源码解析Servlet Filter原理

零、前言

本文旨在从源码的角度解读过滤器的原理。
使用的源码为springboot2.2内置的tomcat9。
约定： 下面的所说的web服务器就是tomcat，war指的就是我们开发的web应用程序。

一、流程概述

为了明确filter所在位置，先说一个整体视角：以tomcat为例，所谓“web开发”，就是完善tomcat逻辑的过程。
解释：我们开发的war包是个完整的应用程序吗？ 不是，没有tomcat这样的web服务器，war根本不能运行。war包只是web服务的一部分，是用来被tomcat“回调函数” 调用的一部分程序。
而filter就是在tomcat服务里的一部分（就是我们所说的tomcat源码的一部分）。

二、大致流程

流程分为两个阶段：

1. tomcat启动阶段
   这个阶段的目的是加载所有的filter信息（注意这里加载的是filter信息，而真正的filter是第二阶段加载的）
2. tomcat收到请求阶段
   这一阶段会在每次收到请求的时候都执行一遍。
   首先是根据第一阶段加载的信息，加载进所有的filter，形成一个FilterChain（一个由filter组成的链条，有点像一串鞭炮，后面会重点讲这个链条的运行原理）
   然后执行（点燃鞭炮的导火索）。这个鞭炮执行完，再转发到用户真正请求的接口。

三、详细流程

无论是第一阶段，还是第二阶段，都在org.apache.catalina.core这个tomcat核心包里。

第一阶段

位置（类名）：StandardContext
核心方法：filterStart()

最后将filter信息存储在filterConfigs这个Map中

第二阶段

位置（类名）：StandardWrapperValve
核心方法：invoke()
这个方法比较长，这里只截取中间和filter相关的一些内容，从前面的流程图也能看出一共分为两步。

第一步：加载filter

上面的注释也解释了：Create the filter chain for this request
就是ApplicationFilterFactory这个工厂类，根据filter信息，生成一个一个filter，然后执行filterChain.addFilter(filterConfig)，形成一个filterChain
【不应该是addFilter吗，为什么这里add的是filterConfig？ 这里可以把filterConfig认为就是filter，通过源码可以看到filterConfig封装了filter信息】

第二步：点燃filterChain“鞭炮链”

通过执行filterChain.doFilter(request.getRequest(), response.getResponse());
通过跟踪代码，最后执行到filter.doFilter(request, response, this);
这一串filter就被点燃了，实际上就是一种递归思想，如下图所示

这一串filter中就包括我们在web项目中自己写的filter（之所以说“包括”，是因为里面还会由框架自带的一些filter，比如spring自带的一些filter）
假如下一个filter就是我们自己写的filter，那么程序就会执行到如下熟悉的代码中

/**
 * FilterChain的作用就是实现一个类似递归的“自驱动”链条
 * @author yuancan
 *
 */
@WebFilter("/*")
public class MyFilterImpl implements Filter {

	@Override
	public void doFilter(Request req, Response res, FilterChain chain) {
		//1. 处理request 
		
		//2. 执行filter链条的下一个filter
		chain.doFilter(req, res);//处理其他的request
		
		//3. 执行controller接口（这只是表示一下步骤，controller接口实际写在controller类里）
		
	}

}

在上面这个常见的filter中，有两个步骤（第三个步骤是为了清楚的表示filter和我们写的接口的顺序关系，实际接口并没有写在这里）
第一个步骤是处理request（你也可以不处理，但如果不处理request，那么这个filter实际上就没有存在的意义），一般我们都会对请求进行权限校验，如果不符合，就直接return;那么这个请求就到此结束了。
通过上面的图，我们可以知道，这个FilterChain的自驱动，实际是要和filter的写法相互配合完成一个递归的过程。
当所有的filter递归执行完之后，才会执行本次请求的接口。

四、其他

关于filter执行顺序

按滤器的文件名首字母顺序执行。
@Order无法对filter进行排序
因为@Order是spring的bean执行优先级的顺序，而filter并不属于spring的bean。

小插曲

本文的核心是javax.servlet.Filter这个接口，从包名上可以看出是java平台的，但从源码包里可以发现：javax.servlet并没有在jdk的rt包里, 而是在tomcat的包里。
问：javax.servlet为什么是在tomcat的包里，而不是在jdk的rt包里？
解释：javax.servlet是java制定的标准，由具体的web服务器厂商去实现。类似的还有javax.persistence（java的jpa标准）可以在hibernate的包里找到。