JavaWeb（一）之细说Servlet

前言

　　其实javaWeb的知识早就学过了，可是因为现在在搞大数据开发，所以web的知识都忘记了。准备开始慢慢的把Web的知识一点一点的回忆起来，多学一点没有关系，就怕到时候要用的话，什么都不会了。

一、Servlet概述

1.1、Servlet简介

　　Servlet 运行在服务端的Java小程序，是sun公司提供一套规范（接口），用来处理客户端请求、响应给浏览器的动态资源。但servlet的实质就是java代码，通过java的API 动态的向客户端输出内容。

　　Servlet是Java Web的三大组件（Servlet,Filter,Listener）之一，属于动态资源 ,运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序作用为处理请求，服务器会把接收的请求交给Servlet来处理，在Servlet中通常需要：

　　　　接受请求数据、处理请求、完成响应

　　例如：客户端发出登录请求，或输出注册请求，这些请求都应该有Servlet来完成处理。每个Servlet都必须实现javax.servle.Servlet接口。

　　总结：　　　

　　　　处理请求和发送响应的过程是由一种叫做Servlet的程序来完成的，并且Servlet是为了解决实现动态页面而衍生的东西。理解这个的前提是了解一些http协议的东西，并且知道B/S模式(浏览器/服务器)。

　　　　B/S:浏览器/服务器。 浏览器通过网址来访问服务器，比如访问百度，在浏览器中输入www.baidu.com，这个时候浏览器就会显示百度的首页。

　　

　　补充1：

　　　　servlet规范（sun公司自己制定了一种用于扩展web服务器功能的组件规范）：包含三个技术点（三大组件）　　　

　　　　servlet技术
　　　　filter技术---过滤器
　　　　listener技术---监听器

　　　　1）扩展web服务器功能

　　　　　　web服务器(tomcat、Weblogic、iis、apache)没有处理动态资源请求的能力(即该请求需要计算),只能处理静态资源的请求(如果浏览器请求某个html页面，
　　　　　　web服务器查看请求的html页面是否存在，存在则返回。)如果要让web服务器处理动态资源的请求，则需要使用cgi程序、组件加容器的方式。

　　　　2）组件（可以单独部署的软件模块，组件必须要符合相应的规范。）

　　　　　　优点是可以加快软件开发的速度，提高软件的可维护性。容器：为组件提供运行环境，并且管理组件的生命周期。组件并不完全依赖特定的容器，只要符合相应的规范就可以。

　　补充2：　　　

　　　　Servlet和普通java类的区别：

　　　　　　客户不能直接创建Servlet对象和调用Servlet的方法，只能通过向Web服务器发出HTTP请求，间接调用Servlet的方法。　

1.2、实现Servlet的方式　

　　实现javax.servlet.Servlet接口
　　继承javax.servlet.GenericServlet类
　　继承javax.servlet.http.HttpServlet类

　　通常会去继承HttpServlet类来完成Servlet

1.3、Servlet与线程安全问题

　　一个类型的Servlet只有一个实例对象，那么就有可能会出现一个Servlet同时处理多个请求，线程不安全，但Servlet工作效率高。

　　解决方案：　　　　

　　　　不要在Servlet中创建成员，创建局部变量变量即可！
　　　　可以创建无状态成员！
　　　　可以创建有状态的成员，但状态必须位为只读的！　

public class Servlet extends HttpServlet {
    //无状态成员
    /*public class User {
        public void hello() {
            System.out.println("Hello");
        }
    }*/
    //创建有状态的成员，但状态必须位为只读的
    /*public class User {
        private String name = "zhangsan";
        public String getName() {
            return name;
        }
    }*/
    private User user = new User();

    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("doPost()...");
    }
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("doGet()...");
    }
}

二、tomcat和Servlet的联系

　　Tomcat 是Web应用服务器,是一个Servlet/JSP容器. Tomcat 作为Servlet容器,负责处理客户请求,把请求传送给Servlet,并将Servlet的响应传送回给客户.而Servlet是一种运行在支持Java语言的服务器上的组件.。

　　Servlet最常见的用途是扩展Java Web服务器功能,提供非常安全的,可移植的,易于使用的CGI替代品。

　　从http协议中的请求和响应可以得知，浏览器发出的请求是一个请求文本，而浏览器接收到的也应该是一个响应文本。

　　但是在上面这个图中，并不知道是如何转变的，只知道浏览器发送过来的请求也就是request，我们响应回去的就用response。忽略了其中的细节，现在就来探究一下。

　　

　　1）Tomcat将http请求文本接收并解析，然后封装成HttpServletRequest类型的request对象，所有的HTTP头数据读可以通过request对象调用对应的方法查询到。

　　2）Tomcat同时会要响应的信息封装为HttpServletResponse类型的response对象，通过设置response属性就可以控制要输出到浏览器的内容，然后将response交给tomcat，tomcat就会将其变成响应文本的格式发送给浏览器。

　　Java Servlet API 是Servlet容器(tomcat)和servlet之间的接口，它定义了serlvet的各种方法，还定义了Servlet容器传送给Servlet的对象类，其中最重要的就是ServletRequest和ServletResponse。

　　所以说我们在编写servlet时，需要实现Servlet接口，按照其规范进行操作。

三、编写一个简单的Servlet

3.1、手动编写一个Servlet

　　1）创建一个Servlet_demo_0010继承HttpServlet，重写doGet和doPost方法，也就是看请求的方式是get还是post，然后用不同的处理方式来处理请求。

　　　　

　　2）在web.xml中配置Servlet_demo_0010，为什么需要配置？让浏览器发出的请求知道到达哪个servlet，也就是让tomcat将封装好的request找到对应的servlet让其使用。

　　　　

　　分析：

　　　　按照步骤，首先浏览器通过http://localhost:4040/Web_Servlet/ServletTest来找到web.xml中的url-pattern，这就是第一步，匹配到了url-pattern后，就会找到第二步servlet的名字MyServlet，知道了名字，

　　　　就可以通过servlet-name找到第三步，到了第三步，也就能够知道servlet的位置了。然后到其中找到对应的处理方式进行处理。

　　3）测试

　　　　

　　　　说明配置成功了！（输出get因为http请求默认是get请求）

3.2、使用Eclipse向导创建一个Servlet

　　这个就相对简单了，web.xml不用我们手动配置，工具直接帮我们自动配置了

　　1）右击项目，在new选项中有直接新建servlet的选项

　　2）配置Servlet_demo_0020类中的信息

　　　　

　　3）配置web.xml中的servlet信息

　　　　

　　4）查看Servlet_demo_0020类中的代码和web.xml，其中的配置跟手动的配置是一样的，只是用图形化界面，让我们更方便的创建servlet而产生的。

四、Servlet生命周期

4.1、生命周期方法与特性

　　void init(ServletConfig servletConfig)：Servlet对象创建之后马上执行的初始化方法，只执行一次；
　　void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse)：每次处理请求都是在调用这个方法，它会被调用多次；
　　void destroy()：在Servlet被销毁之前调用，负责释放Servlet对象占用的资源的方法；

　　特性：　　

　　　　单例，一个类只有一个对象，当然可能存在多个Servlet类
　　　　线程不安全的，所以它的效率高。

　　Servlet类由自己编写，但对象由服务器来创建，并由服务器来调用相应的方法　

4.2、Servlet生命周期　

　　服务器启动时(web.xml中配置load-on-startup=1，默认为0)或者第一次请求该servlet时，就会初始化一个Servlet对象，也就是会执行初始化方法init(ServletConfig conf)

　　该servlet对象去处理所有客户端请求，在service(ServletRequest req，ServletResponse res)方法中执行

　　最后服务器关闭时，才会销毁这个servlet对象，执行destroy()方法。

　　图解：

　　　　

　　详细说明：

　　　　

　　总结（面试会问）：　　　

　　1）Servlet何时创建
　　　　默认第一次访问servlet时创建该对象（调用init()方法）
　　2）Servlet何时销毁
　　　　服务器关闭servlet就销毁了(调用destroy()方法)
　　3）每次访问必须执行的方法
　　　　public void service(ServletRequest arg0, ServletResponse arg1)

五、Servlet原理

5.1、Servlet执行过程

　　在浏览器的地址栏输入：http://ip:port/appNames/servlet

　　1）通过浏览器和ip：port和这个服务器建立连接。
　　2） 浏览器会生成一个请求数据包（路径appNames/servlet）向服务器发送请求。
　　3） 服务器收到请求数据包，分析请求资源路径做精准定位，通过请求的appName查找webapps文件下面的appName做匹配，匹配上了需要获取web.xml中的servlet(mapping)。　
　　4） 服务器创建两个对象：
　　　　第一个对象：请求对象，该对象实现了HttpServletRequest接口，服务器会将请求数据包中的数据解析出来,存储在该对象里。这样做的好处是没有必要理解http协议，只需要读取request。
　　　　第二个对象：响应对象，实现了HttpServletResponse接口，作用是servlet处理完成后的结果可以存放到该对象上，然后服务器依据该对象的数据生成响应数据包。
　　5） servlet在执行servlet()方法时，可以通过request获取请求数据，也可以将处理结果存放到response上。然后服务器与响应对象直接形成一个默契，生成一个响应数据包给浏览器。
　　6）浏览器解析服务器返回的响应数据包，生成响应的结果。

　　　　

　　Servlet访问的过程：

　　　　Http请求---->web.xml-------->  url -pattern----->servlet-name----->servlet-class----->   QuickStratServlet(对应的Class文件)

5.2、Servlet配置

　　1）基本配置web.xml文件
　　　　<!--servlet的类的配置-->
　　　　<!--servlet的虚拟路径的配置-->
　　  其中url-pattern的配置方式：
　　　　1）完全匹配：访问的资源与配置的资源完全相同才能访问到　　　　　

　　　　　　绝对地址只能映射到1个地址
　　　　　　格式：/目录/目录/文件名.扩展名

　　　　　　<url-pattern>/quickStartServlet</url-pattern>
　　　　2）目录匹配：格式：/虚拟的目录..../*　　　　

　　　　　　格式：/目录/目录/*

　　　　　　这类映射重点匹配目录，只要目录符合映射模式，不考虑文件名，这个Servlet可以响应多个请求URL。

　　　　　　<url-pattern>/aaa/bbb/ccc/*</url-pattern> //* 代表任意
　　　　3）匹配扩展名：格式：*.扩展名；　　　　

　　　　　　格式：*.扩展名

　　　　　　以匹配扩展名的方式进行URL映射，不考虑文件的目录信息，也可以响应多地址的请求。

　　　　　　<url-pattern>*.abcd</url-pattern>

　　　　注意：第二种与第三种混用   如 ：/aaa/bbb/*.cba  （错误）

　　

　　2）服务器启动实例化Servlet配置
　　　　Servlet何时创建：默认第一次访问时创建
　　　　为什么是默认？
　　　　当在Servlet的配置是，加上一个配置<load-onstartup> ；
　　　　servlet对象在服务器启动时就创建。<!--数字代表优先级，数字越小优先级越高-->
　　　　<load-on-startup>4</load-on-startup> 最好取中间数字 4/5。

　　3）缺省Servlet　　

　　　　可以将url-pattern 配置一个/，代表该servlet是缺省的servlet。

　　　　什么是缺省的servlet？

    　　　　　　当你访问资源地址所有的servlet都不匹配时，缺省的servlet赋值处理。

　　　　其实，web应用中所有的资源的响应都是servlet负责，包括静态资源（html页面）。（有配置缺省的servlet，无法访问到静态资源。）

5.3、创建的servlet是继承自httpServlet，而不是直接实现Servlet接口的原理

　　servlet的生命周期中，可以看出，执行的是service方法，为什么我们就只需要写doGet和doPost方法呢？

　　查看源码，httpServlet的继承结构

　　httpServlet继承GenericServlet。懂的人立马就应该知道，GenericServlet(通用Servlet)的作用是什么？大概的就是将实现Servlet接口的方法，简化编写servlet的步骤。具体下面详解

　　　　　　

　　GenericServlet的继承结构，实现了Servlet接口和ServletConfig接口

　　　　　　

　　Servlet接口内容

　　　　　　

　　从这里可以看到，Servlet生命周期的三个关键方法，init、service、destroy。还有另外两个方法，一个getServletConfig()方法来获取ServletConfig对象，

　　ServletConfig对象可以获取到Servlet的一些信息，ServletName、ServletContext、InitParameter、InitParameterNames、通过查看ServletConfig这个接口就可以知道：

　　ServletConfig接口内容

　　　　　　

　　其中ServletContext对象是servlet上下文对象，功能有很多，获得了ServletContext对象，就能获取大部分我们需要的信息，比如获取servlet的路径，等方法。

　　到此，就知道了Servlet接口中的内容和作用，总结起来就是，三个生命周期运行的方法，获取ServletConfig，而通过ServletConfig又可以获取到ServletContext。而GenericServlet实现了Servlet接口后，

　　也就说明我们可以直接继承GenericServlet，就可以使用上面我们所介绍Servlet接口中的那几个方法了，能拿到ServletConfig，也可以拿到ServletContext，不过那样太麻烦，不能直接获取ServletContext，

　　所以GenericServlet除了实现Servlet接口外，还实现了ServletConfig接口，那样，就可以直接获取ServletContext了。

　　GenericServlet类的内容详解

　　　　　　

　　看上图，用红色框框起来的就是实现Servlet和ServletConfig接口所实现的方法，有9个，这很正常，但是我们可以发现，init方法有两个，一个是带有参数ServletConfig的，一个有无参的方法，为什么这样设计？

　　这里需要知道其中做了什么事情，来看看这两个方法分别做了什么事？

　　　　init(ServletConfig config)

　　　　　　

　　　　init()

　　　　　　

　　　　一个成员变量config

　　　　　　

　　　　getServletConfig()

　　　　　　

　　通过这几个方法一起来讲解，首先看init(ServletConfig config)方法，因为只有init(ServletConfig config)中带有ServletConfig对象，为了方便能够在其他地方也能直接使用ServletConfig对象，而不仅仅局限在init(ServletConfig config)方法中，

　　所以创建一个私有的成员变量config，在init(ServletConfig config)方法中就将其赋值给config，然后通过getServletConfig()方法就能够获取ServletConfig对象了，这个可以理解，但是在init(ServletConfig config)中，158行，还调用了一个init()方法，

　　并且这个init()方法是空的，什么读没有，这是为什么呢？这个原因是为了防止一件事情，当我们需要在init方法中做一点别的事情，我们想到的方法就是继承GenericServlet并且重写了init(ServletConfig config)方法，这样依赖，

　　就破坏了原本在GenericServlet类中init(ServletConfig config)写的代码了，也就是在GenericServlet类中的成员变量config会一直是null，无法得到赋值，因为被重写了，就不会在执行GenericServlet中init(ServletConfig config)方法中的代码。

　　要想赋值，就必须在重写的init(ServletConfig config)方法中调用父类的init(ServletConfig config)方法，也就是super.init(ServletConfig config)，这样一来，就很不方便，怕有时候会忘了写这句代码，所以在GenericServlet类中增加一个init()方法，

　　以后需要在init方法中需要初始化别的数据，只需要重写init()这个方法，而不需要去覆盖init(ServletConfig config)这个方法，这样设计，就好很多，不用在管init(ServletConfig config)这个其中的内容了。也不用出现其他的问题。

　　service(ServletRequest req, ServletResponse res)

　　　　　　

　　一个抽象方法，说明在GenericServlet类中并没有实现该内容，那么我们想到的是，在它上面肯定还有一层，也就是还有一个子类继承它，实现该方法，要是让我们自己写的Servlet继承GenericServlet，

　　需要自己写service方法，那岂不是累死，并且我们可以看到，service方法中的参数还是ServletRequest，ServletResponse。并没有跟http相关对象挂钩，所以我们接着往下面看。

　　HttpServlet类详解

　　　　继承了GenericServlet类，通过我们上面的推测，这个类主要的功能肯定是实现service方法的各种细节和设计。并且通过类名可以知道，该类就跟http挂钩了。

　　　　　　

　　　　关注service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)方法和service(ServletRequest req, ServletResponse res)方法。

　　　　service(ServletRequest req, ServletResponse res)方法

　　　　　　

　　　　该方法中就做一件事情，就是将ServletRequest和ServletResponse这两个对象强转为HttpServletRequest和HttpServletResponse对象。为什么能这样转？

　　　　首先要知道req、res是什么类型，通过打印System.out.println(req)，可以知道，req实际上的类型是org.apache.catalina.connector.RequestFacade

　　　　Tomcat中的源码：

　　　　　　　　　

　　　　通过图可以得知，req的继承结构：RequestFacade、httpServletRequest、ServletRequest，我们知道本身req是ServletRequest，那么从继承结构上看，它也可以看成HttpServletRequest，也可以看成ServletRequest，

　　　　所以强转为HttpServletRequest是可以的，如果不明白，我举个例子，ArrayList、List、Object 这个，Object obj = new ArrayList();  List list = new ArrayList();  一个ArrayList对象可以看成List对象， 也可以看成一个Object对象，

　　　　现在obj是不是可以堪称List对象呢？答案是可以的，因为obj就是ArrayList对象，既然是ArrayList对象，那么就可以看成是List对象。一样的道理，RequestFacade 对应 ArrayList、httpServleRequest对应 List、 ServletRequest 对应 Object。

　　　　转换为httpServletRequest和HttpServletResponse对象之后，在调用service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)方法。

　　　　service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)

　　　　这个方法就是判断浏览器过来的请求方式是哪种，每种的处理方式不一样，我们常用的就是get，post，并且，我们处理的方式可能有很多的内容，所以，在该方法内会将get，post等其他5种请求方式提取出来，

　　　　变成单个的方法，然后我们需要编写servlet时，就可以直接重写doGet或者doPost方法就行了，而不是重写service方法，更加有针对性。所以这里就回到了我们上面编写servlet时的情况，继承httpServlet，

　　　　而只要重写两个方法，一个doGet，一个doPost，其实就是service方法会调用这两个方法中的一个(看请求方式)。所

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