别小看Spring过滤器,这些知识点你必须得掌握!

冷不防 2022-09-17 01:59 244阅读 0赞

容器启动时过滤器初始化以及排序注册相关逻辑。

# 1 @WebFilter过滤器使用@Order无效 #

启动程序：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]  
Controller：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]  
实现俩过滤器：

*  AuthFilter  
    ![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]
 *  TimeCostFilter  
    ![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3][]  
    使用 **@Order**，期望 **TimeCostFilter** 先被执行，因为TimeCostFilter原本设计是统计这个接口性能，所以需要统计AuthFilter执行的授权过程。

全部代码实现完毕，执行结果如下：  
![2f434d6ba68243c9b43fdcf889a2375c.png][]  
观察日志，执行时间并不包含授权过程，所以这违背预期，明明加了 **@Order**呀！  
但若交换Order指定的值，发现也没效果，why？Order不能排序WebFilter？

## 源码解析 ##

当请求来时，会执行到 **StandardWrapperValve\#invoke()**，创建 ApplicationFilterChain，并通过**ApplicationFilterChain\#doFilter()** 触发过滤器执行，并最终执行到内部私有方法**internalDoFilter()**，尝试在internalDoFilter()中寻找一些启示：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4][]  
可知，过滤器执行顺序由实例变量Filters维护，Filters是createFilterChain()在容器启动时顺序遍历StandardContext中的成员变量FilterMaps所获：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5][]  
发现对 **StandardContext\#FilterMaps** 的写入是在

### addFilterMapBefore() ###

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6][]  
过滤器的执行顺序由**StandardContext\#FilterMaps**顺序决定，而FilterMaps则是一个包装过的数组，所以只要进一步弄清FilterMaps中各元素的排列顺序即可。

addFilterMapBefore()中加入断点：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7][]  
Spring从selfInitialize()一直调用到addFilterMapBefore()。  
selfInitialize()通过调用getServletContextInitializerBeans()获取所有ServletContextInitializer类型Bean，并调用该Bean的onStartup()，最终调用到addFilterMapBefore()。  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 8][]  
上述的selfInitialize()又从何处调用过来呢？

### selfInitialize() ###

*  getServletContextInitializerBeans()  
    返回的ServletContextInitializer类型Beans顺序=》  
    决定了addFilterMapBefore()调用顺序=》  
    决定FilterMaps内元素顺序=》  
    最终决定了过滤器的执行顺序。

### getServletContextInitializerBeans() ###

仅返回了ServletContextInitializerBeans类的一个实例，参考代码如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 9][]  
ServletContextInitializerBeans是个集合类  
![33fa2a60219647ecb39b77511e82dd52.png][]  
所以，selfInitialize()能遍历 ServletContextInitializerBeans，查看其iterator()所遍之物：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 10][]  
对外暴露的集合遍历元素为sortedList成员变量，即selfInitialize()最终遍历sortedList。  
综上，sortedList中的过滤器Bean元素顺序决定最终过滤器的执行顺序。  
继续查看ServletContextInitializerBeans构造器：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 11][]  
第87行可知：`sortedList`元素顺序由`this.initializers.values`通过**AnnotationAwareOrderComparator**排序而得。

**AnnotationAwareOrderComparator**通过两种方式获取比较器需要的order值以决定sortedInitializers的排列顺序：

*  待排序的对象元素实现**Order**接口，则通过 ***getOrder()*** 获取order值
 *  否则执行 ***OrderUtils.findOrder()*** 获取该对象类 **@Order** 的属性

因为`this.initializers.values`类型为ServletContextInitializer，其实现了**Ordered**接口，所以此处比较器使用 ***getOrder()*** 获取order值，对应实例变量`order`。

如下方法均构建了ServletContextInitializer子类的实例，并添加到了`this.initializers`：

*  addAdaptableBeans()
 *  addServletContextInitializerBeans()  
    这里只看**addServletContextInitializerBeans**，因为使用 **@WebFilter** 标记添加过滤器的方案最终只会通过该方法生效：实例化并注册了所有的ServletRegistrationBean、FilterRegistrationBean以及ServletListenerRegistrationBean。

在这个方法中，Spring通过 ***getOrderedBeansOfType()*** 实例化了所有**ServletContextInitializer**子类：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 12][]  
根据不同类型，调用addServletContextInitializerBean()，ServletContextInitializer子类包括：

*  ServletRegistrationBean
 *  FilterRegistrationBean
 *  ServletListenerRegistrationBean

正好对应了Servlet三大要素。  
现在只关心对应Filter的**FilterRegistrationBean**，显然，FilterRegistrationBean是ServletContextInitializer的子类（实现了Ordered接口），同样由成员变量order的值决定其执行的优先级。

private void addServletContextInitializerBean(String beanName, ServletContextInitializer initializer,
          ListableBeanFactory beanFactory) {
        
          ...
       if (initializer instanceof FilterRegistrationBean) {
        
          Filter source = ((FilterRegistrationBean<?>) initializer).getFilter();
          addServletContextInitializerBean(Filter.class, beanName, initializer, beanFactory, source);
       }
       ...
    }

最终添加到`this.initializers`：  
![52f4ca01517042d0b10d826ed9f53122.png][]  
我们没有定义**FilterRegistrationBean**，那这里**FilterRegistrationBean**在哪里被定义出的？其order类成员变量是否有特定取值逻辑？

#### WebFilterHandler\#doHandle() ####

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 13][]  
通过 BeanDefinitionBuilder动态构建了FilterRegistrationBean类型BeanDefinition。然而这里并未设置order值，也没设置 **@Order** 指定值。

至此，也就知道问题根因，所有被\*\*@WebFilter\*\*注解的类，最终都会在此处被包装为FilterRegistrationBean类的BeanDefinition。  
虽FilterRegistrationBean也实现了Ordered接口  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 14][]  
但在这并未填充值，因为：

*  这里所有属性都是从 **@WebFilter** 对应的属性获取
 *  但 **@WebFilter** 本身**没有指定可以辅助排序的属性**

## 过滤器执行顺序 ##

*  RegistrationBean中order属性的值
 *  ServletContextInitializerBeans类成员变量sortedList中元素的顺序
 *  ServletWebServerApplicationContext 中selfInitialize()遍历FilterRegistrationBean的顺序
 *  addFilterMapBefore()调用的顺序
 *  filterMaps内元素的顺序
 *  过滤器的执行顺序

RegistrationBean中order属性的值最终可以决定过滤器的执行顺序。  
然而，使用 **@WebFilter** 时，构建的FilterRegistrationBean并未依据 **@Order** 的值去设置order属性，所以 **@Order** 失效。

## 修正 ##

实现自己的FilterRegistrationBean配置添加过滤器，不再使用 **@WebFilter** ：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 15][]  
由于WebFilterHandler\#doHandle()虽构建FilterRegistrationBean类型BeanDefinition，但未设置order值。

所以，考虑直接手动实例化FilterRegistrationBean实例且设置其setOrder()。  
切记去掉AuthFilter和TimeCostFilter类中的\*\*@WebFilter\*\* 即可。

# 2 竟然重复执行了过滤器 #

解决排序问题，可能有人就想了是不是有其他解决方案？  
比如在两个过滤器中使用 **@Component**，让@Order生效？  
代码如下。  
AuthFilter：

@WebFilter
    @Slf4j
    @Order(2)
    @Component
    public class AuthFilter implements Filter {
        
        @SneakyThrows
        @Override
        public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain){
        
            if(isPassAuth()){
        
                System.out.println("通过授权");
                chain.doFilter(request, response);
            }else{
        
                System.out.println("未通过授权");
                ((HttpServletResponse)response).sendError(401);
            }
        }
        private boolean isPassAuth() throws InterruptedException {
        
            System.out.println("执行检查权限");
            Thread.sleep(1000);
            return true;
        }
    }

TimeCostFilter类如下：

@WebFilter
    @Slf4j
    @Order(1)
    @Component
    public class TimeCostFilter implements Filter {
        
        @Override
        public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        
            System.out.println("#开始计算接口耗时");
            long start = System.currentTimeMillis();
            chain.doFilter(request, response);
            long end = System.currentTimeMillis();
            long time = end - start;
            System.out.println("#执行时间(ms)：" + time);
        }
    }

最终执行结果如下：

#开始计算接口耗时
    执行检查权限
    通过授权
    执行检查权限
    通过授权
    #开始计算接口耗时
    ......用户注册成功
    #执行时间(ms)：73
    #执行时间(ms)：2075

更改 AuthFilter 类中的Order值为0，继续测试，得到结果如下：

执行检查权限
    通过授权
    #开始计算接口耗时
    执行检查权限
    通过授权
    #开始计算接口耗时
    ......用户注册成功
    #执行时间(ms)：96
    #执行时间(ms)：1100

看来控制Order值可以调整Filter执行顺序了，但过滤器本身却被执行2次，why？

## 源码解析 ##

被@WebFilter的过滤器，会在WebServletHandler类中被重新包装为FilterRegistrationBean类的BeanDefinition，而非Filter类型。

而自定义过滤器增加 **@Component** 时，怀疑Spring会根据当前类再次包装一个新过滤器，因而doFIlter()被执行两次。

ServletContextInitializerBeans构造器：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 16][]

#### addAdaptableBeans() ####

实例化并注册了所有实现Servlet、Filter及EventListener接口的类，重点看Filter实现类，然后再逐一包装为FilterRegistrationBean。

于是，可知Spring能直接实例化FilterRegistrationBean类型过滤器的原因：  
WebFilterHandler相关类通过扫描 **@WebFilter**，动态构建了FilterRegistrationBean类型的BeanDefinition，并注册到Spring；  
或我们自己使用 **@Bean** 显式实例化FilterRegistrationBean并注册到Spring，如案例1中的解决方案。

但Filter类型的过滤器如何才能被Spring直接实例化呢？  
任何通过 **@Component** 修饰的的类，都可自动注册到Spring，被Spring直接实例化。

调用了addAsRegistrationBean()，其beanType为**Filter.class**：

protected void addAdaptableBeans(ListableBeanFactory beanFactory) {
        
       // ...
       addAsRegistrationBean(beanFactory, Filter.class, new FilterRegistrationBeanAdapter());
       // ...
    }

继续查看最终调用到的方法addAsRegistrationBean()：

private <T, B extends T> void addAsRegistrationBean(ListableBeanFactory beanFactory, Class<T> type,
          Class<B> beanType, RegistrationBeanAdapter<T> adapter) {
        
       // 创建所有 Filter 子类的实例，即所有实现Filter接口且被@Component修饰的类
       List<Map.Entry<String, B>> entries = getOrderedBeansOfType(beanFactory, beanType, this.seen);
       // 依次遍历这些Filter类实例
       for (Entry<String, B> entry : entries) {
        
          String beanName = entry.getKey();
          B bean = entry.getValue();
          if (this.seen.add(bean)) {
        
             // 通过RegistrationBeanAdapter将这些类包装为RegistrationBean
             RegistrationBean registration = adapter.createRegistrationBean(beanName, bean, entries.size());
             // 获取Filter类实例的Order值
             int order = getOrder(bean);
             // 设置到包装类 RegistrationBean
             registration.setOrder(order);
             // 将RegistrationBean添加到this.initializers
             this.initializers.add(type, registration);
             if (logger.isTraceEnabled()) {
        
                logger.trace("Created " + type.getSimpleName() + " initializer for bean '" + beanName + "'; order="
                      + order + ", resource=" + getResourceDescription(beanName, beanFactory));
             }
          }
       }
    }

当过滤器同时被 **@WebFilter**、**@Component** 修饰时，会导致两个FilterRegistrationBean实例产生：

*  addServletContextInitializerBeans()
 *  addAdaptableBeans()

最终都会创建FilterRegistrationBean的实例，但不同的是：

*  **@WebFilter** 会让addServletContextInitializerBeans()实例化，并注册所有动态生成的FilterRegistrationBean类型的过滤器
 *  **@Component** 会让addAdaptableBeans()实例化所有实现Filter接口的类，然后再逐一包装为FilterRegistrationBean类型的过滤器。

## 修正 ##

参考案例1的问题修正部分。  
也可去掉@WebFilter保留@Component：

//@WebFilter
    @Slf4j
    @Order(1)
    @Component
    public class TimeCostFilter implements Filter {
        
       //省略非关键代码
    }

# 总结 #

@WebFilter和@Component的相同点是：

*  它们最终都被包装并实例化成为了FilterRegistrationBean；  
    它们最终都是在 ServletContextInitializerBeans的构造器中开始被实例化。

@WebFilter和@Component的不同点：

*  被@WebFilter修饰的过滤器会被提前在BeanFactoryPostProcessors扩展点包装成FilterRegistrationBean类型的BeanDefinition，然后在ServletContextInitializerBeans.addServletContextInitializerBeans() 进行实例化
 *  @Component修饰的过滤器类，在ServletContextInitializerBeans.addAdaptableBeans() 中被实例化成Filter类型后，再包装为RegistrationBean类型
 *  被@WebFilter修饰的过滤器不会注入Order属性
 *  被@Component修饰的过滤器会在ServletContextInitializerBeans.addAdaptableBeans() 中注入Order属性

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/dc73643da7ec43feb27043fa02c288b4.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/66ca78f1deea4ab1a7def61f3d85f536.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20220828/98cee402a4974fbb96987b407712573f.png
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[52f4ca01517042d0b10d826ed9f53122.png]: /images/20220828/b29339b86d46422b90214fb16f624f17.png
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[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 14]: /images/20220828/645be0a802bb481196f3f27305e3ab53.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 15]: /images/20220828/75536bab889b4b85a5d35ef7e2b8b4b6.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YUVkZ2Uu_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 16]: /images/20220828/6146dbb79ce040b8bde0de91c88d7753.png