Java三大器之过滤器（Filter）的工作原理和代码演示

一、Filter简介

　　Filter也称之为过滤器，它是Servlet技术中最激动人心的技术之一，WEB开发人员通过Filter技术，对web服务器管理的所有web资源：例如Jsp,
Servlet, 静态图片文件或静态html文件等进行拦截，从而实现一些特殊的功能。例如实现URL级别的权限访问控制、过滤敏感词汇、压缩响应信息等
一些高级功能。
　　Servlet API中提供了一个Filter接口，开发web应用时，如果编写的Java类实现了这个接口，则把这个java类称之为过滤器Filter。通过Filter
技术，开发人员可以实现用户在访问某个目标资源之前，对访问的请求和响应进行拦截，Filter接口源代码：

public abstract interface Filter{

public abstract void init(FilterConfig paramFilterConfig) throws ServletException;

public abstract void doFilter(ServletRequest paramServletRequest, ServletResponse paramServletResponse, FilterChain

paramFilterChain) throws IOException, ServletException;

public abstract void destroy();

}

二、Filter是如何实现拦截的？(Filter的工作原理)

　　Filter接口中有一个doFilter方法，当我们编写好Filter，并配置对哪个web资源进行拦截后，WEB服务器每次在调用web资源的service方法之前，
都会先调用一下filter的doFilter方法，因此，在该方法内编写代码可达到如下目的：
    调用目标资源之前，让一段代码执行。
    是否调用目标资源（即是否让用户访问web资源）。
    调用目标资源之后，让一段代码执行。
　　web服务器在调用doFilter方法时，会传递一个filterChain对象进来，filterChain对象是filter接口中最重要的一个对象，它也提供了一个
doFilter方法，开发人员可以根据需求决定是否调用此方法，调用该方法，则web服务器就会调用web资源的service方法，即web资源就会被访问，
否则web资源不会被访问。

三、Filter开发流程

3.1、Filter开发步骤
Filter开发分为2步：
 * 编写java类实现Filter接口，并实现其doFilter方法。
 * 在web.xml 文件中使用和元素对编写的filter类进行注册，并设置它所能拦截的资源。

过滤器范例：

 

1. import java.io.IOException;

2. import javax.servlet.Filter;

3. import javax.servlet.FilterChain;

4. import javax.servlet.FilterConfig;

5. import javax.servlet.ServletException;

6. import javax.servlet.ServletRequest;

7. import javax.servlet.ServletResponse;

8. /**

9. * @author yangcq

10. * @description 过滤器Filter的工作原理

11. */

12. public class FilterTest implements Filter{

13.  

14. public void destroy() {

15. System.out.println("----Filter销毁----");

16. }

17.  

18. public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {

19. // 对request、response进行一些预处理

20. request.setCharacterEncoding("UTF-8");

21. response.setCharacterEncoding("UTF-8");

22. response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

23. System.out.println("----调用service之前执行一段代码----");

24. filterChain.doFilter(request, response); // 执行目标资源，放行

25. System.out.println("----调用service之后执行一段代码----");

26. }

27.  

28. public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {

29. System.out.println("----Filter初始化----");

30. }

31. }

在web. xml中配置过滤器：

3. xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"

4. xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

5. xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee

6. http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd">

9. index.jsp

13. FilterTest

14. com.yangcq.filter.FilterTest

18. FilterTest

20. /*

3.2、Filter链
　　在一个web应用中，可以开发编写多个Filter，这些Filter组合起来称之为一个Filter链。web服务器根据Filter在web.xml文件中的注册顺序，
决定先调用哪个Filter，当第一个Filter的doFilter方法被调用时，web服务器会创建一个代表Filter链的FilterChain对象传递给该方法。在doFilter
方法中，开发人员如果调用了FilterChain对象的doFilter方法，则web服务器会检查FilterChain对象中是否还有filter，如果有，则调用第2个filter，
如果没有，则调用目标资源。

四，Spring框架下，过滤器的配置
    如果项目中使用了Spring框架，那么，很多过滤器都不用自己来写了，Spring为我们写好了一些常用的过滤器。下面我们就以字符编码的
过滤器CharacterEncodingFilter为例，来看一下Spring框架下，如果配置过滤器。

2. encodingFilter

3. org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter

5. encoding

6. UTF-8

9. forceEncoding

10. true

13.  

15. encodingFilter

16. /*

很简单吧，这样几行配置代码，就完成了从全局控制字符编码的功能。接下来，我们看一下CharacterEncodingFilter这个过滤器的关键代码，感受
一下，大师的风采，如果我们写过滤器的话，可以以此为范例。

1. package org.springframework.web.filter;

2. import java.io.IOException;

3. import javax.servlet.FilterChain;

4. import javax.servlet.ServletException;

5. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

6. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

7. import org.springframework.util.ClassUtils;

8. public class CharacterEncodingFilter extends OncePerRequestFilter{

9. private static final boolean responseSetCharacterEncodingAvailable = ClassUtils.hasMethod(

10. class$javax$servlet$http$HttpServletResponse, "setCharacterEncoding", new Class[] { String.class });

11. // 需要设置的编码方式，为了支持可配置，Spring把编码方式设置成了一个变量

12. private String encoding;

13. // 是否强制使用统一编码，也是为了支持可配置

14. private boolean forceEncoding;

15. // 构造器，在这里，Spring把forceEncoding的值默认设置成了false

16. public CharacterEncodingFilter(){

17. this.forceEncoding = false;

18. }

19. // encoding/forceEncoding的setter方法

20. public void setEncoding(String encoding){

21. this.encoding = encoding;

22. }

23. public void setForceEncoding(boolean forceEncoding){

24. this.forceEncoding = forceEncoding;

25. }

26. // Spring通过GenericFilterBean抽象类，对Filter接口进行了整合，

27. protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)

28. throws ServletException, IOException{

29. if ((this.encoding != null) && (((this.forceEncoding) || (request.getCharacterEncoding() == null)))) {

30. request.setCharacterEncoding(this.encoding);

31. if ((this.forceEncoding) && (responseSetCharacterEncodingAvailable)) {

32. response.setCharacterEncoding(this.encoding);

33. }

34. }

35. filterChain.doFilter(request, response);

36. }

37. }

GenericFilterBean类：
public abstract class GenericFilterBean implements Filter, BeanNameAware, ServletContextAware, InitializingBean, DisposableBean

还没有过瘾，那就再看一个项目中使用过的一个过滤器：InvilidCharacterFilter（防止脚本攻击的过滤器）

 

1.  

2. import java.io.IOException;

3. import java.util.Enumeration;

4. import javax.servlet.FilterChain;

5. import javax.servlet.RequestDispatcher;

6. import javax.servlet.ServletException;

7. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

8. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

9. import org.apache.commons.lang.StringUtils;

10. import org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter;

11. /*

12. * InvalidCharacterFilter：过滤request请求中的非法字符，防止脚本攻击

13. * InvalidCharacterFilter继承了Spring框架的CharacterEncodingFilter过滤器，当然，我们也可以自己实现这样一个过滤器

14. */

15. public class InvalidCharacterFilter extends CharacterEncodingFilter{

16. // 需要过滤的非法字符

17. private static String[] invalidCharacter = new String[]{

18. "script","select","insert","document","window","function",

19. "delete","update","prompt","alert","create","alter",

20. "drop","iframe","link","where","replace","function","onabort",

21. "onactivate","onafterprint","onafterupdate","onbeforeactivate",

22. "onbeforecopy","onbeforecut","onbeforedeactivateonfocus",

23. "onkeydown","onkeypress","onkeyup","onload",

24. "expression","applet","layer","ilayeditfocus","onbeforepaste",

25. "onbeforeprint","onbeforeunload","onbeforeupdate",

26. "onblur","onbounce","oncellchange","oncontextmenu",

27. "oncontrolselect","oncopy","oncut","ondataavailable",

28. "ondatasetchanged","ondatasetcomplete","ondeactivate",

29. "ondrag","ondrop","onerror","onfilterchange","onfinish","onhelp",

30. "onlayoutcomplete","onlosecapture","onmouse","ote",

31. "onpropertychange","onreadystatechange","onreset","onresize",

32. "onresizeend","onresizestart","onrow","onscroll",

33. "onselect","onstaronsubmit","onunload","IMgsrc","infarction"

34. };

35.  

36. protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)

37. throws ServletException, IOException{

38. String parameterName = null;

39. String parameterValue = null;

40. // 获取请求的参数

41. @SuppressWarnings("unchecked")

42. Enumeration allParameter = request.getParameterNames();

43. while(allParameter.hasMoreElements()){

44. parameterName = allParameter.nextElement();

45. parameterValue = request.getParameter(parameterName);

46. if(null != parameterValue){

47. for(String str : invalidCharacter){

48. if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)){

49. request.setAttribute("errorMessage", "非法字符：" + str);

50. RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");

51. requestDispatcher.forward(request, response);

52. return;

53. }

54. }

55. }

56. }

57. super.doFilterInternal(request, response, filterChain);

58. }

59. }

 

 

接下来需要在web.xml中进行配置：

2. InvalidCharacterFilter

3. com.yangcq.filter.InvalidCharacterFilter

6. InvalidCharacterFilter

7. /*

如果我们不使用Spring的CharacterEncodingFilter类，可以自己来写。

1. import java.io.IOException;

2. import java.util.Enumeration;

3. import javax.servlet.Filter;

4. import javax.servlet.FilterChain;

5. import javax.servlet.FilterConfig;

6. import javax.servlet.RequestDispatcher;

7. import javax.servlet.ServletException;

8. import javax.servlet.ServletRequest;

9. import javax.servlet.ServletResponse;

10. import org.apache.commons.lang.StringUtils;

11. /**

12. * SelfDefineInvalidCharacterFilter：过滤request请求中的非法字符，防止脚本攻击

13. */

14. public class SelfDefineInvalidCharacterFilter implements Filter{

15.  

16. public void destroy() {

17.  

18. }

19.  

20. public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {

21. String parameterName = null;

22. String parameterValue = null;

23. // 获取请求的参数

24. @SuppressWarnings("unchecked")

25. Enumeration allParameter = request.getParameterNames();

26. while(allParameter.hasMoreElements()){

27. parameterName = allParameter.nextElement();

28. parameterValue = request.getParameter(parameterName);

29. if(null != parameterValue){

30. for(String str : invalidCharacter){

31. if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)){

32. request.setAttribute("errorMessage", "非法字符：" + str);

33. RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");

34. requestDispatcher.forward(request, response);

35. return;

36. }

37. }

38. }

39. }

40. filterChain.doFilter(request, response); // 执行目标资源，放行

41. }

42.  

43. public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

44.  

45. }

46. // 需要过滤的非法字符

47. private static String[] invalidCharacter = new String[]{

48. "script","select","insert","document","window","function",

49. "delete","update","prompt","alert","create","alter",

50. "drop","iframe","link","where","replace","function","onabort",

51. "onactivate","onafterprint","onafterupdate","onbeforeactivate",

52. "onbeforecopy","onbeforecut","onbeforedeactivateonfocus",

53. "onkeydown","onkeypress","onkeyup","onload",

54. "expression","applet","layer","ilayeditfocus","onbeforepaste",

55. "onbeforeprint","onbeforeunload","onbeforeupdate",

56. "onblur","onbounce","oncellchange","oncontextmenu",

57. "oncontrolselect","oncopy","oncut","ondataavailable",

58. "ondatasetchanged","ondatasetcomplete","ondeactivate",

59. "ondrag","ondrop","onerror","onfilterchange","onfinish","onhelp",

60. "onlayoutcomplete","onlosecapture","onmouse","ote",

61. "onpropertychange","onreadystatechange","onreset","onresize",

62. "onresizeend","onresizestart","onrow","onscroll",

63. "onselect","onstaronsubmit","onunload","IMgsrc","infarction"

64. };

65.  

66. }

接下来需要在web.xml中进行配置：

2. SelfDefineInvalidCharacterFilter

3. com.yangcq.filter.SelfDefineInvalidCharacterFilter

6. SelfDefineInvalidCharacterFilter

7. /*

五、Filter的生命周期

5.1、Filter的创建
　　Filter的创建和销毁由web服务器负责。 web应用程序启动时，web服务器将创建Filter的实例对象，并调用其init方法，完成对象的初始化
功能，从而为后续的用户请求作好拦截的准备工作，filter对象只会创建一次，init方法也只会执行一次。通过init方法的参数，可获得代表当前
filter配置信息的FilterConfig对象。

5.2、Filter的销毁
　　web容器调用destroy方法销毁Filter。destroy方法在Filter的生命周期中仅执行一次。在destroy方法中，可以释放过滤器使用的资源。

5.3、FilterConfig接口
　　用户在配置filter时，可以使用为filter配置一些初始化参数，当web容器实例化Filter对象，调用其init方法时，会把封装了
filter初始化参数的filterConfig对象传递进来。因此开发人员在编写filter时，通过filterConfig对象的方法，就可获得：
　　String getFilterName()：得到filter的名称。
　　String getInitParameter(String name)： 返回在部署描述中指定名称的初始化参数的值。如果不存在返回null.
　　Enumeration getInitParameterNames()：返回过滤器的所有初始化参数的名字的枚举集合。
　　public ServletContext getServletContext()：返回Servlet上下文对象的引用。

示例：利用FilterConfig得到filter配置信息

1. package com.yangcq.filter;

2. import java.io.IOException;

3. import java.util.Enumeration;

4. import javax.servlet.Filter;

5. import javax.servlet.FilterChain;

6. import javax.servlet.FilterConfig;

7. import javax.servlet.ServletException;

8. import javax.servlet.ServletRequest;

9. import javax.servlet.ServletResponse;

10. public class FilterTest implements Filter {

11.  

12. /* 过滤器初始化

13. * @see javax.servlet.Filter#init(javax.servlet.FilterConfig)

14. */

15. @Override

16. public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

17. System.out.println("----过滤器初始化----");

18. /**

19. *

20. FilterTest

21. com.yangcq.filter.FilterTest

24. FilterTest

25. name

26. gacl

29. 配置FilterTest过滤器的初始化参数

30. like

31. java

34.  

36. FilterDemo02

38. /*

40. */

41. //得到过滤器的名字

42. String filterName = filterConfig.getFilterName();

43. //得到在web.xml文件中配置的初始化参数

44. String initParam1 = filterConfig.getInitParameter("name");

45. String initParam2 = filterConfig.getInitParameter("like");

46. //返回过滤器的所有初始化参数的名字的枚举集合。

47. Enumeration initParameterNames = filterConfig.getInitParameterNames();

48.  

49. System.out.println(filterName);

50. System.out.println(initParam1);

51. System.out.println(initParam2);

52. while (initParameterNames.hasMoreElements()) {

53. String paramName = (String) initParameterNames.nextElement();

54. System.out.println(paramName);

55. }

56. }

57.  

58. @Override

59. public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,

60. FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

61. System.out.println("FilterDemo02执行前！！！");

62. chain.doFilter(request, response); //让目标资源执行，放行

63. System.out.println("FilterDemo02执行后！！！");

64. }

65.  

66. @Override

67. public void destroy() {

68. System.out.println("----过滤器销毁----");

69. }

70. }

六、Filter的部署时的一些参数的含义

Filter的部署分为两个步骤：
　　1、注册Filter
　　2、映射Filter

6.1、注册Filter
　　开发好Filter之后，需要在web.xml文件中进行注册，这样才能够被web服务器调用。在web.xml文件中注册Filter范例：

2. 过滤器名称

3. 自定义的名字

4. com.yangcq.filter.FilterTest

7. 配置过滤器的初始化参数

8. name

9. gacl

12. 配置FilterTest过滤器的初始化参数

13. like

14. java

    用于添加描述信息，该元素的内容可为空，可以不配置。
　　用于为过滤器指定一个名字，该元素的内容不能为空。
　　元素用于指定过滤器的完整的限定类名。
　　元素用于为过滤器指定初始化参数，它的子元素指定参数的名字，指定参数的值。在过滤器中，
可以使用FilterConfig接口对象来访问初始化参数。如果过滤器不需要指定初始化参数，那么元素可以不配置。

6.2、映射Filter
　　在web.xml文件中注册了Filter之后，还要在web.xml文件中映射Filter

 
      FilterTest
     
      /*
 

元素用于设置一个 Filter 所负责拦截的资源。一个Filter拦截的资源可通过两种方式来指定：Servlet 名称和资源访问的请求路径
　　子元素用于设置filter的注册名称。该值必须是在元素中声明过的过滤器的名字
　　设置 filter 所拦截的请求路径(过滤器关联的URL样式)
　　指定过滤器所拦截的Servlet名称。
　　指定过滤器所拦截的资源被 Servlet 容器调用的方式，可以是REQUEST,INCLUDE,FORWARD和ERROR之一，默认REQUEST。用户可以设置多个 子元素用来指定 Filter 对资源的多种调用方式进行拦截。如下：


    testFilter
    /index.jsp
    REQUEST
    FORWARD


　 子元素可以设置的值及其意义：
    REQUEST：当用户直接访问页面时，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。
    INCLUDE：如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()方法访问时，那么该过滤器将被调用。除此之外，该过滤器不会被调用。
    FORWARD：如果目标资源是通过RequestDispatcher的forward()方法访问时，那么该过滤器将被调用，除此之外，该过滤器不会被调用。
    ERROR：如果目标资源是通过声明式异常处理机制调用时，那么该过滤器将被调用。除此之外，过滤器不会被调用。