深入探索Spring Web 5.2.4与SSM框架

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简介：Spring Web是Spring框架的核心，专门处理Web应用中的HTTP请求和响应，并为开发者提供了一系列开发工具和接口。SSM框架结合了Spring、Struts和MyBatis三个组件，提供了一个高效、灵活的Java Web开发环境。本课程详细介绍Spring Web的关键组件，包括DispatcherServlet、MVC架构、HTTP消息转换器等，并解释如何在SSM架构中使用Spring Web。开发者通过本课程能够深入理解并掌握如何利用最新稳定版本的Spring Web提升应用性能和安全性。

1. Spring Web核心模块介绍

1.1 Spring Web模块概述

Spring Web模块是Spring框架提供的一个用于构建Web应用程序的组件集合。它简化了与Web层相关的开发工作，提供了创建Web应用程序所需的基础设施支持。Spring Web不仅支持传统的基于Servlet的Web应用程序，还包括与Servlet API兼容的响应式框架。

1.2 核心功能与特性

Spring Web核心功能包括但不限于： - 对Servlet API的全面支持，允许开发者使用标准的Java EE Web开发模式。 - 支持声明式事务管理，让开发者能够专注于业务逻辑，无需担心底层事务细节。 - 集成了多种视图技术，如JSP、Thymeleaf等，提供了灵活的视图层解决方案。 - 内置的异常处理机制，让应用程序能够优雅地处理各种错误情况。

1.3 Spring Web与其他模块的关系

Spring Web模块是Spring框架中不可或缺的一部分，与Spring MVC、Spring Security等模块紧密集成。Spring MVC建立在Spring Web之上，提供了更加丰富的MVC支持，而Spring Security则提供了安全相关的支持。它们共同构成了一套完整、强大的Web应用程序开发和部署平台。

2. DispatcherServlet工作原理及配置

2.1 DispatcherServlet初始化与启动流程

2.1.1 Servlet 3.0标准初始化方法

在了解Spring特有的初始化方式之前，首先回顾基于Servlet 3.0标准的初始化方法。Web容器通过 web.xml 文件或者在Java代码中注册 Servlet 类，来启动和初始化一个Web应用。 DispatcherServlet 作为Spring Web MVC的核心组件，遵循这一标准进行初始化。

下面是一个简单的 web.xml 配置示例：

    dispatcher
    org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
    
        contextConfigLocation
        /WEB-INF/dispatcher-servlet.xml
    
    1


    dispatcher
    /

在这个配置中， DispatcherServlet 在Web应用启动时被加载（ load-on-startup 为1）。Spring会在指定的位置（ contextConfigLocation 参数）查找Spring配置文件，该文件包含了处理请求和视图解析的配置。

2.1.2 Spring特有的初始化方式

随着Spring的版本迭代，开发者可利用Java配置来初始化 DispatcherServlet ，这为配置提供了更灵活的方式。例如，使用 ServletRegistrationBean 来在Java代码中注册 DispatcherServlet 。

下面是一个利用Java配置的初始化方法示例：

@Bean
public ServletRegistrationBean dispatcherServletRegistration() {
    ServletRegistrationBean registration = new ServletRegistrationBean(
            new DispatcherServlet(), "/");
    registration.setName("dispatcher");
    registration.setLoadOnStartup(1);
    registration.setInitParameters(Map.of(
            "contextConfigLocation", "classpath:dispatcher-servlet.xml"
    ));
    return registration;
}

这种方式允许开发者在Spring容器内完全控制Servlet的初始化过程，同时可以使用Spring的注解和配置。

2.2 请求处理流程详解

2.2.1 请求的接收和派发机制

DispatcherServlet 接收Web层的所有请求并进行处理。其工作流程从用户发起请求开始，经过一系列的组件进行派发处理。

请求首先到达 DispatcherServlet ，随后由其内部的 HandlerMapping 组件根据请求的URI，决定将请求派发给哪一个Controller进行处理。 HandlerMapping 可以有多个，Spring Web MVC默认提供了多种实现，如 BeanNameUrlHandlerMapping 、 DefaultAnnotationHandlerMapping 等。

一旦找到对应的Controller， DispatcherServlet 会调用其方法进行业务逻辑处理。处理完成后，Controller会返回一个 ModelAndView 对象，该对象包含模型数据和视图信息。

2.2.2 响应的生成和返回过程

在返回了 ModelAndView 对象后， DispatcherServlet 会通过 ViewResolver 组件来解析视图。 ViewResolver 将逻辑视图名解析为一个具体的视图实现，如 InternalResourceView （处理JSP文件）、 ThymeleafView 等。

解析完成后， DispatcherServlet 会将模型数据填充到视图中，然后渲染视图，最终将生成的响应返回给客户端。这一系列操作都是在 DispatcherServlet 内部进行的，对开发者来说是透明的。

2.3 配置与自定义DispatcherServlet

2.3.1 web.xml中的配置方法

如前所述，传统的配置方式是通过 web.xml 文件来配置 DispatcherServlet 。在上面的初始化方法中，我们已经看到了具体的配置示例。 DispatcherServlet 的配置项包括：

• contextConfigLocation : 指定Spring配置文件的位置。
• loadOnStartup : 设定Servlet在Web应用启动时是否立即加载。
• name : 为Servlet指定一个名称。

  2.3.2 使用Java配置类进行自定义配置

  利用Spring Boot或Spring Java配置的灵活性，我们可以进一步自定义 DispatcherServlet 的配置。使用 @Configuration 注解的类可以作为一个配置类，然后通过 @Bean 注解定义Servlet及其属性。

  下面是一个基于Java配置的示例：

  @Configuration
  public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
      @Bean
      public DispatcherServlet dispatcherServlet() {
          return new DispatcherServlet();
      }
      @Bean
      public ServletRegistrationBean dispatcherServletRegistration() {
          ServletRegistrationBean registration = new ServletRegistrationBean(dispatcherServlet(), "/*");
          registration.setName("dispatcher");
          registration.setLoadOnStartup(1);
          return registration;
      }
  }
  

  在这个配置类中，我们定义了 DispatcherServlet 和注册了这个Servlet。这种配置方式可以更灵活地利用Spring的依赖注入和AOP等功能，为Web应用的配置提供了极大的便利。

  在这章中，我们从基础的初始化与启动流程，深入到请求处理流程，最后到如何使用多种配置方法自定义 DispatcherServlet 。通过理论与实践相结合的方式，展现了Spring Web MVC的核心组件 DispatcherServlet 的强大功能和灵活性。接下来的章节会进一步深入到Spring Web MVC的其他核心组件和高级特性，继续展示Spring Web MVC的深度与广度。

  3. MVC架构及其注解支持的深入解析

  3.1 MVC模式的基本概念

  3.1.1 模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)的作用

  MVC（Model-View-Controller）模式是一种广泛应用于软件开发的架构模式，它将应用程序分为三个核心组件，以实现关注点分离（Separation of Concerns）。

  • 模型（Model） ：模型代表应用程序的状态和业务逻辑。它是应用程序的核心部分，负责维护应用程序的数据，并提供业务逻辑处理方法。在MVC模式中，模型独立于视图和控制器，允许它们独立变化而不影响彼此。

  • 视图（View） ：视图负责向用户展示数据，它是用户界面的组成部分。在Web应用程序中，视图通常指JSP、Thymeleaf模板或其他视图技术生成的页面。视图向用户展示模型中的数据，并且可以接收用户的输入，但不包含数据处理逻辑。

  • 控制器（Controller） ：控制器负责接收用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。在Spring MVC中，控制器是一个处理请求的类，它从视图接收数据，然后调用模型来更新数据。最后，控制器选择一个视图来显示更新后的模型数据。

    3.1.2 MVC设计原则

    MVC设计原则不仅仅是一个模式，它还提供了一套设计指导思想，帮助开发人员构建出易于扩展、便于维护的应用程序。

    • 分离关注点 ：将数据的处理逻辑、用户界面的展示以及用户输入的处理分离开来。这种分离减少了代码之间的耦合，使得每个组件都可以独立地变更和重用。

    • 易于扩展 ：由于MVC的各个部分职责清晰，当需求变更或添加新功能时，可以只修改模型、视图或控制器中的一个，而不影响其他部分。

    • 多视图支持 ：同一个模型可以有多个视图。例如，用户信息可以通过Web页面显示，也可以通过桌面应用程序显示，或者通过Web服务以JSON格式提供，这提高了应用程序的复用性。

    • 易于团队协作 ：不同的开发者可以专注于MVC中的不同部分。前端开发者可以专注于视图，后端开发者可以专注于模型和控制器，从而使得整个开发流程更加顺畅。

      3.2 基于注解的控制器开发

      3.2.1 @RequestMapping与映射请求

      @RequestMapping 是Spring MVC中最重要的注解之一，用于将特定URL请求映射到控制器类或方法上。这使得控制器能够处理来自客户端的请求，并返回相应的响应。

      @Controller
      public class MyController {
          @RequestMapping("/hello")
          public String handleRequest(Model model) {
              model.addAttribute("message", "Hello World!");
              return "hello";
          }
      }
      

      在上面的例子中， @RequestMapping("/hello") 注解将URL为 /hello 的请求映射到 handleRequest 方法。当请求 /hello 时，该方法会被调用，并返回一个字符串 "hello" ，这个字符串通常用作视图名称。

      3.2.2 @Controller与@RestController的区别

      @Controller 和 @RestController 注解在Spring MVC中用于标注控制器层的组件，但它们有细微的区别。

      • @Controller ：仅标注一个类为控制器层组件。当使用 @Controller 注解的类处理请求并返回视图名称时，返回的字符串通常是一个视图的名称，Spring MVC会查找对应的视图并渲染。

      • @RestController ：是一个复合注解，它组合了 @Controller 和 @ResponseBody 。 @RestController 标注的类中的方法返回的直接就是响应体的内容，它不会被当作视图名称来处理。这使得 @RestController 特别适合创建RESTful API。

        3.2.3 方法级别的注解：@GetMapping, @PostMapping等

        除了 @RequestMapping ，Spring MVC还提供了一系列便捷的方法级别注解，这些注解是基于HTTP方法的特化版。

        • @GetMapping ：等同于 @RequestMapping(method = RequestMethod.GET) ，用于处理HTTP GET请求。
        • @PostMapping ：等同于 @RequestMapping(method = RequestMethod.POST) ，用于处理HTTP POST请求。
        • @PutMapping ：等同于 @RequestMapping(method = RequestMethod.PUT) ，用于处理HTTP PUT请求。
        • @DeleteMapping ：等同于 @RequestMapping(method = RequestMethod.DELETE) ，用于处理HTTP DELETE请求。

          这些注解可以简化代码，并清晰地表达控制器方法的意图。

          3.3 高级注解与编程技巧

          3.3.1 参数绑定和数据校验

          在Web开发中，经常需要将客户端发送的数据绑定到控制器方法的参数上，Spring MVC通过 @RequestParam 、 @PathVariable 等注解提供强大的数据绑定能力。

          • @RequestParam ：用于获取请求参数的值，并将该值绑定到方法的参数上。
          • @PathVariable ：用于将URL模板变量绑定到方法参数上。

            数据校验是Web应用开发中不可或缺的一环，Spring提供了 @Valid 或 @Validated 注解配合JSR-303（Bean Validation API）来实现数据校验。

            public class UserForm {
                @NotNull @Size(min = 2, max = 20)
                private String username;
                @NotNull @Email
                private String email;
                // getters and setters
            }
            @Controller
            public class UserController {
                @PostMapping("/register")
                public String register(@Valid @ModelAttribute UserForm userForm, BindingResult bindingResult) {
                    if (bindingResult.hasErrors()) {
                        return "registrationForm";
                    }
                    // 处理用户注册逻辑
                    return "registerSuccess";
                }
            }
            

            在上述代码中， @Valid 注解触发了对 UserForm 对象的校验，如果校验失败，错误信息会被填充到 BindingResult 对象中。

            3.3.2 使用@SessionAttributes管理会话数据

            在Web应用中，经常需要在用户的多个请求之间保持一些数据，比如用户登录后的用户信息。 @SessionAttributes 注解提供了一种机制来声明哪些模型属性应该被存储在会话中。

            @Controller
            @SessionAttributes("user")
            public class SessionController {
                @ModelAttribute("user")
                public UserForm populateUserForm() {
                    return new UserForm();
                }
                @PostMapping("/login")
                public String login(@ModelAttribute("user") UserForm userForm, BindingResult bindingResult) {
                    // 假设登录逻辑处理
                    return "redirect:/home";
                }
                @GetMapping("/home")
                public String home(Model model) {
                    UserForm user = ...; // 获取当前用户信息
                    model.addAttribute("user", user);
                    return "home";
                }
            }
            

            在这个例子中， @SessionAttributes("user") 声明了 user 属性应当被存储在会话中。当用户登录成功后，会话中存储了 user 属性，即使页面跳转， user 信息仍然可用。

            4. HTTP消息转换器与过滤器的应用

            4.1 HTTP消息转换器的内部机制

            4.1.1 消息转换器的种类和使用场景

            HTTP消息转换器在Spring Web中扮演着至关重要的角色，它们负责将HTTP请求和响应消息体转换为Java对象以及将Java对象转换回HTTP消息体。Spring提供了多种消息转换器，支持不同的数据类型和场景，如JSON、XML、Form数据等。每种转换器都有其特定的使用场景：

            • MappingJackson2HttpMessageConverter ：这是一个基于Jackson库的转换器，用于处理JSON数据。它广泛应用于RESTful Web服务，因为JSON已经成为前后端数据交换的首选格式。
            • MarshallingHttpMessageConverter ：该转换器用于XML数据格式，它依赖于JAXB（Java Architecture for XML Binding）来序列化和反序列化XML数据。
            • FormHttpMessageConverter ：专用于处理表单数据（即application/x-www-form-urlencoded类型的数据），常用于简单的表单提交。
            • ResourceHttpMessageConverter ：用于处理资源文件，例如下载文件。
            • StringHttpMessageConverter ：将请求体和响应体转换为或从String类型处理，可以用于文本数据的处理。

              在实际应用中，根据不同的数据交互需求选择合适的消息转换器至关重要。例如，如果是构建一个典型的RESTful服务，优先使用Jackson或Gson作为JSON处理库。

              4.1.2 自定义消息转换器的实现

              虽然Spring提供的默认消息转换器已经足够满足大部分需求，但在特定场景下可能需要实现自定义的消息转换器。例如，当需要支持一种新的数据格式或定制转换逻辑时。下面是一个简单的自定义消息转换器实现示例：

              public class CustomHttpMessageConverter extends AbstractHttpMessageConverter {
                  public CustomHttpMessageConverter() {
                      super(new MediaType("application", "mycustomtype"));
                  }
                  @Override
                  protected boolean supports(Class clazz) {
                      // 仅支持MyCustomType类的对象转换
                      return MyCustomType.class.isAssignableFrom(clazz);
                  }
                  @Override
                  protected Object readInternal(Class