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像SpringMVC一樣在Android上做Web開發

一部分Android開發者看到這個標題時可能有點疑惑,SpringMVC不是用來做JavaWeb開發的嗎?難道被移植到Android上來了?答案是否定的,因為SpringMVC是基於Servlet的,在Android上開發一個支援Servlet的容器(Tomcat、JBoss)可不簡單,所以我們是在Android上開發了一套全新的WebServer + WebFramework。

AndServer2.0基於編譯時註解實現了SpringMVC的大部分註解Api,其Request的分發流程也基本和SpringMVC一致,與SpringMVC最大的不同是SpringMVC基於執行時註解,並且SpringMVC提供的功能更多更強大。不過AndServer提供的功能在Android上來做服務端開發是完全足夠的。

看到這裡讀者朋友應該知道了,AndServer2.0是使用註解開發Web程式的,為了有個更直觀的瞭解,我們先看一個模擬使用者登入的Http Api:

@RestController
public class UserController {

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestParam("account") String account,
        @RequestParam("password") String password) {

        if(...) {
            return
"Successful"; } return "Failed"; } }

假設服務端的Address是192.168.1.11,監聽的埠是8080,那麼通過http://192.168.1.11:8080/login就可以訪問該登入Http Api了。

下文將依次介紹以下三點:

  1. 系統層架構
  2. 應用層架構
  3. 使用示例

1. 系統層架構

我們都知道Http是根據Http協議使用Socket做了連線屬性、資料格式、互動邏輯方面的包裝,我們來模擬一段服務端啟動Server的程式碼:

public void startServer(String address, int port)
{ InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName(); ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080, 512, inetAddress); while (true) { Socket socket = serverSocket.accept(); HttpConnection connection = HttpParser.parse(socket); HttpThead thread = new HttpThread(connection); thread.start(); } }

ServerSocket監聽了某個埠,當有Socket連線上來的時候去把這個Socket解析為HttpConnection,解析過程是按照Http協議擬定的格式,從SocketInputStream讀取一些資料後,用RequestResponse包裝Socket和未讀取的流(比如標記下次讀取流的起點),下文會再提到。

接著HttpParserHttpConnection包裝了RequestReponse返回,可想而知,作為服務端程式,HttpConnection至少包涵了RequestResponse物件:

public class HttpConnection {
    private Request mRequest;
    private Response mResponse;

    ...
}

緊接著啟動了一個執行緒去處理當前連線,其實也就是處理當前Request,用Response寫出資料,怎麼處理這個Request是一個WebFramework的核心,作為Http服務端程式,應該能提供Html檔案、JS檔案、Java Method(Http Api)等讓客戶端訪問,因此得有一個管理員來負責請求和資源的匹配,所以有一個叫做HttpDispatcher的類來決定這個Request應該發給哪個資源去處理:

public class HttpDispatcher {

    public void dispath(Request request, Response response) {
        ...
    }

}

HttpThead裡面,當執行緒被喚起時只需要負責呼叫HttpDispatcher#diaptch()即可,到這裡就比較清晰了,只需要HttpDispatcher把當前Request派發到對應的Html File或者Java Method處理就可以了,具體的處理就屬於HttpFramework的事,我們下文再講。

這就是一個簡單的WebServer的藍圖,我們根據設想畫出了系統層架構圖:

系統層架構圖

系統層執行時流程圖:

系統層執行流程圖

上圖中,Handler表示處理請求的操作手柄,可能是Html File或者Java Method。值得高興的一點是,在我們迭代了幾個版本後,發現Apache組織提供了上述藍圖中的HttpParser層,因此為了穩定性和節省人力我們已經替換該層為Apache的實現。

2. 應用層架構

應用層就是上文中提到的WebFramework,也就是上一個小節流程圖的Framework層,包括了Session的處理、Cookie的處理、Cache的處理等。

接著上文,HttpDispatcher需要把當前Request派發到對應的Html File或者Java Method處理,而Handler代表了Html File或者Java Method,因為此二者區別極大,用一個類來表示它們顯然有些不合理,於是我們想到了使用Adapter模式,所以有了一個抽象類RequestHandler

public abstract class RequestHandler {

    public abstract void handle(Request request, Response response);
}

RequestHandler可以表示任何檔案或者Java Method,HttpDispatcher的作用是分發請求到各個資源,所以HttpDispatcher不應該來分析某個RequestHandler具體是什麼東西,它應該直接呼叫RequestHandler來處理請求,因為Html File或者Java Method對應的RequestHandler在實現上顯然大有不同,所以這裡適用Adapter模式,於是我們用HandlerAdapter去做RequestHandler的適配:

public class HandlerAdapter {

    public RequestHandler getHandler(Request request) {
        ...
    }

    ...
}

HandlerAdapter除了能獲取RequestHandler之外,還需要做一些描述性的工作,好讓HttpDispatcher知道當前適配的RequestHandler是可以處理正要分發的這個Request的。

因為Html File和Java Method的返回值又是大相徑庭,因為返回值是輸出到客戶端展示的,所以我們把返回值抽象為View

public class View {

    public Object output() {
        ...
    }

    ...
}

如上所以,output()方法就是獲取Handler輸出的內容,還有其他方法是對這個輸出的描述,這裡不例舉。

因為View是返回值,沒有具體的互動了,所以不適用Adapter模式了,因此我們必須有一個處理返回值的機制,把處理返回值的機制叫做ViewResolver

public class ViewResolver {

    public void resolver(View view, Request request, Response response) {
        ...
    }
}

ViewResolver中根據輸出內容的型別不同,處理方式也不同,最終把輸出內容通過Response物件寫出去,底層是使用上文中提到的被Response包裝的Socket寫出。

這就是一個簡單的WebFramework的藍圖,我們根據設想畫出了應用層架構圖:

應用層架構圖

應用層執行時流程圖:

應用層執行流程圖

上圖中,Interceptor表示對請求的攔截器,比如可以做一些不允許沒登入或者沒許可權的請求進入的工作。ExceptionResolver表示全域性異常處理器,比如某個Api發生了異常,會轉到ExceptionResolver中處理,而不至於當前請求不響應或者響應了不想被客戶端看到的訊息。

另外需要補充的是,上文中提到的都是粗略的設計,中間還有一些細節,例如Session的處理、Cookie的處理、快取的處理等都未提到,其中任何一個知識點單獨拿出來都可以寫一篇文章,由於篇幅關係這裡不做詳細介紹。

架構設計和流程到此就都介紹完了,有興趣的開發者也可以自己實現一下。

3. 使用示例

AndServer對於方便使用的理念是:只需要添加註解即可,不需要再做額外的配置。所以除了像文章開頭那樣用註解寫好Api之外,只需要指定監聽埠啟動伺服器就可以了。

與讀者做個約定,下文中伺服器Address都是192.168.1.11,監聽的埠是8080

3.1. 網站部署示例

我們先來部署一個位於Assets中/web下的網站:

@Website
public class InternalWebsite extends AssetsWebsite {

    public InternalWebsite() {
        super("/web");
    }
}

因此SD的檔案可以刪除也可以增加,所以很方便做一些檔案的熱插拔,部署SD卡的網站:

@Website
public class InternalWebsite extends StorageWebsite {

    public InternalWebsite() {
        super("/sdcard/AndServer/web");
    }
}

如上所示,開發者只需要將網站所在的路徑告訴AndServer,並新增Website註解即可,該網站的Html、CSS、JS、其它檔案都可以被訪問,例如/web目錄下有一個index.html檔案,那麼訪問地址就是http://192.168.1.11:8080/或者http://192.168.1.11:8080/index.html

3.2. Http Api開發示例

在文章開頭我們看了一個模擬使用者的Http Api,下面我們增加一個模擬獲取使用者資訊的Api:

@RequestMapping("/user")
@RestController
public class UserController {

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestParam("account") String account,
        @RequestParam("password") String password) {

        if(...) {
            return "Successful";
        }
        return "Failed";
    }

    @GetMapping("/info/{userId}")
    public User info(@PathVariable("userId") String userId) {
        User user = ...;
        return user;
    }
}

於是我們得到兩個地址:

POST http://192.168.1.11:8080/user/login
GET  http://192.168.1.11:8080/user/info/uid_001

接下來什麼配置都不用做,只需要啟動伺服器,這幾個地址就可以用了。

3.3. 啟動伺服器

AndServer.serverBuilder()
    .inetAddress(NetUtils.getLocalIPAddress())
    .port(8080)
    .timeout(10, TimeUnit.SECONDS)
    .build()
    .start();

如上所示只需要指定要監聽的服務端地址和埠,啟動伺服器就可以訪問上面的所有地址了,不需要再做其他配置。