Java扩展Nginx之六:两大filter

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本篇概览

  • 本文是《Java扩展Nginx》系列的第六篇,前文的五大handler形成了nginx-clojure开发的基本框架,初步评估已经可以支撑简单的需求开发了,但nginx-clojure并未止步于handler,还提供了丰富的扩展能力,本篇的两大filter就是比较常用的能力
  • filter一共有两种:header filter和body filter,nginx-clojure对他们的定位分别是对header的处理和对body的处理,接下来分别细说

Nginx Header Filter

  • header filter顾名思义,是用于header处理的过滤器,它具有如下特点:
  1. header filter是location级别的配置,可以开发一个header filter,然后配置在不同的location中使用
  2. header filter必须实现NginxJavaHeaderFilter接口,功能代码写在doFilter方法中
  3. doFilter方法如果返回PHASE_DONE,nginx-clojure框架会继续执行其他的filter和handler,如果返回的不是PHASE_DONE,nginx-clojure框架就会把当前filter当做普通的content handler来对待,将doFilter的返回值立即返回给客户端
  4. 官方建议用header filter来动态处理response的header(增加、删除、修改header项)
  • 接下来开发一个header filter试试,还记得《Java扩展Nginx之一:你好,nginx-clojure》一文中的/java接口吗,那是个最简单的helloworld级别的location,content handler是HelloHandler.java,稍后验证header filter功能的时候会用到它

  • 先用postman请求/java接口,看看没有使用header filter之前的response header,如下图:

  • 接下来新增一个location,配置如下,content handler还是HelloHandler.java,增加了header_filter_type和header_filter_name:

location /headerfilterdemo {
	content_handler_type 'java';
    content_handler_name 'com.bolingcavalry.simplehello.HelloHandler';

    # header filter的类型是java
    header_filter_type 'java';
    # header
    header_filter_name 'com.bolingcavalry.filterdemo.RemoveAndAddMoreHeaders';
}
  • 执行header filter功能的类是RemoveAndAddMoreHeaders.java,如下所示,修改了Content-Type,还增加了两个header项Xfeep-HeaderServer
package com.bolingcavalry.filterdemo;

import nginx.clojure.java.Constants;
import nginx.clojure.java.NginxJavaHeaderFilter;
import java.util.Map;

public class RemoveAndAddMoreHeaders implements NginxJavaHeaderFilter {
    @Override
    public Object[] doFilter(int status, Map<String, Object> request, Map<String, Object> responseHeaders) {
        // 先删再加,相当于修改了Content-Type的值
        responseHeaders.remove("Content-Type");
        responseHeaders.put("Content-Type", "text/html");

        // 增加两个header
        responseHeaders.put("Xfeep-Header", "Hello2!");
        responseHeaders.put("Server", "My-Test-Server");

        // 返回PHASE_DONE表示告知nginx-clojure框架,当前filter正常,可以继续执行其他的filter和handler
        return Constants.PHASE_DONE;
    }
}
  • simple-hellofilter-demo两个maven工程都编译构建,会得到simple-hello-1.0-SNAPSHOT.jar和filter-demo-1.0-SNAPSHOT.jar这两个jar,将其都放入nginx/jars目录下,然后重启nginx
  • 用postman请求/headerfilterdemo,并将响应的header与/java做对比,如下图,可见先删再加、添加都正常,另外,由于Server配置项本来就存在,所以filter中的put操作的结果就是修改了配置项的值:
  • 到这里header filter就介绍完了,接下来要看的是body filter,顾名思义,这是用于处理响应body的过滤器,与header filter不同的是,由于响应body有不同的类型,因此body filter也不能一概而论,需要分场景开发和使用

Nginx Body Filter的第一个场景:字符串body(string faced Java body filter)

  • Body Filter的作用很明确:修改原响应body的值,然后返回给客户端
  • 如果响应的body是字符串,那么body filter相对简单一些,以下几个规则要注意:
  1. 继承抽象类StringFacedJavaBodyFilter,
  2. 处理一次web请求的时候,doFilter方法可能被调用多次,有个名为isLast的入参,作用是标记当前调用是不是最后一次(true表示最后一次)
  3. doFilter方法的返回值与之前的NginxJavaRingHandler.invoke方法类似,是个一维数组,只有三个元素:status, headers, filtered_chunk,一旦status值不为空,nginx-clojure框架会用这次doFilter的返回值作为最后一次调用,返回给客户端
  4. 结合2和3的特性,我们在编码时要注意了:假设一次web请求,doFilter会被调用10次(每次body入参的值都是整个response body的一部分),那么前9次的isLast都等于false,第10次的isLast等于true,假设第1次调用doFilter方法的时候返回的status不为空,就会导致后面9次的doFilter都不再被调用了!
  • 接下来的实战再次用到之前的HelloHandler.java作为content handler,因为它返回的body是字符串
  • 先增加一个location配置,body_filter_type和body_filter_name是body filter的配置项:
# body filter的demo,response body是字符串类型
location /stringbodyfilterdemo {
	content_handler_type 'java';
	content_handler_name 'com.bolingcavalry.simplehello.HelloHandler';

	# body filter的类型是java
	body_filter_type 'java';
    # body filter的类
    body_filter_name 'com.bolingcavalry.filterdemo.StringFacedUppercaseBodyFilter';
}
  • StringFacedUppercaseBodyFilter.java源码如下(请重点阅读注释),可见该filter的功能是将原始body改为大写,并且,代码中检查了isLast的值,isLast等于false的时候,status的值保持为null,这样才能确保doFilter的调用不会提前结束,如此才能返回完整的body:
package com.bolingcavalry.filterdemo;

import nginx.clojure.java.StringFacedJavaBodyFilter;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;

public class StringFacedUppercaseBodyFilter extends StringFacedJavaBodyFilter {
    @Override
    protected Object[] doFilter(Map<String, Object> request, String body, boolean isLast) throws IOException {
        if (isLast) {
            // isLast等于true,表示当前web请求过程中最后一次调用doFilter方法,
            // body是完整response body的最后一部分,
            // 此时返回的status应该不为空,这样nginx-clojure框架就会完成body filter的执行流程,将status和聚合后的body返回给客户端
            return new Object[] {200, null, body.toUpperCase()};
        }else {
            // isLast等于false,表示当前web请求过程中,doFilter方法还会被继续调用,当前调用只是多次中的一次而已,
            // body是完整response body的其中一部分,
            // 此时返回的status应该为空,这样nginx-clojure框架就继续body filter的执行流程,继续调用doFilter
            return new Object[] {null, null, body.toUpperCase()};
        }
    }
}
  • 编译,构建,部署之后,用postman访问/stringbodyfilterdemo,得到的响应如下,可见body的内容已经全部大写了,符合预期:
  • 接下来要学习的还是body filter,只不过这次的body类型是二进制流(stream faced Java body filter)

Nginx Body Filter的第二个场景:二进制流body(stream faced Java body filter)

  • 当响应body是二进制流的时候,如果想对响应body做读写操作,nginx-clojure的建议是在body filter中执行,这种body filter是专门用在二进制流body的场景下,有以下特点:
  1. 实现接口NginxJavaBodyFilter(注意区别:字符串body的filter是继承抽象类StringFacedJavaBodyFilter),
  2. 处理一次web请求的时候,doFilter方法可能被调用多次,有个名为isLast的入参,作用是标记当前调用是不是最后一次(true表示最后一次)
  3. doFilter方法的返回值与之前的NginxJavaRingHandler.invoke方法类似,是个一维数组,只有三个元素:status, headers, filtered_chunk,一旦status值不为空,nginx-clojure框架会用这次doFilter的返回值作为最后一次调用,返回给客户端
  4. 结合2和3的特性,我们在编码时要注意了:假设一次web请求,doFilter会被调用10次(每次body入参的值都是整个response body的一部分),那么前9次的isLast都等于false,第10次的isLast等于true,假设第1次调用doFilter方法的时候返回的status不为空,就会导致后面9次的doFilter都不再被调用了!
  5. doFilter方法有个入参名为bodyChunk,这表示真实响应body的一部分(假设一次web请求有十次doFilter调用,可以将每次doFilter的bodyChunk认为是完整响应body的十分之一),这里有个重点注意的地方:bodyChunk只在当前doFilter执行过程中有效,不要将bodyChunk保存下来用于其他地方(例如放入body filter的成员变量中)
  6. 继续看doFilter方法的返回值,刚刚提到返回值是一维数组,只有三个元素:status, headers, filtered_chunk,对于status和headers,如果之前已经设置好了(例如content handler或者header filter中),那么此时返回的status和headers值就会被忽略掉(也就是说,其实nginx-clojure框架只判断status是否为空,用于结束body filter的处理流程,至于status的具体值是多少并不关心)
  7. 再看doFilter方法的返回值的第三个元素filtered_chunk,它可以是以下四种类型之一:
  • File, viz. java.io.File

  • String

  • InputStream

  • Array/Iterable, e.g. Array/List/Set of above types

  • 接下来进入实战了,详细步骤如下图:

  • 首先是开发一个返回二进制流的web接口,为了简单省事儿,直接用nginx-clojure的另一个能力来实现:clojure类型的服务,在nginx.conf中添加以下内容即可,代码虽然不是java但也能勉强看懂(能看懂就行,毕竟不是重点),就是持续写入1024行字符串,每行的内容都是'123456789':

location /largebody {
	content_handler_type 'clojure';
    content_handler_code '
    	(do
        	(use \'[nginx.clojure.core])
            (fn[req]
            	{:status 200
                 :headers {}
                 :body (for [i (range 1024)] "123456789\n")})
        )';
}
  • 接下来是重点面向二进制流的body filter,StreamFacedBodyFilter.java,用来处理二进制流的body filter,可见这是非常简单的逻辑,您可以按照实际需要去使用这个InputStream:
package com.bolingcavalry.filterdemo;

import nginx.clojure.NginxChainWrappedInputStream;
import nginx.clojure.NginxClojureRT;
import nginx.clojure.java.NginxJavaBodyFilter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Map;

public class StreamFacedBodyFilter implements NginxJavaBodyFilter {

    @Override
    public Object[] doFilter(Map<String, Object> request, InputStream bodyChunk, boolean isLast) throws IOException {
        // 这里仅将二进制文件长度打印到日志,您可以按照业务实际情况自行修改
        NginxClojureRT.log.info("isLast [%s], total [%s]", String.valueOf(isLast), String.valueOf(bodyChunk.available()));

        // NginxChainWrappedInputStream的成员变量index记录的读取的位置,本次用完后要重置位置,因为doFilter之外的代码中可能也会读取bodyChunk
        ((NginxChainWrappedInputStream)bodyChunk).rewind();

        if (isLast) {
            // isLast等于true,表示当前web请求过程中最后一次调用doFilter方法,
            // body是完整response body的最后一部分,
            // 此时返回的status应该不为空,这样nginx-clojure框架就会完成body filter的执行流程,将status和聚合后的body返回给客户端
            return new Object[] {200, null, bodyChunk};
        }else {
            // isLast等于false,表示当前web请求过程中,doFilter方法还会被继续调用,当前调用只是多次中的一次而已,
            // body是完整response body的其中一部分,
            // 此时返回的status应该为空,这样nginx-clojure框架就继续body filter的执行流程,继续调用doFilter
            return new Object[] {null, null, bodyChunk};
        }
    }
}
  • 还要在nginx.conf上做好配置,让StreamFacedBodyFilter处理/largebody返回的body,如下所示,新增一个接口/streambodyfilterdemo,该接口会直接透传到/largebody,而且会用StreamFacedBodyFilter处理响应body:
        location /streambodyfilterdemo {
            # body filter的类型是java
            body_filter_type java;
            body_filter_name 'com.bolingcavalry.filterdemo.StreamFacedBodyFilter';
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_buffering off;
            proxy_pass http://localhost:8080/largebody;
        }
  • 写完后,编译出jar文件,复制到jars目录下,重启nginx
  • 在postman上访问/streambodyfilterdemo,响应如下,符合预期:
  • 再检查文件nginx-clojure-0.5.2/logs/error.log,见到了StreamFacedBodyFilter的日志,证明body filter确实已经生效,另外还可以看出一次请求中,StreamFacedBodyFilter对象的doFilter方法会被neginx-clojure多次调用:
2022-02-15 21:34:38[info][23765][main]isLast [false], total [3929]
2022-02-15 21:34:38[info][23765][main]isLast [false], total [4096]
2022-02-15 21:34:38[info][23765][main]isLast [false], total [2215]
2022-02-15 21:34:38[info][23765][main]isLast [true], total [0]
  • 至此,咱们一同完成了header和body的filter和学习实践,nginx-clojure的大体功能咱们已经了解得差不多了,但是《Java扩展Nginx》系列还没结束呢,还有精彩的内容会陆续登场,敬请关注,欣宸原创必不辜负您的期待~

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