JavaWeb-Servlet源码分析

JavaWeb-Servlet全面分析

Tomcat工作机制动画演示

什么是Servlet

Servlet（Server Applet），全称Java Servlet，未有中文译文。是用Java编写的服务器端程序。其主要功能在于交互式地浏览和修改数据，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。从实现上讲，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。

Servlet的工作模式

• 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

Servlet API 概览

Servlet API 包含以下4个Java包：

1. javax.servlet 其中包含定义servlet和servlet容器之间契约的类和接口。
2. javax.servlet.http 其中包含定义HTTP Servlet 和Servlet容器之间的关系。
3. javax.servlet.annotation 其中包含标注servlet，Filter,Listener的标注。它还为被标注元件定义元数据。
4. javax.servlet.descriptor 其中包含提供程序化登录Web应用程序的配置信息的类型。

Servlet 的主要类型

Servlet 的使用方法

Servlet技术的核心是Servlet，它是所有Servlet类必须直接或者间接实现的一个接口。在编写实现Servlet的Servlet类时，直接实现它。在扩展实现这个这个接口的类时，间接实现它。

Servlet 的工作原理

Servlet接口定义了Servlet与servlet容器之间的契约。这个契约是：Servlet容器将Servlet类载入内存，并产生Servlet实例和调用它具体的方法。但是要注意的是，在一个应用程序中，每种Servlet类型只能有一个实例。

用户请求致使Servlet容器调用Servlet的Service()方法，并传入一个ServletRequest对象和一个ServletResponse对象。ServletRequest对象和ServletResponse对象都是由Servlet容器（例如TomCat）封装好的，并不需要程序员去实现，程序员可以直接使用这两个对象。

ServletRequest中封装了当前的Http请求，因此，开发人员不必解析和操作原始的Http数据。ServletResponse表示当前用户的Http响应，程序员只需直接操作ServletResponse对象就能把响应轻松的发回给用户。

对于每一个应用程序，Servlet容器还会创建一个ServletContext对象。这个对象中封装了上下文（应用程序）的环境详情。每个应用程序只有一个ServletContext。每个Servlet对象也都有一个封装Servlet配置的ServletConfig对象。

Servlet 接口中定义的方法

让我们首先来看一看Servlet接口中定义了哪些方法吧。

public interface Servlet {
   
   
    void init(ServletConfig var1) throws ServletException;
 
    ServletConfig getServletConfig();
 
    void service(ServletRequest var1, ServletResponse var2) throws ServletException, IOException;
 
    String getServletInfo();
 
    void destroy();
}

Servlet 的生命周期

其中，init( ),service( ),destroy( )是Servlet生命周期的方法。代表了Servlet从“出生”到“工作”再到“死亡 ”的过程。Servlet容器（例如TomCat）会根据下面的规则来调用这三个方法：

1.init( ),当Servlet第一次被请求时，Servlet容器就会开始调用这个方法来初始化一个Servlet对象出来，但是这个方法在后续请求中不会在被Servlet容器调用，就像人只能“出生”一次一样。我们可以利用init()方法来执行相应的初始化工作。调用这个方法时，Servlet容器会传入一个ServletConfig对象进来从而对Servlet对象进行初始化。

2.service( )方法，每当请求Servlet时，Servlet容器就会调用这个方法。就像人一样，需要不停的接受老板的指令并且“工作”。第一次请求时，Servlet容器会先调用init( )方法初始化一个Servlet对象出来，然后会调用它的service( )方法进行工作，但在后续的请求中，Servlet容器只会调用service方法了。

3.destory,当要销毁Servlet时，Servlet容器就会调用这个方法，就如人一样，到时期了就得死亡。在卸载应用程序或者关闭Servlet容器时，就会发生这种情况，一般在这个方法中会写一些清除代码。

首先，我们来编写一个简单的Servlet来验证一下它的生命周期：

public class MyFirstServlrt implements Servlet {
   
   
 
    @Override
    public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {
   
   
        System.out.println("Servlet正在初始化");
    }
 
    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
   
   
        return null;
    }
 
    @Override
    public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
   
   
        //专门向客服端提供响应的方法
        System.out.println("Servlet正在提供服务");
 
    }
 
    @Override
    public String getServletInfo() {
   
   
        return null;
    }
 
    @Override
    public void destroy() {
   
   
        System.out.println("Servlet正在销毁");
    }
}   

然后在xml中配置正确的映射关系，在浏览器中访问Servlet，第一次访问时，控制台输出了如下信息：

然后，我们在浏览器中刷新3遍：

控制台输出的信息变成了下面这样：

接下来，我们关闭Servlet容器：

控制台输出了Servlet的销毁信息，这就是一个Servlet的完整生命周期。

Servlet 的其它两个方法

getServletInfo()，这个方法会返回Servlet的一段描述，可以返回一段字符串。
getServletConfig()，这个方法会返回由Servlet容器传给init()方法的ServletConfig对象。

ServletRequset接口

Servlet容器对于接受到的每一个Http请求，都会创建一个ServletRequest对象，并把这个对象传递给Servlet的Sevice( )方法。其中，ServletRequest对象内封装了关于这个请求的许多详细信息。

让我们来看一看ServletRequest接口的部分内容：

public interface ServletRequest {
   
   
  
    int getContentLength();//返回请求主体的字节数
 
    String getContentType();//返回主体的MIME类型
 
    String getParameter(String var1);//返回请求参数的值
 
}

其中，getParameter是在ServletRequest中最常用的方法，可用于获取查询字符串的值。

ServletResponse接口

javax.servlet.ServletResponse接口表示一个Servlet响应，在调用Servlet的Service( )方法前，Servlet容器会先创建一个ServletResponse对象，并把它作为第二个参数传给Service( )方法。ServletResponse隐藏了向浏览器发送响应的复杂过程。

让我们也来看看ServletResponse内部定义了哪些方法：

public interface ServletResponse {
   
   
    String getCharacterEncoding();
 
    String getContentType();
 
    ServletOutputStream getOutputStream() throws IOException;
 
    PrintWriter getWriter() throws IOException;
 
    void setCharacterEncoding(String var1);
 
    void setContentLength(int var1);
 
    void setContentType(String var1);
 
    void setBufferSize(int var1);
 
    int getBufferSize();
 
    void flushBuffer() throws IOException;
 
    void resetBuffer();
 
    boolean isCommitted();
 
    void reset();
 
    void setLocale(Locale var1);
 
    Locale getLocale();
}

其中的getWriter方法，它返回了一个可以向客户端发送文本的的Java.io.PrintWriter对象。默认情况下，PrintWriter对象使用ISO-8859-1编码（该编码在输入中文时会发生乱码）。

在向客户端发送响应时，大多数都是使用该对象向客户端发送HTML。

还有一个方法也可以用来向浏览器发送数据，它就是getOutputStream，从名字就可以看出这是一个二进制流对象，因此这个方法是用来发送二进制数据的。

在发送任何HTML之前，应该先调用setContentType()方法，设置响应的内容类型，并将“text/html”作为一个参数传入，这是在告诉浏览器响应的内容类型为HTML，需要以HTML的方法解释响应内容而不是普通的文本，或者也可以加上“charset=UTF-8”改变响应的编码方式以防止发生中文乱码现象。

ServletConfig接口

当Servlet容器初始化Servlet时，Servlet容器会给Servlet的init( )方式传入一个ServletConfig对象。
其中几个方法如下：

ServletContext对象

ServletContext对象表示Servlet应用程序。每个Web应用程序都只有一个ServletContext对象。在将一个应用程序同时部署到多个容器的分布式环境中，每台Java虚拟机上的Web应用都会有一个ServletContext对象。

通过在ServletConfig中调用getServletContext方法，也可以获得ServletContext对象。

那么为什么要存在一个ServletContext对象呢？存在肯定是有它的道理，因为有了ServletContext对象，就可以共享从应用程序中的所有资料处访问到的信息，并且可以动态注册Web对象。前者将对象保存在ServletContext中的一个内部Map中。保存在ServletContext中的对象被称作属性。

ServletContext中的下列方法负责处理属性：

Object getAttribute(String var1);
 
Enumeration<String> getAttributeNames();
 
void setAttribute(String var1, Object var2);
 
void removeAttribute(String var1);

GenericServlet抽象类

前面我们编写Servlet一直是通过实现Servlet接口来编写的，但是，使用这种方法，则必须要实现Servlet接口中定义的所有的方法，即使有一些方法中没有任何东西也要去实现，并且还需要自己手动的维护ServletConfig这个对象的引用。因此，这样去实现Servlet是比较麻烦的。

void init(ServletConfig var1) throws ServletException;

幸好，GenericServlet抽象类的出现很好的解决了这个问题。本着尽可能使代码简洁的原则，GenericServlet实现了Servlet和ServletConfig接口，下面是GenericServlet抽象类的具体代码：

public abstract class GenericServlet implements Servlet, ServletConfig, Serializable {
   
   
    private static final String LSTRING_FILE = "javax.servlet.LocalStrings";
    private static ResourceBundle lStrings = ResourceBundle.getBundle("javax.servlet.LocalStrings");
    private transient ServletConfig config;
 
    public GenericServlet() {
   
   
    }
 
    public void destroy() {
   
   
    }
 
    public String getInitParameter(String name) {
   
   
        ServletConfig sc = this.getServletConfig();
        if (sc == null) {
   
   
            throw new IllegalStateException(lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
        } else {
   
   
            return sc.getInitParameter(name);
        }
    }
 
    public Enumeration<String> getInitParameterNames() {
   
   
        ServletConfig sc = this.getServletConfig();
        if (sc == null) {
   
   
            throw new IllegalStateException(lStrings.getString("err.servlet_config_not_initialized"));
        } else {
   
   
            return sc.getInitParameterNames();
        }
    }
 
    public ServletConfig getServletConfig() {
   
   
        return this.config;
    }
 
    public Servl