版权声明:欢迎转载,注明作者和出处就好!如果不喜欢或文章存在明显的谬误,请留言说明原因再踩哦,谢谢,我也可以知道原因,不断进步! https://blog.csdn.net/justloveyou_/article/details/74379479

摘要:

  本人在前辈《从MVC到前后端分离(REST-个人也认为是目前比较流行和比较好的方式)》一文的基础上,实现了一个基于Spring的符合REST风格的完整Demo,具有MVC分层结构并实现前后端分离,该项目体现了一个具有REST风格项目的基本特征,即具有统一响应结构、 前后台数据流转机制(HTTP消息与Java对象的互相转化机制)、统一的异常处理机制、参数验证机制、Cors跨域请求机制以及鉴权机制。此外,该项目的完整源码可移步到我的Github参考,项目地址:https://github.com/githubofrico/RestSpringMVCDemo


版权声明与致谢:

  本文原创作者:书呆子Rico
  作者博客地址:http://blog.csdn.net/justloveyou_/

  本文是在CSDN博友shao.bing的专栏的《从MVC到前后端分离(REST-个人也认为是目前比较流行和比较好的方式)》一文基础上整理而成,实现了文中所述的REST框架并进行分享,相关源码移步至我的Github进行下载,项目地址:https://github.com/githubofrico/RestSpringMVCDemo

  本文旨在分享与交流,若涉及侵权,请留言或邮件(rico@tju.edu.cn)联系。


一. MVC 概述

1. 理解 MVC

  MVC是一种经典的设计模式,全名为Model-View-Controller,即模型-视图-控制器。其中,模型是用于封装数据的载体,例如,在Java中一般通过一个简单的POJO(Plain Ordinary Java Object)来表示,其本质是一个普通的java Bean,包含一系列的成员变量及其getter/setter方法。对于视图而言,它更加偏重于展现,也就是说,视图决定了界面到底长什么样子,在Java中可通过JSP来充当视图,或者通过纯HTML的方式进行展现,而后者才是目前的主流。模型和视图需要通过控制器来进行粘合,例如,用户发送一个HTTP请求,此时该请求首先会进入控制器,然后控制器去获取数据并将其封装为模型,最后将模型传递到视图中进行展现。综上所述,MVC的交互过程如下图所示。

              REST风格框架实战:从MVC到前后端分离(附完整Demo)-LMLPHP


2. MVC 模式的优点与不足

  MVC模式早在上个世纪70年代就诞生了,直到今天它依然存在,可见生命力相当之强。MVC模式最早应用于Smalltalk语言中,最后在其它许多开发语言中都得到了很好的应用。随着包括Struts、Spring MVC在内的MVC框架的出现,MVC模式真正落地,并使得开发更加高效、代码耦合度尽量减小、应用程序各部分的职责更加清晰。

  既然MVC模式这么好,难道它就没有不足的地方吗?我认为MVC至少有以下三点不足:

  • 每次请求必须经过“控制器->模型->视图”这个流程,用户才能看到最终的展现的界面,这个过程似乎有些复杂;

  • 实际上视图是依赖于模型的,换句话说,如果没有模型,视图也无法呈现出最终的效果;

  • 渲染视图的过程是在服务端来完成的,最终呈现给浏览器的是带有模型的视图页面,性能无法得到很好的优化。

      为了使数据展现过程更加直接,并且提供更好的用户体验,我们有必要对MVC模式进行改进。不妨这样来尝试:首先从浏览器发送AJAX请求,然后服务端接受该请求并返回JSON数据返回给浏览器,最后在浏览器中进行界面渲染。改进后的MVC模式如下图所示:

                  

      也就是说,我们输入的是AJAX请求,输出的是JSON数据,市面上有这样的技术来实现这个功能吗?答案是REST。

      REST全称是Representational State Transfer(表述性状态转移),它是Roy Fielding博士在2000年写的一篇关于软件架构风格的论文,此文一出,威震四方!国内外许多知名互联网公司纷纷开始采用这种轻量级的Web服务,大家习惯将其称为RESTful Web Services,或简称REST服务。]

      如果将浏览器这一端视为前端,而服务器那一端视为后端的话,可以将以上改进后的MVC模式简化为以下前后端分离模式,如下图所示:

                    REST风格框架实战:从MVC到前后端分离(附完整Demo)-LMLPHP

      可见,采用REST分格的架构可以使得前端关注界面展现,后端关注业务逻辑,分工明确,职责清晰。那么,如何使用REST架构将应用程序进行前后端分离呢?我们接下来继续探讨,首先我们需要认识REST。


二. 认识 REST

  REST本质上是使用URL来访问资源的一种方式。众所周知,URL(Uniform Resoure Locator:统一资源定位器)就是我们平常使用的请求地址了,其中包括两部分:请求方式与请求路径,比较常见的请求方式是GET与POST,但在REST中又提出了几种其它类型的请求方式,汇总起来有六种:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。尤其是前四种,正好与CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增删改查)四种操作相对应,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(删),这正是REST与CRUD的异曲同工之妙!需要强调的是,REST是面向资源(ROA)的,这里提到的资源,实际上就是我们常说的领域对象,在系统设计过程中,我们经常通过领域对象来进行数据建模。

  REST是一个无状态的架构模式,因为在任何时候都可以由客户端发出请求到服务端,最终返回自己想要的数据,当前请求不会受到上次请求的影响。也就是说,服务端将内部资源发布REST服务,客户端通过URL来定位这些资源并通过HTTP协议来访问它们。下面我们举几个例子对REST请求进行简单描述:

                REST风格框架实战:从MVC到前后端分离(附完整Demo)-LMLPHP

  可见,请求路径相同但请求方式不同,所代表的业务操作也不同,例如,/advertiser/1这个请求,带有GET、PUT、DELETE三种不同的请求方式,对应三种不同的业务操作。

  虽然REST看起来还是很简单的,实际上我们往往需要提供一个REST框架,让其实现前后端分离架构,让开发人员将精力集中在业务上,而并非那些具体的技术细节。下面我们将使用Java技术来实现这个REST框架,整体框架会基于Spring进行开发。


三. 实现REST框架

1、统一响应结构

  使用REST框架实现前后端分离架构,我们需要首先确定返回的JSON响应结构是统一的,也就是说,每个REST请求将返回相同结构的JSON响应结构。不妨定义一个相对通用的JSON响应结构,其中包含两部分:元数据与返回值,其中,元数据表示操作是否成功与返回值消息等,返回值对应服务端方法所返回的数据。该JSON响应结构如下:

    {
        "meta": {
            "success": true,
            "message": "ok"
        },
        "data": ...
    }
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  为了在框架中映射以上JSON响应结构,我们需要编写一个Response类与其对应:

/**
 * Title: 统一响应结构 
 * Description:使用REST框架实现前后端分离架构,我们需要首先确定返回的JSON响应结构是统一的,
 * 也就是说,每个REST请求将返回相同结构的JSON响应结构。不妨定义一个相对通用的JSON响应结构,其
 * 中包含两部分:元数据与返回值,其中,元数据表示操作是否成功与返回值消息等,返回值对应服务端方法所返回的数据。
 * { "meta": { "success": true, "message": "ok" }, "data": ... }
 * 
 * @author rico
 * @created 2017年7月4日 下午5:06:00
 */
public class Response {

    private static final String OK = "ok";
    private static final String ERROR = "error";

    private Meta meta;     // 元数据
    private Object data;   // 响应内容

    public Response success() {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        return this;
    }

    public Response success(Object data) {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        this.data = data;
        return this;
    }

    public Response failure() {
        this.meta = new Meta(false, ERROR);
        return this;
    }

    public Response failure(String message) {
        this.meta = new Meta(false, message);
        return this;
    }

    public Meta getMeta() {
        return meta;
    }

    public Object getData() {
        return data;
    }

    /**
     * Title: 请求元数据
     * @author rico
     * @created 2017年7月4日 下午5:08:12
     */
    public class Meta {

        private boolean success;
        private String message;

        public Meta(boolean success) {
            this.success = success;
        }

        public Meta(boolean success, String message) {
            this.success = success;
            this.message = message;
        }

        public boolean isSuccess() {
            return success;
        }

        public String getMessage() {
            return message;
        }
    }
}
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  以上Response类包括两类通用返回值消息:ok 与 error,还包括两个常用的操作方法:success( )与failure( ),通过一个内部类来展现元数据结构,我们在下文中多次会使用该Response类。

  实现该REST框架需要考虑许多问题,首当其冲的就是前后数据流转问题,即HTTP消息与Java对象之间的转化问题。


2、前后台数据流转
  
  前后台数据流转问题具体指的是什么?不妨通过一些例子进行说明。比如,通过浏览器发送了一个普通的HTTP请求,该请求携带了一个JSON格式的参数,在服务端需要将该JSON参数转换为普通的Java对象;再比如,在服务端获取了数据,此时该数据是一个普通的Java对象,然后需要将这个Java对象转换为JSON字符串,并将其返回到浏览器中进行渲染,这个过程就涉及HTTP消息与Java对象之间的转化问题。

  实际上,Spring MVC已经为我们提供了这类转化特性,只需在Controller的方法参数中使用@RequestBody注解定义需要转化的参数即可;类似地,若需要对Controller的方法返回值进行转化,则需要在该返回值上使用@ResponseBody注解来定义,如以下代码片段:

@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    private UserService userService;

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);

    public UserService getUserService() {
        return userService;
    }

    @Resource(name = "userService")
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json", 
            consumes = "application/json")
    @ResponseBody     // 将 Java 对象转化为特定的HTTP消息
    public User addUser(@RequestBody User user) {  // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
        userService.addUser(user);
        log.debug("添加用户 :" + user);
        return user;
    }
}
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   当然,@ResponseBody注解也可以定义在类上,这样所有的方法都继承了该特性。由于经常会使用到@ResponseBody注解,所以Spring提供了一个名为@RestController的注解来取代以上的@Controller注解,这样我们就可以省略返回值前面的@ResponseBody注解了,但参数前面的@RequestBody注解是无法省略的。实际上,看看Spring中对应@RestController注解的源码便可知晓:

@Target({ElementType.TYPE})  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Documented  
@Controller  
@ResponseBody  
public @interface RestController {  

    String value() default "";  
} 
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   可见,@RestController注解已经被@Controller与@ResponseBody注解定义过了,Spring框架会识别这类注解。需要注意的是,该特性在Spring 4.0中才引入。因此,我们可将以上代码进行如下改写:

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    private UserService userService;

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);

    public UserService getUserService() {
        return userService;
    }

    @Resource(name = "userService")
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json", 
            consumes = "application/json")
    public User addUser(@RequestBody User user) {  // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
        userService.addUser(user);
        log.debug("添加用户 :" + user);
        return user;
    }
}
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   除了使用注解来定义消息转化行为以外,我们还需要添加Jackson包进行支持,Maven依赖如下:

<!-- JSON: jackson -->
<dependency>
    <groupId>org.codehaus.jackson</groupId>
    <artifactId>jackson-core-asl</artifactId>
    <version>1.9.12</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.codehaus.jackson</groupId>
    <artifactId>jackson-mapper-lgpl</artifactId>
    <version>1.9.12</version>
</dependency>
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   在Spring配置文件中添加以下配置即可:

    <!-- 该配置会自动注册RequestMappingHandlerMapping与RequestMappingHandlerAdapter两个Bean,
    这是SpringMVC为@Controllers分发请求所必需的,并提供了数据绑定支持、@NumberFormatannotation支持、
    @DateTimeFormat支持、@Valid支持、读写XML的支持和读写JSON的支持等功能。 -->
    <mvc:annotation-driven />
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   通过以上过程,我们已经完成了一个基于SpringMVC的REST框架,只不过该框架还非常单薄,还缺乏很多关键性特性,尤其是异常处理。


3、处理异常行为

  在Spring MVC中,我们可以使用AOP技术,编写一个全局的异常处理切面类,用它来统一处理所有的异常行为,在Spring 3.2中才开始提供。使用很简单,只需定义一个类,并通过@ControllerAdvice注解将其标注即可,同时需要使用@ResponseBody注解表示返回值可序列化为JSON字符串。代码如下:

/**        
 * Title: 全局异常处理切面    
 * Description: 利用 @ControllerAdvice + @ExceptionHandler 组合处理Controller层RuntimeException异常
 * @author rico       
 * @created 2017年7月4日 下午4:29:07    
 */      
@ControllerAdvice   // 控制器增强
@ResponseBody
public class ExceptionAspect {

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(ExceptionAspect.class);

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler(HttpMessageNotReadableException.class)
    public Response handleHttpMessageNotReadableException(
            HttpMessageNotReadableException e) {
        log.error("could_not_read_json...", e);
        return new Response().failure("could_not_read_json");
    }

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler({MethodArgumentNotValidException.class})
    public Response handleValidationException(MethodArgumentNotValidException e) {
        log.error("parameter_validation_exception...", e);
        return new Response().failure("parameter_validation_exception");
    }

    /**
     * 405 - Method Not Allowed。HttpRequestMethodNotSupportedException
     * 是ServletException的子类,需要Servlet API支持
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.METHOD_NOT_ALLOWED)
    @ExceptionHandler(HttpRequestMethodNotSupportedException.class)
    public Response handleHttpRequestMethodNotSupportedException(
            HttpRequestMethodNotSupportedException e) {
        log.error("request_method_not_supported...", e);
        return new Response().failure("request_method_not_supported");
    }

    /**
     * 415 - Unsupported Media Type。HttpMediaTypeNotSupportedException
     * 是ServletException的子类,需要Servlet API支持
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.UNSUPPORTED_MEDIA_TYPE)
    @ExceptionHandler({ HttpMediaTypeNotSupportedException.class })
    public Response handleHttpMediaTypeNotSupportedException(Exception e) {
        log.error("content_type_not_supported...", e);
        return new Response().failure("content_type_not_supported");
    }

    /**
     * 500 - Internal Server Error
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    @ExceptionHandler(TokenException.class)
    public Response handleTokenException(Exception e) {
        log.error("Token is invaild...", e);
        return new Response().failure("Token is invaild");
    }

    /**
     * 500 - Internal Server Error
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Response handleException(Exception e) {
        log.error("Internal Server Error...", e);
        return new Response().failure("Internal Server Error");
    }
}
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  可见,在ExceptionAdvice类中包含一系列的异常处理方法,每个方法都通过@ResponseStatus注解定义了响应状态码,此外还通过@ExceptionHandler注解指定了具体需要拦截的异常类。以上过程只是包含了一部分的异常情况,若需处理其它异常,可添加方法具体的方法。需要注意的是,在运行时从上往下依次调用每个异常处理方法,匹配当前异常类型是否与@ExceptionHandler注解所定义的异常相匹配,若匹配,则执行该方法,同时忽略后续所有的异常处理方法,最终会返回经JSON序列化后的Response对象。


4、支持参数验证

  我们回到上文所提到的示例,这里处理一个普通的PUT请求,代码如下:

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    private UserService userService;

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);

    public UserService getUserService() {
        return userService;
    }

    @Resource(name = "userService")
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json", 
            consumes = "application/json")
    public User addUser(@RequestBody User user) {  // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
        userService.addUser(user);
        log.debug("添加用户 :" + user);
        return user;
    }

    ...
}

  其中,User参数包含若干属性,通过以下类结构可见,它是一个传统的POJO:

public class User implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private int id;
    private String uname;
    private String passwd;
    private String gentle;
    private String email;
    private String city;

    public User() {
        super();
    }

    // getter/setter

    // toString
}

  如果业务上需要确保User对象的uname属性必填,如何实现呢?若将这类参数验证的代码写死在Controller中,势必会与正常的业务逻辑搅在一起,导致责任不够单一,违背于“单一责任原则”。建议将其参数验证行为从Controller中剥离出来,放到另外的类中,这里仅通过@Valid注解来定义uname参数,并通过Bean Validation的参考实现Hibernate Validator的@NotEmpty注解来定义User类中的uname属性,就像下面这样:

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    private UserService userService;

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);

    public UserService getUserService() {
        return userService;
    }

    @Resource(name = "userService")
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json", 
            consumes = "application/json")
    public User addUser(@RequestBody  @Valid User user) {  // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
        userService.addUser(user);
        log.debug("添加用户 :" + user);
        return user;
    }

    ...
}


public class User implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private int id;
    @NotEmpty
    private String uname;
    private String passwd;
    private String gentle;
    private String email;
    private String city;

    public User() {
        super();
    }

    // getter/setter

    // toString
}

  这里的@Valid注解实际上是Validation Bean规范提供的注解,该规范已由Hibernate Validator框架实现,因此需要添加以下Maven依赖到pom.xml文件中:

<dependency>  
    <groupId>org.hibernate</groupId>  
    <artifactId>hibernate-validator</artifactId>  
    <version>${hibernate-validator.version}</version>  
</dependency>  
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  需要注意的是,Hibernate Validator与Hibernate没有任何依赖关系,唯一有联系的只是都属于JBoss公司的开源项目而已。然后,我们需要在Spring配置文件中开启该特性,需添加如下配置:

<bean class="org.springframework.validation.beanvalidation.MethodValidationPostProcessor"/>  
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  最后,我们在全局异常处理类中添加对参数验证异常的处理方法,代码如下:

@ControllerAdvice  
@ResponseBody  
public class ExceptionAdvice {  

    /** 
     * 400 - Bad Request 
     */  
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)  
    @ExceptionHandler(ValidationException.class)  
    public Response handleValidationException(ValidationException e) {  
        logger.error("参数验证失败", e);  
        return new Response().failure("validation_exception");  
    }  
}  

  至此,REST框架已集成了Bean Validation特性,我们可以使用各种注解来完成所需的参数验证行为了。
看似该框架可以在本地成功跑起来,整个架构包含两个应用,前端应用提供纯静态的HTML页面,后端应用发布REST API,前端需要通过AJAX调用后端发布的REST API,然而AJAX是不支持跨域访问的,也就是说,前后端两个应用必须在同一个域名下才能访问。这是非常严重的技术障碍,一定需要找到解决方案。


5、解决跨域问题

  比如,前端应用为静态站点且部署在http://web.xxx.com域下,后端应用发布REST API并部署在http://api.xxx.com域下,如何使前端应用通过AJAX跨域访问后端应用呢?这需要使用到CORS技术来实现,这也是目前最好的解决方案了。

  CORS全称为Cross Origin Resource Sharing(跨域资源共享),服务端只需添加相关响应头信息,即可实现客户端发出AJAX跨域请求。

  CORS技术非常简单,易于实现,目前绝大多数浏览器均已支持该技术(IE8浏览器也支持了),服务端可通过任何编程语言来实现,只要能将CORS响应头写入response对象中即可。

  下面我们继续扩展REST框架,通过CORS技术实现AJAX跨域访问。首先,我们需要编写一个Filter,用于过滤所有的HTTP请求,并将CORS响应头写入response对象中,代码如下:

/**        
 * Title: 跨域访问处理(跨域资源共享)    
 * Description: 解决前后端分离架构中的跨域问题
 * @author rico       
 * @created 2017年7月4日 下午5:00:09    
 */      
public class CorsFilter implements Filter {

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);

    private String allowOrigin;
    private String allowMethods;
    private String allowCredentials;
    private String allowHeaders;
    private String exposeHeaders;

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        allowOrigin = filterConfig.getInitParameter("allowOrigin");
        allowMethods = filterConfig.getInitParameter("allowMethods");
        allowCredentials = filterConfig.getInitParameter("allowCredentials");
        allowHeaders = filterConfig.getInitParameter("allowHeaders");
        exposeHeaders = filterConfig.getInitParameter("exposeHeaders");
    }


    /** 
     * @description 通过CORS技术实现AJAX跨域访问,只要将CORS响应头写入response对象中即可
     * @author rico       
     * @created 2017年7月4日 下午5:02:38      
     * @param req
     * @param res
     * @param chain
     * @throws IOException
     * @throws ServletException     
     * @see javax.servlet.Filter#doFilter(javax.servlet.ServletRequest, javax.servlet.ServletResponse, javax.servlet.FilterChain)     
     */  
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res,
            FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
        String currentOrigin = request.getHeader("Origin");
        log.debug("currentOrigin : " + currentOrigin);
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowOrigin)) {
            List<String> allowOriginList = Arrays
                    .asList(allowOrigin.split(","));
            log.debug("allowOriginList : " + allowOrigin);
            if (CollectionUtil.isNotEmpty(allowOriginList)) {
                if (allowOriginList.contains(currentOrigin)) {
                    response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin",
                            currentOrigin);
                }
            }
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowMethods)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", allowMethods);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowCredentials)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Credentials",
                    allowCredentials);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", allowHeaders);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(exposeHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", exposeHeaders);
        }
        chain.doFilter(req, res);
    }

    @Override
    public void destroy() {
    }
}

  以上CorsFilter将从web.xml中读取相关Filter初始化参数,并将在处理HTTP请求时将这些参数写入对应的CORS响应头中,下面大致描述一下这些CORS响应头的意义:

  • Access-Control-Allow-Origin:允许访问的客户端域名,例如:http://web.xxx.com,若为*,则表示从任意域都能访问,即不做任何限制;

  • Access-Control-Allow-Methods:允许访问的方法名,多个方法名用逗号分割,例如:GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS;

  • Access-Control-Allow-Credentials:是否允许请求带有验证信息,若要获取客户端域下的cookie时,需要将其设置为true;

  • Access-Control-Allow-Headers:允许服务端访问的客户端请求头,多个请求头用逗号分割,例如:Content-Type;

  • Access-Control-Expose-Headers:允许客户端访问的服务端响应头,多个响应头用逗号分割。

     需要注意的是,CORS规范中定义Access-Control-Allow-Origin只允许两种取值,要么为*,要么为具体的域名,也就是说,不支持同时配置多个域名。为了解决跨多个域的问题,需要在代码中做一些处理,这里将Filter初始化参数作为一个域名的集合(用逗号分隔),只需从当前请求中获取Origin请求头,就知道是从哪个域中发出的请求,若该请求在以上允许的域名集合中,则将其放入Access-Control-Allow-Origin响应头,这样跨多个域的问题就轻松解决了。以下是web.xml中配置CorsFilter的方法:

<!-- 通过CORS技术实现AJAX跨域访问 -->
    <filter>
        <filter-name>corsFilter</filter-name>
        <filter-class>cn.edu.tju.rico.filter.CorsFilter</filter-class>
        <init-param>
            <param-name>allowOrigin</param-name>
            <param-value>http://localhost:8020</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>allowMethods</param-name>
            <param-value>GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>allowCredentials</param-name>
            <param-value>true</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>allowHeaders</param-name>
            <param-value>Content-Type,X-Token</param-value>
        </init-param>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>corsFilter</filter-name>
        <url-pattern>/*</url-pattern>
    </filter-mapping>

  完成以上过程即可实现AJAX跨域功能了,但似乎还存在另外一个问题,由于REST是无状态的,后端应用发布的REST API可在用户未登录的情况下被任意调用,这显然是不安全的,如何解决这个问题呢?我们需要为REST请求提供安全机制。


6、提供安全机制

  解决REST安全调用问题,可以做得很复杂,也可以做得特简单,可按照以下过程提供REST安全机制:

  (1). 当用户登录成功后,在服务端生成一个token,并将其放入内存中(可放入JVM或Redis中),同时将该token返回到客户端;

  (2). 在客户端中将返回的token写入cookie中,并且每次请求时都将token随请求头一起发送到服务端;

  (3). 提供一个AOP切面,用于拦截所有的Controller方法,在切面中判断token的有效性;

  (4). 当登出时,只需清理掉cookie中的token即可,服务端token可设置过期时间,使其自行移除。

  首先,我们需要定义一个用于管理token的接口,包括创建token与检查token有效性的功能。代码如下:

/**        
 * Title: REST 鉴权   
 * Description: 登录用户的身份鉴权
 * @author rico       
 * @created 2017年7月4日 下午4:41:43    
 */      
public interface TokenManager {

    String createToken(String username);  

    boolean checkToken(String token); 

    void deleteToken(String token);
}

  然后,我们可提供一个简单的TokenManager实现类,将token存储到JVM内存中。代码如下:

/**        
 * Title: TokenManager的默认实现    
 * Description: 管理 Token
 * @author rico       
 * @created 2017年7月4日 下午4:41:32    
 */      
public class DefaultTokenManager implements TokenManager {

    /** 将token存储到JVM内存(ConcurrentHashMap)中   (@author: rico) */      
    private static Map<String, String> tokenMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();

    /** 
     * @description 利用UUID创建Token(用户登录时,创建Token)
     * @author rico       
     * @created 2017年7月4日 下午4:46:46      
     * @param username
     * @return     
     * @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#createToken(java.lang.String)     
     */  
    public String createToken(String username) {
        String token = CodecUtil.createUUID();
        tokenMap.put(token, username);
        return token;
    }


    /** 
     * @description Token验证(用户登录验证)
     * @author rico       
     * @created 2017年7月4日 下午4:46:50      
     * @param token
     * @return     
     * @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#checkToken(java.lang.String)     
     */  
    public boolean checkToken(String token) {
        return !StringUtil.isEmpty(token) && tokenMap.containsKey(token);
    }


    /** 
     * @description Token删除(用户登出时,删除Token)
     * @author rico       
     * @created 2017年7月4日 下午4:46:54      
     * @param token     
     * @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#deleteToken(java.lang.String)     
     */  
    @Override
    public void deleteToken(String token) {
        // TODO Auto-generated method stub
        tokenMap.remove(token);
    }
}

  需要注意的是,如果需要做到分布式集群,建议基于Redis提供一个实现类,将token存储到Redis中,并利用Redis与生俱来的特性,做到token的分布式一致性。
然后,我们可以基于Spring AOP写一个切面类,用于拦截Controller类的方法,并从请求头中获取token,最后对token有效性进行判断。代码如下:

/**
 * Title:安全检查切面(是否登录检查) 
 * Description: 通过验证Token维持登录状态
 * 
 * @author rico
 * @created 2017年7月4日 下午4:32:34
 */
@Component
@Aspect
public class SecurityAspect {

    /** Log4j日志处理(@author: rico) */
    private static final Logger log = Logger.getLogger(SecurityAspect.class);

    private TokenManager tokenManager;

    @Resource(name = "tokenManager")
    public void setTokenManager(TokenManager tokenManager) {
        this.tokenManager = tokenManager;
    }

    @Around("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping)")
    public Object execute(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // 从切点上获取目标方法
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
        log.debug("methodSignature : " + methodSignature);
        Method method = methodSignature.getMethod();
        log.debug("Method : " + method.getName() + " : "
                + method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class));
        // 若目标方法忽略了安全性检查,则直接调用目标方法
        if (method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class)) {
            return pjp.proceed();
        }

        // 从 request header 中获取当前 token
        String token = WebContextUtil.getRequest().getHeader(
                Constants.DEFAULT_TOKEN_NAME);
        // 检查 token 有效性
        if (!tokenManager.checkToken(token)) {
            String message = String.format("token [%s] is invalid", token);
            log.debug("message : " + message);
            throw new TokenException(message);
        }
        // 调用目标方法
        return pjp.proceed();
    }
}

  若要使SecurityAspect生效,则需要在SpringMVC配置文件中添加如下Spring 配置:

    <!-- 启用注解扫描,并定义组件查找规则 ,mvc层只负责扫描@Controller、@ControllerAdvice -->
    <!-- base-package 如果多个,用“,”分隔 -->
    <context:component-scan base-package="cn.edu.tju.rico"
        use-default-filters="false">
        <!-- 扫描 @Controller -->
        <context:include-filter type="annotation"
            expression="org.springframework.stereotype.Controller" />
        <!-- 控制器增强,使一个Contoller成为全局的异常处理类,类中用@ExceptionHandler方法注解的方法可以处理所有Controller发生的异常 -->
        <context:include-filter type="annotation"
            expression="org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice" />
    </context:component-scan>

    <!-- 支持Controller的AOP代理 -->
    <aop:aspectj-autoproxy />

最后,别忘了在web.xml中添加允许的X-Token响应头,配置如下:

<init-param>  
    <param-name>allowHeaders</param-name>  
    <param-value>Content-Type,X-Token</param-value>  
</init-param>  

四. 关于Demo部署的若干建议

  本项目是一个使用Maven进行构建的项目,关于Maven的了解、使用推荐大家看孤傲苍狼的《Maven学习总结》一系列博客;

  关于REST服务的调试推荐大家使用Postman这款工具,请大家自行下载与安装,具体见《postman的安装与使用(模拟请求)》


五. 总结

  本文从经典的MVC模式开始,对MVC模式是什么以及该模式存在的不足进行了简述。然后引出了如何对MVC模式的改良,让其转变为前后端分离架构,以及解释了为何要进行前后端分离。最后通过REST服务将前后端进行解耦,并提供了一款基于Java的REST框架的主要实现过程,尤其是需要注意的核心技术问题及其解决方案。希望本文对正在探索前后端分离的读者们有所帮助,期待与大家共同探讨。
  


六. 更多

  本项目的全部完整源码可以在我的GitHub上找到,项目名为RestSpringMVCDemo,项目地址为:https://github.com/githubofrico/RestSpringMVCDemo

  更多关于REST的介绍,请移步我的博文《理解RESTful架构》

  更多关于 Java Web 方面的内容,请关注我的专栏 《Java Web 成神之路》。本专栏全面记录了Java Web开发相关知识,不但包括对http, servlet,session等基础知识的讲解,还包括对流行框架(SSM,SpringMVC等)、中间件(Redis等)等进阶知识的深入分析。笔者将持续跟进最新Web技术,期望对大家能够起到抛砖引玉的效果。


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