一个具有REST风格项目的基本特征：
- 具有统一响应结构
- 前后台数据流转机制(HTTP消息与Java对象的互相转化机制)
- 统一的异常处理机制
- 参数验证机制
- Cors跨域请求机制
- 鉴权机制
一：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：
{
"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：
public class Result implements Serializable {
/**
* Comment for <code>serialVersionUID</code>
*/
private static final long serialVersionUID = -1776835663544058134L;
/**
* 处理结果
*/
private boolean success = true;
/**
* 返回信息
*/
private String message = "";
/**
* error code
*/
private String code = "0";
public Object data;
public boolean isSuccess() {
return success;
}
public void setSuccess(boolean success) {
this.success = success;
}
public String getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(String message) {
this.message = message;
}
public String getCode() {
return code;
}
public void setCode(String code) {
if (!code.equals("0")) {
success = false;
}
this.code = code;
}
public Object getData() {
return data;
}
public void setData(Object data) {
this.data = data;
}
}
二：前后台数据流转
java对象与json的转换问题
只需在Controller的方法参数中使用@RequestBody注解定义需要转化的参数即可；类似地，若需要对Controller的方法返回值进行转化，则需要在该返回值上使用@ResponseBody注解来定义。
或者使用：@RestController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。
需要注意的是，该特性在Spring 4.0中才引入。
除了使用注解来定义消息转化行为以外，我们还需要添加Jackson或者fastjsoon包进行支持。
在Spring配置文件中添加以下配置即可：
<!-- 该配置会自动注册RequestMappingHandlerMapping与RequestMappingHandlerAdapter两个Bean，
这是SpringMVC为@Controllers分发请求所必需的，并提供了数据绑定支持、@NumberFormatannotation支持、
@DateTimeFormat支持、@Valid支持、读写XML的支持和读写JSON的支持等功能。 -->
<mvc:annotation-driven />
三：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：
/**
* Title: 全局异常处理切面
* Description: 利用 @ControllerAdvice + @ExceptionHandler 组合处理Controller层RuntimeException异常
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:29:07
*/
@ControllerAdvice // 控制器增强
@ResponseBody
public class ExceptionAspect {
/** Log4j日志处理(@author: rico) */
private static final Logger log = Logger.getLogger(ExceptionAspect.class);
/**
* 400 - Bad Request
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
@ExceptionHandler(HttpMessageNotReadableException.class)
public Result handleHttpMessageNotReadableException(
HttpMessageNotReadableException e) {
log.error("could_not_read_json...", e);
return new Response().failure("could_not_read_json");
}
/**
* 400 - Bad Request
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
@ExceptionHandler({MethodArgumentNotValidException.class})
public Response handleValidationException(MethodArgumentNotValidException e) {
log.error("parameter_validation_exception...", e);
return new Result().failure("parameter_validation_exception");
}
/**
* 405 - Method Not Allowed。HttpRequestMethodNotSupportedException
* 是ServletException的子类,需要Servlet API支持
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.METHOD_NOT_ALLOWED)
@ExceptionHandler(HttpRequestMethodNotSupportedException.class)
public Result handleHttpRequestMethodNotSupportedException(
HttpRequestMethodNotSupportedException e) {
log.error("request_method_not_supported...", e);
return new Result().failure("request_method_not_supported");
}
/**
* 415 - Unsupported Media Type。HttpMediaTypeNotSupportedException
* 是ServletException的子类,需要Servlet API支持
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.UNSUPPORTED_MEDIA_TYPE)
@ExceptionHandler({ HttpMediaTypeNotSupportedException.class })
public Result handleHttpMediaTypeNotSupportedException(Exception e) {
log.error("content_type_not_supported...", e);
return new Result().failure("content_type_not_supported");
}
/**
* 500 - Internal Server Error
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
@ExceptionHandler(TokenException.class)
public Result handleTokenException(Exception e) {
log.error("Token is invaild...", e);
return new Result().failure("Token is invaild");
}
/**
* 500 - Internal Server Error
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
@ExceptionHandler(Exception.class)
public Result handleException(Exception e) {
log.error("Internal Server Error...", e);
return new Result().failure("Internal Server Error");
}
}
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Result对象。
四：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PUT请求，代码如下：
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
private UserService userService;
/** Log4j日志处理(@author: rico) */
private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);
public UserService getUserService() {
return userService;
}
@Resource(name = "userService")
public void setUserService(UserService userService) {
this.userService = userService;
}
@RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json",
consumes = "application/json")
public User addUser(@RequestBody User user) { // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
userService.addUser(user);
log.debug("添加用户 :" + user);
return user;
}
...
}
其中，User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：
public class User implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private int id;
private String uname;
private String passwd;
private String gentle;
private String email;
private String city;
public User() {
super();
}
// getter/setter
// toString
}
如果业务上需要确保User对象的uname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，这里仅通过@Valid注解来定义uname参数，并通过Bean Validation的参考实现Hibernate Validator的@NotEmpty注解来定义User类中的uname属性，就像下面这样：
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
private UserService userService;
/** Log4j日志处理(@author: rico) */
private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);
public UserService getUserService() {
return userService;
}
@Resource(name = "userService")
public void setUserService(UserService userService) {
this.userService = userService;
}
@RequestMapping(value = "/user", method = RequestMethod.PUT, produces = "application/json",
consumes = "application/json")
public User addUser(@RequestBody @Valid User user) { // 将接收到的HTTP消息转化为Java对象
userService.addUser(user);
log.debug("添加用户 :" + user);
return user;
}
...
}
public class User implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private int id;
@NotEmpty
private String uname;
private String passwd;
private String gentle;
private String email;
private String city;
public User() {
super();
}
// getter/setter
// toString
}
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：
<dependency>
<groupId>org.hibernate</groupId>
<artifactId>hibernate-validator</artifactId>
<version>${hibernate-validator.version}</version>
</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。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：
<bean class="org.springframework.validation.beanvalidation.MethodValidationPostProcessor"/>
最后，我们在全局异常处理类中添加对参数验证异常的处理方法，代码如下：
@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {
/**
* 400 - Bad Request
*/
@ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
@ExceptionHandler(ValidationException.class)
public Result handleValidationException(ValidationException e) {
logger.error("参数验证失败", e);
return new Result().failure("validation_exception");
}
}
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。
五：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：
/**
* Title: 跨域访问处理(跨域资源共享)
* Description: 解决前后端分离架构中的跨域问题
* @author zhuzhen
* @created 2018年04月17日 下午5:00:09
*/
public class CorsFilter implements Filter {
/** Log4j日志处理(@author: rico) */
private static final Logger log = Logger.getLogger(UserController.class);
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");
}
/**
* @description 通过CORS技术实现AJAX跨域访问,只要将CORS响应头写入response对象中即可
* @author zhuzhen
* @created 2018年04月17日 下午5:02:38
* @param req
* @param res
* @param chain
* @throws IOException
* @throws ServletException
* @see javax.servlet.Filter#doFilter(javax.servlet.ServletRequest, javax.servlet.ServletResponse, javax.servlet.FilterChain)
*/
@Override
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res,
FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
String currentOrigin = request.getHeader("Origin");
log.debug("currentOrigin : " + currentOrigin);
if (StringUtil.isNotEmpty(allowOrigin)) {
List<String> allowOriginList = Arrays
.asList(allowOrigin.split(","));
log.debug("allowOriginList : " + allowOrigin);
if (CollectionUtil.isNotEmpty(allowOriginList)) {
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：
<!-- 通过CORS技术实现AJAX跨域访问 -->
<filter>
<filter-name>corsFilter</filter-name>
<filter-class>cn.edu.tju.rico.filter.CorsFilter</filter-class>
<init-param>
<param-name>allowOrigin</param-name>
<param-value>http://localhost:8020</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,X-Token</param-value>
</init-param>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>corsFilter</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</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。
六：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：
/**
* Title: REST 鉴权
* Description: 登录用户的身份鉴权
* @author zhuzhen
* @created 2018年04月17日 下午4:41:43
*/
public interface TokenManager {
String createToken(String username);
boolean checkToken(String token);
void deleteToken(String token);
}
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：
/**
* Title: TokenManager的默认实现
* Description: 管理 Token
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:41:32
*/
public class DefaultTokenManager implements TokenManager {
/** 将token存储到JVM内存(ConcurrentHashMap)中 (@author: rico) */
private static Map<String, String> tokenMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();
/**
* @description 利用UUID创建Token(用户登录时，创建Token)
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:46:46
* @param username
* @return
* @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#createToken(java.lang.String)
*/
public String createToken(String username) {
String token = CodecUtil.createUUID();
tokenMap.put(token, username);
return token;
}
/**
* @description Token验证(用户登录验证)
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:46:50
* @param token
* @return
* @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#checkToken(java.lang.String)
*/
public boolean checkToken(String token) {
return !StringUtil.isEmpty(token) && tokenMap.containsKey(token);
}
/**
* @description Token删除(用户登出时，删除Token)
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:46:54
* @param token
* @see cn.edu.tju.rico.authorization.TokenManager#deleteToken(java.lang.String)
*/
@Override
public void deleteToken(String token) {
// TODO Auto-generated method stub
tokenMap.remove(token);
}
}
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：
/**
* Title:安全检查切面(是否登录检查)
* Description: 通过验证Token维持登录状态
*
* @author rico
* @created 2017年7月4日 下午4:32:34
*/
@Component
@Aspect
public class SecurityAspect {
/** Log4j日志处理(@author: rico) */
private static final Logger log = Logger.getLogger(SecurityAspect.class);
private TokenManager tokenManager;
@Resource(name = "tokenManager")
public void setTokenManager(TokenManager tokenManager) {
this.tokenManager = tokenManager;
}
@Around("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping)")
public Object execute(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
// 从切点上获取目标方法
MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
log.debug("methodSignature : " + methodSignature);
Method method = methodSignature.getMethod();
log.debug("Method : " + method.getName() + " : "
+ method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class));
// 若目标方法忽略了安全性检查,则直接调用目标方法
if (method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class)) {
return pjp.proceed();
}
// 从 request header 中获取当前 token
String token = WebContextUtil.getRequest().getHeader(
Constants.DEFAULT_TOKEN_NAME);
// 检查 token 有效性
if (!tokenManager.checkToken(token)) {
String message = String.format("token [%s] is invalid", token);
log.debug("message : " + message);
throw new TokenException(message);
}
// 调用目标方法
return pjp.proceed();
}
}
若要使SecurityAspect生效，则需要在SpringMVC配置文件中添加如下Spring 配置：
<!-- 启用注解扫描，并定义组件查找规则 ，mvc层只负责扫描@Controller、@ControllerAdvice -->
<!-- base-package 如果多个，用“,”分隔 -->
<context:component-scan base-package="cn.edu.tju.rico"
use-default-filters="false">
<!-- 扫描 @Controller -->
<context:include-filter type="annotation"
expression="org.springframework.stereotype.Controller" />
<!-- 控制器增强，使一个Contoller成为全局的异常处理类，类中用@ExceptionHandler方法注解的方法可以处理所有Controller发生的异常 -->
<context:include-filter type="annotation"
expression="org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice" />
</context:component-scan>
<!-- 支持Controller的AOP代理 -->
<aop:aspectj-autoproxy />
最后，别忘了在web.xml中添加允许的X-Token响应头，配置如下：
<init-param>
<param-name>allowHeaders</param-name>
<param-value>Content-Type,X-Token</param-value>
</init-param>
