JavaWeb-Servlet笔记
1、什么是Servlet？
Servlet（Server Applet）是Java Servlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，主要功能在于交互式地浏览和生成数据，生成动态Web内容。
狭义的Servlet是指Java语言实现的一个接口，广义的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类，一般情况下，人们将Servlet理解为后者。Servlet运行于支持Java的应用服务器中。从原理上讲，Servlet可以响应任何类型的请求，但绝大多数情况下Servlet只用来扩展基于HTTP协议的Web服务器。
2、Servlet快速入门
- 创建一个maven项目
2. 导入Servlet的依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>javax.servlet</groupId>
<artifactId>servlet-api</artifactId>
<version>2.5</version>
</dependency>
</dependencies>
3.定义一个类，实现Servlet接口
public class ServletTest01 implements Servlet
4.实现接口中的抽象方法
import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;
public class ServletTest01 implements Servlet {
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
}
@Override
public ServletConfig getServletConfig() {
return null;
}
@Override
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
System.out.println("Hello Servlet！");
}
@Override
public String getServletInfo() {
return null;
}
@Override
public void destroy() {
}
}
5.配置Servlet
在web.xml中配置：
<!--servlet描述信息-->
<servlet>
<!--定义当前servlet的名字，自定义-->
<servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
<!--带有包名的全限定类名-->
<servlet-class>com.wang.servlet.ServletTest01</servlet-class>
</servlet>
<!--任何一个servlet都对应一个servlet-mapping-->
<servlet-mapping>
<!--和上面的servlet名字要一致-->
<servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
<!--当前servlet的一个路径，必须以"/"开头，路径名自定义-->
<url-pattern>/helloServlet</url-pattern>
</servlet-mapping>
这里要注意，使用模板创建maven项目的web.xml文件格式是这样的，格式不对且版本较低
建议直接创建一个空的项目，创建后在项目名处右键添加web支持，可以看到版本是4.0
这个项目里的web.xml文件是这样的，这个样子的web.xml是我们经常使用的
<?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">
</web-app>
6.启动Tomcat
配置成功后启动Tomcat
7. 打开浏览器，输入http://localhost:8080/helloServlet，回车，在控制台输出结果，入门成功
3、Servlet执行原理
4、Servlet的生命周期
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什么是Servlet对象生命周期？
一个Servlet对象从出生到最后的死亡，经历了怎么样的过程
-
Servlet对象是由谁来维护的？
- Servlet对象的创建，对象中方法的调用，对象最终的销毁，程序员是无权干预的
- Servlet对象的生命周期是有Tomcat服务器(WEB Server)全权负责的
- Tomcat服务器通常又称为WEB容器(WEB Container)，Servlet对象的死活由WEB容器来管理
- web容器底层应该有一个HashMap集合，在这个集合中存储了Servlet对象(WEB容器创建的)和请求路径之间的关系，而我们自己new的Servlet对象不在这个容器当中，所以不会被WEB容器管理
-
研究：
-
默认情况下，服务器在启动的时候Servlet对象有没有被创建出来？
- 在Servlet中提供一个无参数的构造方法，启动服务器的时候看看构造方法是否执行
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- 经过测试可以知道，Servlet的无参构造方法没有执行，从而得出结论，默认情况下，服务器在启动的时候Servlet对象并不会被实例化
-
这个设计是合理的。用户没有发送请求之前，如果提前创建出来所有的Servlet对象，必然是耗费内存的，并且创建出来的Servlet如果一直没有用户访问，显然这个Servlet对象是没有必要创建的
-
怎么让服务器启动的时候创建Servlet对象呢？
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在Servlet标签中添加子标签，在该子标签中填写整数，越小的整数优先级越高
<servlet> <servlet-name>HelloServlet</servlet-name> <servlet-class>com.wang.servlet.ServletTest01</servlet-class> <load-on-startup>1</load-on-startup> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>HelloServlet</servlet-name> <url-pattern>/helloServlet</url-pattern> </servlet-mapping>
启动Tomcat后，控制台“输出了ServletTest01的无参构造方法执行了”，说明这是Servlet对象已经被实例化了
-
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Servlet对象生命周期
-
默认情况下服务器启动的时候ServletTest01对象并没有被实例化
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用户发送第一次请求的时候，控制台输出了以下内容
-
-
根据以上输出内容得出结论
- 用户在发送第一次请求的时候Servlet对象被实例化(ServletTest01的构造方法被执行了，并且执行的是无参数构造方法)
- ServletTest01对象被创建出来之后，Tomcat服务器马上调用了ServletTest01对象的init方法，(init方法在执行的时候，ServletTest01对象已经存在了，已经被创建出来了)
- 用户发送第一从请求的时候，init方法执行之后，Tomcat服务器马上调用ServletTest01对象的service方法
-
用户继续发送第二次请求，控制台输出了以下内容
-
根据以上输出结果得知，用户在发送第二次，或者第三次，第n次请求的时候，Servlet对象并没有新建，还是使用之前创建好的Servlet对象，直接调用Servlet对象的service方法，这说明
- 第一：Servlet对象是单例的(单实例的，但是要注意：Servlet对象是单实例的，但是Servlet类并不符合单例模式，我们称之为假单例。之所以单例是因为Servlet对象的创建程序员管不着，这个对象的创建只能是Tomcat来说了算，Tomcat只创建一个，所以导致了单例，但是属于假单例。真单例模式，构造方法是私有化的)
- 第二：无参数构造方法，init方法只在第一次用户发送请求的时候执行，也就是说无参数构造方法只执行一次，init方法也只被Tomcat服务器调用一次
- 第三：只要用户发送一次请求：service方法必然会被Tomcat服务器调用一次，发送100次请求，service方法会被调用100次
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关闭服务器的时候，控制台输出了以下内容
-
通过以上输出内容，可以得出以下结论
- Servlet的destroy方法只被Tomcat服务器调用一次
- destroy方法是在什么时候被调用的？
- 在服务器关闭的时候
- 因为服务器关闭的时候要销毁ServletTest01对象的内存
- 服务器在销毁ServletTest01对象内存之前，Tomcat服务器会自动调用ServletTest01的destroy方法
- 就好比，在离开家之前，要先检查门窗是否关好一样，需要先检查好了再离开，即执行destroy方法结束之后，ServletTest01对象的内存才会被Tomcat释放
-
Servlet对象更像一个人的一生
- Servlet的无参构造方法执行，标志着你出生了
- Servlet对象的init方法的执行，标志着你正在接受教育
- Servlet对象的service方法的执行，标志着你已经开始工作了，已经开始为人类提供服务了
- Servlet对象的destroy方法的执行，标志着临终，要交代遗言
-
关于Servlet类中方法的调用次数？
- 构造方法只执行一次
- init方法只执行一次
- service方法：用户发送一次请求则执行一次，发送N次请求则执行N次
- destroy方法只执行一次
-
当我们Servlet类中编写一个有参数的构造方法，如果没有手动编写无参数构造方法会出现什么问题？
- 报错了，500错误
- 500是一个HTTP协议的错误状态码
- 500一般情况下是因为服务器端的java程序出现了异常(服务器端的错误都是500错误：服务器内部错误)
- 如果没有无参数的构造方法，会导致出现500错误，无法实例化Servlet对象
- 所以，一定要注意，在Servlet开发当中，不建议程序员来定义构造方法，因为定义不当，一不小心就会导致无法实例化Servlet对象
-
思考：Servlet的无参数构造方法是在对象第一次创建的时候执行，并且只执行一次，init方法也是在对象第一次创建的时候执行，并且也只执行一次，那么这个无参数构造方法可以代替调init方法吗？
- 不能
- Servlet规范中有要求，作为JavaWeb程序员，编写Servlet类的时候，不建议手动编写构造方法，因为编写构造方法，很容易让无参数构造方法小时，这个操作可能会导致Servlet对象无法实例化，所以init方法是有存在的必要的
-
init、service、destroy方法中使用最多的是哪个方法？
- service方法，service方法是一定要实现的，因为service方法是处理用户请求的核心方法
- init方法很少用，通常在init方法当中做初始化操作，并且这个初始化只需要执行一次，例如：初始化数据库连接池，初始化线程池…
- destroy方法很少用，通常在destroy方法中进行资源的关闭，马上对象就要被销毁了，还有什么没有关闭的，抓紧时间关闭资源，还有什么资源没保存的，抓紧时间保存一下
5、Servlet的体系结构
在上面的ServletTest01类中，我们实现了Servlet接口，实际只是需要service方法，其他方法大多数情况下是用不到的，那么有什么方法能解决这个问题呢？
我们来看看Servlet的体系结构
- 查看API可知，Servlet接口有两个实现类
- 其中，GenericServlet是实现Servlet 接口的抽象类，源码如下
package javax.servlet;
import java.io.IOException;
import java.util.Enumeration;
import java.util.ResourceBundle;
public abstract class GenericServlet
implements Servlet, ServletConfig, java.io.Serializable
{
private static final String LSTRING_FILE = "javax.servlet.LocalStrings";
private static ResourceBundle lStrings =
ResourceBundle.getBundle(LSTRING_FILE);
private transient ServletConfig config;
public GenericServlet() { }
public void destroy() {
}
public String getInitParameter(String name) {
ServletConfig sc = getServletConfig();
if (sc == null) {
throw new IllegalStateException(
lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
}
return sc.getInitParameter(name);
}
public Enumeration getInitParameterNames() {
ServletConfig sc = getServletConfig();
if (sc == null) {
throw new IllegalStateException(
lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
}
return sc.getInitParameterNames();
}
public ServletConfig getServletConfig() {
return config;
}
public ServletContext getServletContext() {
ServletConfig sc = getServletConfig();
if (sc == null) {
throw new IllegalStateException(
lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
}
return sc.getServletContext();
}
public String getServletInfo() {
return "";
}
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
this.config = config;
this.init();
}
public void init() throws ServletException {
}
public void log(String msg) {
getServletContext().log(getServletName() + ": "+ msg);
}
public void log(String message, Throwable t) {
getServletContext().log(getServletName() + ": " + message, t);
}
public abstract void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
throws ServletException, IOException;
public String getServletName() {
ServletConfig sc = getServletConfig();
if (sc == null) {
throw new IllegalStateException(
lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
}
return sc.getServletName();
}
}
从源码中可以看出， GenericServlet 类将Servlet接口中其他的方法做了默认空实现，只将service()方法作为抽象，将来定义Servlet类时，可以继承GenericServlet，实现service()方法即可
-
HttpServlet是继承了GenericServlet的一个抽象类，源码片段如下
package javax.servlet.http; import java.io.IOException; import java.io.PrintWriter; import java.io.OutputStreamWriter; import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.lang.reflect.Method; import java.text.MessageFormat; import java.util.Enumeration; import java.util.Locale; import java.util.ResourceBundle; import javax.servlet.GenericServlet; import javax.servlet.ServletException; import javax.servlet.ServletOutputStream; import javax.servlet.ServletRequest; import javax.servlet.ServletResponse; public abstract class HttpServlet extends GenericServlet implements java.io.Serializable { private static final String METHOD_DELETE = "DELETE"; private static final String METHOD_HEAD = "HEAD"; private static final String METHOD_GET = "GET"; private static final String METHOD_OPTIONS = "OPTIONS"; private static final String METHOD_POST = "POST"; private static final String METHOD_PUT = "PUT"; private static final String METHOD_TRACE = "TRACE"; private static final String HEADER_IFMODSINCE = "If-Modified-Since"; private static final String HEADER_LASTMOD = "Last-Modified"; private static final String LSTRING_FILE = "javax.servlet.http.LocalStrings"; private static ResourceBundle lStrings = ResourceBundle.getBundle(LSTRING_FILE); 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 / 1000 * 1000)) { // 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 { 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); } } }可以看到HttpServlet对GenericServlet类中的service方法进行了重写，后续我们只需要继承HttpServlet，重写其方法即可，这里我们用的最多的是doGet/doPost方法
6、ServletContext
servletContext，是Servlet中最大的一个接口，呈现了web应用的Servlet视图。
ServletContext实例是通过 getServletContext()方法获得的，由于HttpServlet继承GenericServlet的关系，GenericServlet类和HttpServlet类同时具有该方法。
web容器在启动的时候，它会为每个web程序都创建一个对应的ServletContext对象，它代表了当前的web应用
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共享数据
import javax.servlet.ServletContext; import javax.servlet.ServletException; import javax.servlet.http.HttpServlet; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import javax.servlet.http.HttpServletResponse; import java.io.IOException; public class ServletTest02 extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { ServletContext servletContext = this.getServletContext(); String username = "张三"; servletContext.setAttribute("username",username); } @Override protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { doGet(req, resp); } }package com.wang.servlet; import javax.servlet.ServletContext; import javax.servlet.ServletException; import javax.servlet.http.HttpServlet; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import javax.servlet.http.HttpServletResponse; import java.io.IOException; public class GetServletContext extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { ServletContext context = this.getServletContext(); String username = (String) context.getAttribute("username"); resp.setContentType("text/html"); resp.setCharacterEncoding("utf-8"); resp.getWriter().print("名字" + username); } @Override protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { doGet(req, resp); } }<servlet> <servlet-name>Servlet</servlet-name> <servlet-class>com.wang.servlet.ServletTest02</servlet-class> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>Servlet</servlet-name> <url-pattern>/haha</url-pattern> </servlet-mapping> <servlet> <servlet-name>getServlet</servlet-name> <servlet-class>com.wang.servlet.GetServletContext</servlet-class> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>getServlet</servlet-name> <url-pattern>/hello</url-pattern> </servlet-mapping>
在ServletTest02中我们获取了一个servletContext对象，通过servletContext.setAttribute()方法传入了一个值，在GetServletContext中我们通过context.getAttribute()方法取出了这个值，servletContext可以保证共享数据，即我在一个Servlet中保存的数据，在另一个Servlet中可以拿到
-
获取初始化参数
<context-param> <param-name>username</param-name> <param-value>zhangSan</param-value> </context-param>@Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { ServletContext context = this.getServletContext(); String username = context.getInitParameter("username"); resp.getWriter().print(username); } -
请求转发
public class GetServletContext extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { ServletContext context = this.getServletContext(); }public class ServletTest02 extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { System.out.println("进入了ServletTest02"); }访问GetServletContext，控制台输出了，说明转发成功
转发原理图
7、新增功能
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Servlet 2.2：
- 引入了 self-contained Web applications 的概念。
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servlet 2.3：2000年10月份出来
- Servlet API 2.3中最重大的改变是增加了 filters
- Servlet 2.3 增加了 filters 和 filter chains 的功能。引入了 context 和 session listeners 的概念，当 context 或 session 被初始化或者被将要被释放的时候，和当向 context 或 session 中绑定属性或解除绑定的时候，可以对类进行监测。
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servlet 2.4：2003年11月份推出
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Servlet 2.4 加入了几个引起关注的特性，没有特别突出的新内容，而是花费了更多的功夫在推敲和阐明以前存在的一些特性上，对一些不严谨的地方进行了校验。
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Servlet 2.4 增加了新的最低需求，新的监测 request 的方法，新的处理 response 的方法，新的国际化支持，RequestDispatcher 的几个处理，新的 request listener 类，session 的描述，和一个新的基于 Schema 的并拥有 J2EE 元素的发布描述符。这份文档规范全面而严格的进行了修订，除去了一些可能会影响到跨平台发布的模糊不清的因素。总而言之，这份规范增加了四个新类，七个新方法，一个新常量，不再推荐使用一个类。
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注意：改为 Schema 后主要加强了两项功能：
- 元素不依照顺序设定；
- 更强大的验证机制。
- 主要体现：
- 检查元素的值是否为合法的值
- 检查元素的值是否为合法的文字字符或者数字字符
- 检查 Servlet, Filter, EJB-ref 等等元素的名称是否单一的
- 主要体现：
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新增 Filter 四种设定：REQUEST、FORWARD、INCLUDE 和 ERROR。
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新增 Request Listener、Event和Request Attribute Listener、Event
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取消 SingleThreadModel 接口。当 Servlet 实现 SingleThreadModel 接口时，它能确保同时间内，只能有一个 thread 执行此 Servlet。
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ServletRequest接口新增一些方法。
- public String getLocalName()；
- public String getLocalAddr()；
- public int getLocalPort()；
- public int getRemotePort()
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Servlet 2.5：2005 年 9 月发布 Servlet 2.5
- 基于最新的 J2SE 5.0 开发的。
- 支持 annotations 。
- web.xml 中的几处配置更加方便。
- 去除了少数的限制。
- 优化了一些实例
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Servlet 的各个版本对监听器的变化
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Servlet 2.2 和 jsp1.1
- 新增Listener:HttpSessionBindingListener
- 新增Event: HttpSessionBindingEvent
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Servlet 2.3 和 jsp1.2
- 新增Listener:ServletContextListener,ServletContextAttributeListener，HttpSessionListener,HttpSessionActivationListener,HttpSessionAttributeListener
- 新增Event: ServletContextEvent,ServletContextAttributeEvent,HttpSessionEvent
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Servlet 2.4 和 jsp2.0
- 新增Listener:ServletRequestListener,ServletRequestAttribureListener
- 新增Event: ServletRequestEvent,ServletRequestAttributeEvent
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Servlet 3.0
Servlet 3.0 作为 Java EE 6 规范体系中一员，随着 Java EE 6 规范一起发布。该版本在前一版本（Servlet 2.5）的基础上提供了若干新特性用于简化 Web 应用的开发和部署。其中有几项特性的引入让开发者感到非常兴奋，同时也获得了 Java 社区的一片赞誉之声
- 异步处理支持：有了该特性，Servlet 线程不再需要一直阻塞，直到业务处理完毕才能再输出响应，最后才结束该 Servlet 线程。在接收到请求之后，Servlet 线程可以将耗时的操作委派给另一个线程来完成，自己在不生成响应的情况下返回至容器。针对业务处理较耗时的情况，这将大大减少服务器资源的占用，并且提高并发处理速度。
- 新增的注解支持：该版本新增了若干注解，用于简化 Servlet、过滤器（Filter）和监听器（Listener）的声明，这使得 web.xml 部署描述文件从该版本开始不再是必选的了。
- 可插性支持：熟悉 Struts2 的开发者一定会对其通过插件的方式与包括 Spring 在内的各种常用框架的整合特性记忆犹新。将相应的插件封装成 JAR 包并放在类路径下，Struts2 运行时便能自动加载这些插件。Servlet 3.0 提供了类似的特性，开发者可以通过插件的方式很方便的扩充已有 Web 应用的功能，而不需要修改原有的应用。
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Servlet 4.0
从3.1到4.0将是对Servlet 协议的一次大改动，而改动的关键之处在于对HTTP/2的支持。HTTP2将是是继上世纪末HTTP1.1协议规范化以来首个HTTP协议新版本，相对于HTTP1.1，HTTP2将带来许多的增强。在草案提议中，Shing Wai列举出了一些HTTP2的新特性，而这些特性也正是他希望在Servlet 4.0 API中实现并暴露给用户的新功能，这些新特性如下： [4]
- 请求/响应复用(Request/Response multiplexing)
- 流的优先级(Stream Prioritization)
- 服务器推送(Server Push)
- HTTP1.1升级(Upgrade from HTTP 1.1)
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8、编写线程安全的 Servlet 的建议：
- 用方法的局部变量保存请求中的专有数据。对方法中定义的局部变量，进入方法的每个线程都有自己的一份方法变量拷贝。任何线程都不会修改其他线程的局部变量。如果要在不同的请求之间共享数据，应该使用会话来共享这类数据。
- 只用 Servlet的成员变量来存放那些不会改变的数据。有些数据在 Servlet 生命周期中不发生任何变化，通常是在初始时确定的，这些数据可以使用成员变量保存，如数据库连接名称、其他资源的路径等。
- 对可能被请求修改的成员变量同步。有时数据成员变量或者环境属性可能被请求修改。当访问这些数据时应该对它们同步，以避免多个线程同时修改这些数据。
- 如果 Servlet 访问外部资源，那么需要同步访问这些资源。例如，假设 Servlet 要从文件中读写数据。当一个线程读写一个文件时，其他线程也可能正在读写这个文件。文件访问本身不是线程安全的，所以必须编写同步访问这些资源的代码。在编写线程安全的 Servlet 时，下面两种方法是不应该使用的：
- 在 Servlet API 中提供了一个 SingleThreadModel 接口，实现这个接口的 Servlet 在被多个客户请求时一个时刻只有一个线程运行。这个接口已被标记不推荐使用。
- 对 doGet() 或doPost() 方法同步。如果必须在 Servlet 中使用同步代码，应尽量在最小的代码块范围上进行同步。同步代码越小，Servlet 执行得才越好。
参考：Servlet百度百科
Servlet