像SpringMVC一样在Android上做Web开发

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一部分Android开发者看到这个标题时可能有点疑惑,SpringMVC不是用来做JavaWeb开发的吗?难道被移植到Android上来了?答案是否定的,因为SpringMVC是基于Servlet的,在Android上开发一个支持Servlet的容器(Tomcat、JBoss)可不简单,所以我们是在Android上开发了一套全新的WebServer + WebFramework。

AndServer2.0基于编译时注解实现了SpringMVC的大部分注解Api,其Request的分发流程也基本和SpringMVC一致,与SpringMVC最大的不同是SpringMVC基于运行时注解,并且SpringMVC提供的功能更多更强大。不过AndServer提供的功能在Android上来做服务端开发是完全足够的。

看到这里读者朋友应该知道了,AndServer2.0是使用注解开发Web程序的,为了有个更直观的了解,我们先看一个模拟用户登录的Http Api:

@RestController
public class UserController {

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

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

假设服务端的Address是192.168.1.11,监听的端口是8080,那么通过http://192.168.1.11:8080/login就可以访问该登录Http Api了。

感兴趣的读者可以帮我们做一下Code Review:
github.com/yanzhenjie/…

下文将依次介绍以下三点:

  1. 系统层架构
  2. 应用层架构
  3. 使用示例

1. 系统层架构

我们都知道Http是根据Http协议使用Socket做了连接属性、数据格式、交互逻辑方面的包装,我们来模拟一段服务端启动Server的代码:

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监听了某个端口,当有Socket连接上来的时候去把这个Socket解析为HttpConnection,解析过程是按照Http协议拟定的格式,从SocketInputStream读取一些数据后,用RequestResponse包装Socket和未读取的流(比如标记下次读取流的起点),下文会再提到。

接着HttpParserHttpConnection包装了RequestReponse返回,可想而知,作为服务端程序,HttpConnection至少包涵了RequestResponse对象:

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

    ...
}

紧接着启动了一个线程去处理当前连接,其实也就是处理当前Request,用Response写出数据,怎么处理这个Request是一个WebFramework的核心,作为Http服务端程序,应该能提供Html文件、JS文件、Java Method(Http Api)等让客户端访问,因此得有一个管理员来负责请求和资源的匹配,所以有一个叫做HttpDispatcher的类来决定这个Request应该发给哪个资源去处理:

public class HttpDispatcher {

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

}

HttpThead里面,当线程被唤起时只需要负责调用HttpDispatcher#diaptch()即可,到这里就比较清晰了,只需要HttpDispatcher把当前Request派发到对应的Html File或者Java Method处理就可以了,具体的处理就属于HttpFramework的事,我们下文再讲。

这就是一个简单的WebServer的蓝图,我们根据设想画出了系统层架构图:

系统层架构图

系统层运行时流程图:

系统层流程图

上图中,Handler表示处理请求的操作手柄,可能是Html File或者Java Method。值得高兴的一点是,在我们迭代了几个版本后,发现Apache组织提供了上述蓝图中的HttpParser层,因此为了稳定性和节省人力我们已经替换该层为Apache的实现。

2. 应用层架构

应用层就是上文中提到的WebFramework,也就是上一个小节流程图的Framework层,包括了Session的处理、Cookie的处理、Cache的处理等。

接着上文,HttpDispatcher需要把当前Request派发到对应的Html File或者Java Method处理,而Handler代表了Html File或者Java Method,因为此二者区别极大,用一个类来表示它们显然有些不合理,于是我们想到了使用Adapter模式,所以有了一个抽象类RequestHandler

public abstract class RequestHandler {

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

RequestHandler可以表示任何文件或者Java Method,HttpDispatcher的作用是分发请求到各个资源,所以HttpDispatcher不应该来分析某个RequestHandler具体是什么东西,它应该直接调用RequestHandler来处理请求,因为Html File或者Java Method对应的RequestHandler在实现上显然大有不同,所以这里适用Adapter模式,于是我们用HandlerAdapter去做RequestHandler的适配:

public class HandlerAdapter {

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

    ...
}

HandlerAdapter除了能获取RequestHandler之外,还需要做一些描述性的工作,好让HttpDispatcher知道当前适配的RequestHandler是可以处理正要分发的这个Request的。

因为Html File和Java Method的返回值又是大相径庭,因为返回值是输出到客户端展示的,所以我们把返回值抽象为View

public class View {

    public Object output() {
        ...
    }

    ...
}

如上所以,output()方法就是获取Handler输出的内容,还有其他方法是对这个输出的描述,这里不例举。

因为View是返回值,没有具体的交互了,所以不适用Adapter模式了,因此我们必须有一个处理返回值的机制,把处理返回值的机制叫做ViewResolver

public class ViewResolver {

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

ViewResolver中根据输出内容的类型不同,处理方式也不同,最终把输出内容通过Response对象写出去,底层是使用上文中提到的被Response包装的Socket写出。

这就是一个简单的WebFramework的蓝图,我们根据设想画出了应用层架构图:

应用层架构图

应用层运行时流程图:

应用层流程图

上图中,Interceptor表示对请求的拦截器,比如可以做一些不允许没登录或者没权限的请求进入的工作。ExceptionResolver表示全局异常处理器,比如某个Api发生了异常,会转到ExceptionResolver中处理,而不至于当前请求不响应或者响应了不想被客户端看到的消息。

另外需要补充的是,上文中提到的都是粗略的设计,中间还有一些细节,例如Session的处理、Cookie的处理、缓存的处理等都未提到,其中任何一个知识点单独拿出来都可以写一篇文章,由于篇幅关系这里不做详细介绍。

架构设计和流程到此就都介绍完了,有兴趣的开发者也可以自己实现一下。

3. 使用示例

AndServer对于方便使用的理念是:只需要添加注解即可,不需要再做额外的配置。所以除了像文章开头那样用注解写好Api之外,只需要指定监听端口启动服务器就可以了。

与读者做个约定,下文中服务器Address都是192.168.1.11,监听的端口是8080

3.1. 网站部署示例

我们先来部署一个位于Assets中/web下的网站:

@Website
public class InternalWebsite extends AssetsWebsite {

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

因此SD的文件可以删除也可以增加,所以很方便做一些文件的热插拔,部署SD卡的网站:

@Website
public class InternalWebsite extends StorageWebsite {

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

如上所示,开发者只需要将网站所在的路径告诉AndServer,并添加Website注解即可,该网站的Html、CSS、JS、其它文件都可以被访问,例如/web目录下有一个index.html文件,那么访问地址就是http://192.168.1.11:8080/或者http://192.168.1.11:8080/index.html

3.2. Http Api开发示例

在文章开头我们看了一个模拟用户的Http Api,下面我们增加一个模拟获取用户信息的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;
    }
}

于是我们得到两个地址:

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

接下来什么配置都不用做,只需要启动服务器,这几个地址就可以用了。

3.3. 启动服务器

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

如上所示只需要指定要监听的服务端地址和端口,启动服务器就可以访问上面的所有地址了,不需要再做其他配置。

由于篇幅关系,本文到此结束,介绍的比较粗略,有兴趣的开发者可以看看项目使用文档:
www.yanzhenjie.com/AndServer