【轉】Java學習---解析Java Servlet工作過程

最後更新：2018-09-01 來源：互聯網

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

解析Java Servlet工作過程

Servlet簡介

Servlet是sun公司提供的一門用於開發動態web資源的技術。
Sun公司在其API中提供了一個servlet介面，使用者若想用發一個動態web資源(即開發一個Java程式向瀏覽器輸出資料)，需要完成以下2個步驟：

編寫一個Java類，實現servlet介面。
把開發好的Java類部署到web伺服器中。

Servlet的運行過程

Servlet程式是由WEB伺服器調用，web伺服器收到用戶端的Servlet訪問請求後：

①Web伺服器首先檢查是否已經裝載並建立了該Servlet的執行個體對象。如果是，則直接執行第④步，否則，執行第②步。
②裝載並建立該Servlet的一個執行個體對象。
③調用Servlet執行個體對象的init()方法。
④建立一個用於封裝HTTP請求訊息的HttpServletRequest對象和一個代表HTTP響應訊息的HttpServletResponse對象，然後調用Servlet的service()方法並將請求和響應對象作為參數傳遞進去。
⑤WEB應用程式被停止或重新啟動之前，Servlet引擎將卸載Servlet，並在卸載之前調用Servlet的destroy()方法。

Servlet介面實作類別

Servlet介面SUN公司定義了兩個預設實作類別，分別為：GenericServlet、HttpServlet。
HttpServlet指能夠處理HTTP請求的servlet，它在原有Servlet介面上添加了一些與HTTP協議處理方法，它比Servlet介面的功能更為強大。因此開發人員在編寫Servlet時，通常應繼承這個類，而避免直接去實現Servlet介面。
HttpServlet在實現Servlet介面時，覆寫了service方法，該方法體內的代碼會自動判斷使用者的請求方式，如為GET請求，則調用HttpServlet的doGet方法，如為Post請求，則調用doPost方法。因此，開發人員在編寫Servlet時，通常只需要覆寫doGet或doPost方法，而不要去覆寫service方法。
通過Eclipse建立和編寫Servlet
在編寫Servlet類的時候要繼承javax.servlet.http.HttpServlet類。
eclipse自動產生代碼如下：

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請求的話則編寫dopost函數，是get請求的話就編寫doget函數。但此時web伺服器還不能調用該servlet類，還需在web.xml檔案中配置。

Servlet開發注意細節

Servlet訪問URL映射配置
由於用戶端是通過URL地址訪問web伺服器中的資源，所以Servlet程式若想被外界訪問，必須把servlet程式映射到一個URL地址上，這個工作在web.xml檔案中使用元素和元素完成。
元素用於註冊Servlet，它包含有兩個主要的子項目：和，分別用於設定Servlet的註冊名稱和Servlet的完整類名。
一個元素用於映射一個登入的Servlet的一個對外訪問路徑，它包含有兩個子項目：和，分別用於指定Servlet的註冊名稱和Servlet的對外訪問路徑。
同一個Servlet可以被映射到多個URL上，即多個元素的子項目的設定值可以是同一個Servlet的註冊名。
Servlet訪問URL使用*萬用字元映射
在Servlet映射到的URL中也可以使用萬用字元，但是只能有兩種固定的格式：一種格式是”.副檔名”，另一種格式是以正斜杠（/）開頭並以”/*”結尾。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>

可以匹配任意的字元，所以此時可以用任意的URL去訪問ServletDemo1這個Servlet.例如：

http://localhost:8080/工程名/nvlkfmndlmd

對於如下的一些映射關係：

Servlet1 映射到 /abc/

Servlet2 映射到 /

Servlet3 映射到 /abc

Servlet4 映射到 .do

問題：

當請求URL為“/abc/a.html”，“/abc/”和“/”都匹配，哪個servlet響應

Servlet引擎將調用Servlet1。

當請求URL為“/abc”時，“/abc/”和“/abc”都匹配，哪個servlet響應

Servlet引擎將調用Servlet3。

當請求URL為“/abc/a.do”時，“/abc/”和“.do”都匹配，哪個servlet響應

Servlet引擎將調用Servlet1。

當請求URL為“/a.do”時，“/”和“.do”都匹配，哪個servlet響應

Servlet引擎將調用Servlet2。

當請求URL為“/xxx/yyy/a.do”時，“/”和“.do”都匹配，哪個servlet響應

Servlet引擎將調用Servlet2。

匹配的原則就是”誰長得更像就找誰”

Servlet與普通Java類的區別
Servlet是一個供其他Java程式（Servlet引擎）調用的Java類，它不能獨立運行，它的運行完全由Servlet引擎來控制和調度。
針對用戶端的多次Servlet請求，通常情況下，伺服器只會建立一個Servlet執行個體對象，也就是說Servlet執行個體對象一旦建立，它就會駐留在記憶體中，為後續的其它請求服務，直至web容器退出，servlet執行個體對象才會銷毀。
在Servlet的整個生命週期內，Servlet的init方法只被調用一次。而對一個Servlet的每次訪問請求都導致Servlet引擎調用一次servlet的service方法。對於每次訪問請求，Servlet引擎都會建立一個新的HttpServletRequest請求對象和一個新的HttpServletResponse響應對象，然後將這兩個對象作為參數傳遞給它調用的Servlet的service()方法，service方法再根據請求方式分別調用doXXX方法。
如果在元素中配置了一個元素，那麼WEB應用程式在啟動時，就會裝載並建立Servlet的執行個體對象、以及調用Servlet執行個體對象的init()方法。
舉例：

<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：為web應用寫一個InitServlet，這個servlet配置為啟動時裝載，為整個web應用建立必要的資料庫表和資料。
預設Servlet

如果某個Servlet的映射路徑僅僅為一個正斜杠（/），那麼這個Servlet就成為當前Web應用程式的預設Servlet。
凡是在web.xml檔案中找不到匹配的元素的URL，它們的訪問請求都將交給預設Servlet處理，也就是說，預設Servlet用於處理所有其他Servlet都不處理的訪問請求。例如：
```
8 <servlet-mapping>9 <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>10 <url-pattern>/</url-pattern>11 </servlet-mapping>
```

3.當訪問不存在的Servlet時，就使用配置的預設預設的Servlet進行處理
在confweb.xml檔案中，註冊了一個名稱為org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet，並將這個Servlet設定為了預設Servlet。
當訪問Tomcat伺服器中的某個靜態HTML檔案和圖片時，實際上是在訪問這個預設Servlet。

Servlet的安全執行緒問題

當多個用戶端並發訪問同一個Servlet時，web伺服器會為每一個用戶端的訪問請求建立一個線程，並在這個線程上調用Servlet的service方法，因此service方法內如果訪問了同一個資源的話，就有可能引發安全執行緒問題。
安全執行緒的例子：

public void doGet(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {/*** 當多線程並發訪問這個方法裡面的代碼時，會存線上程安全問題嗎？* i變數被多個線程並發訪問，但是沒有安全執行緒問題，因為i是doGet方法裡面的局部變數，* 當有多個線程並發訪問doGet方法時，每一個線程裡面都有自己的i變數，* 各個線程操作的都是自己的i變數，所以不存線上程安全問題* 多線程並發訪問某一個方法的時候，如果在方法內部定義了一些資源(變數，集合等)* 那麼每一個線程都有這些東西，所以就不存線上程安全問題了*/int i=1;i++;response.getWriter().write(i);}public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {doGet(request, response);}把i定義成全域變數，當多個線程並發訪問變數i時，就會存線上程安全問題了。安全執行緒問題只存在多個線程並行作業同一個資源的情況下，所以在編寫Servlet的時候，如果並發訪問某一個資源(變數，集合等)，就會存線上程安全問題。那麼該如何解決這個問題呢？先看下面的代碼：public class ServletDemo3 extends HttpServlet {int i=1;public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {/*** 加了synchronized後，並發訪問i時就不存線上程安全問題了，* 為什麼加了synchronized後就沒有安全執行緒問題了呢？* 假如現在有一個線程訪問Servlet對象，那麼它就先拿到了Servlet對象的那把鎖* 等到它執行完之後才會把鎖還給Servlet對象，由於是它先拿到了Servlet對象的那把鎖，* 所以當有別的線程來訪問這個Servlet對象時，由於鎖已經被之前的線程拿走了，後面的線程只能排隊等候了**/synchronized (this) {//在java中，每一個對象都有一把鎖，這裡的this指的就是Servlet對象i++;try {Thread.sleep(1000*4);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}response.getWriter().write(i+"");}}

5.現在這種做法是給Servlet對象加了一把鎖，保證任何時候都只有一個線程在訪問該Servlet對象裡面的資源，這樣就不存線上程安全問題了.

這種做法雖然解決了安全執行緒問題，但是編寫Servlet卻萬萬不能用這種方式處理安全執行緒問題，假如有9999個人同時訪問這個Servlet，那麼這9999個人必須按先後順序排隊輪流訪問。

針對Servlet的安全執行緒問題，Sun公司是提供有解決方案的：讓Servlet去實現一個SingleThreadModel介面，如果某個Servlet實現了SingleThreadModel介面，那麼Servlet引擎將以單線程模式來調用其service方法。

查看Sevlet的API可以看到，SingleThreadModel介面中沒有定義任何方法和常量，在Java中，把沒有定義任何方法和常量的介面稱之為標記介面，經常看到的一個最典型的標記介面就是”Serializable”，這個介面也是沒有定義任何方法和常量的，標記介面在Java中有什麼用呢？主要作用就是給某個對象打上一個標誌，告訴JVM，這個對象可以做什麼，比如實現了”Serializable“介面的類的對象就可以被序列化，還有一個”Cloneable“介面，這個也是一個標記介面，在預設情況下，Java中的對象是不允許被複製的，就像現實生活中的人一樣，不允許複製，但是只要實現了”Cloneable”介面，那麼對象就可以被複製了。

讓Servlet實現了SingleThreadModel介面，只要在Servlet類的定義中增加實現SingleThreadModel介面的聲明即可。

　對於實現了SingleThreadModel介面的Servlet，Servlet引擎仍然支援對該Servlet的多線程並發訪問，其採用的方式是產生多個Servlet執行個體對象，並發的每個線程分別調用一個獨立的Servlet執行個體對象。

實現SingleThreadModel介面並不能真正解決Servlet的安全執行緒問題，因為Servlet引擎會建立多個Servlet執行個體對象，而真正意義上解決多安全執行緒問題是指一個Servlet執行個體對象被多個線程同時調用的問題。事實上，在Servlet API 2.4中，已經將SingleThreadModel標記為Deprecated（過時的）。

一般來說，servlet是單例的，同一個執行個體可以同時有多個使用者訪問，這個沒有任何問題。問題在於servlet是否有狀態，對這些狀態的訪問是否必須是synchronized的。如果是，那麼在同一個時間就只有一個使用者可以訪問這些狀態了，這就大大降低了效能。所以一般來說servlet都是無狀態的。

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