Tomcat 学习之 Filter 过滤器

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目录

1 Filter 介绍

2 Filter 的生命周期

3 Filter 和 FilterChain

4 Filter 拦截过程

5 FilterConfig

6 Filter 使用

1 Filter 介绍

        在 Tomcat 中，Filter 是一种用于拦截请求和过滤响应的组件，可以在请求到达 Servlet 之前或响应离开 Servlet 之后对其进行处理。

Filter 的主要应用场景包括：

  1. 权限控制：可以使用 Filter 来检查请求的用户是否具有访问特定资源的权限
  2. 日志记录：可以使用 Filter 来记录请求和响应的信息，以便进行监控和故障排除
  3. 性能监控：可以使用 Filter 来测量请求的处理时间和响应时间，以便进行性能优化
  4. 数据加密和解密：可以使用 Filter 来对请求和响应进行加密和解密，以保护敏感信息的安全

2 Filter 的生命周期

Filter 的生命周期由 Tomcat 容器管理，包含以下几个方法：

  1. 构造器方法，在 web 工程启动的时候执行
  2. init 初始化方法，在 web 工程启动的时候执行
  3. doFilter 过滤方法，每次拦截到请求，就会执行
  4. destroy 销毁，停止 web 工程的时候，就会销毁 Filter 过滤器

3 Filter 和 FilterChain

Filter 接口

public interface Filter {
   // 容器创建的时候调用, 即启动 Tomcat 的时候调用
   public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException;
   // 由 FilterChain 调用, 并且传入 FilterChain 本身, 最后回调 FilterChain 的 doFilter() 方法
   public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
       FilterChain chain) throws IOException, ServletException;
   // 容器销毁的时候调用, 即关闭 Tomcat 的时候调用
   public void destroy();
 }

FilterChain 接口

public interface FilterChain {
   // 由 Filter.doFilter() 中的 chain.doFilter 调用
   public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)
     throws IOException, ServletException;
}

        当 Tomcat 接收到 URL 请求时，它会根据在 web.xml 文件中配置的过滤器和映射路径来创建 FilterChain。如果某个请求匹配了一些过滤器的映射路径，那么这些过滤器将被添加到 FilterChain。创建了 FilterChain 之后，就开始执行 doFilter，进行请求的链式处理。

过滤器执行顺序：

  • 通过 web.xml 配置的 Filter 过滤器，执行顺序由 <filter-mapping> 标签的配置顺序决定。<filter-mapping> 靠前，则 Filter 先执行，靠后则后执行。通过修改 <filter-mapping> 的顺序便可以修改 Filter 的执行顺序
  • 通过 @WebFilter 注解配置的 Filter 过滤器，无法进行排序，若需要对 Filter 过滤器进行排序，建议使用 web.xml 进行配置

4 Filter 拦截过程

        如图是 Filter 拦截过程示意图。所有 Filter 和 Web 资源都默认执行在同一个线程中（因为Filter 和 Web 资源通常是在 HttpServlet 容器中运行的，而 HttpServlet 容器是基于单线程模型的）。对于 FilterChain 中的 Filter，它们都使用同一 Request 对象。

以下是 Filter 拦截过程的一般步骤：

  1. 客户端发送请求到给 Web 服务器
  2. Web 服务器接收到请求后，将请求传递给 HttpServlet 容器
  3. HttpServlet 容器根据请求的 URL 路径和配置的映射信息，确定应该调用哪些 Filter
  4. Filter 的 doFilter() 方法被调用，该方法将接收请求和响应对象作为参数
  5. 在 doFilter() 方法中，Filter 可以执行各种操作，例如检查请求头、修改请求参数、处理权限验证等
  6. 如果 Filter 决定继续处理请求，它可以通过调用 filterChain.doFilter() 方法将请求传递给下一个 Filter（如果有下一个 Filter）或 Web 资源（没有下一个 Filter）
  7. 下一个 Filter 的 doFilter() 方法被调用，直到请求到达最终的目标资源
  8. 目标资源处理请求并生成响应，响应通过 Filter 链反向传递，每个 Filter 都可以在响应离开之前对其进行修改或处理
  9. 最终，响应被发送回客户端，客户端接收到处理后的结果

5 FilterConfig

        FilterConfig 是 Filter 过滤器的配置文件类。Tomcat 每次创建 Filter 的时候，也会同时创建一个 FilterConfig 类，它包含了 Filter 配置文件的配置信息。
FilterConfig 类的作用是获取 filter 过滤器的配置内容
  • 获取 Filter 的名称 filter-name 的内容
  • 获取在 Filter 中配置的 init-param 初始化参数
  • 获取 ServletContext 对象 
@Override
public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    // 1、获取 Filter 的名称 filter-name 的内容
    System.out.println("filter-name 的值是：" + filterConfig.getFilterName());
    // 2、获取在 web.xml 中配置的 init-param 初始化参数
    System.out.println("初始化参数 username 的值是：" + filterConfig.getInitParameter("username"));
    System.out.println("初始化参数 url 的值是：" + filterConfig.getInitParameter("url"));
    // 3、获取 ServletContext 对象
    System.out.println(filterConfig.getServletContext());
}

6 Filter 使用

工程目录

web.xml 配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    <!-- <display-name> 元素常用于配置 servlet、过滤器或其他 Web 组件的显示名称。
    这个显示名称主要用于在管理界面或日志中标识该组件，以方便识别和管理。 -->
    <!-- 标识项目名 -->
    <display-name>ServletTest</display-name>

    <!-- 定义首页文件，也就是用户直接输入域名时跳转的页面（如http://localhost:8080/）-->
    <welcome-file-list>
        <welcome-file>login.jsp</welcome-file>
    </welcome-file-list>


    <!--filter 标签用于配置一个 Filter 过滤器-->
    <filter>
        <!--给 filter 起一个别名-->
        <filter-name>AdminFilter1</filter-name>
        <!--配置 filter 的全类名-->
        <filter-class>com.test.AdminFilter1</filter-class>
        <!-- 设置 Servlet 初始化参数
        可以通过 FilterConfig.getInitParamenter(String name) 方法访问初始化参数 -->
        <init-param>
            <param-name>username</param-name>
            <param-value>root</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>url</param-name>
            <param-value>jdbc:mysql://localhost3306/test</param-value>
        </init-param>
    </filter>
    <!-- 设置 filter 映射 -->
    <filter-mapping>
        <!-- 和 filter 标签中的 filter-name 对应 -->
        <filter-name>AdminFilter1</filter-name>
        <!-- 设置匹配的路径，这里设置为 /img/* 表示访问 img 目录下的图片都会调用该 filter(AdminFilter) -->
        <url-pattern>/img/*</url-pattern>
    </filter-mapping>
    <filter>
        <filter-name>AdminFilter2</filter-name>
        <filter-class>com.test.AdminFilter2</filter-class>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>AdminFilter2</filter-name>
        <url-pattern>/img/*</url-pattern>
    </filter-mapping>
</web-app>

login.jsp 

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
    <head>
        <title>登录</title>
    </head>
    <body>
    <form action="http://localhost:8080/servlettest/loginServlet" method="get">
        用户名: <input type="text" name="username"/> <br>
        密 码: <input type="password" name="password"/> <br>
        <input type="submit" />
    </form>
    </body>
</html>

LoginServlet 类

package com.test;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;

@WebServlet("/loginServlet")
public class LoginServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException,
            IOException {
        resp.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
        String username = req.getParameter("username");
        String password = req.getParameter("password");
        if ("root".equals(username) && "123456".equals(password)) {
            System.out.println("设置 Seesion: {user : " + username + " }");
            req.getSession().setAttribute("user",username);
            System.out.println("登录成功！");
            resp.getWriter().write("登录 成功！！！");
        } else {
            System.out.println("登录失败！");
            req.getRequestDispatcher("/login.jsp").forward(req,resp);
        }
    }
}

AdminFilter1 类

package com.test;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.io.IOException;

public class AdminFilter1 implements Filter {

    // doFilter 方法，专门用于拦截请求。可以做权限检查
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain
            filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("过滤器 AdminFilter1");
        HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
        HttpSession session = httpServletRequest.getSession();
        Object user = session.getAttribute("user");
        // System.out.println("登录用户: " + user);
        // 如果等于 null，说明还没有登录
        if (user == null) {
            System.out.println("未登录，跳转到登录页面");
            servletRequest.getRequestDispatcher("/login.jsp").forward(servletRequest,servletResponse);
            return;
        } else {
            // 让程序继续往下访问用户的目标资源
            System.out.println("AdminFilter1 调用 doFilter 方法");
            filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
            System.out.println("AdminFilter1 结束了 doFilter 方法的调用");
        }
    }

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        // 1、获取 Filter 的名称 filter-name 的内容
        System.out.println("filter-name 的值是：" + filterConfig.getFilterName());
        // 2、获取在 web.xml 中配置的 init-param 初始化参数
        System.out.println("初始化参数 username 的值是：" + filterConfig.getInitParameter("username"));
        System.out.println("初始化参数 url 的值是：" + filterConfig.getInitParameter("url"));
        // 3、获取 ServletContext 对象
        System.out.println(filterConfig.getServletContext());
    }
}

AdminFilter2 类

package com.test;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class AdminFilter2 implements Filter {

    // doFilter 方法，专门用于拦截请求。可以做权限检查
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain
            filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("过滤器 AdminFilter2");
        System.out.println("AdminFilter2 调用 doFilter 方法");
        filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
        System.out.println("AdminFilter2 结束了 doFilter 方法的调用");
    }
}

运行演示图

运行流程：

  1. 启动服务器 Tomcat，创建 AdminFilter1 和 AdminFilter2 对象，获取 FilterConfig 配置并初始化，创建 LoginServlet 对象，获取 ServletConfig 配置并初始化，进入首页文件 login.jsp
  2. 客户端尝试请求访问 http://localhost:8080/servlettest/img/2.jpg，由过滤器 AdminFilter1 处理，输出“过滤器 AdminFilter1”和“未登录，跳转到登录页面”，之后跳转到 login.jsp 进行登录
  3. 输入账号：root，密码：123456，由 LoginServlet 的 doGet() 方法处理，设置 Seesion: {user : root }，输出“登录成功！”
  4. 客户端再次请求访问 http://localhost:8080/servlettest/img/2.jpg，由过滤器 AdminFilter1 和 AdminFilter2 依次处理（调用 filterChain.doFilter 方法后可以对响应结果进行处理），之后返回响应结果给客户端
  5. 客户端得到响应结果，显示图片
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