• Servlet---JavaWeb技术的核心基础,JavaWeb框架的基石(一)


            初学JavaWeb开发,请远离各种框架,从Servlet开始。

            Web框架是开发者在使用某种语言编写Web应用服务端是关于架构的最佳实践。很多Web框架是从实际的Web项目抽取出来的,仅和Web的请求和响应处理有关,形成一个基础,在开发别的应用项目的时候则可以从这个剥离出来的基础做起,让开发者更关注具体的业务问题,而不是Web的请求和响应的控制。
            框架很多,但套路基本类似,帮你隐藏很多关于HTTP协议细节内容,专注功能开发。
            但对于一个初学者来说,过早的接触框架往往事倍功半!同样一个问题,换一种框架你可能需要从头开始研究。
            所以,作为Java Web技术的核心基础,Servlet的工作原理是必须掌握的,也是成为一名合格的Java Web技术开发人员的基本要求。
     
    一、Servlet简介
            Servlet是Server与Applet的缩写,是服务端小程序的意思。是SUN公司提供的一门用于开发动态Web资源的技术。目前最新版本为3.1。
            Servlet本质上也是Java类,但要遵循Servlet规范进行编写,没有main()方法,它的创建、使用、销毁都由Servlet容器进行管理(如Tomcat)。
            Servlet是和HTTP协议是紧密联系的,其可以处理HTTP协议相关的所有内容。这也是Servlet应用广泛的原因之一。
            提供了Servlet功能的服务器,叫做Servlet容器,其常见容器有很多,如Tomcat, Jetty, resin, Oracle Application server, WebLogic Server, Glassfish, Websphere, JBoss等。
     
    二、Servlet工作原理解析
            1、一个HTTP请求的执行过程:
               客户端发出请求http://localhost:8080/xxx
               根据Web.xml文件的配置,找到<url-pattern>对应的<servlet-mapping>
               读取<servlet-mapping>中<servlet-name>的值
               找到<servlet-name>对应的<servlet-class>
               找到该class并加载执行该class
            2、Servlet的执行过程
               Servlet程序有Web服务器调用,当收到请求后,
               检查是否已装载并创建了该Servlet对象,如果没有则加载创建
               调用Servlet的init()方法初始化实例
               调用service()方法,处理请求并返回响应结果
               在服务器被停止或重启之前,调用destroy()方法释放资源
            3、Servlet接口实现类
               SUN公司定义了两个实现类,GenerricServlet和HttpServlet,其中后者是前者的子类,它在原有基础上添加了一些HTTP协议处理方法,它比GenerricServlet功能更强大,所以我们一般将自己的类继承自HttpServlet,并重写doGet方法和doPost方法,不需要重写Service方法。
             4、Servlet的一些细节
                   4.1、由于客户端是通过URL地址访问web服务器中的资源,所以Servlet程序弱项被外界访问,必须把Servlet程序映射到一个URL地址上,这个工作在web.xml文件中使用<servlet>元素和<servlet-mapping>元素完成(在Servlet3.0规范的新特性中,该功能可以使用注解完成,不要求必须使用web.xml,只用注解更简单,该特性会在后文进行详细讲解)。
                        <servlet>元素用于注册Servlet,它包含两个主要的子元素:<servlet-name>和<servlet-class>,分别用于设置Servlet的注册名称和Servlet的完整类名。
                        <servlet-mapping>元素用于映射一个已注册的Servlet的一个对外访问路径,它包含两个子元素:<servlet-name>和<url-pattern>,分别用于指定Servlet的注册名称和Servlet的对外访问路径。
    1. <web-app>
          <servlet>
              <servlet-name>AnyName</servlet-name><!--自定义的逻辑名-->
              <servlet-class>HelloServlet</servlet-class><!--Servlet对应类的全类名-->
          </servlet>
          <servlet-mapping>
              <servlet-name>AnyName</servlet-name><!--上面定义的逻辑名-->
              <url-pattern>/demo/hello.html</url-pattern><!--匹配的URL-->
          </servlet-mapping>
      </web-app>

                   4.2、同一个Servlet可以被映射到多个URL上,即多个<servlet-mapping>元素的<servlet-name>子元素的设置值可以是同一个Servlet的注册名。

                      在Servlet映射到的URL中也可以使用*通配符,但是只能有两种固定的格式
                      一种是“*.扩展名”。
                      另一种是以(/)开头并以(/*)结尾。
    1. <!--方式一用于匹配所有某一扩展名的文件-->
      <servlet-mapping>
          <servlet-name>AnyName</servlet-name>
          <url-pattern>*.do</url-pattern>
      </servlet-mapping>
      <!--方式二用于匹配某一文件夹下的所有文件-->
      <servlet-mapping>
          <servlet-name>AnyName</servlet-name>
          <url-pattern>/action/*</url-pattern>
      </servlet-mapping>

                         两个特点:可以精确匹配,就用精确匹配,最后使用范围最宽泛的匹配

                                     /* 的优先级高于 *.扩展名 会先匹配
                 4.3、如果某个Servlet的映射路径只有一个(/),那么这个Servlet就成为当前Web应用程序的缺省Servlet。
                        凡是在web.xml文件中找不到匹配的<servlet-mapping>元素的URL,它们的请求访问都将交给缺省Servlet处理,也就是说,缺省Servlet用于处理所有其他Servlet都不处理的访问请求。
                        在tomcat的安装目录/conf/web.xml中,注册了一个名称org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet,并将这个Servlet设置为缺省Servlet。
                        当访问Tomcat服务器中的某个静态HTML文件或图片等资源时,实际上是在访问这个缺省Servlet。
              5、Servlet的生命周期
                  Servlet没有main()方法,不能独立运行,它的运行完全由Servlet引擎来控制和调度。
                  针对客户端的多次Servlet请求,通常情况下,服务器只会在第一次请求的时候创建一个Servlet实例对象,并驻留在内存中,为后续的其他请求服务,直至web容器退出,Servlet实例对象才会销毁。
                  在Servlet的整个生命周期内,Servlet的init()方法只被调用一次,而对于每一个请求都会调用一次Servlet的service()方法service根据请求方式调用doGet或doPost方法
                  如果在<servlet>元素中配置了一个<load-on-startup>元素,那么WEB应用程序在启动时,就会装载并创建实例对象、以及调用Servlet实例对象的init()方法。可以在启动的时候为整个WEB应用创建一些必要的的资源或连接。但如果所有的Servlet都启动加载,则会大大增加服务器负担,而且有些Servlet永远也不会被客户访问到,白白浪费资源,所以从性能角度,应合理利用该特性。
    <servlet>
        <servlet-name>invoker</servlet-name>
        <servlet-class>
                org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
        </servlet-class>
        <load-on-startup>2</load-on-startup><!--数字表示启动加载的优先级,大于0-->
    </servlet>

              6、ServletConfig对象

                    在Servlet的配置文件中,可以使用一个或对个<init-param>标签为Servlet配置一些初始化参数。
                    当Servlet配置了初始化参数后,web容器在创建Servlet实例对象时,会自动将这些初始化参数封装到ServletConfig对象中,并在调用Servlet的init方法时,将ServletConfig对象传似给Servlet,开发者可以通过ServletConfig对象得到初始化参数信息。
               7、ServletContext对象
                    WEB容器在启动时,它会为每个WEB应用程序都创建一个对应的Servlet对象,它代表当前web应用。
                    ServletConfig对象中维护了ServletContext对象的引用,开发者在编写Servlet是,可以通过ServletConfig.getServletContext方法获得该对象。
                    由于一个WEB应用中的所有Servlet共享同一个ServletContext对象,因此Servlet对象之间可以通过ServletContext对象来实现通讯。ServletContext对象通常也被称之为Context域对象
                     多个Servlet通过ServletContext对象实现数据共享。要确保注意线程安全。
                     可以通过ServletContext对象获取WEB应用的初始化参数。
                     可以实现Servlet的转发。getRequestDispatcher()方法
              8、Servlet常用容器Tomcat(左图:Tomcat容器;右图:Servlet的执行流程)
                    
              9、Servlet体系结构
                   
                 从上图可以看出Servlet规范是基于这几个类运转的,与Servlet主动关联的是三个类:ServletConfig、ServletRequest、ServletResponse。这三个类都是通过容器传递给Servlet的。
                 ServletConfig接口中的方法都是为了获取这个Servlet的一些配置属性,而这些配置属性可能在Servlet运行时被用到。
                 ServletContext就是这些配置属性的上下文环境。
     
    三、Servlet中的Session与Cookie
               Servlet能够给我们提供两部分数据,一个是在Servlet初始化时调用init方法设置的ServletConfig,它基本包含了Servlet本身和Servlet所运行的Servlet容器中的基本信息。另一个是ServletRequest提供的这次请求的HTTP协议信息,这部分需要很清楚HTTP协议。
               Session与Cookie的作用都是为了保持访问用户与后端服务器的交互状态,各有优缺点然而具有讽刺意味的是它们优点和它们的使用场景又是矛盾的,例如使用 Cookie 来传递信息时,随着 Cookie 个数的增多和访问量的增加,它占用的网络带宽也很大,试想假如 Cookie 占用 200 个字节,如果一天的 PV 有几亿的时候,它要占用多少带宽。所以大访问量的时候希望用 Session,但是 Session 的致命弱点是不容易在多台服务器之间共享,所以这也限制了 Session 的使用。

               Session正常工作的实现方式:

                   基于URL Path Parameter,默认支持
                   基于Cookie,若不修改Context中的cookie标识,默认支持
                   基于SSL,默认不支持,只有connector.getAttribute("SSLEnabled")为true时才支持。
     
    四、Servlet中的Listener
            整个Tomcat服务器中Listener使用的非常广泛,它是基于观察者模式的,Listener的设计对开发Servlet应用程序提供了一种快捷的手段,能够方便的从另一个纵向唯独控制程序和数据,目前Servlet中提供了5中两类事件的观察者接口,他们分别是:4个EventListener类型的,ServletContextAttributeListener、ServletRequestAttributeListener、ServletRequestListener、HttpSessionAttributeListener 和 2 个 LifecycleListeners 类型的,ServletContextListener、HttpSessionListener。
               它们基本上涵盖了整个Servlet生命周期中,你感兴趣的每种事件,这些Listener的实现类可以配置在web.xml中的<listener>标签中,当然也可以在应用程序中动态添加Listener,但是ServletContextListener在容器启动之后就不能再添加新的,因为它监听的事件已经不会再出现。掌握这些Listener的使用,能够让我们的程序设计的更加灵活。
     
    五、Servlet3.0新特性注解
            前面介绍过Servlet3.0提供了注解(annotation),使得不再需要在web.xml文件中进行Servlet的部署描述。
            开发者可以使用@WebServlet注解将一个继承于javax.servlet.http.HttpServlet的类标注为可以处理用户请求的Servlet。   
      @WebServlet注解的相关属性
    NO. 属性名 描述
    1 asyncSupported 声明Servlet是否支持异步操作模式
    2 description Servlet的描述信息
    3 displayName Servlet的显示名称
    3 initParams Servlet的初始化参数
    5 name Servlet的名称
    6 urlPatterns Servlet的访问URL
    7 value Servlet的访问URL

             Servlet的访问URL是Servlet的必选属性,可以选择使用urlPatterns或者value定义。

             更多关于Servlet3.0的注解使用知识请参考博客:
     



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