每天用SpringBoot，还不懂RESTful API返回统一数据格式是怎么实现的？

关于 Spring 的全局处理，我有两方面要说:

1. 统一数据返回格式
2. 统一异常处理

为了将两个问题说明清楚，将分两个章节分别说明，本章主要说第一点

有童鞋说，我们项目都做了这种处理，就是在每个 API 都单独工具类将返回值进行封装，但这种不够优雅；我想写最少的代码完成这件事，也许有童鞋说，加几个注解就解决问题了，说的没错， 但这篇文章主要是为了说明为什么加了几个注解就解决问题了，目的是希望大家知其所以然。

为了更好的说明问题，本文先说明如何实现，然后再详细剖析实现原理(这很关键)

为什么要做统一数据返回格式

前后端分离是当今服务形式的主流， 如何设计一个好的 RESTful API ，以及如何让前端小伙伴可以处理标准的 response JSON 数据结构都至关重要，为了让前端有更好的逻辑展示与页面交互处理，每一次 RESTful 请求都应该包含以下几个信息:

实现

通用返回值类定义

根据上面的描述，用 Java Bean 来体现这个结构就是这样:

  @Data
public final class CommonResult<T> {

    private int status = 1;

    private String errorCode = "";

    private String errorMsg = "";

    private T resultBody;

    public CommonResult() {
    }

    public CommonResult(T resultBody) {
        this.resultBody = resultBody;
    }
}

配置

没错，我们需要借助几个关键注解来完成一下相关配置:

  @EnableWebMvc
@Configuration
public class UnifiedReturnConfig {

    @RestControllerAdvice("com.example.unifiedreturn.api")
    static class CommonResultResponseAdvice implements ResponseBodyAdvice<Object>{
        @Override
        public boolean supports(MethodParameter methodParameter, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> aClass) {
            return true;
        }

        @Override
        public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter methodParameter, MediaType mediaType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> aClass, ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse) {
            if (body instanceof CommonResult){
                return body;
            }

            return new CommonResult<Object>(body);
        }
    }
}

到这里就结束了，我们就可以纵情的写任何 RESTful API 了，所有的返回值都会有统一的 JSON 结构

测试

新建 UserController，添加相应的 RESTful API，测试用例写的比较简单，只为了说明返回值的处理

  @RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {


    @GetMapping("")
    public List<UserVo> getUserList(){
        List<UserVo> userVoList = Lists.newArrayListWithCapacity(2);
        userVoList.add(UserVo.builder().id(1L).name("日拱一兵").age(18).build());
        userVoList.add(UserVo.builder().id(2L).name("tan").age(19).build());
        return userVoList;
    }
}

打开浏览器输入地址测试: http://localhost:8080/users/ ，我们可以看到返回了 List JSON 数据

继续添加 RESTful API，根据用户 ID 查询用户信息

  @GetMapping("/{id}")
public UserVo getUserByName(@PathVariable Long id){
    return UserVo.builder().id(1L).name("日拱一兵").age(18).build();
}

打开浏览器输入地址测试: http://localhost:8080/users/1 ，我们可以看到返回了单个 User JSON 数据

添加一个返回值类型为 ResponseEntity 的 API

  @GetMapping("/testResponseEntity")
public ResponseEntity getUserByAge(){
    return new ResponseEntity(UserVo.builder().id(1L).name("日拱一兵").age(18).build(), HttpStatus.OK);
}

打开浏览器输入地址测试: http://localhost:8080/users/testResponseEntity ，我们可以看到同样返回了单个 User JSON 数据

解剖实现过程

我会将关键部分一一说明清楚，断案还需小伙伴自己去案发现场(打开自己的 IDE 查看)

故事要从 @EnableWebMvc 这个注解说起，打开该注解看:

  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(DelegatingWebMvcConfiguration.class)
public @interface EnableWebMvc {
}

通过 @Import 注解引入了 DelegatingWebMvcConfiguration.class，那来看这个类吧:

  @Configuration
public class DelegatingWebMvcConfiguration extends WebMvcConfigurationSupport {
    ...
}

有 @Configuration 注解，你应该很熟悉了，该类的父类 WebMvcConfigurationSupport 中却隐藏着一段关键代码:

  @Bean
public RequestMappingHandlerAdapter requestMappingHandlerAdapter() {
    RequestMappingHandlerAdapter adapter = createRequestMappingHandlerAdapter();
    ...
    return adapter;
}

RequestMappingHandlerAdapter 是每一次请求处理的关键，来看该类的定义:

  public class RequestMappingHandlerAdapter extends AbstractHandlerMethodAdapter
        implements BeanFactoryAware, InitializingBean {
    ...
}

该类实现了 InitializingBean 接口，我在 Spring Bean 生命周期之“我从哪里来”？ 这篇文章中明确说明了 Spring Bean 初始化的几个关键，其中 InitializingBean 接口的
afterPropertiesSet 方法就是关键之一，在 RequestMappingHandlerAdapter 类中同样重写了该方法:

  @Override
public void afterPropertiesSet() {
    // Do this first, it may add ResponseBody advice beans
    initControllerAdviceCache();

    if (this.argumentResolvers == null) {
        List<HandlerMethodArgumentResolver> resolvers = getDefaultArgumentResolvers();
        this.argumentResolvers = new HandlerMethodArgumentResolverComposite().addResolvers(resolvers);
    }
    if (this.initBinderArgumentResolvers == null) {
        List<HandlerMethodArgumentResolver> resolvers = getDefaultInitBinderArgumentResolvers();
        this.initBinderArgumentResolvers = new HandlerMethodArgumentResolverComposite().addResolvers(resolvers);
    }
    if (this.returnValueHandlers == null) {
        List<HandlerMethodReturnValueHandler> handlers = getDefaultReturnValueHandlers();
        this.returnValueHandlers = new HandlerMethodReturnValueHandlerComposite().addHandlers(handlers);
    }
}

该方法内容都非常关键，但我们先来看 initControllerAdviceCache 方法，其他内容后续再单独说明:

  private void initControllerAdviceCache() {
        ...
    if (logger.isInfoEnabled()) {
        logger.info("Looking for @ControllerAdvice: " + getApplicationContext());
    }

    List<ControllerAdviceBean> beans = ControllerAdviceBean.findAnnotatedBeans(getApplicationContext());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(beans);

    List<Object> requestResponseBodyAdviceBeans = new ArrayList<Object>();

    for (ControllerAdviceBean bean : beans) {
        ...
        if (ResponseBodyAdvice.class.isAssignableFrom(bean.getBeanType())) {
            requestResponseBodyAdviceBeans.add(bean);
        }
    }
}

通过 ControllerAdviceBean 静态方法扫描 ControllerAdvice 注解，可是我们在实现上使用的是 @RestControllerAdvice 注解，打开看该注解:

  @Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@ControllerAdvice
@ResponseBody
public @interface RestControllerAdvice {

该注解由 @ControllerAdvice 和 @ResponseBody 标记，就好比你熟悉的 @RestController 注解由 @Controller 和 @ResponseBody 标记是一样的

到这里你已经知道我们用 @RestControllerAdvice 标记的 Bean 是如何被加载到 Spring 上下文的，接下来就要知道是 Spring 是如何使用我们的 bean 以及对返回 body 做处理的

其实在 HttpMessageConverter是如何转换数据的？ 这篇文章中已经说明了一部分，希望小伙伴先看这篇文章，下面的部分就会秒懂了，我们在这里做进一步的说明

在 AbstractMessageConverterMethodProcessor 的 writeWithMessageConverters 方法中，有一段核心代码:

  if (messageConverter instanceof GenericHttpMessageConverter) {
    if (((GenericHttpMessageConverter) messageConverter).canWrite(
            declaredType, valueType, selectedMediaType)) {
        outputValue = (T) getAdvice().beforeBodyWrite(outputValue, returnType, selectedMediaType,
                (Class<? extends HttpMessageConverter<?>>) messageConverter.getClass(),
                inputMessage, outputMessage);
            ...
        return;
    }
}

可以看到通过 getAdvice() 调用了 beforeBodyWrite 方法，我们已经接近真相了

  protected RequestResponseBodyAdviceChain getAdvice() {
    return this.advice;
}

RequestResponseBodyAdviceChain，看名字带有 Chain，很明显用到了「责任链设计模式」，这些内容在 不得不知的责任链设计模式 文章中明确说明过，只不过它传递责任链以循环的方式完成:

  class RequestResponseBodyAdviceChain implements RequestBodyAdvice, ResponseBodyAdvice<Object> {

    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType contentType,
            Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType,
            ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {

        return processBody(body, returnType, contentType, converterType, request, response);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    private <T> Object processBody(Object body, MethodParameter returnType, MediaType contentType,
            Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType,
            ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {

        for (ResponseBodyAdvice<?> advice : getMatchingAdvice(returnType, ResponseBodyAdvice.class)) {
            if (advice.supports(returnType, converterType)) {
                body = ((ResponseBodyAdvice<T>) advice).beforeBodyWrite((T) body, returnType,
                        contentType, converterType, request, response);
            }
        }
        return body;
    }
}

我们重写的 beforeBodyWrite 方法终究会被调用到，真相就是这样了!!!

其实还没完，你有没有想过，如果我们的 API 方法返回值是 org.springframework.http.ResponseEntity<T> 类型，我们可以指定 HTTP 返回状态码，但是这个返回值会直接放到我们的 beforeBodyWrite 方法的 body 参数中吗？如果这样做很明显是错误的，因为 ResponseEntity 包含很多我们非业务数据在里面，那 Spring 是怎么帮我们处理的呢？

在我们方法取得返回值并且在调用 beforeBodyWrite 方法之前，还要选择 HandlerMethodReturnValueHandler 用于处理不同的 Handler 来处理返回值

在类 HandlerMethodReturnValueHandlerComposite 中的 handleReturnValue 方法中

  @Override
public void handleReturnValue(Object returnValue, MethodParameter returnType,
        ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest) throws Exception {

    HandlerMethodReturnValueHandler handler = selectHandler(returnValue, returnType);
    if (handler == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Unknown return value type: " + returnType.getParameterType().getName());
    }
    handler.handleReturnValue(returnValue, returnType, mavContainer, webRequest);
}

通过调用 selectHandler 方法来选择合适的 handler，Spring 内置了很多个 Handler，我们来看类图:

HttpEntityMethodProcessor 就是其中之一，它重写了 supportsParameter 方法，支持 HttpEntity 类型，即支持 ResponseEntity 类型:

  @Override
public boolean supportsParameter(MethodParameter parameter) {
    return (HttpEntity.class == parameter.getParameterType() ||
            RequestEntity.class == parameter.getParameterType());
}

所以当我们返回的类型为 ResponseEntity 时，就要通过 HttpEntityMethodProcessor 的 handleReturnValue 方法来处理我们的结果:

  @Override
public void handleReturnValue(Object returnValue, MethodParameter returnType,
        ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest) throws Exception {

    ...
    if (responseEntity instanceof ResponseEntity) {
        int returnStatus = ((ResponseEntity<?>) responseEntity).getStatusCodeValue();
        outputMessage.getServletResponse().setStatus(returnStatus);
        if (returnStatus == 200) {
            if (SAFE_METHODS.contains(inputMessage.getMethod())
                    && isResourceNotModified(inputMessage, outputMessage)) {
                // Ensure headers are flushed, no body should be written.
                outputMessage.flush();
                // Skip call to converters, as they may update the body.
                return;
            }
        }
    }

    // Try even with null body. ResponseBodyAdvice could get involved.
    writeWithMessageConverters(responseEntity.getBody(), returnType, inputMessage, outputMessage);

    // Ensure headers are flushed even if no body was written.
    outputMessage.flush();
}

该方法提取出 responseEntity.getBody()，并传递个 MessageConverter，然后再继续调用 beforeBodyWrite 方法，这才是真相!!!

这是 RESTful API 正常返回内容的情况，下一篇文章，让我们来侦查一下统一异常情况的处理以及实现原理

灵魂追问

1. 返回值是非 ResponseEntity 类型时，用的是什么 handler？它支持的返回值类型是什么？看过你也许就知道为什么要用 @ResponseBody 注解了
2. 你有追踪过 DispatchServlet 的整个请求过程吗？

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