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  • 测试开发进阶——常用中间件概念——web容器

    Web容器

     

    Web技术的发展史

    早期的Web应用主要用于浏览新闻等静态页面,HTTP服务器(比如Apache、Nginx)向浏览器返回静态HTML,浏览器负责解析HTML,将结果呈现给用户。

    随着互联网的发展,我们已经不满足于仅仅浏览静态页面,还希望通过一些交互操作,来获取动态结果,因此也就需要一些扩展机制能够让HTTP服务器调用服务端程序。

    于是Sun公司推出了Servlet技术。

    你可以把Servlet简单理解为运行在服务端的Java小程序,但是Servlet没有main方法,不能独立运行,因此必须把它部署到Servlet容器中,由容器来实例化并调用Servlet。

    而Tomcat和Jetty就是一个Servlet容器。为了方便使用,它们也具有HTTP服务器的功能,因此Tomcat或者Jetty就是一个“HTTP服务器 + Servlet容器”,我们也叫它们Web容器。

    其他应用服务器比如JBoss和WebLogic,它们不仅仅有Servlet容器的功能,也包含EJB容器,是完整的Java EE应用服务器。

    从这个角度看,Tomcat和Jetty算是一个轻量级的应用服务器。

    在微服务架构日渐流行的今天,开发人员更喜欢稳定的、轻量级的应用服务器,并且应用程序用内嵌的方式来运行Servlet容器也逐渐流行起来。

     

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    我们讲到servlet可以理解服务器端处理数据的java小程序,那么谁来负责管理servlet呢?这时候我们就要用到web容器。它帮助我们管理着servlet等,使我们只需要将重心专注于业务逻辑。

    什么是web容器?

    servlet没有main方法,那我们如何启动一个servlet,如何结束一个servlet,如何寻找一个servlet等等,都受控于另一个java应用,这个应用我们就称之为web容器。

    我们最常见的tomcat就是这样一个容器。

    如果web服务器应用得到一个指向某个servlet的请求,此时服务器不是把servlet交给servlet本身,而是交给部署该servlet的容器。

    要有容器向servlet提供http请求和响应,而且要由容器调用servlet的方法,如doPost或者doGet。

     

    web容器的作用

    servlet需要由web容器来管理,那么采取这种机制有什么好处呢?

    • 通信支持
      利用容器提供的方法,你可以简单的实现servlet与web服务器的对话。否则你就要自己建立server搜创可贴,监听端口,创建新的流等等一系列复杂的操作。而容器的存在就帮我们封装这一系列复杂的操作。使我们能够专注于servlet中的业务逻辑的实现。

    • 生命周期管理
      容器负责servlet的整个生命周期。如何加载类,实例化和初始化servlet,调用servlet方法,并使servlet实例能够被垃圾回收。有了容器,我们就不用花精力去考虑这些资源管理垃圾回收之类的事情。

    • 多线程支持
      容器会自动为接收的每个servlet请求创建一个新的java线程,servlet运行完之后,容器会自动结束这个线程。

    • 声明式实现安全
      利用容器,可以使用xml部署描述文件来配置安全性,而不必将其硬编码到servlet中。

    • jsp支持
      容器将jsp翻译成java!



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    Web容器与Spring、Web应用等的关系

    Servlet技术是Web开发的原点,几乎所有的Java Web框架(比如Spring)都是基于Servlet的封装,

    Spring应用本身就是一个Servlet,而Tomcat和Jetty这样的Web容器,负责加载和运行Servlet。你可以通过下面这张图来理解Tomcat和Jetty在Web开发中的位置。

    Web容器处理流程

    1.client点击一个URL,其URL指向一个servlet

     

    2.容器识别出这个请求索要的是一个servlet,所以创建两个对象:httpservletrequest、httpservletresponse

    3.容器根据请求中的URL找到对应的servlet,为这个请求创建或分配一个线程,并把两个对象request和response传递到servlet线程中

    4.容器调用servlet的service()方法。根据请求的不同类型,service()方法会调用doGet()或者doPost()方法

    5.doGet()方法生成动态页面,然后把这个页面填入到response对象中

    6.线程结束,容器把response对象转换成http响应,传回client,并销毁response和request对象

    Web容器涉及的知识点

    Tomcat和Jetty作为工业级的中间件,它们的设计非常优秀,比如面向接口编程、组件化、骨架抽象类、一键式启停、对象池技术以及各种设计模式,比如模板方法、观察者模式、责任链模式等。

    Web容器如何学习?

     

    操作系统基础

    Java语言其实是对操作系统API的封装,上层应用包括Web容器都是通过操作系统来工作的,因此掌握相关的操作系统原理是我们深刻理解Web容器的基础。

    对于Web容器来说,操作系统方面你应该掌握它的工作原理,比如什么是进程、什么是内核、什么是内核空间和用户空间、进程间通信的方式、进程和线程的区别、线程同步的方式、什么是虚拟内存、内存分配的过程、什么是I/O、什么是I/O模型、阻塞与非阻塞的区别、同步与异步的区别、网络通信的原理、OSI七层网络模型以及TCP/IP、UDP和HTTP协议。

    《UNIX环境高级编程》。

    Java语言基础

    Java的基础知识包括Java基本语法、面向对象设计的概念(封装、继承、多态、接口、抽象类等)、Java集合的使用、Java I/O体系、异常处理、基本的多线程并发编程(包括线程同步、原子类、线程池、并发容器的使用和原理)、Java网络编程(I/O模型BIO、NIO、AIO的原理和相应的Java API)、Java注解以及Java反射的原理等。

    此外你还需要了解一些JVM的基本知识,比如JVM的类加载机制、JVM内存模型、JVM内存空间分布、JVM内存和本地内存的区别以及JVM GC的原理等。

    《Java核心技术》、《Java编程思想》、《Java并发编程实战》和《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》等。

    Java Web开发基础

    具备了一定的操作系统和Java基础,接下来就可以开始学习Java Web开发,你可以开始学习一些通用的设计原则和设计模式。这个阶段的核心任务就是了解Web的工作原理,同时提高你的设计能力,注重代码的质量。我的建议是可以从学习Servlet和Servlet容器开始。

    Web框架的本质是,开发者在使用某种语言编写Web应用时,总结出的一些经验和设计思路。很多Web框架都是从实际的Web项目抽取出来的,其目的是用于简化Web应用程序开发。

    以Spring框架为例,给你讲讲Web框架是怎么产生的。Web应用程序的开发主要是完成两方面的工作。

    •设计并实现类,包括定义类与类之间的关系,以及实现类的方法,方法对数据的操作就是具体的业务逻辑。

    •类设计好之后,需要创建这些类的实例并根据类与类的关系把它们组装在一起,这样类的实例才能一起协作完成业务功能。

    Spring框架就是对Servlet的封装,Spring应用本身就是一个Servlet,而Servlet容器是管理和运行Servlet的,因此我们需要先理解Servlet和Servlet容器是怎样工作的,才能更好地理解Spring。

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