Servlet

1. Servlet 定义与作用

Java Servlet 是和平台无关的服务器组件,它运行在 Servlet 容器中。Servlet 容器负责 Servlet 和客户端的通信以及 Servlet的方法
Servlet 和客户的通信采用“请求/响应的模式”。

Servlet 可实现如下功能:

  • 创建并返回基于客户请求的动态HTML 页面
  • 创建可嵌入到先有HTML 页面中的部分HTML页面(HTML片段)
  • 与其它服务器资源通信(如数据库和基于Java 的)

Servlet是sun公司提供的一门用于开发动态web资源的技术
  Sun公司在其API中提供了一个servlet接口,用户若想用发一个动态web资源(即开发一个Java程序向浏览器输出数据),需要完成以下2个步骤:

1、编写一个Java类,实现servlet接口。
2、把开发好的Java类部署到web服务器中。

按照一种约定俗成的称呼习惯,通常我们也把实现了servlet接口的java程序,称之为Servlet

2. Servlet 的运行过程

Servlet程序是由WEB服务器调用,web服务器收到客户端的:

  ①Web服务器首先检查是否已经装载并创建了该Servlet的实例对象。如果是,则直接执行第④步,否则,执行第②步。
  ②装载并创建该Servlet的一个实例对象。
  ③调用Servlet实例对象的init()方法。
  ④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。
  ⑤WEB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。
  


3. Servlet调用图

4. 在Eclipse中开发Servlet

4.1、Servlet接口实现类

Servlet接口SUN公司定义了两个默认实现类,分别为:GenericServlet、HttpServlet

  HttpServlet指能够处理HTTP请求的servlet,它在原有Servlet接口上添加了一些与HTTP协议处理方法,它比Servlet接口的功能更为强大。因此开发人员在编写Servlet时,通常应继承这个类,而避免直接去实现Servlet接口。
  
  HttpServlet在实现Servlet接口时,覆写了service方法,该方法体内的代码会自动判断用户的请求方式,如为GET请求,则调用HttpServlet的doGet方法,如为Post请求,则调用doPost方法。因此,开发人员在编写Servlet时,通常只需要覆写doGet或doPost方法,而不要去覆写service方法

4.2、通过Eclipse创建和编写Servlet

这样,我们就通过Eclipse帮我们创建好一个名字为ServletDemo1的Servlet(代码内容可定制,具体百度),创建好的ServletDemo01里面会有如下代码:

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class ServletDemo1 extends HttpServlet {

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {

    }


    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {

    }

这些代码都是Eclipse自动生成的,而web.xml文件中也多了<servlet></servlet><servlet-mapping></servlet-mapping>两对标签,(servlet-mapping 是配置访问路径的)这两对标签是配置ServletDemo1的,如下图所示

    <!-- 配置和映射 Servlet -->
    <servlet>
        <!-- Servlet 注册的名字 -->
        <servlet-name>helloServlet</servlet-name>
        <!-- Servlet 的全类名 -->
        <servlet-class>com.lizi.test.HelloServlet</servlet-class>
        <!-- 可以指定 Servlet 被创建的时机 -->
        <load-on-startup>2</load-on-startup>
    </servlet>

    <servlet-mapping>
        <!-- 需要和某一个 servlet 节点的 serlvet-name 子节点的文本节点一致 -->
        <servlet-name>helloServlet</servlet-name>
        <!-- 映射具体的访问路径: / 代表当前 WEB 应用的根目录. -->
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </servlet-mapping>

load-on-startup: 可以指定 Serlvet 被创建的时机. 若为负数, 则在第一次请求时被创建若为 0 或正数, 则在当前 WEB 应用被Serlvet 容器加载时创建实例, 且数组越小越早被创建.

然后我们就可以通过浏览器访问ServletDemo1这个Servlet,如下图所示:

5、Servlet开发注意细节

5.1、Servlet访问URL映射配置

由于客户端是通过URL地址访问web服务器中的资源,所以Servlet程序若想被外界访问,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。

<servlet>元素用于注册Servlet,它包含有两个主要的子元素:<servlet-name><servlet-class>,分别用于设置Servlet的注册名称和Servlet的完整类名
  
一个<servlet-mapping>元素用于映射一个已注册的Servlet的一个对外访问路径,它包含有两个子元素:<servlet-name><url-pattern>,分别用于指定Servlet的注册名称和Servlet的对外访问路径。例如:

<servlet>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <servlet-class>com.lizi.test.ServletDemo1</servlet-class>
  </servlet>

  <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/servlet/ServletDemo1</url-pattern>
  </servlet-mapping>

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。 例如:

<servlet>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo1</servlet-class>
  </servlet>

  <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/servlet/ServletDemo1</url-pattern>
  </servlet-mapping>
 <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/1.htm</url-pattern>
  </servlet-mapping>
   <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/2.jsp</url-pattern>
  </servlet-mapping>
   <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/3.php</url-pattern>
  </servlet-mapping>
   <servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <url-pattern>/4.ASPX</url-pattern>
  </servlet-mapping>

通过上面的配置,当我们想访问名称是ServletDemo1的Servlet,可以使用如下的几个地址去访问:

  http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/servlet/ServletDemo1
  http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/1.htm
  http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/2.jsp
  http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/3.php
  http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/4.ASPX

  ServletDemo1被映射到了多个URL上。

5.2、Servlet访问URL使用*通配符映射 

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:一种格式是”*.扩展名”,另一种格式是以正斜杠(/)开头并以”/*”结尾

<servlet-mapping>
    <servlet-name>secondServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</servlet-mapping>

OR

<servlet-mapping>
    <servlet-name>secondServlet</servlet-name>
    <url-pattern>*.do</url-pattern>
</servlet-mapping>

注意: 以下的既带 / 又带扩展名的不合法. 

<servlet-mapping>
    <servlet-name>secondServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/*.action</url-pattern>
</servlet-mapping>

对于如下的一些映射关系:

  • Servlet1 映射到 /abc/*
  • Servlet2 映射到 /*
  • Servlet3 映射到 /abc
  • Servlet4 映射到 *.do

问题:
  当请求URL为“/abc/a.html”,“/abc/”和“/”都匹配,哪个servlet响应
  Servlet引擎将调用Servlet1。
  
  当请求URL为“/abc”时,“/abc/*”和“/abc”都匹配,哪个servlet响应
  Servlet引擎将调用Servlet3。
  
  当请求URL为“/abc/a.do”时,“/abc/”和“.do”都匹配,哪个servlet响应
  Servlet引擎将调用Servlet1。
  
  当请求URL为“/a.do”时,“/”和“.do”都匹配,哪个servlet响应
  Servlet引擎将调用Servlet2。
  
  当请求URL为“/xxx/yyy/a.do”时,“/*”和“*.do”都匹配,哪个servlet响应
  Servlet引擎将调用Servlet2。
  
  匹配的原则就是”谁长得更像就找谁

5.3、Servlet 容器 简介

  • Servlet 容器: 运行 Servlet、JSP、Filter 等的软件环境.
  • 可以来创建 Servlet, 并调用 Servlet 的相关生命周期方法.
  • 管的还有:JSP, Filter, Listener, Tag …

5.4、Servlet 生命周期的方法

以下方法都是由 Serlvet 容器负责调用.:

1). 构造器: 只被调用一次. 只有第一次请求 Servlet 时, 创建 Servlet 的实例. 调用构造器. 这说明 Serlvet 的单实例的!

2). init 方法: 只被调用一次. 在创建好实例后立即被调用. 用于初始化当前 Servlet.

3). service: 被多次调用. 每次请求都会调用 service 方法. 实际用于响应请求的.

4). destroy: 只被调用一次. 在当前 Servlet 所在的 WEB 应用被卸载(退出)前调用. 用于释放当前 Servlet 所占用的资源.

5.5、Servlet与普通Java类的区别

Servlet是一个供其他Java程序(Servlet引擎)调用的Java类,它不能独立运行,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,服务器只会创建一个Servlet实例对象,也就是说Servlet实例对象一旦创建,它就会驻留在内存中,为后续的其它请求服务,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。而对一个Servlet的每次访问请求都导致Servlet引擎调用一次servlet的service方法。对于每次访问请求,Servlet引擎都会创建一个新的HttpServletRequest请求对象和一个新的HttpServletResponse响应对象,然后将这两个对象作为参数传递给它调用的Servlet的service()方法,service方法再根据请求方式分别调用doXXX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Servlet的实例对象(而不是第一次请求时创建)、以及调用Servlet实例对象的init()方法。
举例:

    <servlet>
        <servlet-name>invoker</servlet-name>
        <servlet-class>
            org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
        </servlet-class>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>

  用途:为web应用写一个InitServlet,这个servlet配置为启动时装载,为整个web应用创建必要的数据库表和数据

5.6、缺省Servlet

如果某个Servlet的映射路径仅仅为一个正斜杠(/),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,它们的访问请求都将交给缺省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。 例如:
  
 在<tomcat的安装目录>confweb.xml文件中,注册了一个名称为org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet,并将这个Servlet设置为了缺省Servlet

<servlet>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>debug</param-name>
            <param-value>0</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>listings</param-name>
            <param-value>false</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>

 <!-- The mapping for the default servlet -->
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
    </servlet-mapping>

当访问Tomcat服务器中的某个静态HTML文件和图片时,实际上是在访问这个缺省Servlet

5.7、Servlet的线程安全问题

当多个客户端并发访问同一个Servlet时,web服务器会为每一个客户端的访问请求创建一个线程,并在这个线程上调用Servlet的service方法,因此service方法内如果访问了同一个资源的话,就有可能引发线程安全问题

解决办法,加锁:


public class ServletDemo3 extends HttpServlet {

    int i=1;
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        /**
         * 加了synchronized后,并发访问i时就不存在线程安全问题了,
         * 为什么加了synchronized后就没有线程安全问题了呢?
         * 假如现在有一个线程访问Servlet对象,那么它就先拿到了Servlet对象的那把锁
         * 等到它执行完之后才会把锁还给Servlet对象,由于是它先拿到了Servlet对象的那把锁,
         * 所以当有别的线程来访问这个Servlet对象时,由于锁已经被之前的线程拿走了,后面的线程只能排队等候了
         * 
         */
        synchronized (this) {//在java中,每一个对象都有一把锁,这里的this指的就是Servlet对象
            i++;
            try {
                Thread.sleep(1000*4);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            response.getWriter().write(i+"");
        }

    }

    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        doGet(request, response);
    }

}

现在这种做法是给Servlet对象加了一把锁,保证任何时候都只有一个线程在访问该Servlet对象里面的资源,这样就不存在线程安全问题了

这种做法虽然解决了线程安全问题,但是编写Servlet却万万不能用这种方式处理线程安全问题,假如有9999个人同时访问这个Servlet,那么这9999个人必须按先后顺序排队轮流访问

  针对Servlet的线程安全问题,Sun公司是提供有解决方案的:让Servlet去实现一个SingleThreadModel接口,如果某个Servlet实现了SingleThreadModel接口,那么Servlet引擎将以单线程模式来调用其service方法
  
  查看Sevlet的API可以看到,SingleThreadModel接口中没有定义任何方法和常量,在Java中,把没有定义任何方法和常量的接口称之为标记接口,经常看到的一个最典型的标记接口就是”Serializable“,这个接口也是没有定义任何方法和常量的,标记接口在Java中有什么用呢?主要作用就是给某个对象打上一个标志,告诉JVM,这个对象可以做什么,比如实现了”Serializable”接口的类的对象就可以被序列化,还有一个”Cloneable”接口,这个也是一个标记接口,在默认情况下,Java中的对象是不允许被克隆的,就像现实生活中的人一样,不允许克隆,但是只要实现了”Cloneable”接口,那么对象就可以被克隆了。

  让Servlet实现了SingleThreadModel接口,只要在Servlet类的定义中增加实现SingleThreadModel接口的声明即可。
  
  对于实现了SingleThreadModel接口的Servlet,Servlet引擎仍然支持对该Servlet的多线程并发访问,其采用的方式是产生多个Servlet实例对象,并发的每个线程分别调用一个独立的Servlet实例对象
  
  实现SingleThreadModel接口并不能真正解决Servlet的线程安全问题,因为Servlet引擎会创建多个Servlet实例对象,而真正意义上解决多线程安全问题是指一个Servlet实例对象被多个线程同时调用的问题。事实上,在Servlet API 2.4中,已经将SingleThreadModel标记为Deprecated(过时的)

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