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。

  JavaWeb(一)之细说Servlet

  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()...");
}
}

示例代码

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。

  JavaWeb(一)之细说Servlet

  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。

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  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。

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  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

    JavaWeb(一)之细说Servlet

    JavaWeb(一)之细说Servlet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

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  3)配置web.xml中的servlet信息

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  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:

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  详细说明:

    JavaWeb(一)之细说Servlet

  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。

  JavaWeb(一)之细说Servlet  

  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
      JavaWeb(一)之细说Servlet

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

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  Servlet接口内容

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  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

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  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

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  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)

      JavaWeb(一)之细说Servlet

    init()

      JavaWeb(一)之细说Servlet

    一个成员变量config

      JavaWeb(一)之细说Servlet

    getServletConfig()

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  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)

      JavaWeb(一)之细说Servlet

  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。

      JavaWeb(一)之细说Servlet

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

    service(ServletRequest req, ServletResponse res)方法

      JavaWeb(一)之细说Servlet

    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:

      JavaWeb(一)之细说Servlet   

    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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