深入学习和理解Servlet（一）

港控/mmm° 2022-01-28 22:59 258阅读 0赞

## 深入学习和理解Servlet（一） ##

### Servlet工作流程 ###

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### Servlet 定义 ###

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。

最早支持Servlet标准的是JavaSoft的Java Web Server，此后，一些其它的基于Java的Web服务器开始支持标准的Servlet。

### 实现过程 ###

最早支持 Servlet 技术的是 JavaSoft 的 Java Web Server。此后，一些其它的基于 Java 的 Web Server 开始支持标准的 Servlet API。Servlet 的主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态 Web 内容。这个过程为：

1.  客户端发送请求至服务器端；
2.  服务器将请求信息发送至 Servlet；
3.  Servlet 生成响应内容并将其传给服务器。响应内容动态生成，通常取决于客户端的请求；
4.  服务器将响应返回给客户端。

### 生命周期 ###

1.  客户端请求该 Servlet；
2.  加载 Servlet 类到内存；
3.  实例化并调用init()方法初始化该 Servlet；
4.  service()（根据请求方法不同调用doGet() 或者 doPost()，此外还有doHead()、doPut()、doTrace()、doDelete()、doOptions()、destroy())。
5.  加载和实例化 Servlet。这项操作一般是动态执行的。然而，Server 通常会提供一个管理的选项，用于在 Server 启动时强制装载和初始化特定的 Servlet。

**Server 创建一个 Servlet的实例**

**第一个客户端的请求到达 Server**

Server 调用 Servlet 的 init() 方法（可配置为 Server 创建 Servlet 实例时调用，在 web.xml 中 标签下配置 标签，配置的值为整型，值越小 Servlet 的启动优先级越高）

**一个客户端的请求到达 Server**

1.  Server 创建一个请求对象，处理客户端请求
2.  Server 创建一个响应对象，响应客户端请求
3.  Server 激活 Servlet 的 service() 方法，传递请求和响应对象作为参数
4.  service() 方法获得关于请求对象的信息，处理请求，访问其他资源，获得需要的信息

service() 方法使用响应对象的方法，将响应传回Server，最终到达客户端。service()方法可能激活其它方法以处理请求，如 doGet() 或 doPost() 或程序员自己开发的新的方法。

对于更多的客户端请求，Server 创建新的请求和响应对象，仍然激活此 Servlet 的 service() 方法，将这两个对象作为参数传递给它。如此重复以上的循环，但无需再次调用 init() 方法。一般 Servlet 只初始化一次(**只有一个对象**)，当 Server 不再需要 Servlet 时（一般当 Server 关闭时），Server 调用 Servlet 的 destroy() 方法。

下图显示了一个典型的 Servlet 生命周期方案:

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NoYW5nX3hz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  第一个到达服务器的 HTTP 请求被委派到 Servlet 容器。
2.  Servlet 容器在调用 service() 方法之前加载 Servlet。
3.  然后 Servlet 容器处理由多个线程产生的多个请求，每个线程执行一个单一的 Servlet 实例的 service() 方法。

### 工作模式 ###

客户端发送请求至服务器

服务器启动并调用 Servlet，Servlet 根据客户端请求生成响应内容并将其传给服务器

服务器将响应返回客户端

### 版本 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>版本</th> 
   <th>日期</th> 
   <th>JAVA EE/JDK版本</th> 
   <th>特性</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Servlet 4.0</td> 
   <td>2017.10</td> 
   <td>JavaEE 8</td> 
   <td>HTTP2 [1]</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 3.1</td> 
   <td>2013.5</td> 
   <td>JavaEE 7</td> 
   <td>Non-blocking I/O, HTTP protocol upgrade mechanism</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 3.0</td> 
   <td>2009.12</td> 
   <td>JavaEE 6, JavaSE 6</td> 
   <td>Pluggability, Ease of development, Async Servlet, Security, File Uploading</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.5</td> 
   <td>2005.10</td> 
   <td>JavaEE 5, JavaSE 5</td> 
   <td>Requires JavaSE 5, supports annotation</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.4</td> 
   <td>2003.11</td> 
   <td>J2EE 1.4, J2SE 1.3</td> 
   <td>web.xml uses XML Schema</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.3</td> 
   <td>2001.8</td> 
   <td>J2EE 1.3, J2SE 1.2</td> 
   <td>Addition of Filter</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.2</td> 
   <td>1999.8</td> 
   <td>J2EE 1.2, J2SE 1.2</td> 
   <td>Becomes part of J2EE, introduced independent web applications in .war files</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.1</td> 
   <td>1998.11</td> 
   <td>未指定</td> 
   <td>First official specification, added RequestDispatcher, ServletContext</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Servlet 2.0</td> 
   <td></td> 
   <td>JDK 1.1</td> 
   <td>Part of Java Servlet Development Kit 2.0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 新增功能 ###

**Servlet 2.2**

:引入了 self-contained Web applications 的概念。

**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。

**servlet 2.4**

2003年11月份推出

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。

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。

注意：改为 Schema 后主要加强了两项功能：

1.  元素不依照顺序设定；
2.  更强大的验证机制。

主要体现在：

1.  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唯一
2.  新增 Filter 四种设定：REQUEST、FORWARD、INCLUDE 和 ERROR。
3.  新增 Request Listener、Event和Request Attribute Listener、Event。
4.  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。
5.  可以为Servlet。
6.  ServletRequest接口新增一些方法。

public String getLocalName()；
    
    public String getLocalAddr()；
    
    public int getLocalPort()；
    
    public int getRemotePort()

**Servlet 2.5**

2005 年 9 月发布 Servlet 2.5

Servlet 2.5 一些变化的介绍：

1.  基于最新的 J2SE 5.0 开发的。
2.  支持 annotations 。
3.  web.xml 中的几处配置更加方便。
4.  去除了少数的限制。
5.  优化了一些实例

Servlet 的各个版本对监听器的变化有：

1.  Servlet 2.2 和 jsp1.1

新增Listener:HttpSessionBindingListener

新增Event: HttpSessionBindingEvent

1.  Servlet 2.3 和 jsp1.2

新增Listener:ServletContextListener,ServletContextAttributeListener

,HttpSessionListener,HttpSessionActivationListener,HttpSessionAttributeListener

新增Event: ServletContextEvent,ServletContextAttributeEvent,HttpSessionEvent

1.  Servlet 2.4 和 jsp2.0

新增Listener:ServletRequestListener,ServletRequestAttribureListener

新增Event: ServletRequestEvent,ServletRequestAttributeEvent

**Servlet 3.0**

Servlet 3.0 作为 Java EE 6 规范体系中一员 \[2\] ，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： \[3\]

1.  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。 \[3\]
2.  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。 \[3\]
3.  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。现在 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。 \[3\]

**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： \[4\]

1.  请求/响应复用(Request/Response multiplexing)
2.  流的优先级(Stream Prioritization)
3.  服务器推送(Server Push)
4.  HTTP1.1升级(Upgrade from HTTP 1.1)

### 规范 ###

1.  简化开发
2.  便于部署
3.  支持 Web2.0 原则

为了简化开发流程，Servlet 3.0 引入了注解（annotation），这使得 web 部署描述符 web.xml 不再是必须的选择。

**Pluggability可插入性**

当使用任何第三方的框架，如 Struts，JSF 或 Spring，我们都需要在 web.xml 中添加对应的 Servlet 的入口。这使得 web 描述符笨重而难以维护。Servlet3.0 的新的可插入特性使得 web 应用程序模块化而易于维护。通过 web fragment 实现的可插入性减轻了开发人员的负担，不需要再在 web.xml 中配置很多的 Servlet 入口。

**Asynchronous Processing** **异步处理**

另外一个显著的改变就是 Servlet 3.0 支持异步处理，这对 AJAX 应用程序非常有用。当一个 Servlet 创建一个线程来处理某些请求的时候，如查询数据库或消息连接，这个线程要等待直到获得所需要的资源才能够执行其他的操作。异步处理通过运行线程执行其他的操作来避免了这种阻塞。

Apart from the features mentioned here, several other enhancements have been made to the existing API. The sections towards the end of the article will explore these features one by one in detail.

除了这些新特性之外， Servlet 3.0对已有的 API 也做了一些改进，在本文的最后我们会做介绍。

**Annotations in Servlet Servlet\*\*\*\*中使用注解**

Servlet 3.0 的一个主要的改变就是支持注解。使用注解来定义 Servlet 和 filter 使得我们不用在 web.xml 中定义相应的入口。

**@WebServlet**

@WebServlet 用来定义 web 应用程序中的一个 Servlet。这个注解可以应用于继承了 HttpServlet。这个注解有多个属性，例如 name，urlPattern, initParams，我们可以使用者的属性来定义 Servlet 的行为。urlPattern 属性是必须指定的。

### 编程接口 ###

HTTPServlet使用一个 HTML 表单来发送和接收数据。要创建一个 HTTPServlet，请扩展 HttpServlet类， 该类是用专门的方法来处理 HTML 表单的 GenericServlet 的一个子类。 HTML 表单是由 和 标记定义的。表单中典型地包含输入字段（如文本输入字段、复选框、单选按钮和选择列表）和用于提交数据的按钮。当提交信息时，它们还指定服务器应执行哪一个Servlet（或其它的程序）。 HttpServlet 类包含 init()、destroy()、service() 等方法。其中 init() 和 destroy() 方法是继承的。

**(1) init() 方法**

在 Servlet 的生命期中，仅执行一次 init() 方法。它是在服务器装入 Servlet 时执行的。 可以配置服务器，以在启动服务器或客户机首次访问 Servlet 时装入 Servlet。 无论有多少客户机访问 Servlet，都不会重复执行 init() 。

缺省的 init() 方法通常是符合要求的，但也可以用定制 init() 方法来覆盖它，典型的是管理服务器端资源。 例如，可能编写一个定制 init() 来只用于一次装入 GIF 图像，改进 Servlet 返回 GIF 图像和含有多个客户机请求的性能。另一个示例是初始化数据库连接。缺省的 init() 方法设置了 Servlet 的初始化参数，并用它的 ServletConfig 对象参数来启动配置， 因此所有覆盖 init() 方法的 Servlet 应调用 super.init() 以确保仍然执行这些任务。在调用 service() 方法之前，应确保已完成了 init() 方法。

**(2) service() 方法**

service() 方法是 Servlet 的核心。每当一个客户请求一个HttpServlet 对象，该对象的service() 方法就要被调用，而且传递给这个方法一个"请求"(ServletRequest)对象和一个"响应"(ServletResponse)对象作为参数。 在 HttpServlet 中已存在 service() 方法。缺省的服务功能是调用与 HTTP 请求的方法相应的 do 功能。例如， 如果 HTTP 请求方法为 GET，则缺省情况下就调用 doGet() 。Servlet 应该为 Servlet 支持的 HTTP 方法覆盖 do 功能。因为 HttpServlet.service() 方法会检查请求方法是否调用了适当的处理方法，不必要覆盖 service() 方法。只需覆盖相应的 do 方法就可以了。

Servlet 的响应可以是下列几种类型：

一个输出流，浏览器根据它的内容类型（如 text/html）进行解释。

一个 HTTP 错误响应，重定向到另一个 URL、servlet、JSP。

**(3) doGet() 方法**

当一个客户通过 HTML 表单发出一个 HTTP GET 请求或直接请求一个 URL 时，doGet() 方法被调用。与 GET 请求相关的参数添加到 URL 的后面，并与这个请求一起发送。当不会修改服务器端的数据时，应该使用 doGet() 方法。

**(4) doPost() 方法**

当一个客户通过 HTML 表单发出一个 HTTP POST 请求时，doPost() 方法被调用。与 POST 请求相关的参数作为一个单独的 HTTP 请求从浏览器发送到服务器。当需要修改服务器端的数据时，应该使用 doPost() 方法。

**(5) destroy() 方法**

destroy() 方法仅执行一次，即在服务器停止且卸装 Servlet 时执行该方法。典型的，将 Servlet 作为服务器进程的一部分来关闭。缺省的 destroy() 方法通常是符合要求的，但也可以覆盖它，典型的是管理服务器端资源。例如，如果 Servlet 在运行时会累计统计数据，则可以编写一个 destroy() 方法，该方法用于在未装入 Servlet 时将统计数字保存在文件中。另一个示例是关闭数据库连接。

当服务器卸装 Servlet 时，将在所有 service() 方法调用完成后，或在指定的时间间隔过后调用 destroy() 方法。一个 Servlet 在运行 service() 方法时可能会产生其它的线程，因此请确认在调用 destroy() 方法时，这些线程已终止或完成。

**(6) getServletConfig() 方法**

getServletConfig() 方法返回一个 ServletConfig 对象，该对象用来返回初始化参数和 ServletContext。ServletContext 接口提供有关 servlet 的环境信息。

**(7) getServletInfo() 方法**

getServletInfo() 方法是一个可选的方法，它提供有关 servlet 的信息，如作者、版本、版权。

当服务器调用 sevlet 的 service()、doGet() 和 doPost() 这三个方法时，均需要 “请求”和“响应”对象作为参数。“请求”对象提供有关请求的信息，而“响应”对象提供了一个将响应信息返回给浏览器的一个通信途径。

javax.servlet 软件包中的相关类为 ServletResponse 和 ServletRequest，而 javax.servlet.http 软件包中的相关类为 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse。Servlet 通过这些对象与服务器通信并最终与客户端通信。Servlet 能通过调用"请求"对象的方法获知客户端环境，服务器环境的信息和所有由客户机提供的信息。Servlet 可以调用“响应”对象的方法发送响应，该响应是准备发回客户端的。

### 常见容器 ###

Tomcat, Jetty, resin, Oracle Application server, WebLogic Server, Glassfish, Websphere, JBoss 等等。（提供了 Servlet 功能的服务器，叫做 Servlet 容器。对 web 程序来说，Servlet 容器的作用就相当于桌面程序里操作系统的作用，都是提供一些编程基础设施）

### 建议 ###

在 Web 应用程序中，一个 Servlet 在一个时刻可能被多个用户同时访问。这时 Web 容器将为每个用户创建一个线程来执行 Servlet。如果 Servlet 不涉及共享资源的问题，不必关心多线程问题。但如果 Servlet 需要共享资源，需要保证 Servlet 是线程安全的。

下面是编写线程安全的 Servlet 的一些建议：

1.  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。
2.  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。
3.  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。
4.  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：**

1.  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。
2.  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。）

### 参考来源 ###

百度百科

https://baike.baidu.com/item/servlet/477555?fr=aladdin#11

### 更多优秀文章 ###

> java界的小学生  
> [https://blog.csdn.net/shang\_xs][https_blog.csdn.net_shang_xs]

> 深入学习和理解Servlet（二）  
> [https://blog.csdn.net/shang\_xs/article/details/90376489][https_blog.csdn.net_shang_xs_article_details_90376489]

### 完整代码和相关依赖请见GitHub ###

[https://github.com/dwyanewede/project-learn/tree/master/src/main/java/com/learn/demo/interfaces/loan/product][https_github.com_dwyanewede_project-learn_tree_master_src_main_java_com_learn_demo_interfaces_loan_product]

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[https_github.com_dwyanewede_project-learn_tree_master_src_main_java_com_learn_demo_interfaces_loan_product]: https://github.com/dwyanewede/project-learn/tree/master/src/main/java/com/learn/demo/interfaces/loan/product
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