gitbook/Spring编程常见错误50例/docs/373942.md
2022-09-03 22:05:03 +08:00

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# 10 | Spring Web Header 解析常见错误
你好,我是傅健,这节课我们来聊聊 Spring Web 开发中 Header 相关的常见错误案例。
在上节课,我们梳理了 URL 相关错误。实际上,对于一个 HTTP 请求而言URL 固然重要但是为了便于用户使用URL 的长度有限,所能携带的信息也因此受到了制约。
如果想提供更多的信息Header 往往是不二之举。不言而喻Header 是介于 URL 和 Body 之外的第二大重要组成它提供了更多的信息以及围绕这些信息的相关能力例如Content-Type指定了我们的请求或者响应的内容类型便于我们去做解码。虽然 Spring 对于 Header 的解析,大体流程和 URL 相同,但是 Header 本身具有自己的特点。例如Header 不像 URL 只能出现在请求中。所以Header 处理相关的错误和 URL 又不尽相同。接下来我们看看具体的案例。
## 案例 1接受 Header 使用错 Map 类型
在 Spring 中解析 Header 时我们在多数场合中是直接按需解析的。例如我们想使用一个名为myHeaderName的 Header我们会书写代码如下
```
@RequestMapping(path = "/hi", method = RequestMethod.GET)
public String hi(@RequestHeader("myHeaderName") String name){
//省略 body 处理
};
```
定义一个参数,标记上@RequestHeader指定要解析的 Header 名即可。但是假设我们需要解析的 Header 很多时,按照上面的方式很明显会使得参数越来越多。在这种情况下,我们一般都会使用 Map 去把所有的 Header 都接收到,然后直接对 Map 进行处理。于是我们可能会写出下面的代码:
```
@RequestMapping(path = "/hi1", method = RequestMethod.GET)
public String hi1(@RequestHeader() Map map){
return map.toString();
};
```
粗略测试程序,你会发现一切都很好。而且上面的代码也符合针对接口编程的范式,即使用了 Map 这个接口类型。但是上面的接口定义在遇到下面的请求时,就会超出预期。请求如下:
> GET [http://localhost:8080/hi1](http://localhost:8080/hi1)
> myheader: h1
> myheader: h2
这里存在一个 Header 名为 myHeader不过这个 Header 有两个值。此时我们执行请求,会发现返回的结果并不能将这两个值如数返回。结果示例如下:
```
{myheader=h1, host=localhost:8080, connection=Keep-Alive, user-agent=Apache-HttpClient/4.5.12 (Java/11.0.6), accept-encoding=gzip,deflate}
```
如何理解这个常见错误及背后原理?接下来我们就具体解析下。
### 案例解析
实际上,当我们看到这个测试结果,大多数同学已经能反应过来了。对于一个多值的 Header在实践中通常有两种方式来实现一种是采用下面的方式
> Key: value1,value2
而另外一种方式就是我们测试请求中的格式:
> Key:value1
> Key:value2
对于方式 1我们使用 Map 接口自然不成问题。但是如果使用的是方式 2我们就不能拿到所有的值。这里我们可以翻阅代码查下 Map 是如何接收到所有请求的。
对于一个 Header 的解析,主要有两种方式,分别实现在 RequestHeaderMethodArgumentResolver 和 RequestHeaderMapMethodArgumentResolver 中,它们都继承于 AbstractNamedValueMethodArgumentResolver但是应用的场景不同我们可以对比下它们的 supportsParameter(),来对比它们适合的场景:
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/f7/e6/f7f804ec3e447c95eafde8cc5255bee6.png)
在上图中,左边是 RequestHeaderMapMethodArgumentResolver 的方法。通过比较可以发现,对于一个标记了 @RequestHeader 的参数,如果它的类型是 Map则使用 RequestHeaderMapMethodArgumentResolver否则一般使用的是 RequestHeaderMethodArgumentResolver。
在我们的案例中,很明显,参数类型定义为 Map所以使用的自然是 RequestHeaderMapMethodArgumentResolver。接下来我们继续查看它是如何解析 Header 的,关键代码参考 resolveArgument()
```
@Override
public Object resolveArgument(MethodParameter parameter, @Nullable ModelAndViewContainer mavContainer,
NativeWebRequest webRequest, @Nullable WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
Class<?> paramType = parameter.getParameterType();
if (MultiValueMap.class.isAssignableFrom(paramType)) {
MultiValueMap<String, String> result;
if (HttpHeaders.class.isAssignableFrom(paramType)) {
result = new HttpHeaders();
}
else {
result = new LinkedMultiValueMap<>();
}
for (Iterator<String> iterator = webRequest.getHeaderNames(); iterator.hasNext();) {
String headerName = iterator.next();
String[] headerValues = webRequest.getHeaderValues(headerName);
if (headerValues != null) {
for (String headerValue : headerValues) {
result.add(headerName, headerValue);
}
}
}
return result;
}
else {
Map<String, String> result = new LinkedHashMap<>();
for (Iterator<String> iterator = webRequest.getHeaderNames(); iterator.hasNext();) {
String headerName = iterator.next();
//只取了一个“值”
String headerValue = webRequest.getHeader(headerName);
if (headerValue != null) {
result.put(headerName, headerValue);
}
}
return result;
}
}
```
针对我们的案例,这里并不是 MultiValueMap所以我们会走入 else 分支。这个分支首先会定义一个 LinkedHashMap然后将请求一一放置进去并返回。其中第 29 行是去解析获取 Header 值的实际调用,在不同的容器下实现不同。例如在 Tomcat 容器下,它的执行方法参考 MimeHeaders#getValue
```
public MessageBytes getValue(String name) {
for (int i = 0; i < count; i++) {
if (headers[i].getName().equalsIgnoreCase(name)) {
return headers[i].getValue();
}
}
return null;
}
```
当一个请求出现多个同名 Header 时,我们只要匹配上任何一个即立马返回。所以在本案例中,只返回了一个 Header 的值。
其实换一个角度思考这个问题,毕竟前面已经定义的接收类型是 LinkedHashMap它的 Value 的泛型类型是 String也不适合去组织多个值的情况。综上不管是结合代码还是常识本案例的代码都不能获取到myHeader的所有值。
### 问题修正
现在我们要修正这个问题。在案例解析部分,其实我已经给出了答案。
在 RequestHeaderMapMethodArgumentResolver 的 resolveArgument() 中,假设我们的参数类型是 MultiValueMap我们一般会创建一个 LinkedMultiValueMap然后使用下面的语句来获取 Header 的值并添加到 Map 中去:
> String\[\] headerValues = webRequest.getHeaderValues(headerName)
参考上面的语句,不用细究,我们也能看出,我们是可以获取多个 Header 值的。另外假设我们定义的是 HttpHeaders也是一种 MultiValueMap我们会直接创建一个 HttpHeaders 来存储所有的 Header。
有了上面的解析,我们可以得出这样一个结论:**要完整接收到所有的Header不能直接使用Map而应该使用MultiValueMap。**我们可以采用以下两种方式来修正这个问题:
```
//方式 1
@RequestHeader() MultiValueMap map
//方式 2
@RequestHeader() HttpHeaders map
```
重新运行测试,你会发现结果符合预期:
> \[myheader:"h1", "h2", host:"localhost:8080", connection:"Keep-Alive", user-agent:"Apache-HttpClient/4.5.12 (Java/11.0.6)", accept-encoding:"gzip,deflate"\]
对比来说,方式 2 更值得推荐,因为它使用了大多数人常用的 Header 获取方法,例如获取 Content-Type 直接调用它的 getContentType() 即可,诸如此类,非常好用。
反思这个案例,我们为什么会犯这种错误呢?追根溯源,还是在于我们很少看到一个 Header 有多个值的情况,从而让我们疏忽地用错了接收类型。
## 案例 2错认为 Header 名称首字母可以一直忽略大小写
在 HTTP 协议中Header 的名称是无所谓大小写的。在使用各种框架构建 Web 时,我们都会把这个事实铭记于心。我们可以验证下这个想法。例如,我们有一个 Web 服务接口如下:
```
@RequestMapping(path = "/hi2", method = RequestMethod.GET)
public String hi2(@RequestHeader("MyHeader") String myHeader){
return myHeader;
};
```
然后,我们使用下面的请求来测试这个接口是可以获取到对应的值的:
> GET [http://localhost:8080/hi2](http://localhost:8080/hi2)
> myheader: myheadervalue
另外结合案例1我们知道可以使用 Map 来接收所有的 Header那么这种方式下是否也可以忽略大小写呢这里我们不妨使用下面的代码来比较下
```
@RequestMapping(path = "/hi2", method = RequestMethod.GET)
public String hi2(@RequestHeader("MyHeader") String myHeader, @RequestHeader MultiValueMap map){
return myHeader + " compare with : " + map.get("MyHeader");
};
```
再次运行之前的测试请求,我们得出下面的结果:
> myheadervalue compare with : null
综合来看,直接获取 Header 是可以忽略大小写的,但是如果从接收过来的 Map 中获取 Header 是不能忽略大小写的。稍微不注意,我们就很容易认为 Header 在任何情况下,都可以不区分大小写来获取值。
那么针对这个案例,如何去理解?
### 案例解析
我们知道,对于"@RequestHeader("MyHeader") String myHeader"的定义Spring 使用的是 RequestHeaderMethodArgumentResolver 来做解析。解析的方法参考 RequestHeaderMethodArgumentResolver#resolveName
```
protected Object resolveName(String name, MethodParameter parameter, NativeWebRequest request) throws Exception {
String[] headerValues = request.getHeaderValues(name);
if (headerValues != null) {
return (headerValues.length == 1 ? headerValues[0] : headerValues);
}
else {
return null;
}
}
```
从上述方法的关键调用"request.getHeaderValues(name)"去按图索骥,我们可以找到查找 Header 的最根本方法,即 org.apache.tomcat.util.http.ValuesEnumerator#findNext
```
private void findNext() {
next=null;
for(; pos< size; pos++ ) {
MessageBytes n1=headers.getName( pos );
if( n1.equalsIgnoreCase( name )) {
next=headers.getValue( pos );
break;
}
}
pos++;
}
```
在上述方法中name 即为查询的 Header 名称,可以看出这里是忽略大小写的。
而如果我们用 Map 来接收所有的 Header我们来看下这个 Map 最后存取的 Header 和获取的方法有没有忽略大小写。
有了案例 1 的解析,针对当前的类似案例,结合具体的代码,我们很容易得出下面两个结论。
**1\. 存取 Map 的 Header 是没有忽略大小写的**
参考案例 1 解析部分贴出的代码,可以看出,在存取 Header 时,需要的 key 是遍历 webRequest.getHeaderNames() 的返回结果。而这个方法的执行过程参考 org.apache.tomcat.util.http.NamesEnumerator#findNext
```
private void findNext() {
next=null;
for(; pos< size; pos++ ) {
next=headers.getName( pos ).toString();
for( int j=0; j<pos ; j++ ) {
if( headers.getName( j ).equalsIgnoreCase( next )) {
// duplicate.
next=null;
break;
}
}
if( next!=null ) {
// it's not a duplicate
break;
}
}
// next time findNext is called it will try the
// next element
pos++;
}
```
这里,返回结果并没有针对 Header 的名称做任何大小写忽略或转化工作。
**2\. 从 Map 中获取的 Header 也没有忽略大小写**
这点可以从返回是 LinkedHashMap 类型看出LinkedHashMap 的 get() 未忽略大小写。
接下来我们看下怎么解决。
### 问题修正
就从接收类型 Map 中获取 Header 时注意下大小写就可以了,修正代码如下:
```
@RequestMapping(path = "/hi2", method = RequestMethod.GET)
public String hi2(@RequestHeader("MyHeader") String myHeader, @RequestHeader MultiValueMap map){
return myHeader + " compare with : " + map.get("myHeader");
};
```
另外,你可以思考一个问题,如果我们使用 HTTP Headers 来接收请求,那么从它里面获取 Header 是否可以忽略大小写呢?
这点你可以通过它的构造器推测出来,其构造器代码如下:
```
public HttpHeaders() {
this(CollectionUtils.toMultiValueMap(new LinkedCaseInsensitiveMap<>(8, Locale.ENGLISH)));
}
```
可以看出,它使用的是 LinkedCaseInsensitiveMap而不是普通的 LinkedHashMap。所以这里是可以忽略大小写的我们不妨这样修正
```
@RequestMapping(path = "/hi2", method = RequestMethod.GET)
public String hi2(@RequestHeader("MyHeader") String myHeader, @RequestHeader HttpHeaders map){
return myHeader + " compare with : " + map.get("MyHeader");
};
```
再运行下程序,结果已经符合我们的预期了:
> myheadervalue compare with : \[myheadervalue\]
通过这个案例,我们可以看出:**在实际使用时,虽然 HTTP 协议规范可以忽略大小写,但是不是所有框架提供的接口方法都是可以忽略大小写的。**这点你一定要注意!
## 案例 3试图在 Controller 中随意自定义 CONTENT\_TYPE 等
和开头我们提到的 Header 和 URL 不同Header 可以出现在返回中。正因为如此,一些应用会试图去定制一些 Header 去处理。例如使用 Spring Boot 基于 Tomcat 内置容器的开发中,存在下面这样一段代码去设置两个 Header其中一个是常用的 CONTENT\_TYPE另外一个是自定义的命名为 myHeader。
```
@RequestMapping(path = "/hi3", method = RequestMethod.GET)
public String hi3(HttpServletResponse httpServletResponse){
httpServletResponse.addHeader("myheader", "myheadervalue");
httpServletResponse.addHeader(HttpHeaders.CONTENT_TYPE, "application/json");
return "ok";
};
```
运行程序测试下(访问 GET [http://localhost:8080/hi3](http://localhost:8080/hi3) ),我们会得到如下结果:
> GET [http://localhost:8080/hi3](http://localhost:8080/hi3)
>  
> HTTP/1.1 200
> myheader: myheadervalue
> Content-Type: text/plain;charset=UTF-8
> Content-Length: 2
> Date: Wed, 17 Mar 2021 08:59:56 GMT
> Keep-Alive: timeout=60
> Connection: keep-alive
可以看到 myHeader 设置成功了,但是 Content-Type 并没有设置成我们想要的"application/json",而是"text/plain;charset=UTF-8"。为什么会出现这种错误?
### 案例解析
首先我们来看下在 Spring Boot 使用内嵌 Tomcat 容器时,尝试添加 Header 会执行哪些关键步骤。
第一步我们可以查看 org.apache.catalina.connector.Response#addHeader 方法,代码如下:
```
private void addHeader(String name, String value, Charset charset) {
//省略其他非关键代码
char cc=name.charAt(0);
if (cc=='C' || cc=='c') {
//判断是不是 Content-Type如果是不要把这个 Header 作为 header 添加到 org.apache.coyote.Response
if (checkSpecialHeader(name, value))
return;
}
getCoyoteResponse().addHeader(name, value, charset);
}
```
参考代码及注释,正常添加一个 Header 是可以添加到 Header 集里面去的,但是如果这是一个 Content-Type则事情会变得不一样。它并不会如此做而是去做另外一件事即通过 Response#checkSpecialHeader 的调用来设置 org.apache.coyote.Response#contentType 为 application/json关键代码如下
```
private boolean checkSpecialHeader(String name, String value) {
if (name.equalsIgnoreCase("Content-Type")) {
setContentType(value);
return true;
}
return false;
}
```
最终我们获取到的 Response 如下:
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/5f/5e/5f6e7b91eedcbdc98c124cac6f00f85e.png)
从上图可以看出Headers 里并没有 Content-Type而我们设置的 Content-Type 已经作为 coyoteResponse 成员的值了。当然也不意味着后面一定不会返回,我们可以继续跟踪后续执行。
在案例代码返回ok后我们需要对返回结果进行处理执行方法为RequestResponseBodyMethodProcessor#handleReturnValue关键代码如下
```
@Override
public void handleReturnValue(@Nullable Object returnValue, MethodParameter returnType,
ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest)
throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException, HttpMessageNotWritableException {
mavContainer.setRequestHandled(true);
ServletServerHttpRequest inputMessage = createInputMessage(webRequest);
ServletServerHttpResponse outputMessage = createOutputMessage(webRequest);
//对返回值(案例中为“ok”)根据返回类型做编码转化处理
writeWithMessageConverters(returnValue, returnType, inputMessage, outputMessage);
}
```
而在上述代码的调用中writeWithMessageConverters 会根据返回值及类型做转化,同时也会做一些额外的事情。它的一些关键实现步骤参考下面几步:
**1\. 决定用哪一种 MediaType 返回**
参考下面的关键代码:
```
//决策返回值是何种 MediaType
MediaType selectedMediaType = null;
MediaType contentType = outputMessage.getHeaders().getContentType();
boolean isContentTypePreset = contentType != null && contentType.isConcrete();
//如果 header 中有 contentType则用其作为选择的 selectedMediaType。
if (isContentTypePreset) {
selectedMediaType = contentType;
}
//没有则根据“Accept”头、返回值等核算用哪一种
else {
HttpServletRequest request = inputMessage.getServletRequest();
List<MediaType> acceptableTypes = getAcceptableMediaTypes(request);
List<MediaType> producibleTypes = getProducibleMediaTypes(request, valueType, targetType);
//省略其他非关键代码
List<MediaType> mediaTypesToUse = new ArrayList<>();
for (MediaType requestedType : acceptableTypes) {
for (MediaType producibleType : producibleTypes) {
if (requestedType.isCompatibleWith(producibleType)) {
mediaTypesToUse.add(getMostSpecificMediaType(requestedType, producibleType));
}
}
}
//省略其他关键代码
for (MediaType mediaType : mediaTypesToUse) {
if (mediaType.isConcrete()) {
selectedMediaType = mediaType;
break;
}
//省略其他关键代码
}
```
​这里我解释一下,上述代码是先根据是否具有 Content-Type 头来决定返回的 MediaType通过前面的分析它是一种特殊的 Header在 Controller 层并没有被添加到 Header 中去,所以在这里只能根据返回的类型、请求的 Accept 等信息协商出最终用哪种 MediaType。
实际上这里最终使用的是 MediaType#TEXT\_PLAIN。这里还需要补充说明下没有选择 JSON 是因为在都支持的情况下TEXT\_PLAIN 默认优先级更高,参考代码 WebMvcConfigurationSupport#addDefaultHttpMessageConverters 可以看出转化器是有优先顺序的,所以用上述代码中的 getProducibleMediaTypes() 遍历 Converter 来收集可用 MediaType 也是有顺序的。
**2\. 选择消息转化器并完成转化**
决定完 MediaType 信息后,即可去选择转化器并执行转化,关键代码如下:
```
for (HttpMessageConverter<?> converter : this.messageConverters) {
GenericHttpMessageConverter genericConverter = (converter instanceof GenericHttpMessageConverter ?
(GenericHttpMessageConverter<?>) converter : null);
if (genericConverter != null ?
((GenericHttpMessageConverter) converter).canWrite(targetType, valueType, selectedMediaType) :
converter.canWrite(valueType, selectedMediaType)) {
//省略其他非关键代码
if (body != null) {
//省略其他非关键代码
if (genericConverter != null) {
genericConverter.write(body, targetType, selectedMediaType, outputMessage);
}
else {
((HttpMessageConverter) converter).write(body, selectedMediaType, outputMessage);
}
}
//省略其他非关键代码
}
}
```
如代码所示,即结合 targetTypeString、valueTypeString、selectedMediaTypeMediaType#TEXT\_PLAIN三个信息来决策可以使用哪种消息 Converter。常见候选 Converter 可以参考下图:
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/a3/e6/a33b9282baac597d1f3acf74a6874ce6.png)
最终,本案例选择的是 StringHttpMessageConverter在最终调用父类方法 AbstractHttpMessageConverter#write 执行转化时,会尝试添加 Content-Type。具体代码参考 AbstractHttpMessageConverter#addDefaultHeaders
```
protected void addDefaultHeaders(HttpHeaders headers, T t, @Nullable MediaType contentType) throws IOException {
if (headers.getContentType() == null) {
MediaType contentTypeToUse = contentType;
if (contentType == null || contentType.isWildcardType() || contentType.isWildcardSubtype()) {
contentTypeToUse = getDefaultContentType(t);
}
else if (MediaType.APPLICATION_OCTET_STREAM.equals(contentType)) {
MediaType mediaType = getDefaultContentType(t);
contentTypeToUse = (mediaType != null ? mediaType : contentTypeToUse);
}
if (contentTypeToUse != null) {
if (contentTypeToUse.getCharset() == null) {
//尝试添加字符集
Charset defaultCharset = getDefaultCharset();
if (defaultCharset != null) {
contentTypeToUse = new MediaType(contentTypeToUse, defaultCharset);
}
}
headers.setContentType(contentTypeToUse);
}
}
//省略其他非关键代码
}
```
结合案例,参考代码,我们可以看出,我们使用的是 MediaType#TEXT\_PLAIN 作为 Content-Type 的 Header毕竟之前我们添加 Content-Type 这个 Header 并没有成功。最终运行结果也就不出意外了,即"Content-Type: text/plain;charset=UTF-8"。
通过案例分析可以总结出,虽然我们在 Controller 设置了 Content-Type但是它是一种特殊的 Header所以**在 Spring Boot 基于内嵌 Tomcat 开发时并不一定能设置成功,最终返回的 Content-Type 是根据实际的返回值及类型等多个因素来决定的。**
### 问题修正
针对这个问题,如果想设置成功,我们就必须让其真正的返回就是 JSON 类型,这样才能刚好生效。而且从上面的分析也可以看出,返回符合预期也并非是在 Controller 设置的功劳。不过围绕目标,我们也可以这样去修改下:
**1\. 修改请求中的 Accept 头,约束返回类型**
参考代码如下:
```
GET http://localhost:8080/hi3
Accept:application/json
```
即带上 Accept 头,这样服务器在最终决定 MediaType 时,会选择 Accept 的值。具体执行可参考方法 AbstractMessageConverterMethodProcessor#getAcceptableMediaTypes。
**2\. 标记返回类型**
主动显式指明类型,修改方法如下:
```
@RequestMapping(path = "/hi3", method = RequestMethod.GET, produces = {"application/json"})
```
即使用 produces 属性来指明即可。这样的方式影响的是可以返回的 Media 类型,一旦设置,下面的方法就可以只返回一个指明的类型了。参考 AbstractMessageConverterMethodProcessor#getProducibleMediaTypes
```
protected List<MediaType> getProducibleMediaTypes(
HttpServletRequest request, Class<?> valueClass, @Nullable Type targetType) {
Set<MediaType> mediaTypes =
(Set<MediaType>) request.getAttribute(HandlerMapping.PRODUCIBLE_MEDIA_TYPES_ATTRIBUTE);
if (!CollectionUtils.isEmpty(mediaTypes)) {
return new ArrayList<>(mediaTypes);
}
//省略其他非关键代码
}
```
上述两种方式,一个修改了 getAcceptableMediaTypes 返回值,一个修改了 getProducibleMediaTypes这样就可以控制最终协商的结果为 JSON 了。从而影响后续的执行结果。
不过这里需要额外注意的是,虽然我们最终结果返回的 Content-Type 头是 JSON 了,但是对于内容的加工,仍然采用的是 StringHttpMessageConverter感兴趣的话你可以自己去研究下原因。
## 重点回顾
通过这节课的学习,我们了解到了在 Spring 解析Header中的一些常见错误及其背后的深层原因。这里带你回顾下重点
1. 要完整接收到所有的 Header不能直接使用Map而应该使用MultiValueMap。常见的两种方式如下
```
//方式 1
@RequestHeader() MultiValueMap map
//方式 2专用于Header的MultiValueMap子类型
@RequestHeader() HttpHeaders map
```
深究原因Spring在底层解析Header时如果接收参数是Map则当请求的Header是多Value时只存下了其中一个Value。
2. 在 HTTP 协议规定中Header 的名称是无所谓大小写的。但是这并不意味着所有能获取到Header的途径最终得到的Header名称都是统一大小写的。
3. 不是所有的Header在响应中都能随意指定虽然表面看起来能生效但是最后返回给客户端的仍然不是你指定的值。例如在Tomcat下CONTENT\_TYPE这个Header就是这种情况。
以上即为这一讲的核心知识点希望你以后在解析Header时会更有信心。
## 思考题
在案例 3 中,我们以 Content-Type 为例,提到在 Controller 层中随意自定义常用头有时候会失效。那么这个结论是不是普适呢?即在使用其他内置容器或者在其他开发框架下,是不是也会存在一样的问题?
期待你的思考,我们留言区见!