spring-Springboot 使用【过滤器】实现在请求到达 Controller 之前修改请求体参数和在结果返回之前修改响应体

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前情提要

在项目中需要使用过滤器 在请求调用 Controller 方法前修改请求参数和在结果返回之前修改返回结果。

在 Controller 中定义如下接口：

@PostMapping("/hello")
public JSONObject hello(@RequestBody Map<String, Object> params) {
    return JSONObject.parseObject(JSON.toJSONString(params));
}

定义的过滤器如下：

public class ServNoFilter extends OncePerRequestFilter {
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        // 获取请求体内容
        String requestBody = getRequestBody(httpServletRequest);
        // 业务处理
        ......
        // 放行
        filterChain.doFilter(httpServletRequest, httpServletResponse);
    }

    private String getRequestBody(HttpServletRequest request) throws IOException {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(request.getReader());
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            sb.append(line);
        }
        return sb.toString();
    }
}

此时启动项目，访问接口，则会在控制台打印如下异常信息：Request processing failed; nested exception is java.lang.IllegalStateException: getReader() has already been called for this request。

表示在过滤器中已经通过 request.getReader() 方法将请求流读取。

如果在过滤器中将 getReader() 换成 getInputStream() 就会报请求体为空异常：org.springframework.http.converter.HttpMessageNotReadableException: Required request body is missing。

这是因为在 Servlet 中，请求对象的输入流只能被读取一次。而在第一次读取请求体时，Servlet 容器会将请求体保存在内存中，并将其解析成相应的请求参数和请求头信息。如果在后续的处理中再次读取请求体，就可能会导致数据错误或异常。

解决方案

自定义 HttpServletRequest 包装类 RequestWrapper

在 Servlet 中，原始的 HttpServletRequest 对象中的请求流（即请求体）只能读取一次。这是因为 HTTP 协议是基于流的协议，服务器在读取请求流时会将其消耗掉，一旦读取完毕，就无法再次读取

当 Servlet 容器读取完请求流后，会将请求的内容解析并储存在相应的属性中，如请求参数、请求头信息等。在后续的处理过程中，Servlet 可以从这些属性中获取请求内容，而不必再次读取请求流。

因此，我们需要自定义 RequestWrapper 将请求流保存下来，并提供方法来多次读取请求体的内容。

自定义 HttpServletRequest 包装类 RequestWrapper 如下：

/**
 * HttpServletRequest 包装类，允许在 Servlet 中多次读取请求体内容
 * 重写了 getInputStream()方法和 getReader() 方法，返回可以多次读取的流。
 */
public class RequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {

    private final byte[] body;

    /**
     * 构造 RequestWrapper 对象
     *
     * @param request 原始 HttpServletRequest 对象
     * @param context 请求体内容
     */
    public RequestWrapper(HttpServletRequest request, String context) {
        super(request);
        this.body = context.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
    }

    /**
     * 重写 getInputStream 方法，返回经过包装后的 ServletInputStream 对象
     *
     * @return 经过包装后的 ServletInputStream 对象
     */
    @Override
    public ServletInputStream getInputStream() {
        return new ServletInputStreamWrapper(new ByteArrayInputStream(body));
    }

    /**
     * 重写 getReader 方法，返回经过包装后的 BufferedReader 对象
     *
     * @return 经过包装后的 BufferedReader 对象
     */
    @Override
    public BufferedReader getReader() {
        return new BufferedReader(new InputStreamReader(getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
    }

    /**
     * 私有内部类，用于包装 ServletInputStream 对象
     */
    private static class ServletInputStreamWrapper extends ServletInputStream {
        private final ByteArrayInputStream inputStream;

        /**
         * 构造函数，传入待包装的 ByteArrayInputStream 对象
         *
         * @param inputStream 待包装的 ByteArrayInputStream 对象
         */
        public ServletInputStreamWrapper(ByteArrayInputStream inputStream) {
            this.inputStream = inputStream;
        }

        /**
         * 重写 read 方法，读取流中的下一个字节
         *
         * @return 读取到的下一个字节，如果已达到流的末尾，则返回-1
         */
        @Override
        public int read() {
            return inputStream.read();
        }

        /**
         * 覆盖 isFinished 方法，指示流是否已完成读取数据
         *
         * @return 始终返回 false，表示流未完成读取数据
         */
        @Override
        public boolean isFinished() {
            return false;
        }

        /**
         * 重写 isReady 方法，指示流是否准备好进行读取操作
         *
         * @return 始终返回 false，表示流未准备好进行读取操作
         */
        @Override
        public boolean isReady() {
            return false;
        }

        /**
         * 重写 setReadListener 方法，设置读取监听器
         *
         * @param readListener 读取监听器
         */
        @Override
        public void setReadListener(ReadListener readListener) {

        }
    }
}

自定义 HttpServletResponse 包装类 ResponseWrapper

与请求流（即请求体）一样，原始的 HttpServletResponse 对象中的响应流（即响应体）只能写入一次。当服务器在向客户端发送响应时，会将响应流写入到网络传输通道中，一旦写入完毕，就无法再次修改或写入。

因此我们需要通过自定义 ResponseWrapper 包装原始的 HttpServletResponse 对象并重写其输出流或者输出写方法，从而实现对响应流的修改和控制。

自定义 HttpServletResponse 包装类 ResponseWrapper 如下：

/**
 * HttpServletResponse 包装类对，提供对响应数据的处理和操作。
 */
public class ResponseWrapper extends HttpServletResponseWrapper {
    private final ByteArrayOutputStream outputStream;
    private ServletOutputStream servletOutputStream;
    private PrintWriter writer;

    /**
     * 构造函数，传入原始的 HttpServletResponse 对象
     *
     * @param response 原始的 HttpServletResponse 对象
     */
    public ResponseWrapper(HttpServletResponse response) {
        super(response);
        this.outputStream = new ByteArrayOutputStream();
    }

    /**
     * 重写 getOutputStream 方法，返回经过包装后的 ServletOutputStream 对象
     *
     * @return 经过包装后的 ServletOutputStream 对象
     */
    @Override
    public ServletOutputStream getOutputStream() {
        if (servletOutputStream == null) {
            servletOutputStream = new ServletOutputStreamWrapper(outputStream);
        }
        return servletOutputStream;
    }

    /**
     * 重写 getWriter 方法，返回经过包装后的 PrintWriter 对象
     *
     * @return 经过包装后的 PrintWriter 对象
     */
    @Override
    public PrintWriter getWriter() {
        if (writer == null) {
            writer = new PrintWriter(getOutputStream());
        }
        return writer;
    }

    /**
     * 获取响应数据，并指定字符集
     *
     * @param charsetName 字符集名称
     * @return 响应数据字符串
     */
    public String getResponseData(String charsetName) {
        Charset charset = Charset.forName(charsetName);
        byte[] bytes = outputStream.toByteArray();
        return new String(bytes, charset);
    }

    /**
     * 设置响应数据，并指定字符集
     *
     * @param responseData 响应数据字符串
     * @param charsetName  字符集名称
     */
    public void setResponseData(String responseData, String charsetName) {
        Charset charset = Charset.forName(charsetName);
        byte[] bytes = responseData.getBytes(charset);
        outputStream.reset();
        try {
            outputStream.write(bytes);
        } catch (IOException e) {
            // 处理异常
        }
        setCharacterEncoding(charsetName);
    }

    /**
     * 私有内部类，用于包装 ServletOutputStream 对象
     */
    private static class ServletOutputStreamWrapper extends ServletOutputStream {
        private final ByteArrayOutputStream outputStream;

        /**
         * 构造函数，传入待包装的 ByteArrayOutputStream 对象
         *
         * @param outputStream 待包装的 ByteArrayOutputStream 对象
         */
        public ServletOutputStreamWrapper(ByteArrayOutputStream outputStream) {
            this.outputStream = outputStream;
        }

        /**
         * 重写 write 方法，将指定字节写入输出流
         *
         * @param b 字节
         */
        @Override
        public void write(int b) {
            outputStream.write(b);
        }

        /**
         * 重写 isReady 方法，指示输出流是否准备好接收写入操作
         *
         * @return 始终返回 false，表示输出流未准备好接收写入操作
         */
        @Override
        public boolean isReady() {
            return false;
        }

        /**
         * 重写 setWriteListener 方法，设置写入监听器
         *
         * @param writeListener 写入监听器
         */
        @Override
        public void setWriteListener(WriteListener writeListener) {

        }
    }
}

自定义过滤器 MiddlewareFilter

我们的需求是：在请求到达服务器之前，对请求参数进行修改；在响应返回之前，对响应结果进行处理。

对于这样的需求，我们可以通过自定义过滤器来实现。大致实现思路如下：

修改请求参数（请求体），我们可以：
1. 获取请求体内容。
2. 修改请求体内容。
3. 将修改后的请求对象替换原来的请求对象，以便后续获取修改后的参数。
修改响应结果（响应体），我们可以：
1. 获取响应数据。
2. 对响应数据进行处理。
3. 将修改后的数据作为最终结果返回。

同时为了确保每个请求在请求时只会被过滤一次，我们可以继承 OncePerRequestFilter 来定义自己的过滤器。

最终，自定义过滤器如下：

public class MiddlewareFilter extends OncePerRequestFilter {

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        // 1. 从 HttpServletRequest 对象中获取请求体内容
        String requestBody = getRequestBody(httpServletRequest);

        // 2. 解析请求体内容为JSON对象
        JSONObject jsonBody = JSONObject.parseObject(requestBody);

        // 3. 修改请求体内容
        jsonBody.put("paramKey","paramValue");

        // 4. 包装 HttpServletRequest 对象为自定义的 RequestWrapper 对象，以便后续的处理
        RequestWrapper requestWrapper = new RequestWrapper(httpServletRequest, jsonBody.toJSONString());

        // 5. 包装 HttpServletResponse 对象为自定义的 ResponseWrapper 对象，以便后续的处理
        ResponseWrapper responseWrapper = new ResponseWrapper(httpServletResponse);

        // 6. 调用下一个过滤器或 Servlet
        filterChain.doFilter(requestWrapper, responseWrapper);

        // 7. 获取响应数据
        String responseData = responseWrapper.getResponseData(StandardCharsets.UTF_8.name());

        // 8. 解析响应数据为JSON对象
        JSONObject jsonData = JSONObject.parseObject(responseData);

        // 9. 在这里可以对响应数据进行处理
        jsonData.put("responseKey", "responseValue");

        // 10. 将修改后的 JSON 对象转换为字符串
        responseData = jsonData.toJSONString();

        // 11. 将修改后的 JSON 对象设置为最终的响应数据
        responseWrapper.setResponseData(responseData, StandardCharsets.UTF_8.name());

        // 12. 将响应数据写入原始的响应对象，解决响应数据无法被多个过滤器处理问题
        OutputStream outputStream = httpServletResponse.getOutputStream();
        outputStream.write(responseData.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        outputStream.flush();
    }

    /**
     * 获取请求体内容。
     *
     * @param request HttpServletRequest对象
     * @return 请求体内容
     * @throws IOException 如果读取请求体内容时发生I/O异常
     */
    private String getRequestBody(HttpServletRequest request) throws IOException {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(request.getInputStream()));
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            sb.append(line);
        }
        return sb.toString();
    }
}

配置过滤器

注解

通过 Java Servlet 3.0 规范中引入的 @WebFilter 注解配置过滤器。

@WebFilter 注解可以应用在实现了 Filter 接口或继承自 OncePerRequestFilter 的类上，标识该类为过滤器，并指定过滤器的相关配置，包括拦截的 URL 路径、执行顺序以及初始化参数等。

我们可以在 MiddlewareFilter 过滤器上使用 @WebFilter 注解注册该过滤器并指定执行该过滤器执行的顺序和拦截的 URL：

@WebFilter(value = "1000", urlPatterns = "/hello")
public class MiddlewareFilter extends OncePerRequestFilter {
    ......
}

value：设置过滤器的执行顺序，数字越小，优先级越高。
urlPatterns：指定要拦截的 URL 路径，允许指定多个 URL 路径urlPatterns = {"/hello","/hello1"}。

还需要再启动类上使用@ServletComponentScan注解扫描和注册带有 @WebServlet、@WebFilter 和 @WebListener 注解的组件：

@ServletComponentScan
@SpringBootApplication
public class Demo1Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Demo1Application.class, args);
    }

}

配置类

除了注解的形式配置过滤器，我们还可以通过配置类的形式进行配置。

创建 FilterConfig 类用于配置需要注册的过滤器，同时在类上添加 @Configuration 注解，标识该类为配置类，在项目启动时 Spring 会自动扫描该类中的 Bean 定义，并将其加载到容器中：

@Configuration
public class FilterConfig {

    @Bean
    public FilterRegistrationBean<MiddlewareFilter> middlewareFilter() {
        FilterRegistrationBean<MiddlewareFilter> registration = new FilterRegistrationBean<>();
        registration.setFilter(new MiddlewareFilter()); // 设置过滤器实例
        registration.addUrlPatterns("/hello"); // 拦截的 URL 路径
        registration.setOrder(1000); // 设置过滤器执行顺序（数字越小，越先执行）
        return registration;
    }

}

在类中我们定义了名为 middlewareFilter 的方法，用于注册我们自定义的 MiddlewareFilter 过滤器。

在方法中，创建了一个 FilterRegistrationBean 对象用于注册和配置过滤器，并设置 MiddlewareFilter 对象作为过滤器实例，指定了过滤器要拦截的 URL 路径，滤器执行顺序。

最后将 FilterRegistrationBean 对象返回，以便 Spring 自动进行注册和管理。

编写 Controller 测试

创建两个接口，同样的逻辑，接收一个请求体参数 params，再将接收的参数以 JSON 格式返回：

@RestController
public class BasicController {

    /**
     * 处理 /hello 请求的方法
     * @param params 请求体参数，以键值对的形式传递
     * @return 经过转换后的 JSONObject 对象
     */
    @PostMapping("/hello")
    public JSONObject hello(@RequestBody Map<String, Object> params) {
        return JSONObject.parseObject(JSON.toJSONString(params));
    }

    @PostMapping("/hello1")
    public JSONObject hello1(@RequestBody Map<String,Object> params) {
        return JSONObject.parseObject(JSON.toJSONString(params));
    }
}

启动项目，在 ApiFox 中分别以同样的请求参数发送 POST 请求调用 /hello、/hello1 接口：

请求参数：
```
{
    "name": "hello",
    "age": 20
}
```

/hello 接口返回结果：

{
    "paramKey": "paramValue",
    "responseKey": "responseValue",
    "name": "hello",
    "age": 20
}

/hello1 接口返回结果：
```
{
    "name": "hello",
    "age": 20
}
```

复制多个 MiddlewareFilter 过滤器模拟多层过滤器修改请求体参数和返回结果，测试结果如下：

{
    "paramKey": "paramValue",	//过滤器1
    "responseKey2": "responseValue2",	//过滤器2
    "responseKey": "responseValue",	//过滤器2
    "paramKey2": "paramValue2",	//过滤器1
    "name": "hello",
    "age": 20
}

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spring-Springboot 使用【过滤器】实现在请求到达 Controller 之前修改请求体参数和在结果返回之前修改响应体

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自定义 HttpServletRequest 包装类 RequestWrapper

自定义 HttpServletResponse 包装类 ResponseWrapper

自定义过滤器 MiddlewareFilter

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