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1 Servlet原理分析

     要介绍Servlet则要从Servlet容器说起，因为Servlet是放在Servlet容器里面运行的，就类似于子弹是放在枪膛里才能打出去一样。（两者则是通过标准化的协议接口来连接 的）

1.1 Servlet容器

     Servlet容器独立发展，种类很多，各有定位和特点，比较流行的有Jetty、Tomcat等，其中以Tomcat占据市场主流。

    1.1.1 Tomcat

      这里以主流的Tomcat为例，Tomcat作为一种Servlet容器，它是如何管理Servlet的呢？

     先看以下Tomcat容器结构图:

               

 先明白两点：

       （1）Servlet容器并不直接管理Servlet，而是通过中间层来实现（Context容器）。一个Servlet容器可以包含多个Context容器，每个Context容器对应管理了一个Web工程，分为多个Servlet，且被包装成Wrapper被管理。

       （2）为什么适用中间层（即出现了Context容器和Wrapper包装层）这种管理手段？

         第一：一个Servlet容器可以放多个Web工程，但是每个工程要被单独管理，所以就要借助Context容器单独管理Web工程。

         第二：Servlet是独立开发的Web标准，不应该和容器产生强关联性耦合，所以要借助具有容器特征的StandWapper包装成子容器（Wapper，也就是Servlet实例）添加到Context中管理。（所以，可以得出另一个结论:Context容器才是真正运行Servlet的Servlet容器）

1.1.2 Tomcat容器组件关系

一：组件等级划分      

Tomcat按功能划分为许多不同的组件，并可通过/conf/server.xml文件对其定义和配置，包括Server, Service, Connector,Engine,  Host,  Context……一般可分4个等级：

     1、顶级组件：位于配置层次的顶级，并且彼此间有着严格的对应关系，有Server和Service组件；

     2、连接器：连接客户端（浏览器或Web服务器）请求至Servlet容器，如Connector组件，

     3、容器：功能是处理传入请求的组件，并创建相应的响应。如Engine处理对一个Service的所有请求，Host处理对特定虚拟主机的所有请求，Context处理对特定web应用的所有请求；

     4、被嵌套的组件：位于一个容器当中，但不能包含其它组件；一些组件可以嵌套在任何Container中，而另一些只能嵌套在Context中。

二：组件关系 

      如果把Tomcat比较一个框架类，那么一个Server服务器表示一个Tomcat实例，通常一个JVM也只包含一个Tomcat实例，一个Server中可以有多个Service服务，Service可以包含一个或多个Connector用于连接Container容器中的一个Engine，连接器Connector通过特定端口接收客户端请求，并将其转发到关联的Engine;

      而Engine作为Servlet容器引擎，包含多个Host组件和其他组件，引擎接收并处理来自一个或多个连接器的请求，并辨别请求的HTTP首部信息以便确定发往哪个Context或Host（客户端通常使用主机名来标识他们希望连接的服务器），并将完成的响应返回到连接器，以便最终传输回客户端。

      一个Context上下文对应一个Web应用程序，即一个Web project，而一个Web工程包含多一个Wrapper（Servlet应用程序的包装类）。也就是说，在tomcat容器等级中，Context容器直接管理Servlet在容器中的包装类Wrapper，所以Context容器如何运行将直接影响servlet的工作方式。

1.1.3 Tomcat启动过程简述

     Tomcat启动时通过org.apache.catalina.startup.Tomcat这个启动类完成的，启动步骤如下：

    （1）创建实例

    （2）添加Web应用

    （3）启动Tomcat

    （4）调用Servlet

Tomcat tomcat = getTomcatInstance();  //1:创建实例File appDir = new File(getBuildDirectory(), "webapps/examples");  tomcat.addWebapp(null, "/examples", appDir.getAbsolutePath());  //2:添加Web应用tomcat.start();                       //3:启动实例ByteChunk res = getUrl("http://localhost:" + getPort() +                        "/examples/servlets/servlet/HelloWorldExample");  assertTrue(res.toString().indexOf("
Hello World!
") > 0);   //4:调用servlet

启动时序如下所示：

         

1.2 Servlet

1.2.1 Servlet简介

1： 根据自己的理解，Servlet是什么？作用？

     （是什么?）Servlet是实现了Servlet接口，并通过“请求-响应”模式来访问的服务端Java程序；

     （干什么的）主要用于开发动态Web资源；交互式的浏览和修改数据，动态的扩展Server的能力。

（1）接受请求，并与服务器资源进行通信；

（2）创建并返回一个基于客户端请求性质的动态内容HTML页面给客户端。

下面是一段Servlet的具体定义：

     Servlet是sun公司提供的一种用于开发动态web资源的技术，其API提供了servlet接口，若用户想要开发一个动态web资源，需要：

　　1、编写一个实现servlet接口的Java类。 　　2、把开发好的Java类部署到web服务器中。 　　通常，按照习惯把实现了Servlet接口的java程序，称为Servlet。

    Servlet依赖于Servlet容器（如常用的Tomcat和Jetty），两者类似于枪和子弹，相互依存、相互增强，但又相互独立，通过标准化接口进行协调工作。

    Servlet容器独立发展，种类很多，各有定位，各有特点，比较流行的有Jetty、Tomcat等，其中以Tomcat占据市场主流。

2 Servlet生命周期

      servlet始于装入web服务器内存，并在web服务器终止或重装servlet时结束。servlet一旦被装入web服务器，一般不会从web服务器内存中删除，直至web服务器关闭或重装才会结束。

      (1)初始化：web服务器启动时或web服务器接收到请求时加载Servlet。执行init（）;

      (2)调用：运行service()方法，service()自动派遣运行与请求相对应的doGet()或doPost()方法;

      (3)销毁：停止服务器时调用destroy()方法，销毁实例。 

3 Servlet调用流程

请求流程如图：

               

结合着生命周期说，Servlet程序是由WEB服务器调用，web服务器收到客户端的Servlet访问请求后：

   （1）Web服务器接收到浏览器发送的请求之后，首先检查是否已经装载并创建了该Servlet的实例对象。

   （2）如果没有Servlet实对象，装载并创建该Servlet的一个实例对象，调用Servlet实例对象的init()方法初始化。

   （3）创建一个用于封装HTTP请求消息的HttpServletRequest对象和一个代表HTTP响应消息的HttpServletResponse对象，然后调用Servlet的service()方法并将请求和响应对象作为参数传递进去。

   （4）WEB应用程序被停止或重新启动之前，Servlet引擎将卸载Servlet，并在卸载之前调用Servlet的destroy()方法。  

               

 1.2.2 Servlet体系结构

              

Servlet的运行模式是一个“握手型的交互式”运行场景，其中：

• ServletContext主要用来描述场景，制造发生场景的；
• ServletConfig主要用来描述交易制定的参数集合；
• ServletRequest和ServletResponse是交互的具体对象，用来传输参数和执行结果。

其中ServletRequest和ServletResponse发生了一系列转化：其转变过程如下：

             

          tomcat接到请求首先将会创建org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response，这两个类是Tomcat内部使用的描述一次请求和相应的信息类，它们是一个轻量级的类，作用就是在服务器接收到请求后，经过简单解析将这个请求快速分配给后续线程去处理。

         接下来当交给一个用户线程去处理这个请求时又创建org.apache.catalina.connector.Request和org.apache.catalina.connector.Response对象。这两个对象一直贯穿整个Servlet容器直到要传给Servlet，传给Servlet的是Request和Response的Facade类。

其中ServletConfig和Request类均使用了门面设计模式。

1.2.3 Servlet工作原理

简述过程如下： 

    1：用户通过浏览器向服务器发送一个请求url:  http://hostname:port/contextpath/servletpath; 其中，hostname和port用来与服务器简历TCP连接，contextpaht和servletpath路径用于选择服务器中对应子容器服务请求。

      2：如何选择子容器？使用org.apache.tomcat.util.http.mapper这个映射类保存Container容器中所有子容器信息，  org.apache.tomcat.catalina.connector.Request请求类进入Container容器之前，Mapper类就根据hostname和contextpath在mappingData属性中保存了host和Container容器之间的关系，可以根据这个映射关系选择子容器。

      3：Mapper类又如何保存这个映射关系呢？使用类似于观察者模式的方法，将MapperListener作为一个监听者加入Container容器的每个子容器，一旦容器发生变化，保存容器关系的MapperListener类的mapper属性也会修改更新。

 

              

         上面的Request路由图描述了一次Request请求是如何到达最终的Wrapper容器的，我们现在知道了请求如何到达正确的Wrapper容器，但是在请求达到最终的Servlet前还要完成一些步骤，必须要执行Filter链，以及通知你在web.xml中定义的Listener。

         接下来就要执行Servlet的service方法了。通常情况下，我们自己定义的servlet并不直接去实现javax.servlet.servlet接口，而是去继承更简单的HttpServlet类或者GenericServlet类，我们可以有选择的覆盖相应的方法去实现要完成的工作。

Servlet的确能够帮我们完成所有的工作了，但是现在的Web应用很少直接将交互的全部页面用Servlet来实现，而是采用更加高效的MVC框架来实现。这些MVC框架的基本原来是将所有的请求都映射到一个Servlet，然后去实现service（）方法，这个方法也就是MVC框架的入口。

        当Servlet从Servlet容器中移除时，也就表明该Servlet的生命周期结束了，这时Servlet的destory方法将被调用，做一些扫尾工作。

2 Servlet应用

2.1 手写Servlet类

Step 1:继承HttpServlet类别

Step 2:重写doGet()或者doPost()方法            

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 ApplicationServlet extends HttpServlet{    //处理HTTP GET请求    @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {       doPost(req, resp);    }    //处理HTTP POST请求    @Override    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {//第一种:返回渲染结果        resp.setContentType("text/html;charset=utf-8");        PrintWriter out = resp.getWriter();        out.println("");        out.println("");        out.println("");        out.print("我是返回值");        out.print(req.getParameter("name"));        out.println("");        out.println("");//第二种：重新定向到servlet02        resp.sendRedirect("s02");//第三种：请求分派        //获取请求分派器        RequestDispatcher dispatcher = req.getRequestDispatcher("servlet04");        //将请求转发至指定路径的资源        dispatcher.forward(req,resp);//第四种:添加传递参数        String str = "在Servlet05中存放请求域属性";        req.setAttribute("content",str);        //获取请求分派器        RequestDispatcher dispatcher = req.getRequestDispatcher("servlet06");        //将请求转发至指定路径的资源        dispatcher.forward(req,resp);//第五种：获取初始化参数信息        //获取ServletContext实例        ServletContext context = this.getServletContext();        //获取指定名称的web应用上下文初始参数的字符串值        String str = context.getInitParameter("appName");        resp.setContentType("text/html;charset=utf-8");        PrintWriter out = resp.getWriter();        out.print("获取ServletContext的初始化参数\"appName\"的字符串值为：" + str);    }    @Override    public void destroy() {     }    @Override    public void init() throws ServletException {      }}

Step 3：在web.xml文件中注册Servlet方法

     
    
     HelloServlet
     
    
     Servlet.HelloServlet
     
    
    
    
     HelloServlet
     
    
     /servlet/HelloServlet
     
   

2.2 Servlet装载问题

1.用Servlet容器自动装载已经注册的servlet,需在web.xml配置：<loadon-startup>1</loadon-startup>,数字越小，级别越高。

2.Servlet容器首次启动后，客户首次向Servlet发送请求。

3.Servlet类文件被更新后，重新装载Servlet。

整个生命周期，初始化init（）方法只被执行一次；例子执行结果：

                    

<load-on-startup>1</load-on-startup>

<load-on-startup>2</load-on-startup>

Servlet内置对象与初始化

2.3 Servlet与九大内置对象对应关系

         

Servlet内置初始化参数

1.web.xml文件配置：

     
    
     This is the description ofmy J2EE component
      
    
     This is the display nameof my J2EE component
     
    
     ServletInitParameter
     
    
     servletInitParameter.ServletInitParameter
      
      
     
      username
       
     
      admin
       
      
      
     
      password
       
     
      123456
       
     
   

2.在servlet类中通过如下代码获取参数：   

public void init() throws ServletException {      this.setUsername(this.getInitParameter("username"));      this.setPassword(this.getInitParameter("password"));   }

2.4 Servlet路径跳转问题

相对路径和绝对路径

    
Servlet路径跳转
    
   
    
       相对路径访问Servlet
     
       绝对路径访问Servlet    
      
     

相对访问路径使用"servlet/ServletPathDirection"前面不带”/”，绝对访问路径使用“/servlet/ServletPathDirection”，前面加上”/”表示当前根目录；

3模型总结：

3.1 模型1：

                    

3.2 模型2

MVC思想