struts2拦截器 AOP数据结构设计模式RESTUP

在之前的文章中，我们已经涉及到了拦截器（Interceptor）的概念。

downpour 写道

拦截器是AOP中的概念，它本身是一段代码，可以通过定义“织入点”，来指定拦截器的代码在“织入点”的前后执行，从而起到拦截的作用。正如上面 Struts2的Reference中讲述的，Struts2的Interceptor，其拦截的对象是Action代码，可以定义在Action代码之前或者之后执行拦截器的代码。

接下来，我们将重点讨论一下Struts2中的拦截器的内部结构和执行顺序，并结合源码进行分析。

让我们再来回顾一下之前我们曾经用过的一张Action LifeCycle的图：

struts2拦截器

AOP数据结构设计模式RESTUP

图中，我们可以发现，Struts2的Interceptor一层一层，把Action包裹在最里面。这样的结构，大概有以下一些特点：

1. 整个结构就如同一个堆栈，除了Action以外，堆栈中的其他元素是Interceptor

2. Action位于堆栈的底部。由于堆栈"先进后出"的特性，如果我们试图把Action拿出来执行，我们必须首先把位于Action上端的Interceptor拿出来执行。这样，整个执行就形成了一个递归调用

3. 每个位于堆栈中的Interceptor，除了需要完成它自身的逻辑，还需要完成一个特殊的执行职责。这个执行职责有3种选择：

1) 中止整个执行，直接返回一个字符串作为resultCode

2) 通过递归调用负责调用堆栈中下一个Interceptor的执行

3) 如果在堆栈内已经不存在任何的Interceptor，调用Action

Struts2的拦截器结构的设计，实际上是一个典型的责任链模式的应用。首先将整个执行划分成若干相同类型的元素，每个元素具备不同的逻辑责任，并将他们纳入到一个链式的数据结构中（我们可以把堆栈结构也看作是一个递归的链式结构），而每个元素又有责任负责链式结构中下一个元素的执行调用。

这样的设计，从代码重构的角度来看，实际上是将一个复杂的系统，分而治之，从而使得每个部分的逻辑能够高度重用并具备高度可扩展性。所以，Interceptor结构实在是Struts2/Xwork设计中的精华之笔。

Interceptor的定义

我们来看一下Interceptor的接口的定义：

Java代码

public interface Interceptor extends Serializable {
/**
* Called to let an interceptor clean up any resources it has allocated.
*/
void destroy();
/**
* Called after an interceptor is created, but before any requests are processed using
* {@link #intercept(com.opensymphony.xwork2.ActionInvocation) intercept} , giving
* the Interceptor a chance to initialize any needed resources.
*/
void init();
/**
* Allows the Interceptor to do some processing on the request before and/or after the rest of the processing of the
* request by the {@link ActionInvocation} or to short-circuit the processing and just return a String return code.
*
* @return the return code, either returned from {@link ActionInvocation#invoke()}, or from the interceptor itself.
* @throws Exception any system-level error, as defined in {@link com.opensymphony.xwork2.Action#execute()}.
*/
String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception;
}

public interface Interceptor extends Serializable {

    /**
     * Called to let an interceptor clean up any resources it has allocated.
     */
    void destroy();

    /**
     * Called after an interceptor is created, but before any requests are processed using
     * {@link #intercept(com.opensymphony.xwork2.ActionInvocation) intercept} , giving
     * the Interceptor a chance to initialize any needed resources.
     */
    void init();

    /**
     * Allows the Interceptor to do some processing on the request before and/or after the rest of the processing of the
     * request by the {@link ActionInvocation} or to short-circuit the processing and just return a String return code.
     *
     * @return the return code, either returned from {@link ActionInvocation#invoke()}, or from the interceptor itself.
     * @throws Exception any system-level error, as defined in {@link com.opensymphony.xwork2.Action#execute()}.
     */
    String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception;
}

Interceptor的接口定义没有什么特别的地方，除了init和destory方法以外，intercept方法是实现整个拦截器机制的核心方法。而它所依赖的参数ActionInvocation则是我们之前章节中曾经提到过的著名的Action调度者。

我们再来看看一个典型的Interceptor的抽象实现类：

Java代码

public abstract class AroundInterceptor extends AbstractInterceptor {
/* (non-Javadoc)
* @see com.opensymphony.xwork2.interceptor.AbstractInterceptor#intercept(com.opensymphony.xwork2.ActionInvocation)
*/
@Override
public String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception {
String result = null;
before(invocation);
// 调用下一个拦截器，如果拦截器不存在，则执行Action
result = invocation.invoke();
after(invocation, result);
return result;
}
public abstract void before(ActionInvocation invocation) throws Exception;
public abstract void after(ActionInvocation invocation, String resultCode) throws Exception;
}

public abstract class AroundInterceptor extends AbstractInterceptor {
	
	/* (non-Javadoc)
	 * @see com.opensymphony.xwork2.interceptor.AbstractInterceptor#intercept(com.opensymphony.xwork2.ActionInvocation)
	 */
	@Override
	public String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception {
		String result = null;

        before(invocation);
        // 调用下一个拦截器，如果拦截器不存在，则执行Action
        result = invocation.invoke();
        after(invocation, result);

        return result;
	}
	
	public abstract void before(ActionInvocation invocation) throws Exception;

	public abstract void after(ActionInvocation invocation, String resultCode) throws Exception;

}

在这个实现类中，实际上已经实现了最简单的拦截器的雏形。或许大家对这样的代码还比较陌生，这没有关系。我在这里需要指出的是一个很重要的方法invocation.invoke()。这是ActionInvocation中的方法，而ActionInvocation是Action调度者，所以这个方法具备以下2层含义：

1. 如果拦截器堆栈中还有其他的Interceptor，那么invocation.invoke()将调用堆栈中下一个Interceptor的执行。

2. 如果拦截器堆栈中只有Action了，那么invocation.invoke()将调用Action执行。

所以，我们可以发现，invocation.invoke()这个方法其实是整个拦截器框架的实现核心。基于这样的实现机制，我们还可以得到下面2个非常重要的推论：

1. 如果在拦截器中，我们不使用invocation.invoke()来完成堆栈中下一个元素的调用，而是直接返回一个字符串作为执行结果，那么整个执行将被中止。

2. 我们可以以invocation.invoke()为界，将拦截器中的代码分成2个部分，在invocation.invoke()之前的代码，将会在Action之前被依次执行，而在invocation.invoke()之后的代码，将会在Action之后被逆序执行。

由此，我们就可以通过invocation.invoke()作为Action代码真正的拦截点，从而实现AOP。

Interceptor拦截类型

从上面的分析，我们知道，整个拦截器的核心部分是invocation.invoke()这个函数的调用位置。事实上，我们也正式根据这句代码的调用位置，来进行拦截类型的区分的。在Struts2中，Interceptor的拦截类型，分成以下三类：

1. before

before拦截，是指在拦截器中定义的代码，它们存在于invocation.invoke()代码执行之前。这些代码，将依照拦截器定义的顺序，顺序执行。

2. after

after拦截，是指在拦截器中定义的代码，它们存在于invocation.invoke()代码执行之后。这些代码，将一招拦截器定义的顺序，逆序执行。

3. PreResultListener

有的时候，before拦截和after拦截对我们来说是不够的，因为我们需要在Action执行完之后，但是还没有回到视图层之前，做一些事情。Struts2同样支持这样的拦截，这种拦截方式，是通过在拦截器中注册一个PreResultListener的接口来实现的。

Java代码

public interface PreResultListener {
/**
* This callback method will be called after the Action execution and before the Result execution.
*
* @param invocation
* @param resultCode
*/
void beforeResult(ActionInvocation invocation, String resultCode);
}

public interface PreResultListener {

    /**
     * This callback method will be called after the Action execution and before the Result execution.
     *
     * @param invocation
     * @param resultCode
     */
    void beforeResult(ActionInvocation invocation, String resultCode);
}

在这里，我们看到，Struts2能够支持如此多的拦截类型，与其本身的数据结构和整体设计有很大的关系。正如我在之前的文章中所提到的：

downpour 写道

因为Action是一个普通的Java类，而不是一个Servlet类，完全脱离于Web容器，所以我们就能够更加方便地对Control层进行合理的层次设计，从而抽象出许多公共的逻辑，并将这些逻辑脱离出Action对象本身。

我们可以看到，Struts2对于整个执行的划分，从Interceptor到Action一直到Result，每一层都职责明确。不仅如此，Struts2还为每一个层次之前都设立了恰如其分的插入点。使得整个Action层的扩展性得到了史无前例的提升。

Interceptor执行顺序

Interceptor的执行顺序或许是我们在整个过程中最最关心的部分。根据上面所提到的概念，我们实际上已经能够大致明白了Interceptor的执行机理。我们来看看Struts2的Reference对Interceptor执行顺序的一个形象的例子。

如果我们有一个interceptor-stack的定义如下：

Xml代码

<interceptor-stack name="xaStack">
<interceptor-ref name="thisWillRunFirstInterceptor"/>
<interceptor-ref name="thisWillRunNextInterceptor"/>
<interceptor-ref name="followedByThisInterceptor"/>
<interceptor-ref name="thisWillRunLastInterceptor"/>
</interceptor-stack>

<interceptor-stack name="xaStack">
  <interceptor-ref name="thisWillRunFirstInterceptor"/>
  <interceptor-ref name="thisWillRunNextInterceptor"/>
  <interceptor-ref name="followedByThisInterceptor"/>
  <interceptor-ref name="thisWillRunLastInterceptor"/>
</interceptor-stack>

那么，整个执行的顺序大概像这样：

struts2拦截器

AOP数据结构设计模式RESTUP

在这里，我稍微改了一下Struts2的Reference中的执行顺序示例，使得整个执行顺序更加能够被理解。我们可以看到，递归调用保证了各种各样的拦截类型的执行能够井井有条。

请注意在这里，每个拦截器中的代码的执行顺序，在Action之前，拦截器的执行顺序与堆栈中定义的一致；而在Action和Result之后，拦截器的执行顺序与堆栈中定义的顺序相反。

接下来我们就来看看源码，看看Struts2是如何保证拦截器、Action与Result三者之间的执行顺序的。

之前我曾经提到，ActionInvocation是Struts2中的调度器，所以事实上，这些代码的调度执行，是在ActionInvocation的实现类中完成的，这里，我抽取了DefaultActionInvocation中的invoke()方法，它将向我们展示一切。

Java代码

/**
* @throws ConfigurationException If no result can be found with the returned code
*/
public String invoke() throws Exception {
String profileKey = "invoke: ";
try {
UtilTimerStack.push(profileKey);
if (executed) {
throw new IllegalStateException("Action has already executed");
}
// 依次调用拦截器堆栈中的拦截器代码执行
if (interceptors.hasNext()) {
final InterceptorMapping interceptor = (InterceptorMapping) interceptors.next();
UtilTimerStack.profile("interceptor: "+interceptor.getName(),
new UtilTimerStack.ProfilingBlock<String>() {
public String doProfiling() throws Exception {
// 将ActionInvocation作为参数，调用interceptor中的intercept方法执行
resultCode = interceptor.getInterceptor().intercept(DefaultActionInvocation.this);
return null;
}
});
} else {
resultCode = invokeActionOnly();
}
// this is needed because the result will be executed, then control will return to the Interceptor, which will
// return above and flow through again
if (!executed) {
// 执行PreResultListener
if (preResultListeners != null) {
for (Iterator iterator = preResultListeners.iterator();
iterator.hasNext();) {
PreResultListener listener = (PreResultListener) iterator.next();
String _profileKey="preResultListener: ";
try {
UtilTimerStack.push(_profileKey);
listener.beforeResult(this, resultCode);
}
finally {
UtilTimerStack.pop(_profileKey);
}
}
}
// now execute the result, if we're supposed to
// action与interceptor执行完毕，执行Result
if (proxy.getExecuteResult()) {
executeResult();
}
executed = true;
}
return resultCode;
}
finally {
UtilTimerStack.pop(profileKey);
}
}

/**
 * @throws ConfigurationException If no result can be found with the returned code
 */
public String invoke() throws Exception {
    String profileKey = "invoke: ";
    try {
    	UtilTimerStack.push(profileKey);
    		
    	if (executed) {
    		throw new IllegalStateException("Action has already executed");
    	}
        // 依次调用拦截器堆栈中的拦截器代码执行
    	if (interceptors.hasNext()) {
    		final InterceptorMapping interceptor = (InterceptorMapping) interceptors.next();
    		UtilTimerStack.profile("interceptor: "+interceptor.getName(), 
    				new UtilTimerStack.ProfilingBlock<String>() {
						public String doProfiling() throws Exception {
                         // 将ActionInvocation作为参数，调用interceptor中的intercept方法执行
			    			resultCode = interceptor.getInterceptor().intercept(DefaultActionInvocation.this);
			    			return null;
						}
    		});
    	} else {
    		resultCode = invokeActionOnly();
    	}

    	// this is needed because the result will be executed, then control will return to the Interceptor, which will
    	// return above and flow through again
    	if (!executed) {
            // 执行PreResultListener
    		if (preResultListeners != null) {
    			for (Iterator iterator = preResultListeners.iterator();
    				iterator.hasNext();) {
    				PreResultListener listener = (PreResultListener) iterator.next();
    					
    				String _profileKey="preResultListener: ";
    				try {
    						UtilTimerStack.push(_profileKey);
    						listener.beforeResult(this, resultCode);
    				}
    				finally {
    						UtilTimerStack.pop(_profileKey);
    				}
    			}
    		}

    		// now execute the result, if we're supposed to
            // action与interceptor执行完毕，执行Result
    		if (proxy.getExecuteResult()) {
    			executeResult();
    		}

    		executed = true;
    	}

    	return resultCode;
    }
    finally {
    	UtilTimerStack.pop(profileKey);
    }
}

从源码中，我们可以看到，我们之前提到的Struts2的Action层的4个不同的层次，在这个方法中都有体现，他们分别是：拦截器（Interceptor）、Action、PreResultListener和Result。在这个方法中，保证了这些层次的有序调用和执行。由此我们也可以看出Struts2在Action层次设计上的众多考虑，每个层次都具备了高度的扩展性和插入点，使得程序员可以在任何喜欢的层次加入自己的实现机制改变Action的行为。

在这里，需要特别强调的，是其中拦截器部分的执行调用：

Java代码

resultCode = interceptor.getInterceptor().intercept(DefaultActionInvocation.this);

resultCode = interceptor.getInterceptor().intercept(DefaultActionInvocation.this);

表面上，它只是执行了拦截器中的intercept方法，如果我们结合拦截器来看，就能看出点端倪来：

Java代码

public String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception {
String result = null;
before(invocation);
// 调用invocation的invoke()方法，在这里形成了递归调用
result = invocation.invoke();
after(invocation, result);
return result;
}

public String intercept(ActionInvocation invocation) throws Exception {
	String result = null;

        before(invocation);
        // 调用invocation的invoke()方法，在这里形成了递归调用
        result = invocation.invoke();
        after(invocation, result);

        return result;
}

原来在intercept()方法又对ActionInvocation的invoke()方法进行递归调用，ActionInvocation循环嵌套在intercept()中，一直到语句result = invocation.invoke()执行结束。这样，Interceptor又会按照刚开始执行的逆向顺序依次执行结束。

一个有序链表，通过递归调用，变成了一个堆栈执行过程，将一段有序执行的代码变成了2段执行顺序完全相反的代码过程，从而巧妙地实现了AOP。这也就成为了Struts2的Action层的AOP基础。

struts2拦截器 AOP数据结构设计模式RESTUP

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