Servlet工作原理生命周期

Servlet

4.1 简介

• Servlet是JavaWeb最为核心的内容，它是Java提供的一门动态web资源开发技术。

• 使用Servlet就可以实现，根据不同的登录用户在页面上动态显示不同内容。

• Servlet是JavaEE规范之一，其实就是一个接口，将来我们需要定义Servlet类实现Servlet接口，并由web服务器运行Servlet

介绍完Servlet是什么以后，接下来我们就按照快速入门->执行流程->生命周期->体系结构->urlPattern配置->XML配置的学习步骤，一步步完成对Servlet的知识学习，首选我们来通过一个入门案例来快速把Servlet用起来。

4.2 快速入门

需求分析: 编写一个Servlet类，并使用IDEA中Tomcat插件进行部署，最终通过浏览器访问所编写的Servlet程序。

具体的实现步骤为:

1. 创建Web项目web-demo，导入Servlet依赖坐标

<dependency>
    <groupId>javax.servlet</groupId>
    <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
    <!--
      此处为什么需要添加该标签?
      provided指的是在编译和测试过程中有效,最后生成的war包时不会加入
       因为Tomcat的lib目录中已经有servlet-api这个jar包，如果在生成war包的时候生效就会和Tomcat中的jar包冲突，导致报错
    -->
    <scope>provided</scope>
</dependency>

2. 创建:定义一个类，实现Servlet接口，并重写接口中所有方法，并在service方法中输入一句话

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class ServletDemo1 implements Servlet {

    public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("servlet hello world~");
    }
    public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {

    }

    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }

    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    public void destroy() {

    }
}

3. 配置:在类上使用@WebServlet注解，配置该Servlet的访问路径

@WebServlet("/demo1")

4. 访问:启动Tomcat,浏览器中输入URL地址访问该Servlet

http://localhost:8080/web-demo/demo1

5. 器访问后，在控制台会打印servlet hello world~ 说明servlet程序已经成功运行。

至此，Servlet的入门案例就已经完成，大家可以按照上面的步骤进行练习了。

4.3 执行流程

Servlet程序已经能正常运行，但是我们需要思考个问题: 我们并没有创建ServletDemo1类的对象，也没有调用对象中的service方法，为什么在控制台就打印了servlet hello world~这句话呢?

要想回答上述问题，我们就需要对Servlet的执行流程进行一个学习。

• 浏览器发出http://localhost:8080/web-demo/demo1请求，从请求中可以解析出三部分内容，分别是localhost:8080、web-demo、demo1
  • 根据localhost:8080可以找到要访问的Tomcat Web服务器
  • 根据web-demo可以找到部署在Tomcat服务器上的web-demo项目
  • 根据demo1可以找到要访问的是项目中的哪个Servlet类，根据@WebServlet后面的值进行匹配
• 找到ServletDemo1这个类后，Tomcat Web服务器就会为ServletDemo1这个类创建一个对象，然后调用对象中的service方法
  • ServletDemo1实现了Servlet接口，所以类中必然会重写service方法供Tomcat Web服务器进行调用
  • service方法中有ServletRequest和ServletResponse两个参数，ServletRequest封装的是请求数据，ServletResponse封装的是响应数据，后期我们可以通过这两个参数实现前后端的数据交互

小结

介绍完Servlet的执行流程，需要大家掌握两个问题：

1. Servlet由谁创建?Servlet方法由谁调用?

Servlet由web服务器创建，Servlet方法由web服务器调用

2. 服务器怎么知道Servlet中一定有service方法?

因为我们自定义的Servlet,必须实现Servlet接口并复写其方法，而Servlet接口中有service方法

4.4 生命周期

介绍完Servlet的执行流程后，我们知道Servlet是由Tomcat Web服务器帮我们创建的。

接下来咱们再来思考一个问题:Tomcat什么时候创建的Servlet对象?

要想回答上述问题，我们就需要对Servlet的生命周期进行一个学习。

• 生命周期: 对象的生命周期指一个对象从被创建到被销毁的整个过程。

• Servlet运行在Servlet容器(web服务器)中，其生命周期由容器来管理，分为4个阶段：

  1. 加载和实例化：默认情况下，当Servlet第一次被访问时，由容器创建Servlet对象

  默认情况，Servlet会在第一次访问被容器创建，但是如果创建Servlet比较耗时的话，那么第一个访问的人等待的时间就比较长，用户的体验就比较差，那么我们能不能把Servlet的创建放到服务器启动的时候来创建，具体如何来配置?
  
  @WebServlet(urlPatterns = "/demo1",loadOnStartup = 1)
  loadOnstartup的取值有两类情况
  	（1）负整数:第一次访问时创建Servlet对象
  	（2）0或正整数:服务器启动时创建Servlet对象，数字越小优先级越高
  

  2. 初始化：在Servlet实例化之后，容器将调用Servlet的init()方法初始化这个对象，完成一些如加载配置文件、创建连接等初始化的工作。该方法只调用一次
  3. 请求处理：每次请求Servlet时，Servlet容器都会调用Servlet的service()方法对请求进行处理
  4. 服务终止：当需要释放内存或者容器关闭时，容器就会调用Servlet实例的destroy()方法完成资源的释放。在destroy()方法调用之后，容器会释放这个Servlet实例，该实例随后会被Java的垃圾收集器所回收

• 通过案例演示下上述的生命周期

  package com.itheima.web;
  
  import javax.servlet.*;
  import javax.servlet.annotation.WebServlet;
  import java.io.IOException;
  /**
  * Servlet生命周期方法
  */
  @WebServlet(urlPatterns = "/demo2",loadOnStartup = 1)
  public class ServletDemo2 implements Servlet {
  
      /**
       *  初始化方法
       *  1.调用时机：默认情况下，Servlet被第一次访问时，调用
       *      * loadOnStartup: 默认为-1，修改为0或者正整数，则会在服务器启动的时候，调用
       *  2.调用次数: 1次
       * @param config
       * @throws ServletException
       */
      public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
          System.out.println("init...");
      }
  
      /**
       * 提供服务
       * 1.调用时机:每一次Servlet被访问时，调用
       * 2.调用次数: 多次
       * @param req
       * @param res
       * @throws ServletException
       * @throws IOException
       */
      public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
          System.out.println("servlet hello world~");
      }
  
      /**
       * 销毁方法
       * 1.调用时机：内存释放或者服务器关闭的时候，Servlet对象会被销毁，调用
       * 2.调用次数: 1次
       */
      public void destroy() {
          System.out.println("destroy...");
      }
      public ServletConfig getServletConfig() {
          return null;
      }
  
      public String getServletInfo() {
          return null;
      }
  
  
  }
  

  注意:如何才能让Servlet中的destroy方法被执行？

  

在Terminal命令行中，先使用mvn tomcat7:run启动，然后再使用ctrl+c关闭tomcat

小结

这节中需要掌握的内容是:

1. Servlet对象在什么时候被创建的?

默认是第一次访问的时候被创建，可以使用@WebServlet(urlPatterns = "/demo2",loadOnStartup = 1)的loadOnStartup 修改成在服务器启动的时候创建。

2. Servlet生命周期中涉及到的三个方法，这三个方法是什么?什么时候被调用?调用几次?

涉及到三个方法，分别是 init()、service()、destroy()

init方法在Servlet对象被创建的时候执行，只执行1次

service方法在Servlet被访问的时候调用，每访问1次就调用1次

destroy方法在Servlet对象被销毁的时候调用，只执行1次

4.5 方法介绍

Servlet中总共有5个方法，我们已经介绍过其中的三个，剩下的两个方法作用分别是什么？

我们先来回顾下前面讲的三个方法，分别是:

• 初始化方法，在Servlet被创建时执行，只执行一次

void init(ServletConfig config) 

• 提供服务方法， 每次Servlet被访问，都会调用该方法

void service(ServletRequest req, ServletResponse res)

• 销毁方法，当Servlet被销毁时，调用该方法。在内存释放或服务器关闭时销毁Servlet

void destroy() 

剩下的两个方法是:

• 获取Servlet信息

String getServletInfo() 
//该方法用来返回Servlet的相关信息，没有什么太大的用处，一般我们返回一个空字符串即可
public String getServletInfo() {
    return "";
}

• 获取ServletConfig对象

ServletConfig getServletConfig()

ServletConfig对象，在init方法的参数中有，而Tomcat Web服务器在创建Servlet对象的时候会调用init方法，必定会传入一个ServletConfig对象，我们只需要将服务器传过来的ServletConfig进行返回即可。具体如何操作?

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import java.io.IOException;

/**
 * Servlet方法介绍
 */
@WebServlet(urlPatterns = "/demo3",loadOnStartup = 1)
public class ServletDemo3 implements Servlet {

    private ServletConfig servletConfig;
    /**
     *  初始化方法
     *  1.调用时机：默认情况下，Servlet被第一次访问时，调用
     *      * loadOnStartup: 默认为-1，修改为0或者正整数，则会在服务器启动的时候，调用
     *  2.调用次数: 1次
     * @param config
     * @throws ServletException
     */
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        this.servletConfig = config;
        System.out.println("init...");
    }
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return servletConfig;
    }
    
    /**
     * 提供服务
     * 1.调用时机:每一次Servlet被访问时，调用
     * 2.调用次数: 多次
     * @param req
     * @param res
     * @throws ServletException
     * @throws IOException
     */
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("servlet hello world~");
    }

    /**
     * 销毁方法
     * 1.调用时机：内存释放或者服务器关闭的时候，Servlet对象会被销毁，调用
     * 2.调用次数: 1次
     */
    public void destroy() {
        System.out.println("destroy...");
    }
    
    public String getServletInfo() {
        return "";
    }
}

getServletInfo()和getServletConfig()这两个方法使用的不是很多，大家了解下。

4.6 体系结构

通过上面的学习，我们知道要想编写一个Servlet就必须要实现Servlet接口，重写接口中的5个方法，虽然已经能完成要求，但是编写起来还是比较麻烦的，因为我们更关注的其实只有service方法，那有没有更简单方式来创建Servlet呢?

要想解决上面的问题，我们需要先对Servlet的体系结构进行下了解:

因为我们将来开发B/S架构的web项目，都是针对HTTP协议，所以我们自定义Servlet,会通过继承HttpServlet

具体的编写格式如下:

@WebServlet("/demo4")
public class ServletDemo4 extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //TODO GET 请求方式处理逻辑
        System.out.println("get...");
    }
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //TODO Post 请求方式处理逻辑
        System.out.println("post...");
    }
}

• 要想发送一个GET请求，请求该Servlet，只需要通过浏览器发送http://localhost:8080/web-demo/demo4,就能看到doGet方法被执行了
• 要想发送一个POST请求，请求该Servlet，单单通过浏览器是无法实现的，这个时候就需要编写一个form表单来发送请求，在webapp下创建一个a.html页面，内容如下:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
    <form action="/web-demo/demo4" method="post">
        <input name="username"/><input type="submit"/>
    </form>
</body>
</html>

启动测试，即可看到doPost方法被执行了。

Servlet的简化编写就介绍完了，接着需要思考两个问题:

1. HttpServlet中为什么要根据请求方式的不同，调用不同的方法?
2. 如何调用?

针对问题一，我们需要回顾之前的知识点前端发送GET和POST请求的时候，参数的位置不一致，GET请求参数在请求行中，POST请求参数在请求体中，为了能处理不同的请求方式，我们得在service方法中进行判断，然后写不同的业务处理，这样能实现，但是每个Servlet类中都将有相似的代码，针对这个问题，有什么可以优化的策略么?

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;


@WebServlet("/demo5")
public class ServletDemo5 implements Servlet {

    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {

    }

    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        //如何调用?
        //获取请求方式，根据不同的请求方式进行不同的业务处理
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest)req;
       //1. 获取请求方式
        String method = request.getMethod();
        //2. 判断
        if("GET".equals(method)){
            // get方式的处理逻辑
        }else if("POST".equals(method)){
            // post方式的处理逻辑
        }
    }

    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    public void destroy() {

    }
}

要解决上述问题，我们可以对Servlet接口进行继承封装，来简化代码开发。

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;

public class MyHttpServlet implements Servlet {
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {

    }

    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest)req;
        //1. 获取请求方式
        String method = request.getMethod();
        //2. 判断
        if("GET".equals(method)){
            // get方式的处理逻辑
            doGet(req,res);
        }else if("POST".equals(method)){
            // post方式的处理逻辑
            doPost(req,res);
        }
    }

    protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    }

    protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    }

    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    public void destroy() {

    }
}

有了MyHttpServlet这个类，以后我们再编写Servlet类的时候，只需要继承MyHttpServlet，重写父类中的doGet和doPost方法，就可以用来处理GET和POST请求的业务逻辑。接下来，可以把ServletDemo5代码进行改造

@WebServlet("/demo5")
public class ServletDemo5 extends MyHttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        System.out.println("get...");
    }

    @Override
    protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        System.out.println("post...");
    }
}

将来页面发送的是GET请求，则会进入到doGet方法中进行执行，如果是POST请求，则进入到doPost方法。这样代码在编写的时候就相对来说更加简单快捷。

类似MyHttpServlet这样的类Servlet中已经为我们提供好了，就是HttpServlet,翻开源码，大家可以搜索service()方法，你会发现HttpServlet做的事更多，不仅可以处理GET和POST还可以处理其他五种请求方式。

protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
        throws ServletException, IOException
    {
        String method = req.getMethod();

        if (method.equals(METHOD_GET)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            if (lastModified == -1) {
                // servlet doesn't support if-modified-since, no reason
                // to go through further expensive logic
                doGet(req, resp);
            } else {
                long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
                if (ifModifiedSince < lastModified) {
                    // If the servlet mod time is later, call doGet()
                    // Round down to the nearest second for a proper compare
                    // A ifModifiedSince of -1 will always be less
                    maybeSetLastModified(resp, lastModified);
                    doGet(req, resp);
                } else {
                    resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                }
            }

        } else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            maybeSetLastModified(resp, lastModified);
            doHead(req, resp);

        } else if (method.equals(METHOD_POST)) {
            doPost(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_PUT)) {
            doPut(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {
            doDelete(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {
            doOptions(req,resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {
            doTrace(req,resp);
            
        } else {
            //
            // Note that this means NO servlet supports whatever
            // method was requested, anywhere on this server.
            //

            String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
            Object[] errArgs = new Object[1];
            errArgs[0] = method;
            errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
            
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);
        }
    }

小结

通过这一节的学习，要掌握:

1. HttpServlet的使用步骤

继承HttpServlet

重写doGet和doPost方法

2. HttpServlet原理

获取请求方式，并根据不同的请求方式，调用不同的doXxx方法

4.7 urlPattern配置

Servlet类编写好后，要想被访问到，就需要配置其访问路径（urlPattern）

• 一个Servlet,可以配置多个urlPattern

  

  package com.itheima.web;
  
  import javax.servlet.ServletRequest;
  import javax.servlet.ServletResponse;
  import javax.servlet.annotation.WebServlet;
  
  /**
  * urlPattern: 一个Servlet可以配置多个访问路径
  */
  @WebServlet(urlPatterns = {"/demo7","/demo8"})
  public class ServletDemo7 extends MyHttpServlet {
  
      @Override
      protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
          
          System.out.println("demo7 get...");
      }
      @Override
      protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
      }
  }
  

  在浏览器上输入http://localhost:8080/web-demo/demo7,http://localhost:8080/web-demo/demo8这两个地址都能访问到ServletDemo7的doGet方法。

• urlPattern配置规则

  • 精确匹配

    

    /**
     * UrlPattern:
     * * 精确匹配
     */
    @WebServlet(urlPatterns = "/user/select")
    public class ServletDemo8 extends MyHttpServlet {
    
        @Override
        protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    
            System.out.println("demo8 get...");
        }
        @Override
        protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        }
    }
    

    访问路径http://localhost:8080/web-demo/user/select

  • 目录匹配

    

    package com.itheima.web;
    
    import javax.servlet.ServletRequest;
    import javax.servlet.ServletResponse;
    import javax.servlet.annotation.WebServlet;
    
    /**
     * UrlPattern:
     * * 目录匹配: /user/*
     */
    @WebServlet(urlPatterns = "/user/*")
    public class ServletDemo9 extends MyHttpServlet {
    
        @Override
        protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    
            System.out.println("demo9 get...");
        }
        @Override
        protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        }
    }
    

    访问路径http://localhost:8080/web-demo/user/任意

    思考:

    1. 访问路径http://localhost:8080/web-demo/user是否能访问到demo9的doGet方法?
    2. 访问路径http://localhost:8080/web-demo/user/a/b是否能访问到demo9的doGet方法?
    3. 访问路径http://localhost:8080/web-demo/user/select是否能访问到demo9还是demo8的doGet方法?

    答案是: 能、能、demo8，进而我们可以得到的结论是/user/*中的/*代表的是零或多个层级访问目录同时精确匹配优先级要高于目录匹配。

  • 扩展名匹配

    

    package com.itheima.web;
    
    import javax.servlet.ServletRequest;
    import javax.servlet.ServletResponse;
    import javax.servlet.annotation.WebServlet;
    
    /**
     * UrlPattern:
     * * 扩展名匹配: *.do
     */
    @WebServlet(urlPatterns = "*.do")
    public class ServletDemo10 extends MyHttpServlet {
    
        @Override
        protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    
            System.out.println("demo10 get...");
        }
        @Override
        protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        }
    }
    

    访问路径http://localhost:8080/web-demo/任意.do

    注意:

    1. 如果路径配置的不是扩展名，那么在路径的前面就必须要加/否则会报错

    

    2. 如果路径配置的是*.do,那么在*.do的前面不能加/,否则会报错

    

  • 任意匹配

    

    package com.itheima.web;
    
    import javax.servlet.ServletRequest;
    import javax.servlet.ServletResponse;
    import javax.servlet.annotation.WebServlet;
    
    /**
     * UrlPattern:
     * * 任意匹配： /
     */
    @WebServlet(urlPatterns = "/")
    public class ServletDemo11 extends MyHttpServlet {
    
        @Override
        protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    
            System.out.println("demo11 get...");
        }
        @Override
        protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        }
    }
    

    访问路径http://localhost:8080/demo-web/任意

    package com.itheima.web;
    
    import javax.servlet.ServletRequest;
    import javax.servlet.ServletResponse;
    import javax.servlet.annotation.WebServlet;
    
    /**
     * UrlPattern:
     * * 任意匹配： /*
     */
    @WebServlet(urlPatterns = "/*")
    public class ServletDemo12 extends MyHttpServlet {
    
        @Override
        protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    
            System.out.println("demo12 get...");
        }
        @Override
        protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
        }
    }
    
    

    访问路径`http://localhost:8080/demo-web/任意

    注意:/和/*的区别?

    1. 当我们的项目中的Servlet配置了 "/",会覆盖掉tomcat中的DefaultServlet,当其他的url-pattern都匹配不上时都会走这个Servlet

    2. 当我们的项目中配置了"/*",意味着匹配任意访问路径

    3. DefaultServlet是用来处理静态资源，如果配置了"/"会把默认的覆盖掉，就会引发请求静态资源的时候没有走默认的而是走了自定义的Servlet类，最终导致静态资源不能被访问

小结

1. urlPattern总共有四种配置方式，分别是精确匹配、目录匹配、扩展名匹配、任意匹配

2. 五种配置的优先级为 精确匹配 > 目录匹配> 扩展名匹配 > /* > / ,无需记，以最终运行结果为准。

4.8 XML配置

前面对应Servlet的配置，我们都使用的是@WebServlet,这个是Servlet从3.0版本后开始支持注解配置，3.0版本前只支持XML配置文件的配置方法。

对于XML的配置步骤有两步:

• 编写Servlet类

package com.itheima.web;

import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;

public class ServletDemo13 extends MyHttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(ServletRequest req, ServletResponse res) {

        System.out.println("demo13 get...");
    }
    @Override
    protected void doPost(ServletRequest req, ServletResponse res) {
    }
}

• 在web.xml中配置该Servlet

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">
    
    
    
    <!-- 
        Servlet 全类名
    -->
    <servlet>
        <!-- servlet的名称，名字任意-->
        <servlet-name>demo13</servlet-name>
        <!--servlet的类全名-->
        <servlet-class>com.itheima.web.ServletDemo13</servlet-class>
    </servlet>

    <!-- 
        Servlet 访问路径
    -->
    <servlet-mapping>
        <!-- servlet的名称，要和上面的名称一致-->
        <servlet-name>demo13</servlet-name>
        <!-- servlet的访问路径-->
        <url-pattern>/demo13</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>