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從MVC到前后端分離

來源:csdn 發布時間:2015-10-26 閱讀次數:

  1. 理解MVC

  MVC是一種經典的設計模式,全名為Model-View-Controller,即模型-視圖-控制器。

  其中,模型是用于封裝數據的載體,例如,在Java中一般通過一個簡單的POJO(Plain Ordinary Java Object)來表示,其本質是一個普通的Java Bean,包含一系列的成員變量及其getter/setter方法。對于視圖而言,它更加偏重于展現,也就是說,視圖決定了界面到底長什么樣子,在Java中可通過JSP來充當視圖,或者通過純HTML的方式進行展現,而后者才是目前的主流。模型和視圖需要通過控制器來進行粘合,例如,用戶發送一個HTTP請求,此時該請求首先會進入控制器,然后控制器去獲取數據并將其封裝為模型,最后將模型傳遞到視圖中進行展現。

  綜上所述,MVC的交互過程如圖1所示。

  2. MVC模式的優點與不足

  MVC模式早在上個世紀70年代就誕生了,直到今天它依然存在,可見生命力相當之強。MVC模式最早用于Smalltalk語言中,最后在其它許多開發語言中都得到了很好的應用,例如,Java中的Struts、Spring MVC等框架。正是因為這些MVC框架的出現,才讓MVC模式真正落地,讓開發更加高效,讓代碼耦合度盡量減小,讓應用程序各部分的職責更加清晰。

  既然MVC模式這么好,難道它就沒有不足的地方嗎?我認為MVC至少有以下三點不足:

  1. 每次請求必須經過“控制器->模型->視圖”這個流程,用戶才能看到最終的展現的界面,這個過程似乎有些復雜。
  2. 實際上視圖是依賴于模型的,換句話說,如果沒有模型,視圖也無法呈現出最終的效果。
  3. 渲染視圖的過程是在服務端來完成的,最終呈現給瀏覽器的是帶有模型的視圖頁面,性能無法得到很好的優化。

  為了使數據展現過程更加直接,并且提供更好的用戶體驗,我們有必要對MVC模式進行改進。不妨這樣來嘗試,首先從瀏覽器發送AJAX請求,然后服務端接受該請求并返回JSON數據返回給瀏覽器,最后在瀏覽器中進行界面渲染。

  改進后的MVC模式如圖2所示。

  也就是說,我們輸入的是AJAX請求,輸出的是JSON數據,市面上有這樣的技術來實現這個功能嗎?答案是REST。

REST全稱是Representational State Transfer(表述性狀態轉移),它是Roy Fielding博士在2000年寫的一篇關于軟件架構風格的論文,此文一出,威震四方!國內外許多知名互聯網公司紛紛開始采用這種輕量級的Web服務,大家習慣將其稱為RESTful Web Services,或簡稱REST服務。]

  如果將瀏覽器這一端視為前端,而服務器那一端視為后端的話,可以將以上改進后的MVC模式簡化為以下前后端分離模式,如圖3所示。

  可見,有了REST服務,前端關注界面展現,后端關注業務邏輯,分工明確,職責清晰。那么,如何使用REST服務將應用程序進行前后端分離呢?我們接下來繼續探討,首先我們需要認識REST。

  3. 認識REST

  REST本質上是使用URL來訪問資源種方式。眾所周知,URL就是我們平常使用的請求地址了,其中包括兩部分:請求方式與請求路徑,比較常見的請求方式是GET與POST,但在REST中又提出了幾種其它類型的請求方式,匯總起來有六種:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。尤其是前四種,正好與CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增刪改查)四種操作相對應,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(刪),這正是REST與CRUD的異曲同工之妙!需要強調的是,REST是“面向資源”的,這里提到的資源,實際上就是我們常說的領域對象,在系統設計過程中,我們經常通過領域對象來進行數據建模。

  REST是一個“無狀態”的架構模式,因為在任何時候都可以由客戶端發出請求到服務端,最終返回自己想要的數據,當前請求不會受到上次請求的影響。也就是說,服務端將內部資源發布REST服務,客戶端通過URL來訪問這些資源,這不就是SOA所提倡的“面向服務”的思想嗎?所以,REST也被人們看做是一種“輕量級”的SOA實現技術,因此在企業級應用與互聯網應用中都得到了廣泛應用。

  下面我們舉幾個例子對REST請求進行簡單描述:

  可見,請求路徑相同,但請求方式不同,所代表的業務操作也不同,例如,/advertiser/1這個請求,帶有GET、PUT、DELETE三種不同的請求方式,對應三種不同的業務操作。

  雖然REST看起來還是很簡單的,實際上我們往往需要提供一個REST框架,讓其實現前后端分離架構,讓開發人員將精力集中在業務上,而并非那些具體的技術細節。下面我們將使用Java技術來實現這個REST框架,整體框架會基于Spring進行開發。

  4. 實現REST框架

  4.1 統一響應結構

  使用REST框架實現前后端分離架構,我們需要首先確定返回的JSON響應結構是統一的,也就是說,每個REST請求將返回相同結構的JSON響應結構。不妨定義一個相對通用的JSON響應結構,其中包含兩部分:元數據與返回值,其中,元數據表示操作是否成功與返回值消息等,返回值對應服務端方法所返回的數據。該JSON響應結構如下:

{
	"meta": {
		"success": true,
		"message": "ok"
	},
	"data": ...
}

  為了在框架中映射以上JSON響應結構,我們需要編寫一個Response類與其對應:

public class Response {

    private static final String OK = "ok";
    private static final String ERROR = "error";

    private Meta meta;
    private Object data;

    public Response success() {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        return this;
    }

    public Response success(Object data) {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        this.data = data;
        return this;
    }

    public Response failure() {
        this.meta = new Meta(false, ERROR);
        return this;
    }

    public Response failure(String message) {
        this.meta = new Meta(false, message);
        return this;
    }

    public Meta getMeta() {
        return meta;
    }

    public Object getData() {
        return data;
    }

    public class Meta {

        private boolean success;
        private String message;

        public Meta(boolean success) {
            this.success = success;
        }

        public Meta(boolean success, String message) {
            this.success = success;
            this.message = message;
        }

        public boolean isSuccess() {
            return success;
        }

        public String getMessage() {
            return message;
        }
    }
}

  以上Response類包括兩類通用返回值消息:ok與error,還包括兩個常用的操作方法:success( )與failure( ),通過一個內部類來展現元數據結構,我們在下文中多次會使用該Response類。

  實現該REST框架需要考慮許多問題,首當其沖的就是對象序列化問題。

  4.2 實現對象序列化

想要解釋什么是對象序列化?不妨通過一些例子進行說明。比如,通過瀏覽器發送了一個普通的HTTP請求,該請求攜帶了一個JSON格式的參數,在服務端需要將該JSON參數轉換為普通的Java對象,這個轉換過程稱為序列化。再比如,在服務端獲取了數據,此時該數據是一個普通的Java對象,然后需要將這個Java對象轉換為JSON字符串,并將其返回到瀏覽器中進行渲染,這個轉換過程稱為反序列化。不管是序列化還是反序列化,我們一般都稱為序列化。

  實際上,Spring MVC已經為我們提供了這類序列化特性,只需在Controller的方法參數中使用@RequestBody注解定義需要反序列化的參數即可,如以下代碼片段:

@Controller
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}

  若需要對Controller的方法返回值進行序列化,則需要在該返回值上使用@ResponseBody注解來定義,如以下代碼片段:

@Controller
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)
    public @ResponseBody Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {
        ...
    }
}

  當然,@ResponseBody注解也可以定義在類上,這樣所有的方法都繼承了該特性。由于經常會使用到@ResponseBody注解,所以Spring提供了一個名為@RestController的注解來取代以上的@Controller注解,這樣我們就可以省略返回值前面的@ResponseBody注解了,但參數前面的@RequestBody注解是無法省略的。實際上,看看Spring中對應@RestController注解的源碼便可知曉:

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Controller
@ResponseBody
public @interface RestController {

    String value() default "";
}

  可見,@RestController注解已經被@Controller與@ResponseBody注解定義過了,Spring框架會識別這類注解。需要注意的是,該特性在Spring 4.0中才引入。

  因此,我們可將以上代碼進行如下改寫:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }

    @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)
    public Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {
        ...
    }
}

  除了使用注解來定義序列化行為以外,我們還需要使用Jackson來提供JSON的序列化操作,在Spring配置文件中只需添加以下配置即可:

<mvc:annotation-driven>
    <mvc:message-converters>
        <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter"/>
    </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>

  若需要對Jackson的序列化行為進行定制,比如,排除值為空屬性、進行縮進輸出、將駝峰轉為下劃線、進行日期格式化等,這又如何實現呢?

  首先,我們需要擴展Jackson提供的ObjectMapper類,代碼如下:

public class CustomObjectMapper extends ObjectMapper {

    private boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = false;
    private String dateFormatPattern;

    public void setCamelCaseToLowerCaseWithUnderscores(boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {
        this.camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = camelCaseToLowerCaseWithUnderscores;
    }

    public void setDateFormatPattern(String dateFormatPattern) {
        this.dateFormatPattern = dateFormatPattern;
    }

    public void init() {
        // 排除值為空屬性
        setSerializationInclusion(JsonInclude.Include.NON_NULL);
        // 進行縮進輸出
        configure(SerializationFeature.INDENT_OUTPUT, true);
        // 將駝峰轉為下劃線
        if (camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {
            setPropertyNamingStrategy(PropertyNamingStrategy.CAMEL_CASE_TO_LOWER_CASE_WITH_UNDERSCORES);
        }
        // 進行日期格式化
        if (StringUtil.isNotEmpty(dateFormatPattern)) {
            DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(dateFormatPattern);
            setDateFormat(dateFormat);
        }
    }
}

  然后,將CustomObjectMapper注入到MappingJackson2HttpMessageConverter中,Spring配置如下:

<bean id="objectMapper" class="com.xxx.api.json.CustomObjectMapper" init-method="init">
    <property name="camelCaseToLowerCaseWithUnderscores" value="true"/>
    <property name="dateFormatPattern" value="yyyy-MM-dd HH:mm:ss"/>
</bean>

<mvc:annotation-driven>
    <mvc:message-converters>
        <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter">
            <property name="objectMapper" ref="objectMapper"/>
        </bean>
    </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>

  通過以上過程,我們已經完成了一個基于Spring MVC的REST框架,只不過該框架還非常單薄,還缺乏很多關鍵性特性,尤其是異常處理。

  4.3 處理異常行為

  在Spring MVC中,我們可以使用AOP技術,編寫一個全局的異常處理切面類,用它來統一處理所有的異常行為,在Spring 3.2中才開始提供。使用法很簡單,只需定義一個類,并通過@ControllerAdvice注解將其標注即可,同時需要使用@ResponseBody注解表示返回值可序列化為JSON字符串。代碼如下:

@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler(HttpMessageNotReadableException.class)
    public Response handleHttpMessageNotReadableException(HttpMessageNotReadableException e) {
        logger.error("參數解析失敗", e);
        return new Response().failure("could_not_read_json");
    }

    /**
     * 405 - Method Not Allowed
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.METHOD_NOT_ALLOWED)
    @ExceptionHandler(HttpRequestMethodNotSupportedException.class)
    public Response handleHttpRequestMethodNotSupportedException(HttpRequestMethodNotSupportedException e) {
        logger.error("不支持當前請求方法", e);
        return new Response().failure("request_method_not_supported");
    }

    /**
     * 415 - Unsupported Media Type
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.UNSUPPORTED_MEDIA_TYPE)
    @ExceptionHandler(HttpMediaTypeNotSupportedException.class)
    public Response handleHttpMediaTypeNotSupportedException(Exception e) {
        logger.error("不支持當前媒體類型", e);
        return new Response().failure("content_type_not_supported");
    }

    /**
     * 500 - Internal Server Error
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Response handleException(Exception e) {
        logger.error("服務運行異常", e);
        return new Response().failure(e.getMessage());
    }
}

  可見,在ExceptionAdvice類中包含一系列的異常處理方法,每個方法都通過@ResponseStatus注解定義了響應狀態碼,此外還通過@ExceptionHandler注解指定了具體需要攔截的異常類。以上過程只是包含了一部分的異常情況,若需處理其它異常,可添加方法具體的方法。需要注意的是,在運行時從上往下依次調用每個異常處理方法,匹配當前異常類型是否與@ExceptionHandler注解所定義的異常相匹配,若匹配,則執行該方法,同時忽略后續所有的異常處理方法,最終會返回經JSON序列化后的Response對象。

  4.4 支持參數驗證

  我們回到上文所提到的示例,這里處理一個普通的POST請求,代碼如下:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}

  其中,AdvertiserParam參數包含若干屬性,通過以下類結構可見,它是一個傳統的POJO:

public class AdvertiserParam {

    private String advertiserName;
    
    private String description;

    // 省略 getter/setter 方法
}

  如果業務上需要確保AdvertiserParam對象的advertiserName屬性必填,如何實現呢?

  若將這類參數驗證的代碼寫死在Controller中,勢必會與正常的業務邏輯攪在一起,導致責任不夠單一,違背于“單一責任原則”。建議將其參數驗證行為從Controller中剝離出來,放到另外的類中,這里僅提供一個@Valid注解來定義AdvertiserParam參數,并在AdvertiserParam類中通過@NotEmpty注解來定義advertiserName屬性,就像下面這樣:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody @Valid AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}

public class AdvertiserParam {

    @NotEmpty
    private String advertiserName;
    
    private String description;

    // 省略 getter/setter 方法
}

  這里的@Valid注解實際上是Validation Bean規范提供的注解,該規范已由Hibernate Validator框架實現,因此需要添加以下Maven依賴到pom.xml文件中:  

<dependency>
    <groupId>org.hibernate</groupId>
    <artifactId>hibernate-validator</artifactId>
    <version>${hibernate-validator.version}</version>
</dependency>

  需要注意的是,Hibernate Validator與Hibernate沒有任何依賴關系,唯一有聯系的只是都屬于JBoss公司的開源項目而已。

  要實現@NotEmpty注解的功能,我們需要做以下幾件事情。

  首先,定義一個@NotEmpty注解類,代碼如下:

@Documented
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Constraint(validatedBy = NotEmptyValidator.class)
public @interface NotEmpty {

    String message() default "not_empty";

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

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

  以上注解類必須包含message、groups、payload三個屬性,因為這是規范所要求的,此外,需要通過@Constraint注解指定一個驗證器類,這里對應的是NotEmptyValidator,其代碼如下:

public class NotEmptyValidator implements ConstraintValidator<NotEmpty, String> {

    @Override
    public void initialize(NotEmpty constraintAnnotation) {
    }

    @Override
    public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
        return StringUtil.isNotEmpty(value);
    }
}

  以上驗證器類實現了ConstraintValidator接口,并在該接口的isValid( )方法中完成了具體的參數驗證邏輯。需要注意的是,實現接口時需要指定泛型,第一個參數表示驗證注解類型(NotEmpty),第二個參數表示需要驗證的參數類型(String)。

  然后,我們需要在Spring配置文件中開啟該特性,需添加如下配置:  

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

  最后,需要在全局異常處理類中添加參數驗證處理方法,代碼如下:

@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler(ValidationException.class)
    public Response handleValidationException(ValidationException e) {
        logger.error("參數驗證失敗", e);
        return new Response().failure("validation_exception");
    }
}

  至此,REST框架已集成了Bean Validation特性,我們可以使用各種注解來完成所需的參數驗證行為了。

  看似該框架可以在本地成功跑起來,整個架構包含兩個應用,前端應用提供純靜態的HTML頁面,后端應用發布REST API,前端需要通過AJAX調用后端發布的REST API,然而AJAX是不支持跨域訪問的,也就是說,前后端兩個應用必須在同一個域名下才能訪問。這是非常嚴重的技術障礙,一定需要找到解決方案。

  4.5 解決跨域問題

  比如,前端應用為靜態站點且部署在http://web.xxx.com域下,后端應用發布REST API并部署在http://api.xxx.com域下,如何使前端應用通過AJAX跨域訪問后端應用呢?這需要使用到CORS技術來實現,這也是目前最好的解決方案了。

  [CORS全稱為Cross Origin Resource Sharing(跨域資源共享),服務端只需添加相關響應頭信息,即可實現客戶端發出AJAX跨域請求。]

  CORS技術非常簡單,易于實現,目前絕大多數瀏覽器均已支持該技術(IE8瀏覽器也支持了),服務端可通過任何編程語言來實現,只要能將CORS響應頭寫入response對象中即可。

  下面我們繼續擴展REST框架,通過CORS技術實現AJAX跨域訪問。

  首先,我們需要編寫一個Filter,用于過濾所有的HTTP請求,并將CORS響應頭寫入response對象中,代碼如下:

public class CorsFilter implements Filter {

    private String allowOrigin;
    private String allowMethods;
    private String allowCredentials;
    private String allowHeaders;
    private String exposeHeaders;

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        allowOrigin = filterConfig.getInitParameter("allowOrigin");
        allowMethods = filterConfig.getInitParameter("allowMethods");
        allowCredentials = filterConfig.getInitParameter("allowCredentials");
        allowHeaders = filterConfig.getInitParameter("allowHeaders");
        exposeHeaders = filterConfig.getInitParameter("exposeHeaders");
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowOrigin)) {
            List<String> allowOriginList = Arrays.asList(allowOrigin.split(","));
            if (CollectionUtil.isNotEmpty(allowOriginList)) {
                String currentOrigin = request.getHeader("Origin");
                if (allowOriginList.contains(currentOrigin)) {
                    response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", currentOrigin);
                }
            }
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowMethods)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", allowMethods);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowCredentials)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Credentials", allowCredentials);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", allowHeaders);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(exposeHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", exposeHeaders);
        }
        chain.doFilter(req, res);
    }

    @Override
    public void destroy() {
    }
}

  以上CorsFilter將從web.xml中讀取相關Filter初始化參數,并將在處理HTTP請求時將這些參數寫入對應的CORS響應頭中,下面大致描述一下這些CORS響應頭的意義:

  • Access-Control-Allow-Origin:允許訪問的客戶端域名,例如:http://web.xxx.com,若為*,則表示從任意域都能訪問,即不做任何限制。
  • Access-Control-Allow-Methods:允許訪問的方法名,多個方法名用逗號分割,例如:GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS。
  • Access-Control-Allow-Credentials:是否允許請求帶有驗證信息,若要獲取客戶端域下的cookie時,需要將其設置為true。
  • Access-Control-Allow-Headers:允許服務端訪問的客戶端請求頭,多個請求頭用逗號分割,例如:Content-Type。
  • Access-Control-Expose-Headers:允許客戶端訪問的服務端響應頭,多個響應頭用逗號分割。

  需要注意的是,CORS規范中定義Access-Control-Allow-Origin只允許兩種取值,要么為*,要么為具體的域名,也就是說,不支持同時配置多個域名。為了解決跨多個域的問題,需要在代碼中做一些處理,這里將Filter初始化參數作為一個域名的集合(用逗號分隔),只需從當前請求中獲取Origin請求頭,就知道是從哪個域中發出的請求,若該請求在以上允許的域名集合中,則將其放入Access-Control-Allow-Origin響應頭,這樣跨多個域的問題就輕松解決了。

  以下是web.xml中配置CorsFilter的方法:

<filter>
    <filter-name>corsFilter</filter-name>
    <filter-class>com.xxx.api.cors.CorsFilter</filter-class>
    <init-param>
        <param-name>allowOrigin</param-name>
        <param-value>http://web.xxx.com</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowMethods</param-name>
        <param-value>GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowCredentials</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowHeaders</param-name>
        <param-value>Content-Type</param-value>
    </init-param>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>corsFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

  完成以上過程即可實現AJAX跨域功能了,但似乎還存在另外一個問題,由于REST是無狀態的,后端應用發布的REST API可在用戶未登錄的情況下被任意調用,這顯然是不安全的,如何解決這個問題呢?我們需要為REST請求提供安全機制。

  4.6 提供安全機制

  解決REST安全調用問題,可以做得很復雜,也可以做得特簡單,可按照以下過程提供REST安全機制:

  1. 當用戶登錄成功后,在服務端生成一個token,并將其放入內存中(可放入JVM或Redis中),同時將該token返回到客戶端。
  2. 在客戶端中將返回的token寫入cookie中,并且每次請求時都將token隨請求頭一起發送到服務端。
  3. 提供一個AOP切面,用于攔截所有的Controller方法,在切面中判斷token的有效性。
  4. 當登出時,只需清理掉cookie中的token即可,服務端token可設置過期時間,使其自行移除。

  首先,我們需要定義一個用于管理token的接口,包括創建token與檢查token有效性的功能。代碼如下: 

public interface TokenManager {

    String createToken(String username);

    boolean checkToken(String token);
}

然后,我們可提供一個簡單的TokenManager實現類,將token存儲到JVM內存中。代碼如下:

public class DefaultTokenManager implements TokenManager {

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

    @Override
    public String createToken(String username) {
        String token = CodecUtil.createUUID();
        tokenMap.put(token, username);
        return token;
    }

    @Override
    public boolean checkToken(String token) {
        return !StringUtil.isEmpty(token) && tokenMap.containsKey(token);
    }
}

  需要注意的是,如果需要做到分布式集群,建議基于Redis提供一個實現類,將token存儲到Redis中,并利用Redis與生俱來的特性,做到token的分布式一致性。

  然后,我們可以基于Spring AOP寫一個切面類,用于攔截Controller類的方法,并從請求頭中獲取token,最后對token有效性進行判斷。代碼如下:

public class SecurityAspect {

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

    private TokenManager tokenManager;
    private String tokenName;

    public void setTokenManager(TokenManager tokenManager) {
        this.tokenManager = tokenManager;
    }

    public void setTokenName(String tokenName) {
        if (StringUtil.isEmpty(tokenName)) {
            tokenName = DEFAULT_TOKEN_NAME;
        }
        this.tokenName = tokenName;
    }

    public Object execute(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // 從切點上獲取目標方法
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
        Method method = methodSignature.getMethod();
        // 若目標方法忽略了安全性檢查,則直接調用目標方法
        if (method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class)) {
            return pjp.proceed();
        }
        // 從 request header 中獲取當前 token
        String token = WebContext.getRequest().getHeader(tokenName);
        // 檢查 token 有效性
        if (!tokenManager.checkToken(token)) {
            String message = String.format("token [%s] is invalid", token);
            throw new TokenException(message);
        }
        // 調用目標方法
        return pjp.proceed();
    }
}

  若要使SecurityAspect生效,則需要添加如下Spring 配置:

<bean id="securityAspect" class="com.xxx.api.security.SecurityAspect">
    <property name="tokenManager" ref="tokenManager"/>
    <property name="tokenName" value="X-Token"/>
</bean>

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

  最后,別忘了在web.xml中添加允許的X-Token響應頭,配置如下:

<init-param>
    <param-name>allowHeaders</param-name>
    <param-value>Content-Type,X-Token</param-value>
</init-param>

  總結

  本文從經典的MVC模式開始,對MVC模式是什么以及該模式存在的不足進行了簡述。然后引出了如何對MVC模式的改良,讓其轉變為前后端分離架構,以及解釋了為何要進行前后端分離。最后通過REST服務將前后端進行解耦,并提供了一款基于Java的REST框架的主要實現過程,尤其是需要注意的核心技術問題及其解決方案。希望本文對正在探索前后端分離的讀者們有所幫助,期待與大家共同探討。

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MVC
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