前言
在构建基于 Spring 的 Web 应用程序时，了解初始化流程是至关重要的。本文将详细介绍 Servlet 容器的初始化过程，并重点探讨 Spring 框架在其中的作用，特别是 ServletContainerInitializer、SpringServletContainerInitializer 和 WebApplicationInitializer 这些关键机制。
一、Servlet 容器初始化过程
在理解 Spring 框架在 Web 应用程序初始化中的作用之前，首先需要了解 Servlet 容器的初始化过程。Servlet 容器负责加载和初始化 Web 应用程序中的 Servlet、Filter 和 Listener，并在应用程序启动时执行一系列初始化操作。
- Servlet 容器启动：当启动 Web 应用程序时，Servlet容器（如 Tomcat、Jetty 等）会启动并开始初始化。
- 扫描部署描述符：Servlet 容器会扫描部署描述符（
web.xml文件），了解 Web 应用程序中的Servlet、Filter 和 Listener 配置。 - 初始化 Servlet：Servlet 容器根据 web.xml 中的配置，初始化 Servlet，并调用其 init() 方法。
- 初始化 Filter：类似地，Servlet 容器也会初始化在 web.xml 中配置的 Filter，并调用其 init() 方法。
- 初始化 Listener：容器会初始化在 web.xml 中配置的 Listener，并调用其相应的初始化方法。
- 执行 ServletContext 监听器：容器还会触发 ServletContext 监听器的初始化方法，这些监听器通常由 Servlet 容器提供，用于处理全局的 ServletContext 级别的初始化逻辑。
- 应用程序启动完成：一旦所有 Servlet、Filter 和 Listener 都被初始化，并且 ServletContext 监听器也执行完毕，Web 应用程序就完成了启动过程。
二、ServletContainerInitializer 接口
ServletContainerInitializer 是 Servlet 3.0 规范中引入的一个接口，它允许框架和库在 Servlet 容器启动时动态注册 Servlet、Filter、Listener 等组件，而无需在 web.xml 中进行显式的配置。
Servlet 容器在启动时会扫描类路径上所有的 JAR 文件和类，查找实现了 ServletContainerInitializer 接口的类，并调用其 onStartup 方法。开发者可以在这个方法中进行一些初始化工作，比如动态注册 Servlet、Filter、Listener 等组件，设置 Servlet 容器的上下文参数等。
public interface ServletContainerInitializer {
void onStartup(Set<Class<?>> c, ServletContext ctx) throws ServletException;
}
如下所示，我们创建了一个名为 MyServletContainerInitializer 的类，并实现了 ServletContainerInitializer 接口。ServletContainerInitializer 接口通过 @HandlesTypes 注解指定 Servlet 容器要扫描的类。（当 Servlet 容器启动时，会扫描类路径下所有的类，并将实现了 @HandlesTypes 注解中指定类型的类传递给对应的 ServletContainerInitializer 实现类）在 onStartup 方法中，我们遍历了所有实现了 MyServlet 接口的类，并将其实例化后添加到 ServletContext 中。
// 使用 @HandlesTypes 注解指定需要处理的类，即实现了 MyServlet 接口的类
@HandlesTypes(MyServlet.class)
public class MyServletContainerInitializer implements ServletContainerInitializer {
@Override
// Servlet 容器启动时会调用 onStartup 方法
public void onStartup(Set<Class<?>> c, ServletContext servletContext) throws ServletException {
if (c != null) {
// 如果传入的类集合不为空
for (Class<?> clazz : c) {
// 遍历传入的类集合
if (MyServlet.class.isAssignableFrom(clazz)) {
// 如果类是 MyServlet 接口的实现类
try {
// 尝试实例化该类
MyServlet servlet = (MyServlet) clazz.newInstance();
// 创建该类的实例
// 将 Servlet 实例注册到 ServletContext
servletContext.addServlet("MyServlet", servlet);
// 并映射到指定路径
servletContext.getServletRegistration("MyServlet").addMapping("/myservlet");
} catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
// 捕获实例化异常
// 抛出 ServletException
throw new ServletException(e);
}
}
}
}
}
}
三、SpringServletContainerInitializer
Spring 框架为 Servlet 容器初始化过程提供了强大的支持。SpringServletContainerInitializer 类实现了 ServletContainerInitializer 接口，用于在 Servlet 容器启动时触发 Spring 应用程序上下文的初始化。这使得 Spring 能够以自动化的方式完成配置和初始化。
// 使用 @HandlesTypes 注解指定需要处理的类，即实现了 WebApplicationInitializer 接口的类
@HandlesTypes(WebApplicationInitializer.class)
public class SpringServletContainerInitializer implements ServletContainerInitializer {
// 当 Servlet 容器启动时调用的方法
@Override
public void onStartup(@Nullable Set<Class<?>> webAppInitializerClasses, ServletContext servletContext)
throws ServletException {
// 创建一个空的 WebApplicationInitializer 列表
List<WebApplicationInitializer> initializers = Collections.emptyList();
// 如果传入的 webAppInitializerClasses 不为空
if (webAppInitializerClasses != null) {
// 创建一个新的 ArrayList 以存储初始化器
initializers = new ArrayList<>(webAppInitializerClasses.size());
// 遍历传入的类集合
for (Class<?> waiClass : webAppInitializerClasses) {
// 确保类不是接口、不是抽象类，并且实现了 WebApplicationInitializer 接口
if (!waiClass.isInterface() && !Modifier.isAbstract(waiClass.getModifiers()) &&
WebApplicationInitializer.class.isAssignableFrom(waiClass)) {
// 使用反射实例化类，并将其添加到初始化器列表中
try {
initializers.add((WebApplicationInitializer)
ReflectionUtils.accessibleConstructor(waiClass).newInstance());
} catch (Throwable ex) {
// 如果实例化失败，则抛出 ServletException
throw new ServletException("Failed to instantiate WebApplicationInitializer class", ex);
}
}
}
}
// 如果初始化器列表为空
if (initializers.isEmpty()) {
servletContext.log("No Spring WebApplicationInitializer types detected on classpath");
// 记录日志，表示未检测到任何 Spring WebApplicationInitializer 类
return;
// 返回，结束方法
}
// 记录日志，表示检测到了多少个 Spring WebApplicationInitializer 类
servletContext.log(initializers.size() + " Spring WebApplicationInitializers detected on classpath");
// 对初始化器列表进行排序
AnnotationAwareOrderComparator.sort(initializers);
// 遍历初始化器列表，调用每个初始化器的 onStartup 方法，传入 ServletContext
for (WebApplicationInitializer initializer : initializers) {
initializer.onStartup(servletContext);
}
}
}
四、WebApplicationInitializer 接口
WebApplicationInitializer 接口是 Spring 提供的另一个重要机制，用于配置和初始化 Spring Web 应用程序。通过实现这个接口，开发者可以以编程方式配置 Servlet、Filter、Listener 等组件，并设置它们的初始化参数、映射等信息。
public interface WebApplicationInitializer {
void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException;
}
以下是一个简单的示例，展示了如何在 Spring MVC 中使用 WebApplicationInitializer
public class MyWebAppInitializer extends AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer {
@Override
protected Class<?>[] getRootConfigClasses() {
return new Class<?>[] { RootConfig.class };
}
@Override
protected Class<?>[] getServletConfigClasses() {
return new Class<?>[] { ServletConfig.class };
}
@Override
protected String[] getServletMappings() {
return new String[] { "/**" };
}
}
在这个示例中，我们创建了一个名为 MyWebAppInitializer 的类，并继承了 AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer。
这个抽象类是 WebApplicationInitializer 接口的便捷实现，它简化了配置 Spring MVC 应用程序的步骤。
我们需要实现三个方法：
- getRootConfigClasses() 方法：用于指定 Spring 根上下文的配置类。在这里，我们可以配置 Spring 应用程序中的服务层、数据访问层等。
- getServletConfigClasses() 方法：用于指定 Spring MVC 的配置类。在这里，我们可以配置 Spring MVC 相关的内容，如控制器、视图解析器等。
- getServletMappings() 方法：用于指定 DispatcherServlet 的映射路径。在这里，我们可以配置 DispatcherServlet 监听的请求路径。
以上的简单示例，展示了如何在 Spring MVC 中使用 WebApplicationInitializer 进行应用程序的初始化配置。通过这种方式，我们可以以编程方式配置 Spring MVC 应用程序，而不需要使用传统的 web.xml 文件。
五、小结
在构建基于 Spring 的 Web 应用程序时，深入了解 Servlet 容器的初始化流程及 Spring 框架在其中的作用是至关重要的。通过了解 ServletContainerInitializer、SpringServletContainerInitializer 和 WebApplicationInitializer 等关键机制，开发者可以更好地理解和掌握应用程序的初始化过程，从而更加灵活地管理和配置自己的应用程序。
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