Spring 自定义过滤器 @Filter 注解

简介

Spring 框架提供了各种强大的功能来构建健壮且可扩展的应用程序。 Spring 中鲜为人知但非常有用的注解之一是 @Filter，它支持自定义过滤器，可以将其应用于 Spring 应用程序以实现不同的目的，例如日志记录、身份验证等。 在这篇文章中，我们将深入研究如何使用 Spring 的 @Filter 注解来创建自定义过滤器。

Spring Filters简介

过滤器在 Web 开发中发挥着至关重要的作用，尤其是在基于 Spring 的 Web 应用程序的上下文中。当我们谈论 Spring 时，我们主要集中在依赖注入、AOP（面向切面​编程）和 Data JPA 等功能上，而忽略了一些像Filter这样的无名英雄。过滤器在许多方面都发挥了作用，例如安全、日志记录、转换以及各种其他类型的预处理和后处理活动。

过滤器在 Web 应用程序中的重要性

如果需要强制执行访问控制（身份验证和授权）、记录传入或输出的 HTTP 请求和响应，或者在请求和响应正文到达控制器或到达客户端之前对其进行操作，那么过滤器就发挥了作用。它们为横切关注点提供了一个集中处理，确保不必在应用程序的多个部分中写相同的逻辑，从而生成更干净、更易于维护的代码。

过滤器如何融入 Spring 生态系统

在 Spring 生态系统中，过滤器充当着 Servlet 管道中的拦截器，这意味着它们有权在请求到达控制器之前（预处理）和响应离开控制器之后（后处理）执行操作。 Spring 与 Java Servlet 规范很好地保持一致，因此，您可以在 Spring 应用程序中使用本机 Servlet 过滤器。然而，Spring 更进一步，提供了一种使用注解及其强大的依赖注入功能来定义过滤器的优雅方法。

@Filter 有什么作用？

Spring 中的 @Filter 注释（或用于类似目的的自定义注解）用于定义可以注册并应用于传入请求的过滤器。它允许您将过滤逻辑与核心应用程序逻辑完全分离，提供一种优雅的方式将自定义操作添加到请求-响应周期。使用@Filter，您可以简洁地表达特定的一段代码旨在充当过滤器，从而使代码更易于理解和维护。

Servlet 过滤器与 Spring 过滤器

为什么要使用 Spring 特定的过滤器而不是标准 Servlet 过滤器。虽然 Servlet 过滤器功能强大并且可以完成很多工作，但 Spring 过滤器受益于 Spring 的生态系统，例如它的依赖注入功能，它允许您将 Spring 管理的 bean 直接连接到过滤器类中。这是传统 Servlet 过滤器无法做到的事情。

实践

在本节中，我们将着眼于从头开始设置 Spring Boot 项目，重点关注包含必要的依赖项和配置以支持过滤器的使用。我们将讨论两种设置项目的方法：使用 Spring Initializr 和手动设置。

剖析过滤器

了解过滤器的结构对于充分利用其功能至关重要。基于 Spring 的应用程序中的过滤器可以与 Java 的本机 Servlet Filter 保持一致，也可以使用 Spring 的特定功能来实现更加自定义的方法。要掌握过滤器的本质，就必须探索其核心方法------过滤器链，以及如何正确配置过滤器。

过滤器中的核心方法

Spring（或一般的 Java Web 应用程序）中的典型过滤器本质上是一个 Java 类，它实现了 javax.servlet 包中的 Filter 接口。该接口定义了三个方法：

init(FilterConfig filterConfig)

该方法在过滤器的生命周期内仅被调用一次。您可以在此处放置初始化逻辑，例如分配资源。 FilterConfig 对象提供对过滤器配置参数的访问，您可以使用此对象来获取 Spring 配置中定义的初始化参数。

doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)

这是过滤器的主要逻辑，每次请求响应都会调用这个方法。ServletRequest和ServletResponse分别表示输入请求和输出回复，在此方法中调用chain.doFilter会将请求和响应传给过滤器链中的下一个实体（过滤器链或者目标资源例如控制器）

destory()

当过滤器停止服务或者程序关闭时调用。通常做的是一些清理资源的工作，例如关闭数据库连接、关闭文件等。

理解FilterChain(过滤器链)

过滤器链表示是请求和响应经过的一系列的的过滤器，就和一根链条一样。过滤器添加到链中的顺序很重要，如果Filter A修改了请求对象，那么链中的下一个Filter B将接收修改后的请求。

如何在Spring中配置Filter

虽然可以使用@Component 注解配置Filter class使得sping可以自动检测并应用，但这会造成过滤器应用到每个请求。为了进行更精细的控制，可以使用 FilterRegistrationBean，这个类可以配置过滤器应用到哪个Url或者Servlet。

下面是示例

@Bean
public FilterRegistrationBean<CustomFilter> loggingFilter() {
    FilterRegistrationBean<CustomFilter> registrationBean = new FilterRegistrationBean<>();

    registrationBean.setFilter(new CustomFilter());
    registrationBean.addUrlPatterns("/api/*");

    return registrationBean;
}

这个例子中，我们的过滤器只对以api开头的请求有效。

一个简单的日志过滤器

为了将所有这些概念联系在一起，让我们回顾一下简单的日志过滤器示例：

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class LoggingFilter implements Filter {
  
  @Override
  public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    // 初始化
    System.out.println("Logging Filter initialized");
  }
  
  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
      throws IOException, ServletException {
    System.out.println("Request received at " + new java.util.Date());
    
    chain.doFilter(request, response);
    
    System.out.println("Response sent at " + new java.util.Date());
  }
  
  @Override
  public void destroy() {
    // 清理资源
    System.out.println("Logging Filter destroyed");
  }
}

在这个例子中，实现了三个主要的方法，init()输出了一些初始化方法，doFilter记录了请求进来的时间和响应回复的时间，destory()记录了资源清理的时间。

使用@Filter创建自定义过滤器

使用@Filter注解创建自定义过滤器给程序添加特定的功能是非常有效的，这种自定义过滤器以声明的方式在特定方法或者路由上应用过滤器，是代码更加简介且容易维护。

创建@Filter注解

第一步是创建 @Filter 注解本身。这将是一个标记注解，用于标识哪些控制器或方法应受到过滤器的影响

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
public @interface Filter {
    String value() default "";
}

创建一个@Filter过滤器类

现在，让我们创建一个将执行实际逻辑的自定义过滤器类。要使用 @Filter 注释，自定义过滤器类应检查其是否存在。

import org.springframework.core.annotation.AnnotationUtils;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;

public class CustomFilter implements Filter {

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest httpRequest = (HttpServletRequest) request;
        
        String path = httpRequest.getRequestURI();
        Class<?> controller = 
        
        if (controller != null && AnnotationUtils.findAnnotation(controller, Filter.class) != null) {
            System.out.println("Custom filter applied");
        }

        chain.doFilter(request, response);
    }
}

注册自定义过滤器

为了让自定义过滤器正常工作，我们需要注册它。您可以使用 Spring 的 FilterRegistrationBean 以编程方式实现。

import org.springframework.boot.web.servlet.FilterRegistrationBean;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class FilterConfig {

    @Bean
    public FilterRegistrationBean<CustomFilter> customFilterRegistration() {
        FilterRegistrationBean<CustomFilter> registrationBean = new FilterRegistrationBean<>();

        registrationBean.setFilter(new CustomFilter());
        registrationBean.addUrlPatterns("/*"); // Apply to all routes

        return registrationBean;
    }
}

通过此配置，自定义过滤器将应用于所有路由。您可以更改 addUrlPatterns 方法参数来限制应应用过滤器的路由。

使用自定义过滤器注解

现在自定义过滤器和 @Filter 注解已准备就绪，现在可以注解控制器或特定方法。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@Filter("Some Value")
public class MyController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }
}

使用场景和最佳实践

过滤器为 Spring Boot 应用程序提供了强大的自定义功能，并且可以通过多种方式利用它们来满足不同的需求。下面，我们将介绍一些使用过滤器的常见用例，并研究实施过滤器时要遵循的最佳实践。

使用场景

认证与授权：过滤器是在允许请求继续发送到控制器之前执行身份验证和授权检查的理想工具。这可确保只有授权用户才能访问应用程序的特定部分。

记录和监控：过滤器可以记录有关请求和响应的基本信息，例如 IP 地址、标头、有效负载大小和执行时间。这些信息有利于调试和监控。

数据转换： 可以使用过滤器来转换请求和响应数据，例如，通过添加默认参数、执行数据转换或使用附加信息丰富响应。

速率限制：过滤器可以通过计算给定时间范围内来自特定客户端的请求数量来帮助限制速率，然后根据这些计数阻止或允许请求。

最佳实践

把事情简单化：过滤器不适合复杂业务逻辑。它们应该尽可能轻量级，以确保它们不会成为性能瓶颈。

注意过滤器链： 永远记住调用 chain.doFilter(request, response) 来继续执行过滤器链。否则，请求将被阻止，并且无法到达预期的效果。

执行顺序： 过滤器注册和执行的顺序很重要。如果处理依赖于先前的过滤器，请确保设置顺序。

彻底测试 ： 过滤器与每个传入请求和传出响应交互。因此，严格的测试对于确保它们在各种条件下表现出预期的效果至关重要。

利用 Spring 的灵活性： Spring Boot 允许通过多种方式来注册和应用过滤器。利用这种灵活性来创建模块化且可维护的代码。

总结

在这篇文章中，我们了解了在 Spring 应用程序中使用过滤器的要点和复杂性。从了解过滤器的结构到设置 Spring Boot 项目，再到使用专门的 @Filter 注释创建自定义过滤器，我们涵盖了很多信息。我们还深入研究了过滤器非常有用的现实用例，以及实施过滤器时要遵循的最佳实践。

当您开发和维护 Spring Boot 应用程序时，过滤器提供了一种强大的模块化方法来处理各种横切问题，例如日志记录、身份验证和数据转换等。了解如何正确实现和使用过滤器可以极大地增强应用程序的功能、安全性和整体质量。