手写一个微型Spring框架（三）：NHttpContext的详解在Javelin框架中，NHttpContext类扮演

在Javelin框架中，NHttpContext类在HTTP请求处理流水线中扮演着至关重要的角色。它是一个封装了请求-响应生命周期各个方面的对象，管理着HTTP请求的各个环节。下面我们将深入探讨NHttpContext的功能、组成部分及其设计思路。

`NHttpContext`概述

NHttpContext是一个容器，保存了处理HTTP请求所需的所有必要元素。它不仅代表当前HTTP交换的状态，还管理流水线上下文、日志记录、错误处理等内容。其设计使其成为HTTP请求生命周期中的主要上下文对象，提供了一种有组织的方式来管理请求和响应。

以下是NHttpContext中主要属性的介绍：

HttpExchange exchange：
这是实际的HTTP交换对象，代表了HTTP请求和响应。它是Java HTTP服务器提供的标准HttpExchange对象，但在Javelin中，它被封装在NHttpContext中，以便提供更简洁和定制化的处理流程。
HttpPipelineContext pipelineContext：
pipelineContext负责管理HTTP请求处理流水线的各个阶段。这个流水线包括路由、认证、日志记录等步骤。它确保HTTP请求在每个阶段都能被正确处理。
OprLogScope oprLogScope：
该对象用于在请求处理过程中管理日志记录的作用域。它允许Javelin在特定的作用域内创建和处理日志，确保与特定HTTP请求相关的日志能被准确捕捉。
Exception lastException：
如果在请求处理过程中发生任何异常，这个字段存储最后的异常。这个功能对调试非常有用，因为它允许开发者访问可能干扰HTTP请求处理的异常信息。
boolean skipAuthentication：
该布尔标志控制是否跳过当前请求的认证。对于某些请求，不需要认证时可以设置为true，这样请求就不需要经过认证步骤。

public class NHttpContext {
    public HttpExchange exchange;
    public HttpPipelineContext pipelineContext;
    public OprLogScope oprLogScope;
    public Exception lastException;
    public boolean skipAuthentication;

    public NHttpContext(HttpExchange exchange, RouteDefinition routeDefinition) {
        this.exchange = exchange;
        this.pipelineContext = HttpPipelineContext.start(this);
        this.pipelineContext.routeDefinition = routeDefinition;
    }

    void setOprLogScope(OprLogScope oprLogScope) {
        this.oprLogScope = oprLogScope;
    }

    public void httpReply(int statusCode, String message) {
        try {
            this.exchange.sendResponseHeaders(statusCode, 0);
            this.exchange.getResponseBody().write(message.getBytes());
            this.exchange.close(); 
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

HttpPipelineContext 类

HttpPipelineContext 类主要负责管理与请求处理流水线相关的信息。其功能包括：

processId：每个请求都应该有一个唯一的 ID，方便跟踪和调试。
startTime 和 endTime：记录请求的开始和结束时间，用于性能分析和日志记录。
routeDefinition：该字段关联当前请求处理的路由定义，确保请求按正确的路由规则进行处理。
setException：设置请求处理过程中发生的异常，便于在整个流程中传递和记录错误。

public class HttpPipelineContext {
    public String processId;
    public Date startTime;
    public Date endTime;
    public NHttpContext httpContext;
    public RouteDefinition routeDefinition;
    public Exception lastException;

    public static HttpPipelineContext start(NHttpContext httpContext) {
        HttpPipelineContext pipelineContext = new HttpPipelineContext(httpContext);

        OprLogScope oprLogScope = OprLogScope.start(httpContext.pipelineContext);
        pipelineContext.httpContext.setOprLogScope(oprLogScope);

        return pipelineContext;
    }

    public void setRouteDefinition(RouteDefinition routeDefinition) {
        this.routeDefinition = routeDefinition;
    }

    private HttpPipelineContext(NHttpContext httpContext) {
        if (httpContext == null) {
            throw new IllegalArgumentException("httpContext cannot be null");
        }
        this.httpContext = httpContext;
        httpContext.pipelineContext = this;
    }

    public void setException(Exception ex) {
        if (ex != null) {
            httpContext.lastException = ex;
        }
    }

    public void completeRequest() {
        throw new AbortRequestException();
    }

    public void dispose() {
        this.httpContext = null;
    }
}

OprLogScope 类

OprLogScope 类负责在请求的生命周期内进行操作日志的记录和异常的处理。它的设计包括：

steps：记录操作的每个步骤。
oprlog：操作日志对象，记录请求处理过程中的各项操作。
start：启动操作日志范围的方法，负责创建和初始化操作日志。

public class OprLogScope {
    private List<StepItem> steps;
    public OprLog oprlog;

    public static OprLogScope start(HttpPipelineContext pipelineContext) {
        OprLogScope scope = new OprLogScope();
        scope.oprlog = OprLog.create(pipelineContext);
        return scope;
    }

    public int setException(Exception ex) {
        return oprlog.setException(ex); 
    }

    public int saveOprLog(HttpPipelineContext pipelineContext) {
        LogHelper.Write(this.oprlog);
        return 1;
    }
}

`NHttpContext`的设计思路

在设计NHttpContext时，重点考虑了模块化、扩展性、易用性以及与Javelin框架中的其他组件的集成。作为Javelin HTTP请求处理流水线的一部分，NHttpContext的设计思路围绕着以下几个核心原则展开：

单一责任原则（Single Responsibility Principle）

NHttpContext的设计遵循单一责任原则，它主要负责管理和维护一个HTTP请求生命周期中的各种上下文信息。通过将HTTP交换的相关信息（如请求、响应、路由信息、日志记录等）集中到一个对象中，NHttpContext避免了将过多责任分散到多个地方，从而提升了代码的可读性和可维护性。

责任划分:

HttpExchange：处理请求和响应。
HttpPipelineContext：管理HTTP请求处理的流水线上下文，确保请求按顺序经过不同阶段的处理。
OprLogScope：处理日志记录的作用域，确保所有操作的日志能够被正确追踪。
Exception：捕捉并存储在请求处理过程中出现的异常信息。

灵活的流水线处理（Flexible Pipeline Handling）

NHttpContext将HTTP请求处理流程分为多个阶段，每个阶段由HttpPipelineContext负责。这使得Javelin的请求处理流水线具有很高的灵活性和可定制性，开发者可以根据具体需求在不同阶段插入中间件、路由逻辑、认证步骤等。

流水线的动态性：HttpPipelineContext会根据具体的路由定义和配置动态调整请求的处理流程。每次请求的流水线都可以根据具体的业务需求进行配置，使得请求处理过程更加高效和灵活。

高度模块化（Modularization）

在NHttpContext的设计中，各个功能模块之间的耦合度较低。例如，HttpExchange与HttpPipelineContext之间并没有强依赖，而是通过NHttpContext进行解耦，使得每个模块都能够独立工作并实现其特定功能。

分离关注点：日志处理、异常处理、HTTP请求和响应的处理等不同的关注点被封装在不同的对象中，使得每个对象都专注于其核心功能。
扩展性：这种设计使得开发者可以根据需求向NHttpContext中添加新的处理模块，例如，新的认证方式、日志记录策略等，保持了较高的扩展性。

集成式错误处理（Integrated Error Handling）

NHttpContext内建了异常处理机制，通过lastException字段记录发生的异常，使得开发者能够快速定位和处理错误。错误信息被集中管理，有助于后续的调试和问题追踪。

集中管理异常：NHttpContext会捕获并存储处理过程中发生的异常，避免了异常分散在各个模块中。这样开发者可以通过lastException迅速获取异常详情，并进行统一的处理。

public class ActionExecutor {
    public void execute(NHttpContext context) throws Exception {
        try{
            // ...
            handlerRequest(context);
        } catch ( AbortRequestException e) {
            // 提前结束请求，啥也不干了
        } catch (Exception e) {
            Throwable cause = e.getCause();
            // 记录原始异常
            context.pipelineContext.setException((Exception)cause);
            app.onError(context);
        } finally {
            app.endRequest(context);
        }

    }

响应处理简化（Simplified Response Handling）

NHttpContext提供了一个简单的接口httpReply，用于发送响应。通过该接口，开发者无需过多关注底层的HttpExchange细节，而只需传递状态码和响应体。这样简化了响应处理流程，提高了开发效率。

简洁的API：httpReply方法为响应发送提供了统一的接口，使得请求的响应处理变得直观和高效。
自动化的关闭连接：在异常发生后，调用httpReply方法自动关闭HttpExchange连接，无需手动干预。

面向操作的日志记录（Operation-Oriented Logging）

NHttpContext设计了OprLogScope来管理每个HTTP请求的操作日志。这使得每个请求的日志记录都能与当前操作（例如，路由、认证等）相关联，方便进行精准的日志追踪。

作用域管理：OprLogScope允许每个请求在特定的操作上下文内生成日志。这种方式增强了日志的可读性，帮助开发者清晰地追踪每个请求在不同阶段的执行情况。
日志隔离：通过为每个请求提供独立的日志作用域，避免了不同请求之间日志的混淆，提高了日志的准确性和可操作性。

public static HttpPipelineContext start(NHttpContext httpContext) {
    HttpPipelineContext pipelineContext = new HttpPipelineContext(httpContext);
    // 为每个请求创建独立的日志作用域
    OprLogScope oprLogScope = OprLogScope.start(httpContext.pipelineContext);
    pipelineContext.httpContext.setOprLogScope(oprLogScope);

    return pipelineContext;
}

可配置的认证机制（Configurable Authentication Mechanism）

NHttpContext通过skipAuthentication标志允许开发者灵活地控制是否需要认证。这使得在某些场景下（如公共API或不需要身份验证的请求）可以跳过认证过程，减少了不必要的性能开销。

认证跳过机制：开发者可以根据业务需求灵活地跳过认证步骤，而无需修改底层认证逻辑。
灵活性：认证机制的可配置性增加了框架的灵活性，使得它能够适应不同类型的Web应用。

在认证中间件里面我们可以这样使用：

public void authenticateRequest(NHttpContext httpContext) throws Exception {
    // 如果skipAuthentication为true，则跳过认证
    if (httpContext.skipAuthentication) 
        return;        

    for (NHttpModule module : modules) {
        module.authenticateRequest(httpContext);
    }
}

结论

NHttpContext类是Javelin框架中处理HTTP请求的关键组件之一。它帮助封装了请求-响应管理的核心元素，提供了一个有组织的方式来处理HTTP交换，包括认证、日志记录、异常处理和响应生成。

通过理解并使用NHttpContext，开发者可以更好地管理和定制HTTP请求的处理行为，确保应用保持模块化、可维护且高效。当然目前这个类还有很多缺点，后续我会在过程中继续完善。中间很多的细节没有展开，大家可以自行查看源码。

完整代码请参考GitHub仓库。

手写一个微型Spring框架（三）：NHttpContext的详解

NHttpContext概述