Spring - RestTemplate执行原理分析

什么是RestTemplate
Synchronous client to perform HTTP requests, exposing a simple, template method API over underlying HTTP client libraries such as the JDK HttpURLConnection, Apache HttpComponents, and others.
这是RestTemplate源码里对其自身的解释,从类名来看把类想设计成一个标准的模板, 简单来说就是简化Http的请求以及响应的封装,并且执行了Restful原则。如果没有RestTemplate,我们可能使用更多的还是Apache HttpClient工具。 另外从这个定义里我看到一个很重要的类HttpUrlConnection,这是RestTemplate与HTTP服务器通信的核心类。
RestTempate类结构

从类库中可以看出,这个类是一个很Spring的设计,继承抽象类InterceptingHttpAccessor,实现接口RestOperations。
RestTemplate执行流程图
开始分析之前,我们以RestTemplate#getForObject()为例,先浏览一下整个方法调用过程的执行流程图,几个关键步骤,看到其中的几个关键类,我会在后面详细说明这几个关键类。
RestTemplate构造函数
在看具体的执行http请求方法前,我们先看一下构造函数都做了那些工具。
public RestTemplate() {
#设置各种messageConvert, 比如我们最常见的StringHttpMessageConverter。
this.messageConverters.add(new ByteArrayHttpMessageConverter());
this.messageConverters.add(new StringHttpMessageConverter());
this.messageConverters.add(new ResourceHttpMessageConverter(false));
try {
this.messageConverters.add(new SourceHttpMessageConverter<>());
}
catch (Error err) {
// Ignore when no TransformerFactory implementation is available
}
this.messageConverters.add(new AllEncompassingFormHttpMessageConverter());
if (romePresent) {
this.messageConverters.add(new AtomFeedHttpMessageConverter());
this.messageConverters.add(new RssChannelHttpMessageConverter());
}
if (jackson2XmlPresent) {
this.messageConverters.add(new MappingJackson2XmlHttpMessageConverter());
}
else if (jaxb2Present) {
this.messageConverters.add(new Jaxb2RootElementHttpMessageConverter());
}
if (jackson2Present) {
this.messageConverters.add(new MappingJackson2HttpMessageConverter());
}
else if (gsonPresent) {
this.messageConverters.add(new GsonHttpMessageConverter());
}
else if (jsonbPresent) {
this.messageConverters.add(new JsonbHttpMessageConverter());
}
if (jackson2SmilePresent) {
this.messageConverters.add(new MappingJackson2SmileHttpMessageConverter());
}
if (jackson2CborPresent) {
this.messageConverters.add(new MappingJackson2CborHttpMessageConverter());
}
#设置UriTemplateHandler
this.uriTemplateHandler = initUriTemplateHandler();
}
构造方法总结来说只做了两件事,添加HttpMessageConvert实现类,手动配置SpringMVC的时代,想必大家都知道HttpMessageConverter吧,顾名思义就是转换HTTP请求响应过程中的消息数据。第二就是初始化UriTemplateHandler,在initUriTemplateHanlder()方法中可以看到实际实例化的是DefaultUriBuilderFactory类并返回。
RestTemplat#getForObject()
我们现在开始沿着getForObject入口来分析一下执行一个HTTP Rest请求的流程到底是怎样的哈。
getForObject
#RestTemplate.getForObject
@Override
@Nullable
public <T> T getForObject(String url, Class<T> responseType, Object... uriVariables) throws RestClientException {
RequestCallback requestCallback = acceptHeaderRequestCallback(responseType);
HttpMessageConverterExtractor<T> responseExtractor =
new HttpMessageConverterExtractor<>(responseType, getMessageConverters(), logger);
#这里传入requestCallback和responseExtractor,调用execute()
return execute(url, HttpMethod.GET, requestCallback, responseExtractor, uriVariables);
}
execute()
#RestTemplate.execute
@Override
@Nullable
public <T> T execute(String url, HttpMethod method, @Nullable RequestCallback requestCallback,
@Nullable ResponseExtractor<T> responseExtractor, Object... uriVariables) throws RestClientException {
URI expanded = getUriTemplateHandler().expand(url, uriVariables);
#调用doExecute()
return doExecute(expanded, method, requestCallback, responseExtractor);
}
doExecute()
@Nullable
protected <T> T doExecute(URI url, @Nullable HttpMethod method, @Nullable RequestCallback requestCallback,
@Nullable ResponseExtractor<T> responseExtractor) throws RestClientException {
Assert.notNull(url, "URI is required");
Assert.notNull(method, "HttpMethod is required");
ClientHttpResponse response = null;
try {
#1.生成请求
ClientHttpRequest request = createRequest(url, method);
if (requestCallback != null) {
#2.设置header
requestCallback.doWithRequest(request);
}
#3.执行请求
response = request.execute();
#4.处理响应
handleResponse(url, method, response);
#5.返回执行结果
return (responseExtractor != null ? responseExtractor.extractData(response) : null);
}
catch (IOException ex) {
String resource = url.toString();
String query = url.getRawQuery();
resource = (query != null ? resource.substring(0, resource.indexOf('?')) : resource);
throw new ResourceAccessException("I/O error on " + method.name() +
" request for \"" + resource + "\": " + ex.getMessage(), ex);
}
finally {
if (response != null) {
response.close();
}
}
}
HttpAccessor
doExecute()方法的第一个步骤就是创建ClientHttpRequest, 这是一个接口,那么这个方法执行完会创建那个实现类呢? createRequest() 是父类HttpAccessor的方法,我们要先简单分析下HttpAcessor。
package org.springframework.http.client.support;
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.springframework.core.annotation.AnnotationAwareOrderComparator;
import org.springframework.http.HttpLogging;
import org.springframework.http.HttpMethod;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequest;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestFactory;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestInitializer;
import org.springframework.http.client.SimpleClientHttpRequestFactory;
import org.springframework.util.Assert;
public abstract class HttpAccessor {
protected final Log logger = HttpLogging.forLogName(getClass());
private ClientHttpRequestFactory requestFactory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
private final List<ClientHttpRequestInitializer> clientHttpRequestInitializers = new ArrayList<>();
public void setRequestFactory(ClientHttpRequestFactory requestFactory) {
Assert.notNull(requestFactory, "ClientHttpRequestFactory must not be null");
this.requestFactory = requestFactory;
}
public ClientHttpRequestFactory getRequestFactory() {
return this.requestFactory;
}
public void setClientHttpRequestInitializers(
List<ClientHttpRequestInitializer> clientHttpRequestInitializers) {
if (this.clientHttpRequestInitializers != clientHttpRequestInitializers) {
this.clientHttpRequestInitializers.clear();
this.clientHttpRequestInitializers.addAll(clientHttpRequestInitializers);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.clientHttpRequestInitializers);
}
}
public List<ClientHttpRequestInitializer> getClientHttpRequestInitializers() {
return this.clientHttpRequestInitializers;
}
#在这个方法里会创建ClientHttpRequest实例并且返回。
protected ClientHttpRequest createRequest(URI url, HttpMethod method) throws IOException {
ClientHttpRequest request = getRequestFactory().createRequest(url, method);
initialize(request);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("HTTP " + method.name() + " " + url);
}
return request;
}
private void initialize(ClientHttpRequest request) {
this.clientHttpRequestInitializers.forEach(initializer -> initializer.initialize(request));
}
}
从HttpAccessor#createRequest()分析来看,会先调用getRequestFactory() 返回_SimpleClientHttpRequestFactory,然后调用SimpleClientHttpRequestFactory.createRequest()。但是这里我们忽略了一个环节,那就是**InterceptingHttpAccessor, **_这里我们需要再深吸一口气,再看看InterceptingHttpAccessor类。
SimpleClientHttpRequestFactory类结构图

InterceptingHttpAccessor
public abstract class InterceptingHttpAccessor extends HttpAccessor {
#拦截器属性,可以自定义拦截器实现业务逻辑,当然玩过SpringCloud Ribbon调用,对这个属性再熟悉不过了。
private final List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors = new ArrayList<>();
#这个属性要和HttpAccessor.requestFactory呼应一下。
@Nullable
private volatile ClientHttpRequestFactory interceptingRequestFactory;
public void setInterceptors(List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors) {
if (this.interceptors != interceptors) {
this.interceptors.clear();
this.interceptors.addAll(interceptors);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.interceptors);
}
}
public List<ClientHttpRequestInterceptor> getInterceptors() {
return this.interceptors;
}
@Override
public void setRequestFactory(ClientHttpRequestFactory requestFactory) {
super.setRequestFactory(requestFactory);
this.interceptingRequestFactory = null;
}
@Override
public ClientHttpRequestFactory getRequestFactory() {
List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors = getInterceptors();
if (!CollectionUtils.isEmpty(interceptors)) {
ClientHttpRequestFactory factory = this.interceptingRequestFactory;
if (factory == null) {
factory = new InterceptingClientHttpRequestFactory(super.getRequestFactory(), interceptors);
this.interceptingRequestFactory = factory;
}
return factory;
}
else {
return super.getRequestFactory();
}
}
}
这个类的关键在于重写了父类的getRequestFacotry(), 当前做过SpringCloud Ribbon远程调用,会对这个方法格外熟悉,Spring会判断拦截器属性_interceptors是否有值,如果有值则会继续判断,然后返回InterceptionClientHttpRequestFactory, 如果拦截器属性没有值,则调用父类HttpAccessor#getRequestFactory().
RestTemplate#doExecute()
通过分析抽象父类InterceptingHttpAccessor和HttpAccessor, 我们得出结果,如果没有拦截器,只是普通的RESTFUL调用,那么最终是调用SimpleClientHttpRequestFactory#createRequest().
@Override
public ClientHttpRequest createRequest(URI uri, HttpMethod httpMethod) throws IOException {
#再回头看看Spring对RestTemplate定义里提到的,RestTemplate的核心就是使用
#HttpURLConnection和HTTP服务器进行通信。
HttpURLConnection connection = openConnection(uri.toURL(), this.proxy);
prepareConnection(connection, httpMethod.name());
if (this.bufferRequestBody) {
return new SimpleBufferingClientHttpRequest(connection, this.outputStreaming);
}
else {
return new SimpleStreamingClientHttpRequest(connection, this.chunkSize, this.outputStreaming);
}
}
protected HttpURLConnection openConnection(URL url, @Nullable Proxy proxy) throws IOException {
URLConnection urlConnection = (proxy != null ? url.openConnection(proxy) : url.openConnection());
if (!HttpURLConnection.class.isInstance(urlConnection)) {
throw new IllegalStateException("HttpURLConnection required for [" + url + "] but got: " + urlConnection);
}
return (HttpURLConnection) urlConnection;
}
protected void prepareConnection(HttpURLConnection connection, String httpMethod) throws IOException {
if (this.connectTimeout >= 0) {
connection.setConnectTimeout(this.connectTimeout);
}
if (this.readTimeout >= 0) {
connection.setReadTimeout(this.readTimeout);
}
connection.setDoInput(true);
if ("GET".equals(httpMethod)) {
connection.setInstanceFollowRedirects(true);
}
else {
connection.setInstanceFollowRedirects(false);
}
if ("POST".equals(httpMethod) || "PUT".equals(httpMethod) ||
"PATCH".equals(httpMethod) || "DELETE".equals(httpMethod)) {
connection.setDoOutput(true);
}
else {
connection.setDoOutput(false);
}
connection.setRequestMethod(httpMethod);
}
从这里代码片段分析,我们可以回到上面提的问题, 在doExecute里createRequest()最终创建的实现类是SimpleBufferingClientHttpRequest。
SimpleBufferingClientHttpRequest类结构图

SimpleStreamingClientHttpRequest类结构图

requestCallback.doWithRequest()
根据自己需要实现接口RequestCallback#doWithRequest()。
request.execute()
这里也就是调用SimplezBufferingClientHttpRequest#execute()。通过分析SimplezBufferingClientHttpRequest代码,我们知道execute()定义在抽象父类AbstractClientHttpRequest里
#AbstractClientHttpRequest#execute()
@Override
public final ClientHttpResponse execute() throws IOException {
assertNotExecuted();
ClientHttpResponse result = executeInternal(this.headers);
this.executed = true;
return result;
}
分析这个类可以看出,很经典的一个设计,父类定义行为,具体实现交给子类,这里可以看出execute里继续调用executeInternal,这是一个抽象方法,交给子类实现。
AbstractBufferingClientHttpRequest#executeInternal
@Override
protected ClientHttpResponse executeInternal(HttpHeaders headers) throws IOException {
byte[] bytes = this.bufferedOutput.toByteArray();
if (headers.getContentLength() < 0) {
headers.setContentLength(bytes.length);
}
ClientHttpResponse result = executeInternal(headers, bytes);
this.bufferedOutput = new ByteArrayOutputStream(0);
return result;
}
SimpleBufferingClientHttpRequest#executeInternal
@Override
protected ClientHttpResponse executeInternal(HttpHeaders headers, byte[] bufferedOutput) throws IOException {
addHeaders(this.connection, headers);
// JDK <1.8 doesn't support getOutputStream with HTTP DELETE
if (getMethod() == HttpMethod.DELETE && bufferedOutput.length == 0) {
this.connection.setDoOutput(false);
}
if (this.connection.getDoOutput() && this.outputStreaming) {
this.connection.setFixedLengthStreamingMode(bufferedOutput.length);
}
this.connection.connect();
if (this.connection.getDoOutput()) {
FileCopyUtils.copy(bufferedOutput, this.connection.getOutputStream());
}
else {
// Immediately trigger the request in a no-output scenario as well
this.connection.getResponseCode();
}
return new SimpleClientHttpResponse(this.connection);
}
至此,我们就拿到请求的返回结果Response了,封装SimpleClientHttpResponse并返回。似乎这几个类分析下来觉得他的调用流程并没有想象的那么复杂,整个设计还是很规范。
handleResponse
RestTemplate#handleResponse
protected void handleResponse(URI url, HttpMethod method, ClientHttpResponse response) throws IOException {
ResponseErrorHandler errorHandler = getErrorHandler();
boolean hasError = errorHandler.hasError(response);
if (logger.isDebugEnabled()) {
try {
int code = response.getRawStatusCode();
HttpStatus status = HttpStatus.resolve(code);
logger.debug("Response " + (status != null ? status : code));
}
catch (IOException ex) {
// ignore
}
}
if (hasError) {
errorHandler.handleError(url, method, response);
}
}
getErrorHandler获取了一个错误处理器,如果Response的状态码是错误的,那么就调用handleError处理错误并抛出异常。
responseExtractor.extractData
ResponseExtractor是一个函数式接口,主要实现类有三个。
- HeadersExtractor - RestTemplat的内部类。
- ResponseEntityResponseExtractor - RestTemplate内部类。
- HttpMessageConverterExtractor。
前两个都是内部类,我们主要看一下HttpMessageConverterExtractor。
@Override
@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes", "resource"})
public T extractData(ClientHttpResponse response) throws IOException {
MessageBodyClientHttpResponseWrapper responseWrapper = new MessageBodyClientHttpResponseWrapper(response);
if (!responseWrapper.hasMessageBody() || responseWrapper.hasEmptyMessageBody()) {
return null;
}
MediaType contentType = getContentType(responseWrapper);
try {
for (HttpMessageConverter<?> messageConverter : this.messageConverters) {
if (messageConverter instanceof GenericHttpMessageConverter) {
GenericHttpMessageConverter<?> genericMessageConverter =
(GenericHttpMessageConverter<?>) messageConverter;
if (genericMessageConverter.canRead(this.responseType, null, contentType)) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
ResolvableType resolvableType = ResolvableType.forType(this.responseType);
logger.debug("Reading to [" + resolvableType + "]");
}
return (T) genericMessageConverter.read(this.responseType, null, responseWrapper);
}
}
if (this.responseClass != null) {
if (messageConverter.canRead(this.responseClass, contentType)) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
String className = this.responseClass.getName();
logger.debug("Reading to [" + className + "] as \"" + contentType + "\"");
}
return (T) messageConverter.read((Class) this.responseClass, responseWrapper);
}
}
}
}
catch (IOException | HttpMessageNotReadableException ex) {
throw new RestClientException("Error while extracting response for type [" +
this.responseType + "] and content type [" + contentType + "]", ex);
}
throw new RestClientException("Could not extract response: no suitable HttpMessageConverter found " +
"for response type [" + this.responseType + "] and content type [" + contentType + "]");
}
可以看到,extractData先将response交给responseWrapper,如果responseWrapper有消息体且非空,则进行返回消息的读取操作。
消息的读取需要借助HttpMessageConverter接口,HttpMessageConverter具有多种实现类,以完成不同格式消息的读取,相当于消息解码器或转换头。
总结
RestTemplate提供了多种便捷访问HTTP服务的方法,提高了客户端的编码效率。底层通过使用java.net包创建HTTP请求。主要使用ClientHttpRequestFactory指定不同的HTTP请求方式。
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