Servlet 過濾器是可插入的 Web 組件，它允許我們實現 Web 應用程序中的預處理和後期處理邏輯。過濾器支持 servlet 和 JSP 頁面的基本請求處理功能，比如日誌記錄、性能、安全、會話處理、XSLT 轉換，等等。 過濾器最初是隨 Java Servlet 2.3 規範發佈的，最近定稿的 2.4 規範對它進行了重大升級。在這 J2EE 探索者 系列文章的最後一篇中，我將向您介紹 Servlet 過濾器的基礎知識 —— 比如總體的體系結構設計、實現細節，以及在 J2EE Web 應用程序中的典型應用，還會涉及一些預計最新的 Servlet 規範將會提供的擴展功能。
Servlet 過濾器是什麼？
Servlet 過濾器是小型的 Web 組件，它們攔截請求和響應，以便查看、提取或以某種方式操作正在客戶機和服務器之間交換的數據。過濾器是通常封裝了一些功能的 Web 組件，這些功能雖然很重要，但是對於處理客戶機請求或發送響應來說不是決定性的。典型的例子包括記錄關於請求和響應的數據、處理安全協議、管理會話屬性，等等。過濾器提供一種面向對象的模塊化機制，用以將公共任務封裝到可插入的組件中，這些組件通過一個配置文件來聲明，並動態地處理。
Servlet 過濾器中結合了許多元素，從而使得過濾器成爲獨特、強大和模塊化的 Web 組件。也就是說，Servlet 過濾器是：
聲明式的：過濾器通過 Web 部署描述符（web.xml）中的 XML 標籤來聲明。這樣允許添加和刪除過濾器，而無需改動任何應用程序代碼或 JSP 頁面。
動態的：過濾器在運行時由 Servlet 容器調用來攔截和處理請求和響應。
靈活的：過濾器在 Web 處理環境中的應用很廣泛，涵蓋諸如日誌記錄和安全等許多最公共的輔助任務。過濾器還是靈活的，因爲它們可用於對來自客戶機的直接調用執行預處理和後期處理，以及處理在防火牆之後的 Web 組件之間調度的請求。最後，可以將過濾器鏈接起來以提供必需的功能。
模塊化的：通過把應用程序處理邏輯封裝到單個類文件中，過濾器從而定義了可容易地從請求/響應鏈中添加或刪除的模塊化單元。
可移植的：與 Java 平臺的其他許多方面一樣，Servlet 過濾器是跨平臺和跨容器可移植的，從而進一步支持了 Servler 過濾器的模塊化和可重用本質。
可重用的：歸功於過濾器實現類的模塊化設計，以及聲明式的過濾器配置方式，過濾器可以容易地跨越不同的項目和應用程序使用。
透明的：在請求/響應鏈中包括過濾器，這種設計是爲了補充（而不是以任何方式替代）servlet 或 JSP 頁面提供的核心處理。因而，過濾器可以根據需要添加或刪除，而不會破壞 servlet 或 JSP 頁面。
所以 Servlet 過濾器是通過一個配置文件來靈活聲明的模塊化可重用組件。過濾器動態地處理傳入的請求和傳出的響應，並且無需修改應用程序代碼就可以透明地添加或刪除它們。最後，過濾器獨立於任何平臺或者 Servlet 容器，從而允許將它們容易地部署到任何相容的 J2EE 環境中。
在接下來的幾小節中，我們將進一步考察 Servlet 過濾器機制的總體設計，以及實現、配置和部署過濾器所涉及的步驟。我們還將探討 Servlet 過濾器的一些實際應用，最後簡要考察一下模型-視圖-控制器（MVC）體系結構中包含的 Servlet 過濾器，從而結束本文的討論。
Servlet 過濾器體系結構
正如其名稱所暗示的，Servlet 過濾器 用於攔截傳入的請求和/或傳出的響應，並監視、修改或以某種方式處理正在通過的數據流。過濾器是自包含、模塊化的組件，可以將它們添加到請求/響應鏈中，或者在無需影響應用程序中其他 Web 組件的情況下刪除它們。過濾器僅只是改動請求和響應的運行時處理，因而不應該將它們直接嵌入 Web 應用程序框架，除非是通過 Servlet API 中良好定義的標準接口來實現。
Web 資源可以配置爲沒有過濾器與之關聯（這是默認情況）、與單個過濾器關聯（這是典型情況），甚至是與一個過濾器鏈相關聯。那麼過濾器究竟做什麼呢？ 像 servlet 一樣，它接受請求並響應對象。然後過濾器會檢查請求對象，並決定將該請求轉發給鏈中的下一個組件，或者中止該請求並直接向客戶機發回一個響應。如果請求被轉發了，它將被傳遞給鏈中的下一個資源（另一個過濾器、servlet 或 JSP 頁面）。在這個請求設法通過過濾器鏈並被服務器處理之後，一個響應將以相反的順序通過該鏈發送回去。這樣就給每個過濾器都提供了根據需要處理響應對象的機會。
當過濾器在 Servlet 2.3 規範中首次引入時，它們只能過濾 Web 客戶機和客戶機所訪問的指定 Web 資源之間的內容。如果該資源然後將請求調度給其他 Web 資源，那就不能向幕後委託的任何請求應用過濾器。2.4 規範消除了這個限制。Servlet 過濾器現在可以應用於 J2EE Web 環境中存在請求和響應對象的任何地方。因此，Servlet 過濾器可以應用在客戶機和 servlet 之間、servlet 和 servlet 或 JSP 頁面之間，以及所包括的每個 JSP 頁面之間。這纔是我所稱的強大能力和靈活性！
實現一個 Servlet 過濾器
他們說“好事多磨”。我不知道“他們”指的是誰，或者這句古老的諺語究竟有多真實，但是實現一個 Servlet 過濾器的確要經歷三個步驟。首先要編寫過濾器實現類的程序，然後要把該過濾器添加到 Web 應用程序中（通過在 Web 部署描述符 /web.xml 中聲明它），最後要把過濾器與應用程序一起打包並部署它。我們將詳細研究這其中的每個步驟。
1. 編寫實現類的程序
過濾器 API 包含 3 個簡單的接口（又是數字 3！），它們整潔地嵌套在 javax.servlet 包中。那 3 個接口分別是 Filter、FilterChain 和 FilterConfig。從編程的角度看，過濾器類將實現 Filter 接口，然後使用這個過濾器類中的 FilterChain 和 FilterConfig 接口。該過濾器類的一個引用將傳遞給 FilterChain 對象，以允許過濾器把控制權傳遞給鏈中的下一個資源。FilterConfig 對象將由容器提供給過濾器，以允許訪問該過濾器的初始化數據。
爲了與我們的三步模式保持一致，過濾器必須運用三個方法，以便完全實現 Filter 接口：
init()：這個方法在容器實例化過濾器時被調用，它主要設計用於使過濾器爲處理做準備。該方法接受一個 FilterConfig 類型的對象作爲輸入。
doFilter()：與 servlet 擁有一個 service() 方法（這個方法又調用 doPost() 或者 doGet()）來處理請求一樣，過濾器擁有單個用於處理請求和響應的方法——doFilter()。這個方法接受三個輸入參數：一個 ServletRequest、response 和一個 FilterChain 對象。
destroy()：正如您想像的那樣，這個方法執行任何清理操作，這些操作可能需要在自動垃圾收集之前進行。展示了一個非常簡單的過濾器，它跟蹤滿足一個客戶機的 Web 請求所花的大致時間。
一個過濾器類實現
- import javax.servlet.*;
- import java.util.*;
- import java.io.*;
- public class TimeTrackFilter implements Filter {
- private FilterConfig filterConfig = null;
- public void init(FilterConfig filterConfig)
- throws ServletException {
- this.filterConfig = filterConfig;
- }
- public void destroy() {
- this.filterConfig = null;
- }
- public void doFilter( ServletRequest request,
- ServletResponse response, FilterChain chain )
- throws IOException, ServletException {
- Date startTime, endTime;
- double totalTime;
- startTime = new Date();
- // Forward the request to the next resource in the chain
- chain.doFilter(request, wrapper);
- // -- Process the response -- \\
- // Calculate the difference between the start time and end time
- endTime = new Date();
- totalTime = endTime.getTime() - startTime.getTime();
- totalTime = totalTime / 1000; //Convert from milliseconds to seconds
- StringWriter sw = new StringWriter();
- PrintWriter writer = new PrintWriter(sw);
- writer.println();
- writer.println("===============");
- writer.println("Total elapsed time is: " + totalTime + " seconds." );
- writer.println("===============");
- // Log the resulting string
- writer.flush();
- filterConfig.getServletContext().
- log(sw.getBuffer().toString());
- }
- }
初始化
當容器第一次加載該過濾器時，init() 方法將被調用。該類在這個方法中包含了一個指向 FilterConfig 對象的引用。我們的過濾器實際上並不需要這樣做，因爲其中沒有使用初始化信息，這裏只是出於演示的目的。
過濾
過濾器的大多數時間都消耗在這裏。doFilter() 方法被容器調用，同時傳入分別指向這個請求/響應鏈中的 ServletRequest、ServletResponse 和 FilterChain 對象的引用。然後過濾器就有機會處理請求，將處理任務傳遞給鏈中的下一個資源（通過調用 FilterChain 對象引用上的 doFilter()方法），之後在處理控制權返回該過濾器時處理響應。
析構
容器緊跟在垃圾收集之前調用 destroy() 方法，以便能夠執行任何必需的清理代碼。
2. 配置 Servlet 過濾器
過濾器通過 web.xml 文件中的兩個 XML 標籤來聲明。<filter> 標籤定義過濾器的名稱，並且聲明實現類和 init() 參數。<filter-mapping> 標籤將過濾器與 servlet 或 URL 模式相關聯。
摘自一個 web.xml 文件，它展示瞭如何聲明過濾器的包含關係：
在 web.xml 中聲明一個過濾器
- <filter>
- <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
- <filter-class>TimeTrackFilter</filter-class>
- </filter>
- <filter-mapping>
- <filter-name>Page Request Timer</filter-name>
- <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
- </filter-mapping>
- <servlet>
- <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
- <servlet-class>MainServlet</servlet-class>
- </servlet>
- <servlet-mapping>
- <servlet-name>Main Servlet</servlet-name>
- <url-pattern>/*</url-pattern>
- </servlet-mapping>
上面的代碼示例聲明瞭一個過濾器（"Page Request Timer"），並把它映射到一個 servlet（"Main Servlet"）。然後爲該 servlet 定義了一個映射，以便把每個請求（由通配符指定）都發送到該 servlet。這是控制器組件的典型映射聲明。您應該注意這些聲明的順序，因爲千萬不能背離這些元素的順序。
3. 部署 Servlet 過濾器
事實上，與 Web 應用程序一起部署過濾器絕對不涉及任何複雜性。只需把過濾器類和其他 Web 組件類包括在一起，並像您通常所做的那樣把 web.xml 文件（連同過濾器定義和過濾器映射聲明）放進 Web 應用程序結構中，servlet 容器將處理之後的其他所有事情。
過濾器的許多應用
您在 J2EE Web 應用程序中利用過濾器的能力，僅受到您自己的創造性和應用程序設計本領的限制。在適合使用裝飾過濾器模式或者攔截器模式的任何地方，您都可以使用過濾器。過濾器的一些最普遍的應用如下：
加載：對於到達系統的所有請求，過濾器收集諸如瀏覽器類型、一天中的時間、轉發 URL 等相關信息，並對它們進行日誌記錄。
性能：過濾器在內容通過線路傳來並在到達 servlet 和 JSP 頁面之前解壓縮該內容，然後再取得響應內容，並在將響應內容發送到客戶機機器之前將它轉換爲壓縮格式。
安全：過濾器處理身份驗證令牌的管理，並適當地限制安全資源的訪問，提示用戶進行身份驗證和/或將他們指引到第三方進行身份驗證。過濾器甚至能夠管理訪問控制列表（Access Control List，ACL），以便除了身份驗證之外還提供授權機制。將安全邏輯放在過濾器中，而不是放在 servlet 或者 JSP 頁面中，這樣提供了巨大的靈活性。在開發期間，過濾器可以關閉（在 web.xml 文件中註釋掉）。在生產應用中，過濾器又可以再次啓用。此外還可以添加多個過濾器，以便根據需要提高安全、加密和不可拒絕的服務的等級。
會話處理：將 servlet 和 JSP 頁面與會話處理代碼混雜在一起可能會帶來相當大的麻煩。使用過濾器來管理會話可以讓 Web 頁面集中精力考慮內容顯示和委託處理，而不必擔心會話管理的細節。
XSLT 轉換：不管是使用移動客戶端還是使用基於 XML 的 Web 服務，無需把邏輯嵌入應用程序就在 XML 語法之間執行轉換的能力都絕對是無價的。
使過濾器適應 MVC 體系結構
模型-視圖-控制器（Model-View-Controller，MVC）體系結構是一個有效的設計，它現在已作爲最重要的設計方法學，整合到了諸如 Jakarta Struts 和 Turbine 等大多數流行的 Web 應用框架中。過濾器旨在擴充 MVC 體系結構的請求/響應處理流。不管請求/響應發生在客戶機和服務器之間，還是發生在服務器上的其他組件之間，過濾器在處理流中的應用都是相同的。從 MVC 的觀點看，調度器組件（它或者包括在控制器組件中，或者配合控制器組件工作）把請求轉發給適當的應用程序組件以進行處理。這使得控制器層成爲包括
Servlet 過濾器的最佳位置。通過把過濾器放在控制器組件本身的前面，過濾器可以應用於所有請求，或者通過將它放在控制器/調度器與模型和控制器之間，它可以應用於單獨的 Web 組件。
MVC 體系結構廣爲傳播，並具有良好的文檔。請通過 參考資料 中的鏈接瞭解關於 MVC 和 MVC 體系結構中的 Servlet 實現的更多信息。
結束語
雖然過濾器纔出現幾年時間，但它們本身已作爲一個關鍵組件嵌入到了所有敏捷的、面向對象的 J2EE Web 應用程序中。本文向您介紹了 Servlet 過濾器的使用。本文討論了過濾器的高級設計，比較了當前規範（2.4）和以前（2.3）的模型，講述了實現過濾器所涉及的精確步驟，以及如何在 Web 應用程序中聲明過濾器，然後與應用程序一起部署它。本文還闡述了 Servlet 過濾器的一些最普遍應用，並提到了過濾器如何適應傳統的 MVC 體系結構。
這是 J2EE 探索者 系列的最後一篇文章。我們在年初通過粗略研究 Enterprise JavaBean 組件來開始我們的旅程，並提到了何時使用這些組件才真正有意義，以及何時這些組件纔會變得大材小用的問題。然後我們將目光轉向了 Web 層，繪製了一條通過 Servlet、JSP 頁面、JavaBean 技術以及 Java Servlet API 中的無數選擇和功能的路徑。在這個系列文章中與您一起艱苦跋涉真是一件快樂的事情。我享受着編寫這個系列文章的樂趣，並且我從大家的反饋中知道，這對您也是一個很有價值的過程。
Java 過濾器的作用
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