Java三大器之过滤器(Filter)的工作原理和代码演示

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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:

1.  public abstract interface Filter{  
2.  public abstract void init(FilterConfig paramFilterConfig) throws ServletException;  
3.  public abstract void doFilter(ServletRequest paramServletRequest, ServletResponse paramServletResponse, FilterChain   
4.  paramFilterChain) throws IOException, ServletException;  
5.  public abstract void destroy();  
6.  }  

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{  

14.  public void destroy() {  
15.  System.out.println("----Filter销毁----");  
16.  }  
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.  }  

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:

1.    
2.    
7.        
8.    
9.  index.jsp  
10.    
11.    
12.    
13.  FilterTest  
14.  com.yangcq.filter.FilterTest  
15.    
16.    
17.    
18.  FilterTest  
19.    
20.  /*  
21.    
22.    

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。

1.    
2.  encodingFilter  
3.  org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter  
4.    
5.  encoding  
6.  UTF-8  
7.    
8.    
9.  forceEncoding  
10.  true  
11.    
12.    

14.    
15.  encodingFilter  
16.  /*  
17.    

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.  import java.io.IOException;  
2.  import java.util.Enumeration;  
3.  import javax.servlet.FilterChain;  
4.  import javax.servlet.RequestDispatcher;  
5.  import javax.servlet.ServletException;  
6.  import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
7.  import javax.servlet.http.HttpServletResponse;  
8.  import org.apache.commons.lang.StringUtils;  
9.  import org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter;  
10.  /* 
11.  * InvalidCharacterFilter:过滤request请求中的非法字符,防止脚本攻击 
12.  * 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 
13.  */  
14.  public class InvalidCharacterFilter extends CharacterEncodingFilter{  
15.  // 需要过滤的非法字符  
16.  private static String[] invalidCharacter = new String[]{  
17.  "script","select","insert","document","window","function",  
18.  "delete","update","prompt","alert","create","alter",  
19.  "drop","iframe","link","where","replace","function","onabort",  
20.  "onactivate","onafterprint","onafterupdate","onbeforeactivate",  
21.  "onbeforecopy","onbeforecut","onbeforedeactivateonfocus",  
22.  "onkeydown","onkeypress","onkeyup","onload",  
23.  "expression","applet","layer","ilayeditfocus","onbeforepaste",  
24.  "onbeforeprint","onbeforeunload","onbeforeupdate",  
25.  "onblur","onbounce","oncellchange","oncontextmenu",  
26.  "oncontrolselect","oncopy","oncut","ondataavailable",  
27.  "ondatasetchanged","ondatasetcomplete","ondeactivate",  
28.  "ondrag","ondrop","onerror","onfilterchange","onfinish","onhelp",  
29.  "onlayoutcomplete","onlosecapture","onmouse","ote",  
30.  "onpropertychange","onreadystatechange","onreset","onresize",  
31.  "onresizeend","onresizestart","onrow","onscroll",  
32.  "onselect","onstaronsubmit","onunload","IMgsrc","infarction"  
33.  };  

35.  protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)  
36.  throws ServletException, IOException{     
37.  String parameterName = null;  
38.  String parameterValue = null;  
39.  // 获取请求的参数  
40.  @SuppressWarnings("unchecked")  
41.  Enumeration allParameter = request.getParameterNames();  
42.  while(allParameter.hasMoreElements()){  
43.  parameterName = allParameter.nextElement();  
44.  parameterValue = request.getParameter(parameterName);  
45.  if(null != parameterValue){  
46.  for(String str : invalidCharacter){  
47.  if (StringUtils.containsIgnoreCase(parameterValue, str)){  
48.  request.setAttribute("errorMessage", "非法字符:" + str);  
49.  RequestDispatcher requestDispatcher = request.getRequestDispatcher("/error.jsp");  
50.  requestDispatcher.forward(request, response);  
51.  return;  
52.  }  
53.  }  
54.  }  
55.  }  
56.  super.doFilterInternal(request, response, filterChain);  
57.  }  
58.  }  

接下来需要在web.xml中进行配置:

1.    
2.  InvalidCharacterFilter  
3.  com.yangcq.filter.InvalidCharacterFilter  
4.    
5.    
6.  InvalidCharacterFilter  
7.  /*  
8.    

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{  

16.  public void destroy() {  

18.  }  

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.  }  

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

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.  };  

66.  }  

接下来需要在web.xml中进行配置:

1.    
2.  SelfDefineInvalidCharacterFilter  
3.  com.yangcq.filter.SelfDefineInvalidCharacterFilter  
4.    
5.    
6.  SelfDefineInvalidCharacterFilter  
7.  /*  
8.    

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 {  

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 
22.   
23.   
24.  FilterTest 
25.  name 
26.  gacl 
27.   
28.   
29.  配置FilterTest过滤器的初始化参数 
30.  like 
31.  java 
32.   
33.   

35.   
36.  FilterDemo02 
37.   
38.  /* 
39.   
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();  

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.  }  

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.  }  

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:

1.    
2.  过滤器名称  
3.  自定义的名字  
4.  com.yangcq.filter.FilterTest  
5.    
6.    
7.  配置过滤器的初始化参数  
8.  name  
9.  gacl  
10.    
11.    
12.  配置FilterTest过滤器的初始化参数  
13.  like  
14.  java  
15.    
16.    
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。

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