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Struts2的工作机制分析及实例
一、概述
本章讲述Struts2的工作原理。

读者如果曾经学习过Struts1.x或者有过Struts1.x的开发经验，那么千万不要想当然地以为这一章可以跳过。实际上Struts1.x与Struts2并无我们想象的血缘关系。虽然Struts2的开发小组极力保留Struts1.x的习惯，但因为Struts2的核心设计完全改变，从思想到设计到工作流程，都有了很大的不同。

Struts2是Struts社区和WebWork社区的共同成果，我们甚至可以说，Struts2是WebWork的升级版，他采用的正是WebWork的核心，所以，Struts2并不是一个不成熟的产品，相反，构建在WebWork基础之上的Struts2是一个运行稳定、性能优异、设计成熟的WEB框架。

本章主要对Struts的源代码进行分析，因为Struts2与WebWork的关系如此密不可分，因此，读者需要下载xwork的源代码，访问

下载的Struts2源代码文件是一个名叫struts-2.1.0-src.zip的压缩包，里面的目录和文件非常多，读者可以定位到struts-2.1.0-src\struts-2.0.10\src\core\src\main\java目录下查看Struts2的源文件，如图14所示。

（图14）

二、      主要的包和类
Struts2框架的正常运行，除了占核心地位的xwork的支持以外，Struts2本身也提供了许多类，这些类被分门别类组织到不同的包中。从源代码中发现，基本上每一个Struts2类都访问了WebWork提供的功能，从而也可以看出Struts2与WebWork千丝万缕的联系。但无论如何，Struts2的核心功能比如将请求委托给哪个Action处理都是由xwork完成的，Struts2只是在WebWork的基础上做了适当的简化、加强和封装，并少量保留Struts1.x中的习惯。

以下是对各包的简要说明：
包名
说明
org.apache.struts2. components
该包封装视图组件，Struts2在视图组件上有了很大加强，不仅增加了组件的属性个数，更新增了几个非常有用的组件，如updownselect、doubleselect、datetimepicker、token、tree等。

另外，Struts2可视化视图组件开始支持主题(theme)，缺省情况下，使用自带的缺省主题，如果要自定义页面效果，需要将组件的theme属性设置为simple。
org.apache.struts2. config
该包定义与配置相关的接口和类。实际上，工程中的xml和properties文件的读取和解析都是由WebWork完成的，Struts只做了少量的工作。
org.apache.struts2.dispatcher
Struts2的核心包，最重要的类都放在该包中。
org.apache.struts2.impl
该包只定义了3个类，他们是StrutsActionProxy、StrutsActionProxyFactory、StrutsObjectFactory，这三个类都是对xwork的扩展。
org.apache.struts2.interceptor
定义内置的截拦器。
org.apache.struts2.util
实用包。
org.apache.struts2.validators
只定义了一个类：DWRValidator。
org.apache.struts2.views
提供freemarker、jsp、velocity等不同类型的页面呈现。

下表是对一些重要类的说明：

类名
说明
org.apache.struts2.dispatcher. Dispatcher
       该类有两个作用：
       1、初始化
       2、调用指定的Action的execute()方法。
org.apache.struts2.dispatcher. FilterDispatcher
       这是一个过滤器。文档中已明确说明，如果没有经验，配置时请将url-pattern的值设成/*。

       该类有四个作用：
       1、执行Action
       2、清理ActionContext，避免内存泄漏
       3、处理静态内容（Serving static content）
       4、为请求启动xwork’s的截拦器链。
com.opensymphony.xwork2. ActionProxy
       Action的代理接口。
com.opensymphony.xwork2. ctionProxyFactory
       生产ActionProxy的工厂。
com.opensymphony.xwork2.ActionInvocation
       负责调用Action和截拦器。
com.opensymphony.xwork2.config.providers. XmlConfigurationProvider
       负责Struts2的配置文件的解析。

三、      Struts2的工作机制
3.1　Struts2体系结构图
       Strut2的体系结构如图15所示：

       （图15）

3.2　Struts2的工作机制
       从图15可以看出，一个请求在Struts2框架中的处理大概分为以下几个步骤：

1、客户端初始化一个指向Servlet容器（例如Tomcat）的请求；
2、这个请求经过一系列的过滤器（Filter）（这些过滤器中有一个叫做ActionContextCleanUp的可选过滤器，这个过滤器对于Struts2和其他框架的集成很有帮助，例如：SiteMesh Plugin）；
3、接着FilterDispatcher被调用，FilterDispatcher询问ActionMapper来决定这个请求是否需要调用某个Action；
4、如果ActionMapper决定需要调用某个Action，FilterDispatcher把请求的处理交给ActionProxy；
5、ActionProxy通过Configuration Manager询问框架的配置文件，找到需要调用的Action类；
6、ActionProxy创建一个ActionInvocation的实例。
7、ActionInvocation实例使用命名模式来调用，在调用Action的过程前后，涉及到相关拦截器（Intercepter）的调用。
8、一旦Action执行完毕，ActionInvocation负责根据struts.xml中的配置找到对应的返回结果。返回结果通常是（但不总是，也可能是另外的一个Action链）一个需要被表示的JSP或者FreeMarker的模版。在表示的过程中可以使用Struts2 框架中继承的标签。在这个过程中需要涉及到ActionMapper。

注：以上步骤参考至网上，具体网址已忘记。在此表示感谢！
3.3　Struts2源代码分析

       和Struts1.x不同，Struts2的启动是通过FilterDispatcher过滤器实现的。下面是该过滤器在web.xml文件中的配置：

代码清单6：web.xml（截取）
    <filter>
       <filter-name>struts2</filter-name>
       <filter-class>
           org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher
       </filter-class>
    </filter>
    <filter-mapping>
       <filter-name>struts2</filter-name>
       <url-pattern>/*</url-pattern>
    </filter-mapping>

       Struts2建议，在对Struts2的配置尚不熟悉的情况下，将url-pattern配置为/*，这样该过滤器将截拦所有请求。

       实际上，FilterDispatcher除了实现Filter接口以外，还实现了StrutsStatics接口，继承代码如下：

代码清单7：FilterDispatcher结构
public class FilterDispatcher implements StrutsStatics, Filter {

}
StrutsStatics并没有定义业务方法，只定义了若干个常量。Struts2对常用的接口进行了重新封装，比如HttpServletRequest、HttpServletResponse、HttpServletContext等。　以下是StrutsStatics的定义：

代码清单8：StrutsStatics.java
public interface StrutsStatics {
    /**
     * Constant for the HTTP request object.
     */
    public static final String HTTP_REQUEST = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletRequest";

    /**
     * Constant for the HTTP response object.
     */
    public static final String HTTP_RESPONSE = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse";
    /**
     * Constant for an HTTP request dispatcher}.
     */
    public static final String SERVLET_DISPATCHER = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.ServletDispatcher";
    /**
     * Constant for the servlet context} object.
     */
    public static final String SERVLET_CONTEXT = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.ServletContext";
    /**
     * Constant for the JSP page context}.
     */
public static final String PAGE_CONTEXT = "com.opensymphony.xwork2.dispatcher.PageContext";

    /** Constant for the PortletContext object */
    public static final String STRUTS_PORTLET_CONTEXT = "struts.portlet.context";
}

    容器启动后，FilterDispatcher被实例化，调用init(FilterConfig filterConfig)方法。该方法创建Dispatcher类的对象，并且将FilterDispatcher配置的初始化参数传到对象中（详情请参考代码清单10），并负责Action的执行。然后得到参数packages，值得注意的是，还有另外三个固定的包和该参数进行拼接，分别是org.apache.struts2.static、template、和org.apache.struts2.interceptor.debugging，中间用空格隔开，经过解析将包名变成路径后存储到一个名叫pathPrefixes的数组中，这些目录中的文件会被自动搜寻。

代码清单9：FilterDispatcher.init()方法
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        this.filterConfig = filterConfig;       
        dispatcher = createDispatcher(filterConfig);
        dispatcher.init();      
        String param = filterConfig.getInitParameter("packages");
        String packages = "org.apache.struts2.static template org.apache.struts2.interceptor.debugging";
        if (param != null) {
            packages = param + " " + packages;
        }
        this.pathPrefixes = parse(packages);
}

代码清单10：FilterDispatcher.createDispatcher()方法
    protected Dispatcher createDispatcher(FilterConfig filterConfig) {
        Map<String,String> params = new HashMap<String,String>();
        for (Enumeration e = filterConfig.getInitParameterNames(); e.hasMoreElements(); ) {
            String name = (String) e.nextElement();
            String value = filterConfig.getInitParameter(name);
            params.put(name, value);
        }
        return new Dispatcher(filterConfig.getServletContext(), params);
    }

    当用户向Struts2发送请求时，FilterDispatcher的doFilter()方法自动调用，这个方法非常关键。首先，Struts2对请求对象进行重新包装，此次包装根据请求内容的类型不同，返回不同的对象，如果为multipart/form-data类型，则返回MultiPartRequestWrapper类型的对象，该对象服务于文件上传，否则返回StrutsRequestWrapper类型的对象，MultiPartRequestWrapper是StrutsRequestWrapper的子类，而这两个类都是HttpServletRequest接口的实现。包装请求对象如代码清单11所示：

代码清单11：FilterDispatcher.prepareDispatcherAndWrapRequest()方法
protected　HttpServletRequest prepareDispatcherAndWrapRequest(
        HttpServletRequest request,
        HttpServletResponse response) throws ServletException {
        Dispatcher du = Dispatcher.getInstance();
        if (du == null) {
            Dispatcher.setInstance(dispatcher);         
            dispatcher.prepare(request, response);
        } else {
            dispatcher = du;
        }       
        try {
            request = dispatcher.wrapRequest(request, getServletContext());
        } catch (IOException e) {
            String message = "Could not wrap servlet request with MultipartRequestWrapper!";
            LOG.error(message, e);
            throw new ServletException(message, e);
        }
        return request;
}

    request对象重新包装后，通过ActionMapper的getMapping()方法得到请求的Action，Action的配置信息存储在ActionMapping对象中，该语句如下：mapping = actionMapper.getMapping(request, dispatcher.getConfigurationManager());。下面是ActionMapping接口的实现类DefaultActionMapper的getMapping()方法的源代码：

代码清单12：DefaultActionMapper.getMapping()方法
    public ActionMapping getMapping(HttpServletRequest request,
            ConfigurationManager configManager) {
        ActionMapping mapping = new ActionMapping();
        String uri = getUri(request);//得到请求路径的URI，如：testAtcion.action或testAction!method

        uri = dropExtension(uri);//删除扩展名，默认扩展名为action，在代码中的定义是List extensions = new ArrayList() {{ add("action");}};
        if (uri == null) {
            return null;
        }

        parseNameAndNamespace(uri, mapping, configManager);//从uri变量中解析出Action的name和namespace

        handleSpecialParameters(request, mapping);//将请求参数中的重复项去掉

       //如果Action的name没有解析出来，直接返回
        if (mapping.getName() == null) {
            return null;
        }

       //下面处理形如testAction!method格式的请求路径
        if (allowDynamicMethodCalls) {
            // handle "name!method" convention.
            String name = mapping.getName();
            int exclamation = name.lastIndexOf("!");//!是Action名称和方法名的分隔符
            if (exclamation != -1) {
                mapping.setName(name.substring(0, exclamation));//提取左边为name
                mapping.setMethod(name.substring(exclamation + 1));//提取右边的method
            }
        }

        return mapping;
    }

    该代码的活动图如下：

    （图16）

从代码中看出，getMapping()方法返回ActionMapping类型的对象，该对象包含三个参数：Action的name、namespace和要调用的方法method。

    如果getMapping()方法返回ActionMapping对象为null，则FilterDispatcher认为用户请求不是Action，自然另当别论，FilterDispatcher会做一件非常有意思的事：如果请求以/struts开头，会自动查找在web.xml文件中配置的packages初始化参数，就像下面这样(注意粗斜体部分)：

代码清单13：web.xml(部分)
    <filter>
       <filter-name>struts2</filter-name>
       <filter-class>
           org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher
       </filter-class>
       <init-param>
           <param-name>packages</param-name>
           <param-value>com.lizanhong.action</param-value>
       </init-param>
    </filter>

    FilterDispatcher会将com.lizanhong.action包下的文件当作静态资源处理，即直接在页面上显示文件内容，不过会忽略扩展名为class的文件。比如在com.lizanhong.action包下有一个aaa.txt的文本文件，其内容为“中华人民共和国”，访问http://localhost:8081/Struts2Demo/struts/aaa.txt时会有如图17的输出：

（图17）
查找静态资源的源代码如清单14：

代码清单14：FilterDispatcher.findStaticResource()方法
    protected void findStaticResource(String name, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        if (!name.endsWith(".class")) {//忽略class文件
           //遍历packages参数
            for (String pathPrefix : pathPrefixes) {
                InputStream is = findInputStream(name, pathPrefix);//读取请求文件流
                if (is != null) {
                    ……（省略部分代码）
                    // set the content-type header
                    String contentType = getContentType(name);//读取内容类型
                    if (contentType != null) {
                        response.setContentType(contentType);//重新设置内容类型
                    }
                  ……（省略部分代码）
                    try {
                     //将读取到的文件流以每次复制4096个字节的方式循环输出
                        copy(is, response.getOutputStream());
                    } finally {
                        is.close();
                    }
                    return;
                }
            }
        }
    }

    如果用户请求的资源不是以/struts开头——可能是.jsp文件，也可能是.html文件，则通过过滤器链继续往下传送，直到到达请求的资源为止。

    如果getMapping()方法返回有效的ActionMapping对象，则被认为正在请求某个Action，将调用Dispatcher.serviceAction(request, response, servletContext, mapping)方法，该方法是处理Action的关键所在。上述过程的源代码如清单15所示。

代码清单15：FilterDispatcher.doFilter()方法
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
        ServletContext servletContext = getServletContext();
        String timerKey = "FilterDispatcher_doFilter: ";
        try {
            UtilTimerStack.push(timerKey);
            request = prepareDispatcherAndWrapRequest(request, response);//重新包装request
            ActionMapping mapping;
            try {
                mapping = actionMapper.getMapping(request, dispatcher.getConfigurationManager());//得到存储Action信息的ActionMapping对象
            } catch (Exception ex) {
               ……（省略部分代码）
                return;
            }

            if (mapping == null) {//如果mapping为null，则认为不是请求Action资源
                 String resourcePath = RequestUtils.getServletPath(request);

                if ("".equals(resourcePath) && null != request.getPathInfo()) {
                    resourcePath = request.getPathInfo();
                }
              //如果请求的资源以/struts开头，则当作静态资源处理
                if (serveStatic && resourcePath.startsWith("/struts")) {
                    String name = resourcePath.substring("/struts".length());
                    findStaticResource(name, request, response);
                } else {
                    //否则，过滤器链继续往下传递
                    chain.doFilter(request, response);
                }
                // The framework did its job here
                return;
            }
           //如果请求的资源是Action，则调用serviceAction方法。
            dispatcher.serviceAction(request, response, servletContext, mapping);

        } finally {
            try {
                ActionContextCleanUp.cleanUp(req);
            } finally {
                UtilTimerStack.pop(timerKey);
            }
        }
    }

    这段代码的活动图如图18所示：

（图18）

    在Dispatcher.serviceAction()方法中，先加载Struts2的配置文件，如果没有人为配置，则默认加载struts-default.xml、struts-plugin.xml和struts.xml，并且将配置信息保存在形如com.opensymphony.xwork2.config.entities.XxxxConfig的类中。

    类com.opensymphony.xwork2.config.providers.XmlConfigurationProvider负责配置文件的读取和解析， addAction()方法负责读取<action>标签，并将数据保存在ActionConfig中；addResultTypes()方法负责将<result-type>标签转化为ResultTypeConfig对象；loadInterceptors()方法负责将<interceptor>标签转化为InterceptorConfi对象；loadInterceptorStack()方法负责将<interceptor-ref>标签转化为InterceptorStackConfig对象；loadInterceptorStacks()方法负责将<interceptor-stack>标签转化成InterceptorStackConfig对象。而上面的方法最终会被addPackage()方法调用，将所读取到的数据汇集到PackageConfig对象中，细节请参考代码清单16。

代码清单16：XmlConfigurationProvider.addPackage()方法
    protected PackageConfig addPackage(Element packageElement) throws ConfigurationException {
        PackageConfig newPackage = buildPackageContext(packageElement);
        if (newPackage.isNeedsRefresh()) {
            return newPackage;
        }
        if (LOG.isDebugEnabled()) {
            LOG.debug("Loaded " + newPackage);
        }
        // add result types (and default result) to this package
        addResultTypes(newPackage, packageElement);
        // load the interceptors and interceptor stacks for this package
        loadInterceptors(newPackage, packageElement);
        // load the default interceptor reference for this package
        loadDefaultInterceptorRef(newPackage, packageElement);
        // load the default class ref for this package
        loadDefaultClassRef(newPackage, packageElement);
        // load the global result list for this package
        loadGlobalResults(newP