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从MVC到前后端分离

2016-04-27  软件团队...

发表于2015-10-25 20:4613658次阅读| 来源《程序员》杂志71 条评论| 作者黄勇

摘要:MVC模式早在上个世纪70年代就诞生了,直到今天它依然存在,可见生命力相当之强。MVC模式最早用于Smalltalk语言中,最后在其它许多开发语言中都得到了很好的应用,例如,Java中的Struts、Spring MVC等框架。

1. 理解MVC

MVC是一种经典的设计模式,全名为Model-View-Controller,即模型-视图-控制器。

其中,模型是用于封装数据的载体,例如,在Java中一般通过一个简单的POJO(Plain Ordinary Java Object)来表示,其本质是一个普通的Java Bean,包含一系列的成员变量及其getter/setter方法。对于视图而言,它更加偏重于展现,也就是说,视图决定了界面到底长什么样子,在Java中可通过JSP来充当视图,或者通过纯HTML的方式进行展现,而后者才是目前的主流。模型和视图需要通过控制器来进行粘合,例如,用户发送一个HTTP请求,此时该请求首先会进入控制器,然后控制器去获取数据并将其封装为模型,最后将模型传递到视图中进行展现。

综上所述,MVC的交互过程如图1所示。

2. MVC模式的优点与不足

MVC模式早在上个世纪70年代就诞生了,直到今天它依然存在,可见生命力相当之强。MVC模式最早用于Smalltalk语言中,最后在其它许多开发语言中都得到了很好的应用,例如,Java中的Struts、Spring MVC等框架。正是因为这些MVC框架的出现,才让MVC模式真正落地,让开发更加高效,让代码耦合度尽量减小,让应用程序各部分的职责更加清晰。

既然MVC模式这么好,难道它就没有不足的地方吗?我认为MVC至少有以下三点不足:

  1. 每次请求必须经过“控制器->模型->视图”这个流程,用户才能看到最终的展现的界面,这个过程似乎有些复杂。

  2. 实际上视图是依赖于模型的,换句话说,如果没有模型,视图也无法呈现出最终的效果。

  3. 渲染视图的过程是在服务端来完成的,最终呈现给浏览器的是带有模型的视图页面,性能无法得到很好的优化。

为了使数据展现过程更加直接,并且提供更好的用户体验,我们有必要对MVC模式进行改进。不妨这样来尝试,首先从浏览器发送AJAX请求,然后服务端接受该请求并返回JSON数据返回给浏览器,最后在浏览器中进行界面渲染。

改进后的MVC模式如图2所示。

 

也就是说,我们输入的是AJAX请求,输出的是JSON数据,市面上有这样的技术来实现这个功能吗?答案是REST。

REST全称是Representational State Transfer(表述性状态转移),它是Roy Fielding博士在2000年写的一篇关于软件架构风格的论文,此文一出,威震四方!国内外许多知名互联网公司纷纷开始采用这种轻量级的Web服务,大家习惯将其称为RESTful Web Services,或简称REST服务。]

如果将浏览器这一端视为前端,而服务器那一端视为后端的话,可以将以上改进后的MVC模式简化为以下前后端分离模式,如图3所示。

 

可见,有了REST服务,前端关注界面展现,后端关注业务逻辑,分工明确,职责清晰。那么,如何使用REST服务将应用程序进行前后端分离呢?我们接下来继续探讨,首先我们需要认识REST。

3. 认识REST

REST本质上是使用URL来访问资源种方式。众所周知,URL就是我们平常使用的请求地址了,其中包括两部分:请求方式与请求路径,比较常见的请求方式是GET与POST,但在REST中又提出了几种其它类型的请求方式,汇总起来有六种:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。尤其是前四种,正好与CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增删改查)四种操作相对应,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(删),这正是REST与CRUD的异曲同工之妙!需要强调的是,REST是“面向资源”的,这里提到的资源,实际上就是我们常说的领域对象,在系统设计过程中,我们经常通过领域对象来进行数据建模。

REST是一个“无状态”的架构模式,因为在任何时候都可以由客户端发出请求到服务端,最终返回自己想要的数据,当前请求不会受到上次请求的影响。也就是说,服务端将内部资源发布REST服务,客户端通过URL来访问这些资源,这不就是SOA所提倡的“面向服务”的思想吗?所以,REST也被人们看做是一种“轻量级”的SOA实现技术,因此在企业级应用与互联网应用中都得到了广泛应用。

下面我们举几个例子对REST请求进行简单描述:

 

可见,请求路径相同,但请求方式不同,所代表的业务操作也不同,例如,/advertiser/1这个请求,带有GET、PUT、DELETE三种不同的请求方式,对应三种不同的业务操作。

虽然REST看起来还是很简单的,实际上我们往往需要提供一个REST框架,让其实现前后端分离架构,让开发人员将精力集中在业务上,而并非那些具体的技术细节。下面我们将使用Java技术来实现这个REST框架,整体框架会基于Spring进行开发。

4. 实现REST框架

4.1 统一响应结构

使用REST框架实现前后端分离架构,我们需要首先确定返回的JSON响应结构是统一的,也就是说,每个REST请求将返回相同结构的JSON响应结构。不妨定义一个相对通用的JSON响应结构,其中包含两部分:元数据与返回值,其中,元数据表示操作是否成功与返回值消息等,返回值对应服务端方法所返回的数据。该JSON响应结构如下:

{
	"meta": {
		"success": true,
		"message": "ok"
	},
	"data": ...
}
为了在框架中映射以上JSON响应结构,我们需要编写一个Response类与其对应:
  1. public class Response {  

  2.     private static final String OK = "ok";  

  3.     private static final String ERROR = "error";  

  4.     private Meta meta;  

  5.     private Object data;  

  6.     public Response success() {  

  7.         this.meta = new Meta(true, OK);  

  8.         return this;  

  9.     }  

  10.     public Response success(Object data) {  

  11.         this.meta = new Meta(true, OK);  

  12.         this.data = data;  

  13.         return this;  

  14.     }  

  15.     public Response failure() {  

  16.         this.meta = new Meta(false, ERROR);  

  17.         return this;  

  18.     }  

  19.     public Response failure(String message) {  

  20.         this.meta = new Meta(false, message);  

  21.         return this;  

  22.     }  

  23.     public Meta getMeta() {  

  24.         return meta;  

  25.     }  

  26.     public Object getData() {  

  27.         return data;  

  28.     }  

  29.     public class Meta {  

  30.         private boolean success;  

  31.         private String message;  

  32.         public Meta(boolean success) {  

  33.             this.success = success;  

  34.         }  

  35.         public Meta(boolean success, String message) {  

  36.             this.success = success;  

  37.             this.message = message;  

  38.         }  

  39.         public boolean isSuccess() {  

  40.             return success;  

  41.         }  

  42.         public String getMessage() {  

  43.             return message;  

  44.         }  

  45.     }  

  46. }  

以上Response类包括两类通用返回值消息:ok与error,还包括两个常用的操作方法:success( )与failure( ),通过一个内部类来展现元数据结构,我们在下文中多次会使用该Response类。

实现该REST框架需要考虑许多问题,首当其冲的就是对象序列化问题。

4.2 实现对象序列化

想要解释什么是对象序列化?不妨通过一些例子进行说明。比如,通过浏览器发送了一个普通的HTTP请求,该请求携带了一个JSON格式的参数,在服务端需要将该JSON参数转换为普通的Java对象,这个转换过程称为序列化。再比如,在服务端获取了数据,此时该数据是一个普通的Java对象,然后需要将这个Java对象转换为JSON字符串,并将其返回到浏览器中进行渲染,这个转换过程称为反序列化。不管是序列化还是反序列化,我们一般都称为序列化。

实际上,Spring MVC已经为我们提供了这类序列化特性,只需在Controller的方法参数中使用@RequestBody注解定义需要反序列化的参数即可,如以下代码片段:

  1. @Controller  

  2. public class AdvertiserController {  

  3.     @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)  

  4.     public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {  

  5.         ...  

  6.     }  

  7. }  

若需要对Controller的方法返回值进行序列化,则需要在该返回值上使用@ResponseBody注解来定义,如以下代码片段:
  1. @Controller  

  2. public class AdvertiserController {  

  3.     @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)  

  4.     public @ResponseBody Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {  

  5.         ...  

  6.     }  

  7. }  

当然,@ResponseBody注解也可以定义在类上,这样所有的方法都继承了该特性。由于经常会使用到@ResponseBody注解,所以Spring提供了一个名为@RestController的注解来取代以上的@Controller注解,这样我们就可以省略返回值前面的@ResponseBody注解了,但参数前面的@RequestBody注解是无法省略的。实际上,看看Spring中对应@RestController注解的源码便可知晓:
  1. @Target({ElementType.TYPE})  

  2. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  

  3. @Documented  

  4. @Controller  

  5. @ResponseBody  

  6. public @interface RestController {  

  7.     String value() default "";  

  8. }  

可见,@RestController注解已经被@Controller与@ResponseBody注解定义过了,Spring框架会识别这类注解。需要注意的是,该特性在Spring 4.0中才引入。

因此,我们可将以上代码进行如下改写:

  1. @RestController  

  2. public class AdvertiserController {  

  3.     @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)  

  4.     public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {  

  5.         ...  

  6.     }  

  7.     @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)  

  8.     public Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {  

  9.         ...  

  10.     }  

  11. }  

除了使用注解来定义序列化行为以外,我们还需要使用Jackson来提供JSON的序列化操作,在Spring配置文件中只需添加以下配置即可:

  1. <mvc:annotation-driven>  

  2.     <mvc:message-converters>  

  3.         <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter"/>  

  4.     </mvc:message-converters>  

  5. </mvc:annotation-driven>  

若需要对Jackson的序列化行为进行定制,比如,排除值为空属性、进行缩进输出、将驼峰转为下划线、进行日期格式化等,这又如何实现呢?

首先,我们需要扩展Jackson提供的ObjectMapper类,代码如下:

  1. public class CustomObjectMapper extends ObjectMapper {  

  2.     private boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = false;  

  3.     private String dateFormatPattern;  

  4.     public void setCamelCaseToLowerCaseWithUnderscores(boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {  

  5.         this.camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = camelCaseToLowerCaseWithUnderscores;  

  6.     }  

  7.     public void setDateFormatPattern(String dateFormatPattern) {  

  8.         this.dateFormatPattern = dateFormatPattern;  

  9.     }  

  10.     public void init() {  

  11.         // 排除值为空属性  

  12.         setSerializationInclusion(JsonInclude.Include.NON_NULL);  

  13.         // 进行缩进输出  

  14.         configure(SerializationFeature.INDENT_OUTPUT, true);  

  15.         // 将驼峰转为下划线  

  16.         if (camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {  

  17.             setPropertyNamingStrategy(PropertyNamingStrategy.CAMEL_CASE_TO_LOWER_CASE_WITH_UNDERSCORES);  

  18.         }  

  19.         // 进行日期格式化  

  20.         if (StringUtil.isNotEmpty(dateFormatPattern)) {  

  21.             DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(dateFormatPattern);  

  22.             setDateFormat(dateFormat);  

  23.         }  

  24.     }  

  25. }  

然后,将CustomObjectMapper注入到MappingJackson2HttpMessageConverter中,Spring配置如下:
  1. <bean id="objectMapper" class="com.xxx.api.json.CustomObjectMapper" init-method="init">  

  2.     <property name="camelCaseToLowerCaseWithUnderscores" value="true"/>  

  3.     <property name="dateFormatPattern" value="yyyy-MM-dd HH:mm:ss"/>  

  4. </bean>  

  5. <mvc:annotation-driven>  

  6.     <mvc:message-converters>  

  7.         <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter">  

  8.             <property name="objectMapper" ref="objectMapper"/>  

  9.         </bean>  

  10.     </mvc:message-converters>  

  11. </mvc:annotation-driven>  

通过以上过程,我们已经完成了一个基于Spring MVC的REST框架,只不过该框架还非常单薄,还缺乏很多关键性特性,尤其是异常处理。

4.3 处理异常行为

在Spring MVC中,我们可以使用AOP技术,编写一个全局的异常处理切面类,用它来统一处理所有的异常行为,在Spring 3.2中才开始提供。使用法很简单,只需定义一个类,并通过@ControllerAdvice注解将其标注即可,同时需要使用@ResponseBody注解表示返回值可序列化为JSON字符串。代码如下:

  1. @ControllerAdvice  

  2. @ResponseBody  

  3. public class ExceptionAdvice {  

  4.     /** 

  5.      * 400 - Bad Request 

  6.      */  

  7.     @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)  

  8.     @ExceptionHandler(HttpMessageNotReadableException.class)  

  9.     public Response handleHttpMessageNotReadableException(HttpMessageNotReadableException e) {  

  10.         logger.error("参数解析失败", e);  

  11.         return new Response().failure("could_not_read_json");  

  12.     }  

  13.     /** 

  14.      * 405 - Method Not Allowed 

  15.      */  

  16.     @ResponseStatus(HttpStatus.METHOD_NOT_ALLOWED)  

  17.     @ExceptionHandler(HttpRequestMethodNotSupportedException.class)  

  18.     public Response handleHttpRequestMethodNotSupportedException(HttpRequestMethodNotSupportedException e) {  

  19.         logger.error("不支持当前请求方法", e);  

  20.         return new Response().failure("request_method_not_supported");  

  21.     }  

  22.     /** 

  23.      * 415 - Unsupported Media Type 

  24.      */  

  25.     @ResponseStatus(HttpStatus.UNSUPPORTED_MEDIA_TYPE)  

  26.     @ExceptionHandler(HttpMediaTypeNotSupportedException.class)  

  27.     public Response handleHttpMediaTypeNotSupportedException(Exception e) {  

  28.         logger.error("不支持当前媒体类型", e);  

  29.         return new Response().failure("content_type_not_supported");  

  30.     }  

  31.     /** 

  32.      * 500 - Internal Server Error 

  33.      */  

  34.     @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)  

  35.     @ExceptionHandler(Exception.class)  

  36.     public Response handleException(Exception e) {  

  37.         logger.error("服务运行异常", e);  

  38.         return new Response().failure(e.getMessage());  

  39.     }  

  40. }  

可见,在ExceptionAdvice类中包含一系列的异常处理方法,每个方法都通过@ResponseStatus注解定义了响应状态码,此外还通过@ExceptionHandler注解指定了具体需要拦截的异常类。以上过程只是包含了一部分的异常情况,若需处理其它异常,可添加方法具体的方法。需要注意的是,在运行时从上往下依次调用每个异常处理方法,匹配当前异常类型是否与@ExceptionHandler注解所定义的异常相匹配,若匹配,则执行该方法,同时忽略后续所有的异常处理方法,最终会返回经JSON序列化后的Response对象。

4.4 支持参数验证

我们回到上文所提到的示例,这里处理一个普通的POST请求,代码如下:

  1. @RestController  

  2. public class AdvertiserController {  

  3.     @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)  

  4.     public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {  

  5.         ...  

  6.     }  

  7. }  

其中,AdvertiserParam参数包含若干属性,通过以下类结构可见,它是一个传统的POJO:
  1. public class AdvertiserParam {  

  2.     private String advertiserName;  

  3.     private String description;  

  4.     // 省略 getter/setter 方法  

  5. }  

如果业务上需要确保AdvertiserParam对象的advertiserName属性必填,如何实现呢?

若将这类参数验证的代码写死在Controller中,势必会与正常的业务逻辑搅在一起,导致责任不够单一,违背于“单一责任原则”。建议将其参数验证行为从Controller中剥离出来,放到另外的类中,这里仅提供一个@Valid注解来定义AdvertiserParam参数,并在AdvertiserParam类中通过@NotEmpty注解来定义advertiserName属性,就像下面这样:

  1. @RestController  

  2. public class AdvertiserController {  

  3.     @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)  

  4.     public Response createAdvertiser(@RequestBody @Valid AdvertiserParam advertiserParam) {  

  5.         ...  

  6.     }  

  7. }  

  8. public class AdvertiserParam {  

  9.     @NotEmpty  

  10.     private String advertiserName;  

  11.     private String description;  

  12.     // 省略 getter/setter 方法  

  13. }  

这里的@Valid注解实际上是Validation Bean规范提供的注解,该规范已由Hibernate Validator框架实现,因此需要添加以下Maven依赖到pom.xml文件中:
  1. <dependency>  

  2.     <groupId>org.hibernate</groupId>  

  3.     <artifactId>hibernate-validator</artifactId>  

  4.     <version>${hibernate-validator.version}</version>  

  5. </dependency>  

需要注意的是,Hibernate Validator与Hibernate没有任何依赖关系,唯一有联系的只是都属于JBoss公司的开源项目而已。

要实现@NotEmpty注解的功能,我们需要做以下几件事情。

首先,定义一个@NotEmpty注解类,代码如下:

  1. @Documented  

  2. @Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER})  

  3. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  

  4. @Constraint(validatedBy = NotEmptyValidator.class)  

  5. public @interface NotEmpty {  

  6.     String message() default "not_empty";  

  7.     Class<?>[] groups() default {};  

  8.     Class<? extends Payload>[] payload() default {};  

  9. }  

以上注解类必须包含message、groups、payload三个属性,因为这是规范所要求的,此外,需要通过@Constraint注解指定一个验证器类,这里对应的是NotEmptyValidator,其代码如下:
  1. public class NotEmptyValidator implements ConstraintValidator<NotEmpty, String> {  

  2.     @Override  

  3.     public void initialize(NotEmpty constraintAnnotation) {  

  4.     }  

  5.     @Override  

  6.     public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {  

  7.         return StringUtil.isNotEmpty(value);  

  8.     }  

  9. }  

以上验证器类实现了ConstraintValidator接口,并在该接口的isValid( )方法中完成了具体的参数验证逻辑。需要注意的是,实现接口时需要指定泛型,第一个参数表示验证注解类型(NotEmpty),第二个参数表示需要验证的参数类型(String)。

然后,我们需要在Spring配置文件中开启该特性,需添加如下配置:

  1. <bean class="org.springframework.validation.beanvalidation.MethodValidationPostProcessor"/>  

最后,需要在全局异常处理类中添加参数验证处理方法,代码如下:

  1. @ControllerAdvice  

  2. @ResponseBody  

  3. public class ExceptionAdvice {  

  4.     /** 

  5.      * 400 - Bad Request 

  6.      */  

  7.     @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)  

  8.     @ExceptionHandler(ValidationException.class)  

  9.     public Response handleValidationException(ValidationException e) {  

  10.         logger.error("参数验证失败", e);  

  11.         return new Response().failure("validation_exception");  

  12.     }  

  13. }  

至此,REST框架已集成了Bean Validation特性,我们可以使用各种注解来完成所需的参数验证行为了。

看似该框架可以在本地成功跑起来,整个架构包含两个应用,前端应用提供纯静态的HTML页面,后端应用发布REST API,前端需要通过AJAX调用后端发布的REST API,然而AJAX是不支持跨域访问的,也就是说,前后端两个应用必须在同一个域名下才能访问。这是非常严重的技术障碍,一定需要找到解决方案。

4.5 解决跨域问题

比如,前端应用为静态站点且部署在http://web.xxx.com域下,后端应用发布REST API并部署在http://api.xxx.com域下,如何使前端应用通过AJAX跨域访问后端应用呢?这需要使用到CORS技术来实现,这也是目前最好的解决方案了。

[CORS全称为Cross Origin Resource Sharing(跨域资源共享),服务端只需添加相关响应头信息,即可实现客户端发出AJAX跨域请求。]

CORS技术非常简单,易于实现,目前绝大多数浏览器均已支持该技术(IE8浏览器也支持了),服务端可通过任何编程语言来实现,只要能将CORS响应头写入response对象中即可。

下面我们继续扩展REST框架,通过CORS技术实现AJAX跨域访问。

首先,我们需要编写一个Filter,用于过滤所有的HTTP请求,并将CORS响应头写入response对象中,代码如下:

  1. public class CorsFilter implements Filter {  

  2.     private String allowOrigin;  

  3.     private String allowMethods;  

  4.     private String allowCredentials;  

  5.     private String allowHeaders;  

  6.     private String exposeHeaders;  

  7.     @Override  

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

  9.         allowOrigin = filterConfig.getInitParameter("allowOrigin");  

  10.         allowMethods = filterConfig.getInitParameter("allowMethods");  

  11.         allowCredentials = filterConfig.getInitParameter("allowCredentials");  

  12.         allowHeaders = filterConfig.getInitParameter("allowHeaders");  

  13.         exposeHeaders = filterConfig.getInitParameter("exposeHeaders");  

  14.     }  

  15.     @Override  

  16.     public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {  

  17.         HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;  

  18.         HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;  

  19.         if (StringUtil.isNotEmpty(allowOrigin)) {  

  20.             List<String> allowOriginList = Arrays.asList(allowOrigin.split(","));  

  21.             if (CollectionUtil.isNotEmpty(allowOriginList)) {  

  22.                 String currentOrigin = request.getHeader("Origin");  

  23.                 if (allowOriginList.contains(currentOrigin)) {  

  24.                     response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", currentOrigin);  

  25.                 }  

  26.             }  

  27.         }  

  28.         if (StringUtil.isNotEmpty(allowMethods)) {  

  29.             response.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", allowMethods);  

  30.         }  

  31.         if (StringUtil.isNotEmpty(allowCredentials)) {  

  32.             response.setHeader("Access-Control-Allow-Credentials", allowCredentials);  

  33.         }  

  34.         if (StringUtil.isNotEmpty(allowHeaders)) {  

  35.             response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", allowHeaders);  

  36.         }  

  37.         if (StringUtil.isNotEmpty(exposeHeaders)) {  

  38.             response.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", exposeHeaders);  

  39.         }  

  40.         chain.doFilter(req, res);  

  41.     }  

  42.     @Override  

  43.     public void destroy() {  

  44.     }  

  45. }  

以上CorsFilter将从web.xml中读取相关Filter初始化参数,并将在处理HTTP请求时将这些参数写入对应的CORS响应头中,下面大致描述一下这些CORS响应头的意义:
  • Access-Control-Allow-Origin:允许访问的客户端域名,例如:http://web.xxx.com,若为*,则表示从任意域都能访问,即不做任何限制。

  • Access-Control-Allow-Methods:允许访问的方法名,多个方法名用逗号分割,例如:GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS。

  • Access-Control-Allow-Credentials:是否允许请求带有验证信息,若要获取客户端域下的cookie时,需要将其设置为true。

  • Access-Control-Allow-Headers:允许服务端访问的客户端请求头,多个请求头用逗号分割,例如:Content-Type。

  • Access-Control-Expose-Headers:允许客户端访问的服务端响应头,多个响应头用逗号分割。

需要注意的是,CORS规范中定义Access-Control-Allow-Origin只允许两种取值,要么为*,要么为具体的域名,也就是说,不支持同时配置多个域名。为了解决跨多个域的问题,需要在代码中做一些处理,这里将Filter初始化参数作为一个域名的集合(用逗号分隔),只需从当前请求中获取Origin请求头,就知道是从哪个域中发出的请求,若该请求在以上允许的域名集合中,则将其放入Access-Control-Allow-Origin响应头,这样跨多个域的问题就轻松解决了。

以下是web.xml中配置CorsFilter的方法:

  1. <filter>  

  2.     <filter-name>corsFilter</filter-name>  

  3.     <filter-class>com.xxx.api.cors.CorsFilter</filter-class>  

  4.     <init-param>  

  5.         <param-name>allowOrigin</param-name>  

  6.         <param-value>http://web.xxx.com</param-value>  

  7.     </init-param>  

  8.     <init-param>  

  9.         <param-name>allowMethods</param-name>  

  10.         <param-value>GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS</param-value>  

  11.     </init-param>  

  12.     <init-param>  

  13.         <param-name>allowCredentials</param-name>  

  14.         <param-value>true</param-value>  

  15.     </init-param>  

  16.     <init-param>  

  17.         <param-name>allowHeaders</param-name>  

  18.         <param-value>Content-Type</param-value>  

  19.     </init-param>  

  20. </filter>  

  21. <filter-mapping>  

  22.     <filter-name>corsFilter</filter-name>  

  23.     <url-pattern>/*</url-pattern>  

  24. </filter-mapping>  

完成以上过程即可实现AJAX跨域功能了,但似乎还存在另外一个问题,由于REST是无状态的,后端应用发布的REST API可在用户未登录的情况下被任意调用,这显然是不安全的,如何解决这个问题呢?我们需要为REST请求提供安全机制。

4.6 提供安全机制

解决REST安全调用问题,可以做得很复杂,也可以做得特简单,可按照以下过程提供REST安全机制:

  1. 当用户登录成功后,在服务端生成一个token,并将其放入内存中(可放入JVM或Redis中),同时将该token返回到客户端。

  2. 在客户端中将返回的token写入cookie中,并且每次请求时都将token随请求头一起发送到服务端。

  3. 提供一个AOP切面,用于拦截所有的Controller方法,在切面中判断token的有效性。

  4. 当登出时,只需清理掉cookie中的token即可,服务端token可设置过期时间,使其自行移除。

首先,我们需要定义一个用于管理token的接口,包括创建token与检查token有效性的功能。代码如下:

  1. public interface TokenManager {  

  2.     String createToken(String username);  

  3.     boolean checkToken(String token);  

  4. }  

然后,我们可提供一个简单的TokenManager实现类,将token存储到JVM内存中。代码如下:
  1. public class DefaultTokenManager implements TokenManager {  

  2.     private static Map<String, String> tokenMap = new ConcurrentHashMap<>();  

  3.     @Override  

  4.     public String createToken(String username) {  

  5.         String token = CodecUtil.createUUID();  

  6.         tokenMap.put(token, username);  

  7.         return token;  

  8.     }  

  9.     @Override  

  10.     public boolean checkToken(String token) {  

  11.         return !StringUtil.isEmpty(token) && tokenMap.containsKey(token);  

  12.     }  

  13. }  

需要注意的是,如果需要做到分布式集群,建议基于Redis提供一个实现类,将token存储到Redis中,并利用Redis与生俱来的特性,做到token的分布式一致性。

然后,我们可以基于Spring AOP写一个切面类,用于拦截Controller类的方法,并从请求头中获取token,最后对token有效性进行判断。代码如下:

  1. public class SecurityAspect {  

  2.     private static final String DEFAULT_TOKEN_NAME = "X-Token";  

  3.     private TokenManager tokenManager;  

  4.     private String tokenName;  

  5.     public void setTokenManager(TokenManager tokenManager) {  

  6.         this.tokenManager = tokenManager;  

  7.     }  

  8.     public void setTokenName(String tokenName) {  

  9.         if (StringUtil.isEmpty(tokenName)) {  

  10.             tokenName = DEFAULT_TOKEN_NAME;  

  11.         }  

  12.         this.tokenName = tokenName;  

  13.     }  

  14.     public Object execute(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {  

  15.         // 从切点上获取目标方法  

  16.         MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();  

  17.         Method method = methodSignature.getMethod();  

  18.         // 若目标方法忽略了安全性检查,则直接调用目标方法  

  19.         if (method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class)) {  

  20.             return pjp.proceed();  

  21.         }  

  22.         // 从 request header 中获取当前 token  

  23.         String token = WebContext.getRequest().getHeader(tokenName);  

  24.         // 检查 token 有效性  

  25.         if (!tokenManager.checkToken(token)) {  

  26.             String message = String.format("token [%s] is invalid", token);  

  27.             throw new TokenException(message);  

  28.         }  

  29.         // 调用目标方法  

  30.         return pjp.proceed();  

  31.     }  

  32. }  

若要使SecurityAspect生效,则需要添加如下Spring 配置:
  1. <bean id="securityAspect" class="com.xxx.api.security.SecurityAspect">  

  2.     <property name="tokenManager" ref="tokenManager"/>  

  3.     <property name="tokenName" value="X-Token"/>  

  4. </bean>  

  5. <aop:config>  

  6.     <aop:aspect ref="securityAspect">  

  7.         <aop:around method="execute" pointcut="@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping)"/>  

  8.     </aop:aspect>  

  9. </aop:config>  

最后,别忘了在web.xml中添加允许的X-Token响应头,配置如下:
  1. <init-param>  

  2.     <param-name>allowHeaders</param-name>  

  3.     <param-value>Content-Type,X-Token</param-value>  

  4. </init-param>  

总结

本文从经典的MVC模式开始,对MVC模式是什么以及该模式存在的不足进行了简述。然后引出了如何对MVC模式的改良,让其转变为前后端分离架构,以及解释了为何要进行前后端分离。最后通过REST服务将前后端进行解耦,并提供了一款基于Java的REST框架的主要实现过程,尤其是需要注意的核心技术问题及其解决方案。希望本文对正在探索前后端分离的读者们有所帮助,期待与大家共同探讨。


作者简介:黄勇,从事近十年的 JavaEE 应用开发工作,曾任阿里巴巴公司系统架构师,现任特赞(tezign.com)公司 CTO。对分布式服务架构与大数据技术有深入研究,具有丰富的 B/S 架构开发经验与项目实战经验,擅长敏捷开发模式。国内开源软件推动者之一,活跃于“开源中国”社区网站,Smart Framework 开源框架创始人。热爱技术交流,乐于分享自己的工作经验。 


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