详细介绍了Java Web Servlet中的Filter过滤器的原理以及常见用法。

文章目录

1 Filter接口
- 1.1 过滤器的生命周期
- 1.2 doFilter过滤方法
2 Filter的使用
3 Filter的执行顺序
- 3.1 多个过滤器
4 Filter的应用
- 4.1 脏话过滤器
- 4.2 编码过滤器
- 4.3 统计IP访问次数
- 4.4 禁止动态资源缓存的过滤器
- 4.5 html标记过滤器

过滤器属于Servlet规范，从2.3版本就开始有了。主要用于对到资源的请求或来自资源的响应执行过滤、筛选操作。

当存在过滤器的时候，对于来自客户端的请求来说，请求必须先经过滤器，放行之后，才能到达Web资源；对于返回的响应来说，响应同样会经过滤器，才能到达Web服务器，进而响应给客户端。

过滤器可以做很多事情，常见的包括：

过滤脏敏感字符（绿一些敏感的字符串）；
避免中文乱码（统一设置请求和响应的编码）；
权限验证（规定只有带指定Session或Cookie的请求，才能访问资源）；
用于实现自动登录；

1 Filter接口

过滤器在Java中对应着javax.servlet.Filter接口，仅此而已，实现了Filter接口的类就可以被称作过滤器，就是这么简单。

Filter接口中有三个抽象方法，其中init和destroy方法作为过滤器的申请周期方法！

public interface Filter {default public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain chain)throws IOException, ServletException;default public void destroy() {}
}

1.1 过滤器的生命周期

诞生：过滤器的实例是在web应用被加载时就完成的实例化，并调用init方法初始化的。servlet 容器在实例化Filter后只调用init方法一次。在要求过滤器执行任何过滤工作之前，init 方法必须成功完成。区别于Servlet，过滤器会全部立即初始化。
每个过滤器在init初始化方法都会传递一个 FilterConfig 对象，从该对象可以获取其初始化参数。并可通过FilterConfig获取 ServletContext对象，比如可以使用该对象加载筛选任务所需的资源。
存活：和应用的生命周期一致的。在内存中是单例的。针对拦截范围内的资源，每次访问都会调用void doFIlter(request,response.chain)进行拦截。
死亡：应用被卸载时，Filter将被调用，此时会调用destroy方法，该方法只会被调用一次。

1.2 doFilter过滤方法

过滤器在 doFilter 方法中执行过滤操作。

doFilter方法中有一个FilterChain 参数对象，该对象由Servlet容器创建并传递给开发人员的。FilterChain表示一个过滤器链，客户端请求的资源在链的末尾。

在当前过滤器中，如果复合过滤规则，那么可以使用FilterChain#doFilter方法调用链中的下一个过滤器器，或者如果调用过滤器是链中的最后一个过滤器，则该方法将调用链末尾的资源。

也就是说，一个Web应用中可以有多个过滤器，它们将会按照一定顺序形成一个过滤器链，在链的最末尾就是要访问的资源，当一个请求到来的时候，他必须通过所有的过滤器，才能访问到真正的资源。

2 Filter的使用

开发一个过滤器很简单，只需要实现Filter接口，实现doFilter方法。

public class FirstFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {System.out.println("放行前");HttpServletRequest httpServletRequest= (HttpServletRequest) request;//获取当前请求的URLSystem.out.println(httpServletRequest.getRequestURL());//放行，调用下一个过滤器或者访问资源chain.doFilter(request, response);System.out.println("放行后");}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}

随后我们还需要部署这个filter。通常情况下，Filter过滤器在 Web 应用程序的部署描述符中配置，也就是web.xml文件，这类似于Servlet。

首先是定义一个Filter：

<filter><filter-name>FirstFilter</filter-name><filter-class>com.example.filter.FirstFilter</filter-class><!--当前过滤器的初始化参数，可以通过在init方法的参数FilterConfig对象获取--><init-param><param-name>aaa</param-name><param-value>bbb</param-value></init-param><init-param><param-name>ccc</param-name><param-value>ddd</param-value></init-param>
</filter>

一个<filter/>标签表示定义一个过滤器，<filter-name/>表示当前过滤器的name，<filter-class/>表示当前过滤器的类全路径名，<init-param/>表示当前过滤器的初始化参数，可以通过在init方法的参数FilterConfig对象获取这些参数。

随后我们还需要定义这个过滤器可以作用于哪些资源或者哪些Servlet！

<filter-mapping><filter-name>FirstFilter</filter-name><!--指定拦截指定路径的资源URL--><url-pattern>/aa/*</url-pattern>
</filter-mapping>
<filter-mapping><filter-name>FirstFilter</filter-name><!--指定拦截指定的ServletName--><servlet-name>Servlet2</servlet-name><!--调度程序--><!--<dispatcher>REQUEST</dispatcher>-->
</filter-mapping>

通过多个<filter-mapping/>标签可以为一个过滤器配置多个过滤映射，当然也可以将多个映射一个到一个<filter-mapping/>标签中

<filter-name/>指定某个过滤器的名字
<url-pattern/>指定过滤器所拦截的资源路径URL，“/”表示所有的Web资源都需要途径该过滤器，“.xxx”表示拦截访问xxx后缀的资源的请求。
<servlet-name/>指定过滤器所拦截的某个Servlet的名字。
<dispatcher/>指定过滤器在拦截时所应用的调度模式，一共有五个可选配置：FORWARD, REQUEST, INCLUDE, ASYNC, ERROR。
1. FORWARD：如果目标资源是通过RequestDispatcher的forward()方法访问的，那么该过滤器将被调用，除此之外，该过滤器不会被调用。
2. REQUEST：当用户直接通过普通路径访问资源时，Web容器将会调用过滤器。如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()或forward()方法访问时，那么该过滤器就不会被调用。这是默认的模式。
3. INCLUDE：如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()方法访问的，那么该过滤器将被调用，除此之外，该过滤器不会被调用。
4. ERROR：如果目标资源是通过声明式的异常处理机制调用的，那么该过滤器将被调用。除此之外，过滤器不会被调用。
5. SYNC：意味着过滤器将在从异步上下文AsyncContext的调用下应用。

在Servlet 3.0以及之后，支持在Filter实现类上直接使用@WebFilter注解的方式配置过滤器，降低了配置文件的复杂度。例如：

@WebFilter(urlPatterns = "/aa/*",servletNames = "Servlet2")

下面简单测试，如下有三个Servlet：

@WebServlet(name = "Servlet1", value = "/aa/Servlet1")
public class Servlet1 extends HttpServlet {@Overridepublic void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {System.out.println("请求到达");response.setContentType("text/html;charset=utf-8");PrintWriter out = response.getWriter();out.println("Servlet1");}
}@WebServlet(name = "Servlet2", value = "/bb/Servlet2")
public class Servlet2 extends HttpServlet {@Overridepublic void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {System.out.println("请求到达");response.setContentType("text/html;charset=utf-8");PrintWriter out = response.getWriter();out.println("Servlet2");}
}@WebServlet(name = "Servlet3", value = "/bb/Servlet3")
public class Servlet3 extends HttpServlet {@Overridepublic void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {System.out.println("请求到达");response.setContentType("text/html;charset=utf-8");PrintWriter out = response.getWriter();out.println("Servlet3");}
}

如果我们采用上面的过滤器设置，那么在访问Servlet1和Servlet2的时候，将会经过过滤器，而访问Servlet3的时候则不会经过过滤器，控制台输出为：

如果我们注释掉chain.doFilter方法，即不放行，那么访问Servlet1和Servlet2的时候，页面上不会有任何输出，也不会输出控制台也不会输出“请求到达”字符串，因为请求被拦截了，而访问Servlet3的时候则可以正常访问：

3 Filter的执行顺序

上面的简单测试，我们可能会发现，在chain.doFilter之前的逻辑在请求到达指定的Servlet之前执行，chain.doFilter之后的逻辑则是在请求到达指定的Servlet并离开之后执行。

过滤器链的完整流程顺序是这样的：客户端发送http请求到Web服务器上，Web服务器对该请求URL找到对应负责的过滤器形成过滤器链，接着从第一个过滤器开始进行过滤操作，也就是调用Filter.doFilter方法，这个方法的逻辑是开发者编写的，当当前请求满足当前过滤器的要求或者是过滤操作完毕之后，应在调用chain.doFilter方法进行放行，该方法又会调用链中的下一个过滤器的doFilter方法继续过滤，如果当前过滤器是过滤器链的最后一个过滤器，那么chain.doFilter方法将会执行资源访问操作，访问完毕之后，将会依照最开始过滤器的调用顺序倒序的返回，接着执行chain.doFilter方法后面的代码。最终将响应结果交给Web服务器，Web服务器再将响应返回给客户端。

3.1 多个过滤器

当某个请求对应存在多个过滤器时，过滤器之间的执行顺序是通过在web.xml文件中某个Filter的首个<filter-mapping/>定义的先后顺序决定的。

如下，两个Filter：

public class Filter1 implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("Filter1-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {System.out.println("-----Filter1放行前-----");HttpServletRequest httpServletRequest= (HttpServletRequest) request;//获取当前请求的URLSystem.out.println(httpServletRequest.getRequestURL());//放行，调用下一个过滤器或者访问资源chain.doFilter(request, response);System.out.println("-----Filter1放行后-----");}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}public class Filter2 implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("Filter2-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {System.out.println("-----Filter2放行前-----");HttpServletRequest httpServletRequest= (HttpServletRequest) request;//获取当前请求的URLSystem.out.println(httpServletRequest.getRequestURL());//放行，调用下一个过滤器或者访问资源chain.doFilter(request, response);System.out.println("-----Filter2放行后-----");}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}

以下是映射配置：

<filter><filter-name>Filter1</filter-name><filter-class>com.example.filter.Filter1</filter-class>
</filter>
<filter><filter-name>Filter2</filter-name><filter-class>com.example.filter.Filter2</filter-class>
</filter><!--Filter2的mapping在前-->
<filter-mapping><filter-name>Filter2</filter-name><!--指定拦截指定的ServletName--><servlet-name>Servlet2</servlet-name>
</filter-mapping>
<filter-mapping><filter-name>Filter1</filter-name><!--指定拦截指定路径的资源URL--><url-pattern>/aa/*</url-pattern><!--指定拦截指定的ServletName--><servlet-name>Servlet2</servlet-name>
</filter-mapping>
<filter-mapping><filter-name>Filter2</filter-name><!--指定拦截指定路径的资源URL--><url-pattern>/aa/*</url-pattern>
</filter-mapping>

可以看到Filter2的mapping在前，因此Filter2将先被执行，但是在资源访问完毕返回时，则是倒序执行！

我们访问Servlet1和Servlet2，将会得到如下结果：

如果是通过注解的方式配置，就比较urlPatterns的字符串优先级。

4 Filter的应用

Filter的简单应用包括：

可以在Filter中根据条件决定是否调用chain.doFilter(request,response)方法，即是否让目标资源能够访问。
在访问目标资源之前，可以对request\response作预处理。
在目标资源访问之后，可以捕获目标资源的执行结果，从而实现一些特殊的功能。

4.1 脏话过滤器

脏话过滤器，将参数中的脏话替换为**。

/*** 脏话过滤器，拦截所有访问路径** @author lx*/
@WebFilter("/*")
public class DirtyWordsFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("DirtyWordsFilter-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse resp,FilterChain chain) throws IOException, ServletException {HttpServletRequest request;HttpServletResponse response;try {request = (HttpServletRequest) req;response = (HttpServletResponse) resp;} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("non-http request or response");}//传递一个装饰类，该类的getParameter能够过滤某些脏话DWHttpServletRequest dwrequest = new DWHttpServletRequest(request);chain.doFilter(dwrequest, response);}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}/*** 装饰类，接收一个request对象*/
class DWHttpServletRequest extends HttpServletRequestWrapper {/*** 脏话词典*/private String[] strs = {"坤坤", "凡凡", "禽兽", "畜生", "傻B"};public DWHttpServletRequest(HttpServletRequest request) {super(request);}/*** 增强了getParameter方法* <p>* 将参数中的脏话替换为**才返回*/@Overridepublic String getParameter(String name) {String value = super.getParameter(name);if (value == null) {return value;}for (String s : strs) {//将脏话替换为**才返回value = value.replace(s, "**");}return value;}
}

测试Servlet：

@WebServlet("/DirtyWordsServlet")
public class DirtyWordsServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {String name = req.getParameter("name");resp.setContentType("text/html;charset=utf-8");PrintWriter out = resp.getWriter();out.println("<h1>" + name + "</h1>");}
}

尝试请求http://localhost:8081/filter/DirtyWordsServlet?name=坤坤，返回结果如下：

4.2 编码过滤器

我们前面说过，tomcat8以下的版本默认对于URL采用iso-8859-1解码，那么get请求参数具有中文等特殊字符时，获取参数值的时候需要进行转码，并且在对于post请求的参数也需要通过setCharacterEncoding设置编码，非常麻烦。

现在有了Filter过滤器，我们可以使用一个Filter解决全部的get请求的乱码问题，这里涉及到动态代理的应用（tomcat8及其以上不适用，因为tomcat8默认对于URL采用utf-8解码，可以直接获取正常的参数值）。

同时，还能统一设置Post请求编码，以及响应编码，有了这个过滤器，就不必在各个Servlet中设置请求编码或者响应编码了。

Spring MVC中的CharacterEncodingFilter就是一个编码过滤器的实现！

@WebFilter("/*")
public class EncodingFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("EncodingFilter-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain chain) throws IOException, ServletException {//将request和response强转成http协议的HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;/** 通用编码设置*///解决post请求提交参数的乱码问题req.setCharacterEncoding("UTF-8");//统一设置响应编码resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");//使用JDK的动态代理，动态的增强req对象的getParameter(name)方法//解决tomcat8一下的版本的get请求url乱码的问题(tomcat8之后的版本不需要了)HttpServletRequest myReq = (HttpServletRequest) Proxy.newProxyInstance(HttpServletRequest.class.getClassLoader(), new Class[]{HttpServletRequest.class}, (proxy, method, args) -> {Object obj;//如果是getParameter方法被调用if ("getParameter".equalsIgnoreCase(method.getName())) {//获取本次的请求方法String md = req.getMethod();//解决get请求提交参数的乱码问题，动态增强if ("get".equalsIgnoreCase(md)) {//调用目标对象的getParameter方法String v = (String) method.invoke(req, args);//对获取到的结果进行转码(tomcat8之后的版本不需要了)return new String(v.getBytes(StandardCharsets.ISO_8859_1), StandardCharsets.UTF_8);}//其他请求obj = method.invoke(req, args);}//如果是其他方法被调用，那么直接通过目标对象调用else {obj = method.invoke(req, args);}return obj;});//将代理对象放行chain.doFilter(myReq, response);}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}

4.3 统计IP访问次数

IP工具类：

/*** @author lx*/
public class IpUtil {/*** 获取用户真实IP地址** @param request 请求* @return ip*/public static String getIpAddr(HttpServletRequest request) {String ip = request.getHeader("x-forwarded-for");System.out.println("x-forwarded-for ip: " + ip);if (ip != null && ip.length() != 0 && !"unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {// 多次反向代理后会有多个ip值，第一个ip才是真实ipif (ip.contains(",")) {ip = ip.split(",")[0];}}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP");System.out.println("Proxy-Client-IP ip: " + ip);}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP");System.out.println("WL-Proxy-Client-IP ip: " + ip);}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getHeader("HTTP_CLIENT_IP");System.out.println("HTTP_CLIENT_IP ip: " + ip);}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getHeader("HTTP_X_FORWARDED_FOR");System.out.println("HTTP_X_FORWARDED_FOR ip: " + ip);}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getHeader("X-Real-IP");System.out.println("X-Real-IP ip: " + ip);}if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {ip = request.getRemoteAddr();System.out.println("getRemoteAddr ip: " + ip);}System.out.println("获取客户端ip: " + ip);return ip;}
}

IP统计过滤器：

/*** 根据ip统计访问次数** @author lx*/
@WebFilter("/*")
public class IPCountFilter implements Filter {private FilterConfig config;/*** 在init方法中初始化一个map集合，用于存放ip以及它们的访问次数，将map存入ServletContext域对象中* <p>* 这个方法只会调用一次*/@Overridepublic void init(FilterConfig config) {this.config = config;//准备一个map空集合：Map<String, Integer> map = new HashMap<>();//将map集合存放在ServletContext域对象当中：ServletContext context = config.getServletContext();//存进去：context.setAttribute("map", map);}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest req,ServletResponse res, FilterChain chain)throws IOException, ServletException {/** 开发步骤：* 1：获得当前请求的ip地址：* 2：从一个map集合当中进行查询，*   如果查询不到，存1进去。*   如果查询到，将值+1后存进去。* 3：在页面上展示即可*///强制转换：HttpServletRequest request;HttpServletResponse response;try {request = (HttpServletRequest) req;response = (HttpServletResponse) res;} catch (ClassCastException e) {throw new ServletException("non-HTTP request or response");}//获取ip地址String ip = request.getRemoteAddr();//从context当中获得map集合：ServletContext context = config.getServletContext();Map<String, Integer> map = (Map<String, Integer>) context.getAttribute("map");//从map集合当中获得ip对应的值，并且记录访问次数Integer count = map.computeIfAbsent(ip, s -> 0);//将值存回map集合当中map.put(ip, ++count);//map集合存回ServletContext当中：context.setAttribute("map", map);//放行chain.doFilter(request, response);}@Overridepublic void destroy() {}
}

IPCountServlet：

@WebServlet("/IPCountServlet")
public class IPCountServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {resp.setContentType("text/html;charset=utf-8");PrintWriter out = resp.getWriter();ServletContext servletContext = getServletContext();//从context当中获得map集合：Map<String, Integer> map = (Map<String, Integer>) servletContext.getAttribute("map");for (Map.Entry<String, Integer> stringIntegerEntry : map.entrySet()) {out.println("IP: " + stringIntegerEntry.getKey() + "的访问次数为: " + stringIntegerEntry.getValue());}}
}

注意，如果是localhost，那么可能将获取0:0:0:0:0:0:0:1的IPV6的形式地址，对应ipv4来说相当于127.0.0.1，也就是本机。

4.4 禁止动态资源缓存的过滤器

假设动态资源访问路径为“/Servlet”和“.JSP”。Servlet、JSP等动态资源不应该被浏览器缓存，因为响应结果随时可能改变。

@WebFilter(urlPatterns = {"/servlet/*", "*.jsp"})
public class NocacheFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("NocacheFilter-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse resp,FilterChain chain) throws IOException, ServletException {//强制转换： HttpServletRequest request;HttpServletResponse response;try {request = (HttpServletRequest) req;response = (HttpServletResponse) resp;} catch (ClassCastException e) {throw new ServletException("non-HTTP request or response");}//设置动态资源的过期时间和浏览器不缓存response.setHeader("Expires", "-1");response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");response.setHeader("Pragma", "no-cache");//放行：chain.doFilter(request, response);}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}

4.5 html标记过滤器

@WebFilter("/*")
public class HTMLFilter implements Filter {@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) {System.out.println("HTMLFilter-init");}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain chain) throws IOException, ServletException {//增强对象HTMLHttpServlet htmlHttpServlet = new HTMLHttpServlet((HttpServletRequest) request);//放行chain.doFilter(htmlHttpServlet, response);}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("destroy");}
}/*** html标记过滤器，增强类*/
class HTMLHttpServlet extends HttpServletRequestWrapper {/*** Constructs a request object wrapping the given request.** @param request the {@link HttpServletRequest} to be wrapped.* @throws IllegalArgumentException if the request is null*/public HTMLHttpServlet(HttpServletRequest request) {super(request);}/*** 增强getParameter方法*/@Overridepublic String getParameter(String name) {String value = super.getParameter(name);return filter(value);}/*** tomcat 当中webapps/examples项目下的/WEB-INF/classes/utils下的工具类* <p>* Filter the specified message string for characters that are sensitive* in HTML.  This avoids potential attacks caused by including JavaScript* codes in the request URL that is often reported in error messages.** @param message The message string to be filtered* @return the filtered version of the message*/public static String filter(String message) {if (message == null)return null;char content[] = new char[message.length()];message.getChars(0, message.length(), content, 0);StringBuilder result = new StringBuilder(content.length + 50);for (char c : content) {switch (c) {case '<':result.append("&lt;");break;case '>':result.append("&gt;");break;case '&':result.append("&amp;");break;case '"':result.append("&quot;");break;default:result.append(c);}}return result.toString();}
}

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