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Spring之AntPathMatcher

前言

AntPathMatcher是什麼?主要用來解決什麼問題?

背景:在做uri匹配規則發現這個類,根據源碼對該類進行分析,它主要用來做類URLs字符串匹配;

效果

可以做URLs匹配,規則如下

  1. ?匹配一個字符
  2. *匹配0個或多個字符
  3. **匹配0個或多個目錄

用例如下

  • /trip/api/*x    匹配 /trip/api/x,/trip/api/ax,/trip/api/abx ;但不匹配 /trip/abc/x;
  • /trip/a/a?x    匹配 /trip/a/abx;但不匹配 /trip/a/ax,/trip/a/abcx
  • /**/api/alie    匹配 /trip/api/alie,/trip/dax/api/alie;但不匹配 /trip/a/api
  • /**/*.htmlm   匹配所有以.htmlm結尾的路徑

核心

AntPathMatcher API接口

由上圖可知,AntPathMatcher提供了豐富的API,主要以doMatch為主,下邊來講doMatch的實現上(其中pattern為制定的url模式,path為具體的url,下邊以英文為主講解):

1    首先判斷pattern和path的首字符是否同時為設置的分隔符,結果不一致則直接返回false,不進行下邊的操作;

2    分別對pattern和path進行分詞,形成各自的字符串數組,其中分詞的主要代碼如下(這段代碼很清晰):

public static String[] tokenizeToStringArray(String str, String delimiters, boolean trimTokens, boolean ignoreEmptyTokens) {
   if (str == null) {
      return null;
   }
   StringTokenizer st = new StringTokenizer(str, delimiters);
   List<String> tokens = new ArrayList<String>();
   while (st.hasMoreTokens()) {
      String token = st.nextToken();
      if (trimTokens) {
         token = token.trim();
      }
      if (!ignoreEmptyTokens || token.length() > 0) {
         tokens.add(token);
      }
   }
   return toStringArray(tokens);
}

注:str代表要進行分詞的字符串,delimiters是進行分詞的分隔符,trimTokens表示是否對每一個分詞進行首尾去空字符串,ignoreEmptyTokens代表分割之後是否保留空字符串;

我們發現,每次計算這個也是要花費一定的時間消耗,那每次真的是要重新計算麼 ?看下邊的代碼來找答案(下邊的代碼是在上個方法tokenizeToStringArray調用之前進行):

private final Map<String, String[]> tokenizedPatternCache = new ConcurrentHashMap<String, String[]>(256);
......
protected String[] tokenizePattern(String pattern) {
   String[] tokenized = null;
   Boolean cachePatterns = this.cachePatterns;
   if (cachePatterns == null || cachePatterns.booleanValue()) {
      tokenized = this.tokenizedPatternCache.get(pattern);
   }
   if (tokenized == null) {
      tokenized = tokenizePath(pattern);
      if (cachePatterns == null && this.tokenizedPatternCache.size() >= CACHE_TURNOFF_THRESHOLD) {
         // Try to adapt to the runtime situation that we're encountering:
         // There are obviously too many different patterns coming in here...
         // So let's turn off the cache since the patterns are unlikely to be reoccurring.
         deactivatePatternCache();
         return tokenized;
      }
      if (cachePatterns == null || cachePatterns.booleanValue()) {
         this.tokenizedPatternCache.put(pattern, tokenized);
      }
   }
   return tokenized;
}

我們看到,這裡存了一個pattern的cache tokenizedPatternCache,key為pattern,value為分次之後的字符串數組,每次先到cache獲取,沒有的話則計算,然後放入到cache裡邊,這樣在做頻繁的url mapping的時候,由於規則是有限的,可以很大程度減少計算;

同理,path也是通過同樣的計算,不過,path則不會緩存,每次都需要調用tokenizeToStringArray進行分詞(為什麼呢?[1])

接著來說3:

3    對分詞之後的pattern數組和path數組從begin進行遍歷,一旦pattern的第一個字符串是**的話,則跳出來,此時沒有直接返回true,為什麼呢[2]?

下邊接著看doMatch的中間部分代碼(也就是說當break或者運行完畢while循環的時候,在退出之前會接著執行下邊的代碼)

1    如果path分詞數組正常執行完畢,則pathIdxStart是會比pathIdxEnd大1的,這個時候,如果pattern的字符串數組也正常耗盡,則來判斷pattern和path的最後一個字符是否同步,按結果返回;

2    如果上邊的循環只執行了一次,則這時候pattIdxStart則和pattIdxEnd相等,同時pattern的最後一個字符是*且path最後是一個分隔符,則直接返回true;

3    如果pattern的最後一個字符串是**則path不需要判斷直接返回true;

4    這一步代表,pattern已經耗盡但是path還沒耗盡,這時候肯定不匹配,直接返回false

接下來接著看,緊接著上邊第二幅黑色背景圖,如果第一次因為**彈出來,看下邊如何處理:

這個時候,開始從後往前遍歷,如果再次彈出來不是因為遇到了**,是正常遍歷完成,這個時候,pathIdxStart是大於pathIdxEnd,這個時候字符串已經耗盡,如果pattern還沒有耗盡,並且最後並不是**,則直接返回false;

如果中間再次出現**,並且path並沒有耗盡,則進行下邊的步驟:

這一部分代碼主要用來循環處理中間再次**的情況,直到完全處理完成,這裡邊用到了Java的標簽語法:strLoop,符合條件則跳轉到strLoop(類似goto);

總結

這一部分的處理理解起來不是非常難懂,但是這個關於字符串匹配的過程是及其細致的,每一個邊界問題都想得比較完美,這一點是相當值得學習的。

後記

其中,每一個path的分詞是如何匹配到pattern的分詞是怎麼做的呢?答案就在  matchStrings 這個方法裡邊了

首先用path來匹配pattern的時候,要獲取一個matcher,代碼如下:

final Map<String, AntPathStringMatcher> stringMatcherCache = new ConcurrentHashMap<String, AntPathStringMatcher>(256);
......
protected AntPathStringMatcher getStringMatcher(String pattern) {
   AntPathStringMatcher matcher = null;
   Boolean cachePatterns = this.cachePatterns;
   if (cachePatterns == null || cachePatterns.booleanValue()) {
      matcher = this.stringMatcherCache.get(pattern);
   }
   if (matcher == null) {
      matcher = new AntPathStringMatcher(pattern);
      if (cachePatterns == null && this.stringMatcherCache.size() >= CACHE_TURNOFF_THRESHOLD) {
         // Try to adapt to the runtime situation that we're encountering:
         // There are obviously too many different patterns coming in here...
         // So let's turn off the cache since the patterns are unlikely to be reoccurring.
         deactivatePatternCache();
         return matcher;
      }
      if (cachePatterns == null || cachePatterns.booleanValue()) {
         this.stringMatcherCache.put(pattern, matcher);
      }
   }
   return matcher;
}

這裡new AntPathStringMatcher(AntPathMatcher的一個內部類)的時候也是需要一些計算,matcher構建的精華全部在這裡了:

public AntPathStringMatcher(String pattern) {
   StringBuilder patternBuilder = new StringBuilder();
   Matcher m = GLOB_PATTERN.matcher(pattern);
   int end = 0;
   while (m.find()) {
      patternBuilder.append(quote(pattern, end, m.start()));
      String match = m.group();
      if ("?".equals(match)) {
         patternBuilder.append('.');
      }
      else if ("*".equals(match)) {
         patternBuilder.append(".*");
      }
      else if (match.startsWith("{") && match.endsWith("}")) {
         int colonIdx = match.indexOf(':');
         if (colonIdx == -1) {
            patternBuilder.append(DEFAULT_VARIABLE_PATTERN);
            this.variableNames.add(m.group(1));
         }
         else {
            String variablePattern = match.substring(colonIdx + 1, match.length() - 1);
            patternBuilder.append('(');
            patternBuilder.append(variablePattern);
            patternBuilder.append(')');
            String variableName = match.substring(1, colonIdx);
            this.variableNames.add(variableName);
         }
      }
      end = m.end();
   }
   patternBuilder.append(quote(pattern, end, pattern.length()));
   this.pattern = Pattern.compile(patternBuilder.toString());
}

這部分計算比較頻繁,也會耗費一定量的時間,所以這裡用到了一個叫做 stringMatcherCache 的cache,上文中提到的兩個cache的數量都不能超過65536,有其中任意一個cache超過這個限制,則會清空整個cache。

凌渡冰 目前就職於美團 Do what you like to impact the world.

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