spring boot + spring mvc 原理解析

前言：spring mvc 是当前最为流行的一种java WEB 框架。在还没有spring boot以前，通常搭配tomcat等容器进行web项目的开发。而现在spring全家桶越来越完善。慢慢脱离来用容器来启动web项目。那么spring boot 搭配spring mvc的原理是什么。spring是怎么将url映射的具体的controller的。接下来，通过debug 方式一步步的去分析原理。

spring boot提供来一种自动配置的方式来创建容器上下文，当创建web项目时添加spring-boot-starter-web来开启spring web的自动配置。当添加这个依赖，我们的依赖树如下：

从上图中，我们可以看出，sping-boot-starter-web需要依赖

1.spring-boot-starter 启动spring boot自动化配置

2.hibernate-validator 提供一套spring mvc 参数校验的机制

3.spring-mvc spring mvc核心组建

4.spring-boot-starter-tomcat 提供内置的tomcat容器

5.jackson-databind 在restfull的接口时惊醒对象和json的互转

通过上述依赖便可以创建一个web项目。

我们知道，spring项目核心思维就是控制反转，就是spring创建来一个上下文去管理容器中的对象或组件。

首先，先启动一个spring boot web项目。这个项目中只包含一个类

@RestController
@SpringBootApplication
@RequestMapping("/")
public class SpringbootwebApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootwebApplication.class, args);}@Resourceprivate ApplicationContext applicationContext;@RequestMapping("hello")public String hello(){return "success";}
}

在application.properties中指定项目路径

server.servlet.context-path=/springboottest

启动成功用postman访问路径127.0.0.1:8080/springboottest/hello 。如果在return的时候打个断点，则我们可以看到debug工具中一下堆栈信息。我分为3部分

1.第一部分:接收请求

堆栈信息如下

这里最重要的一个类是org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint。这里自行研究源码可以看出这其实是NIO的一个封装，

方法org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint#initServerSocket就是开启类一个NIO的ServerSocketChannel,并绑定对应地址，端口号。

protected void initServerSocket() throws Exception {if (!getUseInheritedChannel()) {serverSock = ServerSocketChannel.open();socketProperties.setProperties(serverSock.socket());InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(getAddress(), getPortWithOffset());serverSock.socket().bind(addr,getAcceptCount());} else {// Retrieve the channel provided by the OSChannel ic = System.inheritedChannel();if (ic instanceof ServerSocketChannel) {serverSock = (ServerSocketChannel) ic;}if (serverSock == null) {throw new IllegalArgumentException(sm.getString("endpoint.init.bind.inherited"));}}serverSock.configureBlocking(true); //mimic APR behavior}

预估是sping，容器启动的时候执行类这个方法。这时候我们可以在这里打个断点，重新启动一下堆栈信息如下

根据堆栈信息，可以看出，在spring boot容器启动的时候，会同时启动org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatWebServer，在tomcat中去启动NioEndpoint 开起监听。

监听到的客户端请求，这里需要了解一下7层网络协议的概念，socket是一种对传输层协议TCP/IP的封装。而http是更加面向用户的协议，著名的三次握手最终形成一个http请求。从图1.接收请求看出请求会经过一系列的Processor最终在org.apache.coyote.http11.Http11Processor中最终生成servlet的request和response。这个方法代码很多，就不复制上来类，主要的作用就是处理响应的一些状态如503，400，500.同时生成request和response，并封装超时时间。

在得到request和response之后后面的几个类是处理http的一些通用的请求头，或者响应头信息这里不说说明类，可以自己去看看。

可以看出，这里从监听到请求到形成http请求需要用的组件都是tomcat的apache包下面的组件

2.过滤链

在得到request之后，tomcat会处理一个过滤链org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain，用于统一处理，拦截请求。

这个流程比较简单。与传统tomcat是一样的。但是sping为我们默认添加链很多的Filter去处理业务。最终我们拿到HttpServletRequest和HttpServletResponse

这里用到的组件是tomcat的apache包下面的组件和spring 的filter

3.分发请求

分发请求过程用到的第一个类是org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet 继承了Servlet类

DispatcherServlet的作用就是分发请求到对应的controller 。

引用源码的注释

Central dispatcher for HTTP request handlers/controllers, e.g. for web UI controllersor HTTP-based remote service exporters. Dispatches to registered handlers for processinga web request, providing convenient mapping and exception handling facilities.

百度翻译：

用于HTTP请求处理程序/控制器的中央调度器，例如用于WebUI控制器或者基于HTTP的远程服务导出器。发送给已注册处理程序以进行处理一个web请求，提供方便的映射和异常处理设施。

同时DispatcherServlet继承类Servlet，被ApplicationFilterChain持有。从tomcat完全过渡到spring web。

请求在dispatcherServlet最终被执行到org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#doService的方法。然后调用org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#doDispatch进行分发。

我们来看一下dispatcher中有什么

protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {HttpServletRequest processedRequest = request;HandlerExecutionChain mappedHandler = null;boolean multipartRequestParsed = false;WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);try {ModelAndView mv = null;Exception dispatchException = null;try {processedRequest = checkMultipart(request);multipartRequestParsed = (processedRequest != request);// Determine handler for the current request.mappedHandler = getHandler(processedRequest);if (mappedHandler == null) {noHandlerFound(processedRequest, response);return;}// Determine handler adapter for the current request.HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());// Process last-modified header, if supported by the handler.String method = request.getMethod();boolean isGet = "GET".equals(method);if (isGet || "HEAD".equals(method)) {long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {return;}}if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {return;}// Actually invoke the handler.mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {return;}applyDefaultViewName(processedRequest, mv);mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);}/*******省略******/}

再结合doDispatch源码。发现dispatcherServlet中维护来一系列的HandlerMapping.而我们controller中申明的requestMapping带在org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerMapping这个类中维护。doDispatch的工作就是在根据request中的url匹配到最合适的handler。这个handler就只对应controller的HandlerMethod。封装在HandlerExecutionChain的handler属性。同时handler还处理来拦截器对应的工作

if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {return;}// Actually invoke the handler.mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {return;}applyDefaultViewName(processedRequest, mv);mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);

applyPreHandle和applyPostHandle，例如applyPreHandle就是HandlerInterceptor的前置处理

boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {HandlerInterceptor[] interceptors = getInterceptors();if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {for (int i = 0; i < interceptors.length; i++) {HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {triggerAfterCompletion(request, response, null);return false;}this.interceptorIndex = i;}}return true;}

这个通过抓包很容易知道。除了HandlerMethod。spring还提供了HandlerAdapter机制去处理请求。这里我们最主要关注RequestMappingHandlerAdapter这个，因为它是是一般用来处理HandlerMethod的。

从图3可知请求会经过org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter#handleInternal

在这个栈桢，以及后面的几个分别做来session校验，参数处理（argumentResolvers），数据绑定，通过java放射执行HandlerMethod中的方法，返回参数处理（returnValueHandlers），请求缓存等。

最终请求到来Controller中。

这里用到的组件是spring的mvc包下面的组件和

以上就是完整的spring boot + spring mvc 请求的流程。最好的学习方式就是看源码，通过debug进行查看每一个流程。并有选择性的关注某几个具体流程。spring 还为我们做来很多事情。例如跨域CORS ，session管理等。其中一些配置可以实现org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer类来配置。