一,什么是Servlet过滤器?

 1,过滤器
 过滤器是在数据交互之间过滤数据的中间组件,独立于任何平台或者 Servlet 容器。

 2,Servlet过滤器
 Servlet过滤器是在Java Servlet规范2.3中定义的.
 在WEB中,Servlet过滤器是服务器端WEB容器中的一个WEB组件,它们拦截请求和响应,并监视、修改或以某种方式处理正在交互的数据。
 
 Servlet 过滤器可以应用于 J2EE Web 环境中存在请求和响应对象的任何地方。
 Servlet过滤器可以应用在客户机和 servlet 之间、servlet 和 servlet 或 JSP 页面之间,以及所包括的每个 JSP 页面之间。
 
 Servlet 过滤器是通过一个配置文件来灵活声明的模块化可重用组件:
  声明式的:过滤器通过 Web 部署描述符(web.xml)中的 XML 标签来声明。这样允许添加和删除过滤器,而无需改动任何应用程序代码或 JSP 页面。

  动态的:过滤器在运行时由 Servlet 容器调用来拦截和处理请求和响应。

  灵活的:过滤器在 Web 处理环境中的应用很广泛,涵盖诸如日志记录和安全等许多最公共的辅助任务。
   过滤器还是灵活的,因为它们可用于对来自客户机的直接调用执行预处理和后期处理,以及处理在防火墙之后的 Web 组件之间调度的请求。
   最后,可以将过滤器链接起来以提供必需的功能。

  模块化的:通过把应用程序处理逻辑封装到单个类文件中,过滤器从而定义了可容易地从请求/响应链中添加或删除的模块化单元。

  可移植的:与 Java 平台的其他许多方面一样,Servlet 过滤器是跨平台和跨容器可移植的,从而进一步支持了 Servler 过滤器的模块化和可重用本质。

  可重用的:归功于过滤器实现类的模块化设计,以及声明式的过滤器配置方式,过滤器可以容易地跨越不同的项目和应用程序使用。
 
  透明的:在请求/响应链中包括过滤器,这种设计是为了补充(而不是以任何方式替代)servlet 或 JSP 页面提供的核心处理。
   因而,过滤器可以根据需要添加或删除,而不会破坏 servlet 或 JSP 页面。

二,实现一个 Servlet 过滤器
 Servlet过滤器 API 包含javax.servlet包中的 3 个接口,分别是 Filter 、 FilterChain 和 FilterConfig
 实现一个 Servlet 过滤器的确要经历三个步骤。
  1,编写 Servlet 过滤器实现类。
  2,配置 Servlet 过滤器。把该过滤器添加到 Web 应用程序中(通过在 Web 部署描述符 /web.xml 中声明它);
  3,部署 Servlet 过滤器。把过滤器与应用程序一起打包并部署它;

 Servlet容器对部署描述符中声明的每一个过滤器,只创建一个实例(或实例池)。
 与Servlet类似,容器将在同一个过滤器实例上运行多个线程来同时为多个请求服务,因此,开发过滤器时,也要注意线程安全的问题。

三,编写过滤器实现类

 1,Filter接口:所有的Servlet过滤器类都必须实现javax.servlet.Filter接口
  a,init(FilterConfig):
   这是Servlet过滤器的初始化方法,Servlet容器创建Servlet过滤器实例后将调用这个方法。在这个方法中可以读取web.xml文件中Servlet过滤器的初始化参数。

  b,doFilter(ServletRequest,ServletResponse,FilterChain):
   这个方法完成实际的过滤操作,当客户请求访问于过滤器关联的URL时,Servlet容器将先调用过滤器的doFilter方法。FilterChain参数用于访问后续过滤器。

  c,destroy():
   Servlet容器在销毁过滤器实例前调用该方法,这个方法中可以释放Servlet过滤器占用的资源。

 2,过滤器实现类创建步骤(过滤器实现类生命周期):
  a.实现javax.servlet.Filter接口。
  b.初始化:实现init方法,读取过滤器的初始化参数。
  c.过滤:实现doFilter方法,完成对请求或响应的过滤。
  d.转发或阻塞:调用FilterChain接口对象的doFilter方法,向后续的过滤器传递请求或响应。
  e.析构:destroy方法销毁过滤器,释放过滤器占用的资源。

四,配置 Servlet 过滤器(在web.xml中配置)

 过滤器通过 web.xml 文件中的两个 XML 标签来声明:
  1,<filter> : 定义过滤器的名称,并且声明过滤器实现类和 init() 参数。
   <filter-name> : 指定过滤器的名字;
   <filter-class> : 指定过滤器类的类名,包括类的路径;
   <init-param> : 为过滤器实例提供初始化参数,可以有多个;

  2,<filter-mapping> : 将过滤器与 servlet 或 URL 模式相关联。
   <filter-name> :  指定过滤器的名字,与<filter>中的子元素<filter-name>相对应;
   <url-pattern> :  指定和过滤器关联的URL,为”/*”表示所有URL;

  3,<filter-mapping>元素还可以包含0到4个<dispatcher>,指定过滤器对应的请求方式,
    可以是REQUEST,INCLUDE,FORWARD和ERROR之一,默认REQUEST.
   REQUEST
     当用户直接访问也面时,Web容器将会调用过滤器。如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()或forward()方法访问时,那么该过滤器就不会被调用。
   INCLUDE
   如果目标资源是通过RequestDispatcher的include()方法访问时,那么该过滤器将被调用。除此之外,该过滤器不会被调用。
   FORWARD
   如果目标资源是通过RequestDispatcher的forward()方法访问时,那么该过滤器将被调用,除此之外,该过滤器不会被调用。
   ERROR
     如果目标资源是通过声明式异常处理机制调用时,那么该过滤器将被调用。除此之外,过滤器不会被调用。

 在web.xml中配置Servlet和Servlet过滤器,应该先声明过滤器元素,再声明Servlet元素。
 两个或更多个过滤器应用到同一个资源,按照它们在配置文件中显示的先后次序调用它们。

 例子1:单个过滤器配置:容器将其应用于所有接收的请求
 ...
   <filter>   
  <filter-name>FilterName</filter-name>   
  <filter-class></filter-class> 
 </filter> 
 <filter-mapping>   
  <filter-name>FilterName</filter-name>   
  <url-pattern>/*</url-pattern> 
 </filter-mapping>
 ...

  例子2:过滤器应用到特定目录或资源(文件)的配置:此容器只有在接收到对 /mydocs 目录中的资源的请求时才会应用该过滤器。
 ...
   <filter>   
  <filter-name>FilterName</filter-name>   
  <filter-class>packageName.FilterName</filter-class> 
 </filter> 
 <filter-mapping>   
  <filter-name>FilterName</filter-name>   
  <url-pattern>/mydocs/*</url-pattern> 
 </filter-mapping>
 ...

 例子3:定义一个过滤器链:两个或更多个过滤器应用到同一个资源,按照它们在配置文件中显示的先后次序调用它们。
 ...
   <filter>   
  <filter-name>FilterOne</filter-name>   
  <filter-class>packageName.FilterOne</filter-class> 
 </filter> 
 <filter-mapping>   
  <filter-name>FilterOne</filter-name>   
  <url-pattern>/*</url-pattern> 
 </filter-mapping>

   <filter>   
  <filter-name>FilterTwo</filter-name>   
  <filter-class>packageName.FilterTwo</filter-class> 
 </filter> 
 <filter-mapping>   
  <filter-name>FilterTwo</filter-name>   
  <url-pattern>/mydocs/*</url-pattern> 
 </filter-mapping>
 ...

五,部署 Servlet 过滤器
 只需把过滤器类和其他 Web 组件类包括在一起,把 web.xml 文件(连同过滤器定义和过滤器映射声明)放进 Web 应用程序结构中,servlet 容器将处理之后的其他所有事情。


六,Servlet 过滤器实现注意事项
 1.由于Filter、FilterConfig、FilterChain都是位于javax.servlet包下,并非HTTP包所特有的,
 所以ServletRequest、ServletResponse在使用前都必须先转换成HttpServletRequest、HttpServletResponse再进行下一步操作。

 2.在web.xml中配置Servlet和Servlet过滤器,应该先声明过滤器元素,再声明Servlet元素。

 3.如果要在Servlet中观察过滤器生成的日志,应该确保在server.xml的localhost对应的<host>元素中配置如下<logger>元素:
  <Logger className = “org.apache.catalina.logger.FileLogger”
   directory = “logs”prefix = “localhost_log.”suffix=”.txt”
   timestamp = “true”/>

七,过滤器的实现方式
 过滤器实现方式在不保证功能前提下,从性能角度考虑有如下先后顺序:Decorator或Proxy模式;AOP拦截器。

 1,标准Servlet控制器
  包装了请求和响应对象。
  web容器来充当过滤管理器(FilterManager)和过滤链(FilterChain)来管理和协调过滤器。
  
  问题:功能覆盖范围上,也是一个scope,如果功能需求要为某个类的方法实现实现过滤,使用一个Servlet Filter这样过滤器实现。
   但是它对所有的Servlet请求都进行过滤,这无疑范了杀鸡取卵的错误,会造成系统性能上的损失。

 2,使用Decorator模式来定制过滤器
  如果过滤器是业务逻辑的一部分,而且在设计时,我们可以确定这些过滤器,进行特定指定的拦截。
  Decorator模式在点上针对性相当强,特别在这个点上有一系列过滤器需要实现时。
  
  如果某个过滤功能是很多类都需要的,会形成很多Decorator附加类,造成点形成面的情况,则升级使用AOP拦截器。

  优点:能够动态地为过滤器扩展功能。
   也可以使用FilterManager和FilterChain过滤器链负责协调和管理过滤处理,这样单独的过滤器就不用和其他过滤器直接通信了。

  问题:不能以一种标准的可移植的方式支持对请求和响应对象的包装,而且不能够修改请求对象。
   缺乏完善的缓存机制。当过滤器要控制输出流的时候,还必须引入某种形式的缓存机制。

 3,使用模板方法模式来定制过滤器。
  可以和其他方法混用。
  优点:这种方式是基于标准的过滤器的,基本过滤器作为一个基类,封装了过滤器API的所有细节。
   专注于预处理和后处理的所有逻辑。
   基本过滤器声明了每个过滤器要完成的方法,每个过滤器子类来定义这些定义方法。由超类来控制子类的控制流程。
 
 4,使用AOP框架拦截器。
  当功能不是针对某个具体类或方法(方法权限除外),而是一系列类,使用动态AOP拦截器,性能损耗也是值得的,而且是必要的。
  
八,过滤器的应用场合

简洁的说法:
 1.认证过滤:对用户请求进行统一认证。
 
 2.登录和审核过滤:对用户的访问请求进行审核和对请求信息进行日志记录。

 3,数据过滤:对用户发送的数据进行过滤,修改或替换。

 4.图像转换过滤 :转换图像的格式。

 5.数据压缩过滤 :对请求内容进行解压,对响应内容进行压缩。

 6.加密过滤 :对请求和响应进行加密处理。

 7.令牌过滤 :身份验证

 8.资源访问触发事件过滤 :

 9.XSL/T过滤

 10.Mime-type过滤

复杂的说法:
在适合使用装饰过滤器模式或者拦截器模式的任何地方,都可以使用过滤器:

加载:对于到达系统的所有请求,过滤器收集诸如浏览器类型、一天中的时间、转发 URL 等相关信息,并对它们进行日志记录。

性能:过滤器在内容通过线路传来并在到达 servlet 和 JSP 页面之前解压缩该内容,然后再取得响应内容,并在将响应内容发送到客户机机器之前将它转换为压缩格式。

安全:过滤器处理身份验证令牌的管理,并适当地限制安全资源的访问,提示用户进行身份验证和/或将他们指引到第三方进行身份验证。
 过滤器甚至能够管理访问控制列表(Access Control List,ACL),以便除了身份验证之外还提供授权机制。
 将安全逻辑放在过滤器中,而不是放在 servlet 或者 JSP 页面中,这样提供了巨大的灵活性。
 在开发期间,过滤器可以关闭(在 web.xml 文件中注释掉)。
 在生产应用中,过滤器又可以再次启用。此外还可以添加多个过滤器,以便根据需要提高安全、加密和不可拒绝的服务的等级。

会话处理:将 servlet 和 JSP 页面与会话处理代码混杂在一起可能会带来相当大的麻烦。
 使用过滤器来管理会话可以让 Web 页面集中精力考虑内容显示和委托处理,而不必担心会话管理的细节。

XSLT 转换:不管是使用移动客户端还是使用基于 XML 的 Web 服务,无需把逻辑嵌入应用程序就在 XML 语法之间执行转换的能力都绝对是无价的。


九,MVC 体系结构中的Servlet过滤器

 不管过滤器处于什么位置,过滤器在处理流中的应用都是相同的。过滤器旨在扩充 MVC 体系结构的请求/响应处理流。
 从 MVC 的观点看,调度器组件(它或者包括在控制器组件中,或者配合控制器组件工作)把请求转发给适当的应用程序组件以进行处理。
 这使得控制器层成为包括 Servlet 过滤器的最佳位置。通过把过滤器放在控制器组件本身的前面,过滤器可以应用于所有请求,
 或者通过将它放在控制器/调度器与模型和控制器之间,它可以应用于单独的 Web 组件。

 

十,应用示例或说明
 1,使用过滤器认证用户:
 每个过滤器也可以配置初始化参数,可以将不需要过滤的地址配置到这个Filter的配置参数中,
 过滤时,如果请求地址在配置参数中,则放行,这样就避免了在程序中硬编码。
 每个Filter中初始化时,都可以得到配置对象,在Filter中配置二个不需要过滤的地址,一个是登陆页面,一个是执行登陆认证的servlet;

 2,登录和审核过滤的示例:使用 servlet 过滤器来控制终端用户对应用程序特性的访问。
设计:
 通过显示基于用户角色的用户界面来控制对应用程序特性的访问。企业用户能够访问特定页面,但个人用户不能访问这样的页面。
 应用一个过滤器来处理用户请求并返回合适的页面。通过使用过滤器,您能够向一个基于 JSP 的应用程序添加这种类型的访问控制而无需更改现有的代码。
 
 这种基于过滤器的访问控制模型也很灵活,因为把用户角色映射到特定 JSP 的数据存储在一个 XML 文件中。
 因此,您可以修改映射而不用修改应用程序 — 不需要重新编译或重新部署。

实施:
     每当用户从一个包含 /controllerservlet模式的 URI 请求资源时就会调用AccessControlFilter的实例
 当访问控制过滤器被初始化后,从映射文件读取数据,而 AccessControlFilter.doFilter 方法负责处理过滤事务。
 在获取了用户角色和所请求页面的 URL 之后,doFilter 把这些值与映射数据对比。
 如果所请求的页面对用户角色是合适的,那么代码将调用 chain.doFilter 方法来调用该页面并继续正常的处理。
 否则,代码将在 chain.doFilter 之前调用 request.setAttribute,结果是 Controller Servlet 使用户重新进入到登录页面。
 
相关文件:
a,web.xml —— Web 部署描述符文件
 <filter>   
  <filter-name>AccessControlFilter</filter-name>   
  <filter-class>oracle.otnsamples.ibfbs.control.AccessControlFilter</filter-class>     
 </filter>   
 <filter-mapping>    
  <filter-name>AccessControlFilter</filter-name>    
  <url-pattern>/controllerservlet</url-pattern> 
 </filter-mapping>
  
b,Control.xml —— 描述事件、用户角色和 JSP 联系的xml文件
  <Event>
     <Name>BUYSTOCK</Name>
     <Class>oracle.otnsamples.ibfbs.trademanagement.helper.TradeManagementHelper</Class>
     <Method>buyStock</Method>
     <Screen>jsps/BuyStock.jsp</Screen>

     <Roles>
        <Role>USER</Role>
     </Roles>
  </Event>
   ...
  <Event>
     <Name>CORPUPLOAD</Name>
     <Class></Class>
     <Method></Method>
     <Screen>jsps/CorporateUpload.jsp</Screen>
     
  <Roles>
       <Role>CORP</Role>
     </Roles>
  </Event>
   ...
  <Event>
     <Name>CONFIGNEWSUPLOAD</Name>
     <Class>oracle.otnsamples.ibfbs.admin.helper.AdminHelper</Class>
     <Method>configNewsUpload</Method>

     <Screen>jsps/UploadData.jsp</Screen>
     <Roles>
        <Role>ADMIN</Role>
     </Roles>
  </Event>
   ...
  <Event>
     <Name>LOGIN</Name>
     <Class>oracle.otnsamples.ibfbs.usermanagement.helper.UserManagementHelper</Class>
     <Method>checkPassword</Method>
     <Screen>jsps/MyHome.jsp</Screen>

     <Roles>
        <Role>DEFAULT</Role>
        <Role>USER</Role>
        <Role>CORP</Role>
        <Role>ADMIN</Role>
     </Roles>
  </Event>    

c,AccessControlFilter.java —— 过滤器类

 ... 读取Control.xml,对用户的权限做检查...

 public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)                      
  throws IOException, ServletException {
  
  HttpSession session = ((HttpServletRequest) request).getSession();   
  String eventName = request.getParameter("EVENTNAME");   
  if (eventName != null && urlMap != null ) {     
   String role = (String) session.getAttribute("ROLE");     
   if (role == null) {
    role = "DEFAULT";     
   }

   URLMapping event = (URLMapping) urlMap.get(eventName);     
   
   if ((event != null) && (event.getRoles() != null) && (event.getRoles().length > 0)) {       
    // New session so not logged in yet. Redirect to login page       
    if (session.isNew())  {       
     request.setAttribute("EVENTNAME", "FIRSTPAGE");
    }      
    // If invalid access, redirect to login page       
    else  if (!event.isValidRole(role))  {       
     request.setAttribute("EVENTNAME", "LOGINPAGE");
    }    
   }
   
  }else {     
   request.setAttribute("EVENTNAME", "FIRSTPAGE");   
  }   
  // The privileges are sufficient to invoke this URL, continue normal   
  // processing of the request   
  chain.doFilter(request, response); 
 }

 ... ...

 3,对请求信息进行日志记录的示例

  public void doFilter(ServletRequest request,ServletResponse response,FilterChain chain)throws ServletException, IOException {
       //把ServletRequest对象构造为HttpServletRequest

   //从请求中提出需要的进行日志记录的信息
       String url = req.getRequestURI();

       HttpSession so = req.getSession();
       String canLog = (String)so.getAttribute(url);

       //如果第一次访问该页面,就进行日志处理
       if (canLog == null) {
        so.setAttribute(url, "Y");
        doLog();
       }
       chain.doFilter(request,response);
  }

 4,用过滤器来解决客户端和服务器端编码一致,防止中文乱码的问题。
  public class CharacterEncodingFilter implements Filter {
    protected FilterConfig filterConfig = null;
    protected String encoding = "";

    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
     throws IOException, ServletException {

           if(encoding != null) {
             servletRequest.setCharacterEncoding(encoding);
    }
      filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    }

    public void destroy() {
      filterConfig = null;
      encoding = null;
   }

       public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
      this.filterConfig = filterConfig;
           this.encoding = filterConfig.getInitParameter("encoding");

    }
  }


 5,使 Browser浏览器 不缓存页面的过滤器
  public class ForceNoCacheFilter implements Filter {
   。。。
   public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain filterChain)
    throws IOException, ServletException {
 
    ((HttpServletResponse) response).setHeader("Cache-Control","no-cache");
      ((HttpServletResponse) response).setHeader("Pragma","no-cache");
      ((HttpServletResponse) response).setDateHeader ("Expires", -1);

      filterChain.doFilter(request, response);
    }
   。。。
  }

 6,用于检测用户是否登陆的过滤器,如果未登录,则重定向到指的登录页面

  /**
   * 用于检测用户是否登陆的过滤器,如果未登录,则重定向到指的登录页面<p>
   * 配置参数<p>
   * checkSessionKey 需检查的在 Session 中保存的关键字<br/>
   * redirectURL 如果用户未登录,则重定向到指定的页面,URL不包括 ContextPath<br/>
   * notCheckURLList 不做检查的URL列表,以分号分开,并且 URL 中不包括 ContextPath<br/>
   */
  public class CheckLoginFilter implements Filter {
    protected FilterConfig filterConfig = null;
       private String redirectURL = null;
    private List notCheckURLList = new ArrayList();
    private String sessionKey = null;

    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
    throws IOException, ServletException {

      HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
    HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;

           HttpSession session = request.getSession();
      
    if(sessionKey == null) {
        filterChain.doFilter(request, response);
        return;
      }
      if((!checkRequestURIIntNotFilterList(request)) &&
      session.getAttribute(sessionKey) == null) {
        response.sendRedirect(request.getContextPath() + redirectURL);
        return;
      }
      filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    }

    public void destroy() {
      notCheckURLList.clear();
    }

    private boolean checkRequestURIIntNotFilterList(HttpServletRequest request) {

      String uri = request.getServletPath() + (request.getPathInfo() == null ? "" : request.getPathInfo());
      return notCheckURLList.contains(uri);
    }

    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
      this.filterConfig = filterConfig;
      redirectURL = filterConfig.getInitParameter("redirectURL");
           sessionKey = filterConfig.getInitParameter("checkSessionKey");

      String notCheckURLListStr = filterConfig.getInitParameter("notCheckURLList");

      if(notCheckURLListStr != null) {
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(notCheckURLListStr, ";");
        notCheckURLList.clear();
        while(st.hasMoreTokens()) {
          notCheckURLList.add(st.nextToken());
        }
      }
    }
  }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

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