【转】Java学习---解析Java Servlet工作过程

【原文】https://www.toutiao.com/i6594316694657696264/

解析Java Servlet工作过程

Servlet简介

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：

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

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Servlet访问请求后：

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。

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。
通过Eclipse创建和编写Servlet
在编写Servlet类的时候要继承javax.servlet.http.HttpServlet类。
eclipse自动生成代码如下：

package gacl.servlet.study;
 
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 {
 
 /**
 * The doGet method of the servlet. <br>
 *
 * This method is called when a form has its tag value method equals to get.
 *
 * @param request the request send by the client to the server
 * @param response the response send by the server to the client
 * @throws ServletException if an error occurred
 * @throws IOException if an error occurred
 */
 public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
 throws ServletException, IOException {
 
 response.setContentType("text/html");
 PrintWriter out = response.getWriter();
 out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">");
 out.println("<HTML>");
 out.println(" <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>");
 out.println(" <BODY>");
 out.print(" This is ");
 out.print(this.getClass());
 out.println(", using the GET method");
 out.println(" </BODY>");
 out.println("</HTML>");
 out.flush();
 out.close();
 }
 
 /**
 * The doPost method of the servlet. <br>
 *
 * This method is called when a form has its tag value method equals to post.
 *
 * @param request the request send by the client to the server
 * @param response the response send by the server to the client
 * @throws ServletException if an error occurred
 * @throws IOException if an error occurred
 */
 public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
 throws ServletException, IOException {
 
 response.setContentType("text/html");
 PrintWriter out = response.getWriter();
 out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">");
 out.println("<HTML>");
 out.println(" <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>");
 out.println(" <BODY>");
 out.print(" This is ");
 out.print(this.getClass());
 out.println(", using the POST method");
 out.println(" </BODY>");
 out.println("</HTML>");
 out.flush();
 out.close();
 }
 }

如果是post请求的话则编写dopost函数，是get请求的话就编写doget函数。但此时web服务器还不能调用该servlet类，还需在web.xml文件中配置。

Servlet开发注意细节

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文件中使用元素和元素完成。
元素用于注册Servlet，它包含有两个主要的子元素：和，分别用于设置Servlet的注册名称和Servlet的完整类名。
一个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：和，分别用于指定Servlet的注册名称和Servlet的对外访问路径。
同一个Servlet可以被映射到多个URL上，即多个元素的子元素的设置值可以是同一个Servlet的注册名。
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。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>/*</url-pattern>

可以匹配任意的字符，所以此时可以用任意的URL去访问ServletDemo1这个Servlet.例如：

http://localhost:8080/工程名/nvlkfmndlmd

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”

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。
如果在元素中配置了一个元素，那么WEB应用程序在启动时，就会装载并创建Servlet的实例对象、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。
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：
```

8 <servlet-mapping>
9 <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
10 <url-pattern>/</url-pattern>
11 </servlet-mapping>
```

3.当访问不存在的Servlet时，就使用配置的默认缺省的Servlet进行处理
在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。
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。

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。
线程安全的例子：

public void doGet(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
/**
* 当多线程并发访问这个方法里面的代码时，会存在线程安全问题吗？
* i变量被多个线程并发访问，但是没有线程安全问题，因为i是doGet方法里面的局部变量，
* 当有多个线程并发访问doGet方法时，每一个线程里面都有自己的i变量，
* 各个线程操作的都是自己的i变量，所以不存在线程安全问题
* 多线程并发访问某一个方法的时候，如果在方法内部定义了一些资源(变量，集合等)
* 那么每一个线程都有这些东西，所以就不存在线程安全问题了
*/
int i=1;
i++;
response.getWriter().write(i);
}
public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
doGet(request, response);
}
把i定义成全局变量，当多个线程并发访问变量i时，就会存在线程安全问题了。
线程安全问题只存在多个线程并发操作同一个资源的情况下，所以在编写Servlet的时候，如果并发访问某一个资源(变量，集合等)，就会存在线程安全问题。那么该如何解决这个问题呢？
先看下面的代码：
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+"");
}
}

5.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）。

一般来说，servlet是单例的，同一个实例可以同时有多个用户访问，这个没有任何问题。问题在于servlet是否有状态，对这些状态的访问是否必须是synchronized的。如果是，那么在同一个时间就只有一个用户可以访问这些状态了，这就大大降低了性能。所以一般来说servlet都是无状态的。