設(shè)置它所能攔截的資源。

過濾器處理字符集范例:

import java.io.IOException;
import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;

/**
 * @description 過濾器Filter的工作原理
 */
public class FilterTest implements Filter {
    public void destroy() {
        System.out.println("----Filter銷毀----");
    }

    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        // 對request、response進(jìn)行一些預(yù)處理
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        System.out.println("----調(diào)用service之前執(zhí)行一段代碼----");
        filterChain.doFilter(request, response);
        // 執(zhí)行目標(biāo)資源,放行
        System.out.println("----調(diào)用service之后執(zhí)行一段代碼----");
    }

    public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {
        System.out.println("----Filter初始化----");
    }
}

Filter鏈

在一個web應(yīng)用中,可以開發(fā)編寫多個Filter,這些Filter組合起來稱之為一個Filter鏈。web服務(wù)器根據(jù)Filter在web.xml文件中的注冊順序,決定先調(diào)用哪個Filter,當(dāng)?shù)谝粋€Filter的doFilter方法被調(diào)用時,web服務(wù)器會創(chuàng)建一個代表Filter鏈的FilterChain對象傳遞給該方法。在doFilter方法中,開發(fā)人員如果調(diào)用了FilterChain對象的doFilter方法,則web服務(wù)器會檢查FilterChain對象中是否還有filter,如果有,則調(diào)用第2個filter,如果沒有,則調(diào)用目標(biāo)資源。

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Spring框架下,過濾器的配置

如果項目中使用了Spring框架,那么,很多過濾器都不用自己來寫了,Spring為我們寫好了一些常用的過濾器。下面我們就以字符編碼的過濾器CharacterEncodingFilter為例,來看一下Spring框架下,如果配置過濾器。

package org.springframework.web.filter;

import java.io.IOException;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import org.springframework.util.ClassUtils;

public class CharacterEncodingFilter extends OncePerRequestFilter {
    private static final boolean responseSetCharacterEncodingAvailable = ClassUtils.hasMethod(class$javax$servlet$http$HttpServletResponse, "setCharacterEncoding", new Class[]{String.class});
    // 需要設(shè)置的編碼方式,為了支持可配置,Spring把編碼方式設(shè)置成了一個變量
    private String encoding;
    // 是否強(qiáng)制使用統(tǒng)一編碼,也是為了支持可配置
    private boolean forceEncoding;

    // 構(gòu)造器,在這里,Spring把forceEncoding的值默認(rèn)設(shè)置成了false
    public CharacterEncodingFilter() {
        this.forceEncoding = false;
    }

    // encoding/forceEncoding的setter方法
    public void setEncoding(String encoding) {
        this.encoding = encoding;
    }

    public void setForceEncoding(boolean forceEncoding) {
        this.forceEncoding = forceEncoding;
    }

    // Spring通過GenericFilterBean抽象類,對Filter接口進(jìn)行了整合,
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        if ((this.encoding!= null) && (((this.forceEncoding) || (request.getCharacterEncoding() == null)))) {
            request.setCharacterEncoding(this.encoding);
            if ((this.forceEncoding) && (responseSetCharacterEncodingAvailable)) {
                response.setCharacterEncoding(this.encoding);
            }
        }
        filterChain.doFilter(request, response);
    }
}

接下來,我們看一下CharacterEncodingFilter這個過濾器的關(guān)鍵代碼

import java.io.IOException;
import java.util.Enumeration;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.RequestDispatcher;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter;

/**
 * InvalidCharacterFilter:過濾request請求中的非法字符,防止腳本攻擊
 * InvalidCharacterFilter繼承了Spring框架的CharacterEncodingFilter過濾器,當(dāng)然,我們也可以自己實現(xiàn)這樣一個過濾器
 */
public class InvalidCharacterFilter extends CharacterEncodingFilter {
    // 需要過濾的非法字符
    private static String[] invalidCharacter = new String[]{
            "script", "select", "insert", "document", "window", "function",
            "delete", "update", "prompt", "alert", "create", "alter", "drop",
            "iframe", "link", "where", "replace", "function", "onabort",
            "onactivate", "onafterprint", "onafterupdate", "onbeforeactivate",
            "onbeforecopy", "onbeforecut", "onbeforedeactivateonfocus",
            "onkeydown", "onkeypress", "onkeyup", "onload", "expression",
            "applet", "layer", "ilayeditfocus", "onbeforepaste", "onbeforeprint",
            "onbeforeunload", "onbeforeupdate", "onblur", "onbounce",
            "oncellchange", "oncontextmenu", "oncontrolselect", "oncopy",
            "oncut", "ondataavailable", "ondatasetchanged", "ondatasetcomplete",
            "ondeactivate", "ondrag", "ondrop", "onerror", "onfilterchange",
            "onfinish", "onhelp", "onlayoutcomplete", "onlosecapture", "onmouse",
            "ote", "onpropertychange", "onreadystatechange", "onreset", "onresize",
            "onresizeend", "onresizestart", "onrow", "onscroll", "onselect",
            "onstaronsubmit", "onunload", "IMgsrc", "infarction"
    };

    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        String parameterName = null;
        String parameterValue = null;
        // 獲取請求的參數(shù)
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Enumeration<String> allParameter = request.getParameterNames();
        while (allParameter.hasMoreElements()) {
            parameterName = allParameter.nextElement();
            parameterValue = request.getParameter(parameterName);
            if (null!= parameterValue) {
                for (String str : invalidCharacter) {
                    if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)) {
                        request.setAttribute("errorMessage", "非法字符:" + str);
                        RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");
                        requestDispatcher.forward(request, response);
                        return;
                    }
                }
            }
        }
        super.doFilterInternal(request, response, filterChain);
    }
}

GenericFilterBean類

目中使用過的一個過濾器:InvilidCharacterFilter(防止腳本攻擊的過濾器)。

GenericFilterBean類:

public abstract class GenericFilterBean implements Filter, BeanNameAware, ServletContextAware, InitializingBean, DisposableBean
import java.io.IOException;
import java.util.Enumeration;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.RequestDispatcher;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter;

/**
 * InvalidCharacterFilter:過濾request請求中的非法字符,防止腳本攻擊
 * InvalidCharacterFilter繼承了Spring框架的CharacterEncodingFilter過濾器,當(dāng)然,我們也可以自己實現(xiàn)這樣一個過濾器
 */
public class InvalidCharacterFilter extends CharacterEncodingFilter {
    // 需要過濾的非法字符
    private static String[] invalidCharacter = new String[]{
            "script", "select", "insert", "document", "window", "function",
            "delete", "update", "prompt", "alert", "create", "alter", "drop",
            "iframe", "link", "where", "replace", "function", "onabort",
            "onactivate", "onafterprint", "onafterupdate", "onbeforeactivate",
            "onbeforecopy", "onbeforecut", "onbeforedeactivateonfocus",
            "onkeydown", "onkeypress", "onkeyup", "onload", "expression",
            "applet", "layer", "ilayeditfocus", "onbeforepaste", "onbeforeprint",
            "onbeforeunload", "onbeforeupdate", "onblur", "onbounce",
            "oncellchange", "oncontextmenu", "oncontrolselect", "oncopy",
            "oncut", "ondataavailable", "ondatasetchanged", "ondatasetcomplete",
            "ondeactivate", "ondrag", "ondrop", "onerror", "onfilterchange",
            "onfinish", "onhelp", "onlayoutcomplete", "onlosecapture", "onmouse",
            "ote", "onpropertychange", "onreadystatechange", "onreset", "onresize",
            "onresizeend", "onresizestart", "onrow", "onscroll", "onselect",
            "onstaronsubmit", "onunload", "IMgsrc", "infarction"
    };

    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        String parameterName = null;
        String parameterValue = null;
        // 獲取請求的參數(shù)
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Enumeration<String> allParameter = request.getParameterNames();
        while (allParameter.hasMoreElements()) {
            parameterName = allParameter.nextElement();
            parameterValue = request.getParameter(parameterName);
            if (null!= parameterValue) {
                for (String str : invalidCharacter) {
                    if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)) {
                        request.setAttribute("errorMessage", "非法字符:" + str);
                        RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");
                        requestDispatcher.forward(request, response);
                        return;
                    }
                }
            }
        }
        super.doFilterInternal(request, response, filterChain);
    }
}

接下來需要在web.xml中進(jìn)行配置:

<filter>
    <filter-name>InvalidCharacterFilter</filter-name>
    <filter-class>com.test.filter.InvalidCharacterFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>InvalidCharacterFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

Filter的生命周期

Filter的創(chuàng)建

Filter的創(chuàng)建和銷毀由web服務(wù)器負(fù)責(zé)。web應(yīng)用程序啟動時,web服務(wù)器將創(chuàng)建Filter的實例對象,并調(diào)用其init方法,完成對象的初始化

功能,從而為后續(xù)的用戶請求作好攔截的準(zhǔn)備工作,filter對象只會創(chuàng)建一次,init方法也只會執(zhí)行一次。通過init方法的參數(shù),可獲得代表當(dāng)前filter配置信息的FilterConfig對象。

Filter的銷毀

web容器調(diào)用destroy方法銷毀Filter。destroy方法在Filter的生命周期中僅執(zhí)行一次。在destroy方法中,可以釋放過濾器使用的資源。

FilterConfig接口

用戶在配置filter時,可以使用<init-param>為filter配置一些初始化參數(shù),當(dāng)web容器實例化Filter對象,調(diào)用其init方法時,會把封裝了filter初始化參數(shù)的filterConfig對象傳遞進(jìn)來。因此開發(fā)人員在編寫filter時,通過filterConfig對象的方法,就可獲得:

  • String getFilterName():得到filter的名稱。

  • String getInitParameter(String name):返回在部署描述中指定名稱的初始化參數(shù)的值。如果不存在返回null.

  • Enumeration getInitParameterNames():返回過濾器的所有初始化參數(shù)的名字的枚舉集合。

  • public ServletContext getServletContext():返回Servlet上下文對象的引用。

示例:利用FilterConfig得到filter配置信息

import java.io.IOException;
import java.util.Enumeration;
import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;

public class FilterTest implements Filter {
    /* 過濾器初始化
     * @see javax.servlet.Filter#init(javax.servlet.FilterConfig)
     */
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        System.out.println("----過濾器初始化----");
        // 得到過濾器的名字
        String filterName = filterConfig.getFilterName();
        // 得到在web.xml文件中配置的初始化參數(shù)
        String initParam1 = filterConfig.getInitParameter("name");
        String initParam2 = filterConfig.getInitParameter("like");
        // 返回過濾器的所有初始化參數(shù)的名字的枚舉集合。
        Enumeration<String> initParameterNames = filterConfig.getInitParameterNames();
        System.out.println(filterName);
        System.out.println(initParam1);
        System.out.println(initParam2);
        while (initParameterNames.hasMoreElements()) {
            String paramName = (String) initParameterNames.nextElement();
            System.out.println(paramName);
        }
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("FilterDemo02執(zhí)行前?。?!");
        chain.doFilter(request, response); // 讓目標(biāo)資源執(zhí)行,放行
        System.out.println("FilterDemo02執(zhí)行后!?。?);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("----過濾器銷毀----");
    }
}
 

總結(jié)

過濾器一般用于登錄權(quán)限驗證、資源訪問權(quán)限控制、敏感詞匯過濾、字符編碼轉(zhuǎn)換等等操作,便于代碼重用,不必每個servlet中還要進(jìn)行相應(yīng)的操作。