补习系列(2)-springboot mime类型处理

目标

1. 了解http常见的mime类型定义；
2. 如何使用springboot 处理json请求及响应；
3. 如何使用springboot 处理 xml请求及响应；
4. http参数的获取及文件上传下载；
5. 如何获得原始请求的字节流；
   6.了解springboot 如何实现内容转换；

一、关于MIME

MIME的全称是Multipurpose Internet Mail Extensions，即多用途互联网邮件扩展，尽管读起来有些拗口，但大多数人可能都知道，
这是HTTP协议中用来定义文档性质及格式的标准。IETF RFC 6838，对HTTP传输内容类型进行了全面定义。
而IANA(互联网号码分配机构)是负责管理所有标准MIME类型的官方机构。可以在这里)找到所有的标准MIME

服务器通过MIME告知响应内容类型，而浏览器则通过MIME类型来确定如何处理文档；
因此为传输内容(文档、图片等)设置正确的MIME非常重要。

通常Server会在HTTP响应中设置Content-Type，如下面的响应：

HTTP/1.1 200 OK
Server: Golfe2    
Content-Length: 233
Content-Type: application/html
Date: Sun, 28 Dec 2018 02:55:19 GMT

这表示服务端将返回html格式的文档，而同样客户端也可以在HTTP请求中设置Content-Type以告知服务器当前所发送内容的格式。
如下面的请求体：

POST / HTTP/1.1
Host: localhost:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.9; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Connection: keep-alive
Content-Type: application/json
Content-Length: 465

这表示客户端会发送application/json格式的数据到服务端，同时应该注意到Accept请求头，这个选项用于告知服务器应该返回什么样的数据格式(由客户端接收并完成解析)。

MIME的格式

type/subtype

这是一个两级的分类，比较容易理解，第一级分类通常包含：

类型	描述
text	普通文本
image	某种图像
audio	某种音频文件
video	某种视频文件
application	应用数据
multi-part	复合内容

而二级类型则非常多，以下是一些常用的MIME：

MIME	描述
audio/wav	wave音频流媒体文件
audio/webm	webm 音频文件格式
audio/ogg	ogg多媒体文件格式的音频文件
audio/mpeg	mpeg多媒体文件格式的音频文件
image/gif	gif图片
image/jpeg	jpeg图片
image/png	png图片
image/svg+xml	svg矢量图片
application/json	json格式
application/xml	xml格式
application/xhtml+xml	扩展html格式
application/x-www-form-urlencoded	表单url内容编码
application/octet-stream	二进制格式
application/pdf	pdf文档
application/atom+xml	atom订阅feed流
multipart/form-data	多文档格式
text/plain	普通文本
text/html	html文档
text/css	css文件
text/javascript	javascript文件
text/markdown	markdown文档
video/mpeg	mpeg多媒体视频文件
video/quicktime	mov多媒体视频文件

接下来，看看springboot如何实现几个常见类型格式的处理。

二、springboot-json处理

先看看这样一段代码：

    @ResponseBody
    @PostMapping(value = "/json", consumes= { MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE }, produces="application/json;charset=UTF-8")
    public Map<String, Object> jsonIO(@RequestBody Map<String, Object> jsonData) {
        Map<String, Object> resultData = new HashMap<>(jsonData);
        resultData.put("resultCode", UUID.randomUUID().toString());
        return resultData;
    }

这是一个Controller层的方法定义，其中@PostMapping将该方法映射到/json路径的POST方法。

1. consumes = { MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE } 指定了该方法仅处理application/json的内容格式
2. produces="application/json;charset=UTF-8" 则表示会在响应头中指定Content-Type=application/json;charset=UTF-8
3. @RequestBody 指定了将请求的输入通过Json转换为DTO
4. @ResponseBody 指定将响应对象转换为Json格式输出

通过观察请求响应，我们会得到以下的结果：

====> Request:
Content-Type=application/json;
{
    "key": "value"
}
====> Response: 
Content-Type=application/json;charset=UTF-8
{
    "resultCode": "1ec407e1-d753-4439-b31c-bb7e888aa6a2",
    "key": "value"
}

使用Postman工具进行调试，可以非常直观的获得想要的信息，点击这里可以下载

异常情况
如果，请求的内容格式不是json，而是其他的如application/x-www-form-urlencoded呢？
放心，框架会返回如下面的错误：

{
    "timestamp": 1530626924715,
    "status": 415,
    "error": "Unsupported Media Type",
    "exception": "org.springframework.web.HttpMediaTypeNotSupportedException",
    "message": "Content type 'application/x-www-form-urlencoded' not supported",
    "path": "/content/json"
}

三、springboot-xml处理

如上，通过springboot框架，我们快速实现了Json格式的输入输出。
那么，如何实现xml格式的处理呢？xml格式主要用于soap、rpc等领域，为了实现xml数据的序列化，我们需要添加jackson-xml依赖包

<!-- support for xml bean -->
    <dependency>
        <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
        <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
        <version>2.8.6</version>
    </dependency>

接下来，声明一个Controller方法

    @PostMapping(value = "/xml", consumes = {
            MediaType.APPLICATION_XML_VALUE }, produces = MediaType.APPLICATION_XML_VALUE)
    @ResponseBody
    public ParamData xmlIO(@RequestBody ParamData data) {
        data.setAge(data.getAge() + 1);
        return data;
    }

这次，我们指定了consumes、produces都是application/xml，通过@RequestBody、@ResponseBody注解之后，
springboot框架会自动根据需求的内容格式进行转换。

这里的ParamData是一个简单的Pojo类：

    public static class ParamData {

        private String name;
        private int age;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }

    }

通过真实的请求-响应观测，我们得到如下的结果：

====> Request:
Content-Type=application/xml;
<ParamData>
  <name>Jim</name>
  <age>1</age>
</ParamData>
====> Response: 
Content-Type=application/xml;charset=UTF-8
<ParamData>
    <name>Jim</name>
    <age>2</age>
</ParamData>

BTW，springboot 完成自动类型转换是通过内容协商实现的，相关的接口为ContentNegotiationManager。
默认情况下，对于声明了consumes及produce属性的方法，会按照声明的值进行处理，否则格式的转换会根据请求中的Content-Type、Accept头部来进行判断。
此外，实现请求/响应内容到DTO转换功能的是HttpMessageConverter接口。

准确说，内容转换是由springmvc框架提供，而springboot是一个整合模块的脚手架

四、http参数处理

对于普通的表单请求参数处理，我们通常有两种方式：

• 通过方法参数映射

   @PostMapping(value = "/form", consumes = {
            MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED_VALUE }, produces = MediaType.TEXT_PLAIN_VALUE)
    @ResponseBody
    public String form(@RequestParam("name") String name, @RequestParam("age") int age) {
        return String.format("Welcome %s, you are %d years old", name, age);
    }

• 通过参数绑定

@PostMapping(value = "/form1", consumes = {
            MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED_VALUE }, produces = MediaType.TEXT_PLAIN_VALUE)
    @ResponseBody
    public String form1(ParamData data) {
        return String.format("Welcome %s, you are %d years old. Bye", data.getName(), data.getAge());
    }

form表单的请求内容格式为application/x-www-form-urlencoded,
一个请求的样例如下：

====>Request:
Content-Length →40
Content-Type →text/plain;charset=UTF-8
Date →Mon, 16 Jul 2018 13:50:14 GMT

name=Lilei
age=11

====>Response:
Content-Length →40
Content-Type →text/plain;charset=UTF-8
Date →Mon, 16 Jul 2018 13:50:14 GMT

Welcome Lilei, you are 11 years old. Bye

五、文件上传下载

对于文件上传，我们需要将请求声明为multipart/form-data格式，一个文件上传的请求样例如下：

POST / HTTP/1.1
Host: localhost:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.181 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Content-Type: multipart/form-data; boundary=---------------------------8721656041911415653955004498
Content-Length: 465

-----------------------------8721656041911415653955004498
Content-Disposition: form-data; name="name"

Test
-----------------------------8721656041911415653955004498
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="flower.jpg"
Content-Type: image/jpeg

....
-----------------------------8721656041911415653955004498--

参照以下的代码可以实现简单的文件上传处理：

@PostMapping(value = "file", consumes = {
            MediaType.MULTIPART_FORM_DATA_VALUE }, produces = MediaType.TEXT_PLAIN_VALUE)
    @ResponseBody
    public String file(@RequestParam("name") String name, @RequestParam("file") MultipartFile file) {

        logger.info("file receive {}", name);
        
        if (file.isEmpty()) {
            return "No File";
        }
        String fileName = file.getOriginalFilename();

        File root = new File("D:/temp");
        if (!root.isDirectory()) {
            root.mkdirs();
        }
        try {
            file.transferTo(new File(root, name));
            return String.format("Upload to %s", fileName);
        } catch (IllegalStateException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Upload Failed";
    }

这个例子非常简单，通过声明@RequestParam注解获得MultipartFile 对象，在获得上传文件后存储到服务器本地目录。
当然，在真实的项目应用中你需要做的更多，比如文件的大小、类型校验，将文件进行压缩或将文件存放到大容量、高稳定性的分布式文件存储系统等等。

这里不多啰嗦了，关于文件下载，可以通过以下的方法实现：

    @GetMapping(path = "/download")
    public ResponseEntity<Resource> download(@RequestParam("name") String name) throws IOException {

        File file = new File("D:/temp", name);
        Path path = Paths.get(file.getAbsolutePath());
        ByteArrayResource resource = new ByteArrayResource(Files.readAllBytes(path));
        return ResponseEntity.ok().header("Content-Disposition", "attachment;fileName=" + name)
                .contentLength(file.length()).contentType(MediaType.APPLICATION_OCTET_STREAM).body(resource);
    }

聪明的读者一定会发现，除了将文件内容作为输出之外，我们还为响应添加两个header：

1. Content-Type:application/octet-stream，这表示响应的文档是未知的二进制数据，大多数情况下浏览器会直接下载；
2. Content-Disposition →attachment;fileName=test.jpg，表示文档应该作为附件保存，并名称为test.jpg。

六、获得原始字节流

在某些情况下，你可能需要获得原始的请求字节流，比如实现内容的过滤，或者为了完成制作自己的RPC接口。
在springboot中获得字节流非常简单，从Servlet API的定义中可以发现，直接通过HttpServletRequest对象便可以获取一个InputStream。

在我们定义的Controller方法中，还可以直接声明流类型的参数以获取数据。

    @PostMapping(value = "/data", produces = MediaType.TEXT_PLAIN_VALUE)
    @ResponseBody
    public String rawIO(InputStream dataStream) throws Exception {
        return IOUtils.toString(dataStream, "UTF-8");
    }

然而，如果这么做了，你可能会遇到一些麻烦：
当请求头中Content-Type=application/x-www-form-urlencoded 时，你会获得一个空的InputStream！

笔者曾经在制作代理服务器的时候遇到了这个问题，经过一番查阅，发现问题的原因在于：

按照Servlet规范，如果同时满足下列条件，则请求体(Entity)中的表单数据，将被填充到request的parameter集合中(导致inputstream为空)。
1 这是一个HTTP/HTTPS请求
2 请求方法是POST
3 请求的类型Content-Type=application/x-www-form-urlencoded
4 Servlet调用了getParameter系列方法

springboot框架内置了HiddenHttpMethodFilter，用于支持浏览器form表单无法支持put/delete等请求方法的问题。

在Filter的实现中发现存在如下代码：

    if ("POST".equals(request.getMethod()) && request.getAttribute(WebUtils.ERROR_EXCEPTION_ATTRIBUTE) == null) {
            String paramValue = request.getParameter(this.methodParam);
            if (StringUtils.hasLength(paramValue)) {
                requestToUse = new HttpMethodRequestWrapper(request, paramValue);
            }
        }

由于getParameter被提前调用，导致后续获取InputStream为空。
该问题的解决方法是实现HttpServletRequest的代理，事先将InputStream保存起来供多次使用，通过高优先级的过滤器提前将Request对象置换可达到目的。
由于篇幅限制这里不做展开。感兴趣的可以参考这里获得更多信息。

码云同步代码

参考文档

mozilla开发手册-MIME
springboot-requestmapping usage
JavaServlet3.1规范笔记
ServletRequest-InputStream多次获取

小结

HTTP协议中定义了MIME标准，以实现传输内容格式的识别及转换。
本文介绍了常见的MIME类型，并结合springboot框架的代码样例，讲述如何完成Json/xml/字节流等常见类型的内容处理。
对于Http参数、文件的上传下载提供了简单代码示例，读者在充分了解用法之后可以进一步完善，并应用到实际的项目中去。
最后，欢迎继续关注"美码师的补习系列-springboot篇" ，期待更多精彩内容^-