引言

在Java Servlet技術(shù)中，Filter是一個攔截器，它允許開發(fā)者在請求到達(dá)目標(biāo)資源之前或響應(yīng)發(fā)送給客戶端之后，對請求或響應(yīng)進(jìn)行攔截和處理。這種機(jī)制為實(shí)現(xiàn)諸如身份驗(yàn)證、日志記錄、請求修改等功能提供了極大的靈活性。

Filter基礎(chǔ)

Filter接口定義了三個主要方法：init()、doFilter()和destroy()。下面我們將逐一介紹這些方法的作用和使用場景。

init()方法

init()方法在Filter實(shí)例化后由容器調(diào)用一次，用于初始化Filter。這個方法接收一個FilterConfig對象，它包含了Filter的配置參數(shù)。如果在初始化過程中發(fā)生錯誤，可以通過拋出ServletException來通知容器。

doFilter()方法

doFilter()方法是Filter的核心，它在每次請求到達(dá)資源時被調(diào)用。Filter可以通過這個方法對請求和響應(yīng)進(jìn)行攔截和處理。doFilter()方法接收三個參數(shù)：ServletRequest、ServletResponse和FilterChain。FilterChain允許Filter將請求傳遞給鏈中的下一個Filter或目標(biāo)資源。

destroy()方法

destroy()方法在Filter被容器移除服務(wù)之前調(diào)用，提供了清理資源的機(jī)會，如關(guān)閉文件句柄或停止線程。

Filter使用場景

Filter可以用于多種場景，包括但不限于：

• 身份驗(yàn)證：確保用戶已登錄并擁有訪問資源的權(quán)限。
• 日志記錄：記錄請求和響應(yīng)的詳細(xì)信息，用于審計(jì)和監(jiān)控。
• 數(shù)據(jù)壓縮：在發(fā)送響應(yīng)之前壓縮數(shù)據(jù)，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸量。
• 請求修改：在請求到達(dá)目標(biāo)資源之前修改請求參數(shù)。

使用Redis和Lua實(shí)現(xiàn)請求限流

限流是控制應(yīng)用程序接收請求速率的一種機(jī)制，用于防止系統(tǒng)過載。以下是一個使用Redis和Lua腳本實(shí)現(xiàn)請求限流的示例。

環(huán)境準(zhǔn)備

• Redis服務(wù)器：安裝并運(yùn)行Redis。
• Spring框架：使用Spring框架的RedisTemplate來簡化Redis操作。

限流Filter實(shí)現(xiàn)

1. 定義Lua腳本：用于原子性地檢查和更新請求計(jì)數(shù)。

   local limitResourceKey = KEYS[1]
   local limitTimeWindowMillis = tonumber(ARGV[1])
   local currentMillis = tonumber(ARGV[2])
   local limitCount = tonumber(ARGV[3])local windowStartMs = currentMillis - limitTimeWindowMillis
   local current = redis.call('zcount', limitResourceKey, windowStartMs, currentMillis)if current and tonumber(current) >= limitCount thenreturn false
   endredis.call("ZREMRANGEBYSCORE", limitResourceKey, 0, windowStartMs)
   math.randomseed(currentMillis)
   redis.call("zadd", limitResourceKey, currentMillis, tostring(currentMillis) .. tostring(math.random(1000,9999)))
   redis.call("expire", limitResourceKey, limitTimeWindowMillis/1000)return true
   

2. 編寫Filter類：

   public class RateLimitingFilter implements Filter {private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;private final String LUA_SCRIPT = "...";  // 將上面的Lua腳本賦值到這里@Overridepublic void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {// 初始化RedisTemplateredisTemplate = new RedisTemplate<>();// 配置RedisTemplate（省略具體配置代碼）}@Overridepublic void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,FilterChain chain) throws IOException, ServletException {String key = "rate_limit:" + request.getRemoteAddr();long limitTimeWindowMillis = 60000;  // 1分鐘時間窗口long limitCount = 100;  // 最大請求次數(shù)boolean allowed = (Boolean) redisTemplate.execute((RedisOperationsCallback<Boolean>) connection -> {DefaultRedisScript<Long> script = new DefaultRedisScript<>(LUA_SCRIPT, Long.class);script.getKeys().add(key);return (Long) script.execute(connection, Arrays.asList(limitTimeWindowMillis, System.currentTimeMillis(), limitCount));});if (allowed) {chain.doFilter(request, response);  // 繼續(xù)過濾鏈} else {response.getWriter().write("Rate limit exceeded.");}}@Overridepublic void destroy() {// 清理RedisTemplate資源}
   }
   

部署和配置

將RateLimitingFilter添加到你的web.xml文件中，配置為全局Filter或針對特定URL模式。

結(jié)語

通過上述介紹，我們了解到了Servlet Filter的基本概念和使用方法，以及如何使用Redis和Lua腳本來實(shí)現(xiàn)請求限流。Filter提供了一種強(qiáng)大的方式來處理Web應(yīng)用程序中的各種任務(wù)，而限流則是保護(hù)應(yīng)用程序免受過度請求的一種有效手段。希望這篇博客能幫助你更好地理解和應(yīng)用Servlet Filter。