Servlet与Servlet容器关系

Servlet

比较这两个的区别, 就得先搞清楚Servlet 的含义, Servlet (/?s?rvlit/ ) 翻译成中文就是小型应用程序或者小服务程序, 与之相类似的是Server (/?s??rv?r/), 翻译过来是服务器的意思, 可见这二者承担类似的功能,但是Servlet更轻量,

web开发的本质就一句话：客户端和服务器交换数据。于是使用 Java 的 Socket 套接字进行编程，去处理客户端来的 tcp 请求，经过编解码处理读取请求体，获取请求行，然后找到请求行对应的处理逻辑步入服务器的处理中，处理完毕把对应的结果返回给当前的 Socket 链接，响应完毕，关闭 Socket。

上述过程中, 建立连接、传输数据、关闭连接等过程是tomcat容器帮你做了这些事情, 而拿到请求行之后去找对应的 url 路由，这一部分是谁做的呢？是Servlet ! 简单来说Servlet就是一段处理 web 请求的逻辑。

具体来说Servlet具有以下几个特点:

1. Servlet是用Java编写的Server端程序，它与协议和平台无关。
2. Servlet运行于Java－enabled Web Server中。
3. Java Servlet可以动态地扩展Server的能力，并采用请求－响应模式提供Web服务。
4. 最早支持Servlet技术的是JavaSoft的Java Web Server。
5. 此后，一些其它的基于Java的Web Server开始支持标准的Servlet API。
6. Servlet的主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。

上面六点中,最需要被记住的是Servlet可以动态地扩展Server的能力，并采用请求－响应模式提供Web服务。

JDK中的Servlet是一个接口:

public interface Servlet {
   
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException;

    public ServletConfig getServletConfig();

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws ServletException, IOException;

    public String getServletInfo();

    public void destroy();
}

可以看到Servlet 是一个接口, 规定了请求从容器到达 web 服务端的规范，详细内容在后面的Servlet生命周期中详细梳理,这儿简单概括三个重要步骤是:

1. init()：初始化请求的时候要做什么；
2. service()：拿到请求的时候要做什么；
3. destory()：处理完请求销毁的时候要做什么。

所有实现 Servlet 的实现方都是在这个规范的基础上进行开发。那么 Servlet 中的数据是从哪里来的呢？答案就是 Servlet 容器。容器才是真正与客户端打交道的那一方。一个容器中 Servlet 可以有多个, 常见的Servlet容器Tomcat,它监听了客户端的请求端口,根据请求行信息确定将请求交给哪个Servlet 处理，找到处理的Servlet之后，调用该Servlet的 service() 方法，处理完毕将对应的处理结果包装成ServletResponse 对象返回给客户端。

Servlet容器

现在讲讲Servlet容器, 前面说过看Servlet只是一个接口或者说是规范, 那么就势必有具体实现, 而Servlet具体实现或者说包装器是Wrapper, 直接管理Wrapper的容器就是Context, 一个 Context 对应一个 Web 工程, 也就是说Context 容器如何运行将直接影响 Servlet 的工作。

?

由图可以知道, Tomcat底层是Context, Context负责管理Servlet包装类Wrapper。

下面创建一个实例对象并调用 start 方法就可以很容易启动 Tomcat，我们还可以通过这个对象来增加和修改 Tomcat 的配置参数，如可以动态增加 Context、Servlet 等。我们就选择 Tomcat7 自带的 examples Web 工程，并看看它是如何加到这个 Context 容器中的。

//给 Tomcat 增加一个 Web 工程:
Tomcat tomcat = getTomcatInstance(); 
File appDir = new File(getBuildDirectory(), "webapps/examples"); 
tomcat.addWebapp(null, "/examples", appDir.getAbsolutePath()); 
tomcat.start(); 
ByteChunk res = getUrl("http://localhost:" + getPort() + 
              "/examples/servlets/servlet/HelloWorldExample"); 
assertTrue(res.toString().indexOf("<h1>Hello World!</h1>") > 0);

上述代码是创建一个 Tomcat 实例并新增一个 Web 应用，然后启动 Tomcat 并调用其中的一个 HelloWorldExample Servlet，看有没有正确返回预期的数据。

//Tomcat 的 addWebapp 方法的代码如下：
public Context addWebapp(Host host, String url, String path) { 
       silence(url); 
       Context ctx = new StandardContext(); 
       ctx.setPath( url ); 
       ctx.setDocBase(path); 
       if (defaultRealm == null) { 
           initSimpleAuth(); 
       } 
       ctx.setRealm(defaultRealm); 
       ctx.addLifecycleListener(new DefaultWebXmlListener()); 
       ContextConfig ctxCfg = new ContextConfig(); 
       ctx.addLifecycleListener(ctxCfg); 
       ctxCfg.setDefaultWebXml("org/apache/catalin/startup/NO_DEFAULT_XML"); 
       if (host == null) { 
           getHost().addChild(ctx); 
       } else { 
           host.addChild(ctx); 
       } 
       return ctx; 
}

添加一个 Web 应用时将会创建一个 StandardContext 容器，并且给这个 Context 容器设置必要的参数（
url 代表这个应用在 Tomcat 中的访问路径； path 代表这个应用实际的物理路径） 其中最重要的一个配置是 ContextConfig，【ContextConfig监听器】继承了 【LifecycleListener 监听器接口】，它是在调用清单 2 时被加入到 StandardContext 容器中。 当 Context 容器初始化状态设为 init 时，添加在 Context 容器的 Listener 将会被调用。【ContextConfig监听器】将会负责整个 Web 应用配置文件的解析工作。最后将这个 Context 容器加到父容器 Host 中。

Servlet生命周期

Servlet生命周期分为四个部分: 实例化==>初始化==>执行处理==>销毁。

实例化

new , 服务器第一次被访问时，加载一个Servlet容器，只会被加载一次。

初始化

init：创建完Servlet容器后，会调用仅执行一次的init()初始化方法，用于初始化Servlet对象，无论多少台客户端在服务器运行期间访问都不会再执行init()方法。

可以在继承的GenericServlet这个抽象类中看到初始化方法：

public void init() throws ServletException {
    }

而在我们的Servlet类中应继承调用该方法:

public void init() throws ServletException {
        super.init();
    }

创建Servlet对象的时机：

1. Servlet容器启动时：读取web.xml配置文件中的信息，构造指定的Servlet对象，创建ServletConfig对象，同时将ServletConfig对象作为参数来调用Servlet对象的init方法。
2. 在Servlet容器启动后：客户首次向Servlet发出请求，Servlet容器会判断内存中是否存在指定的Servlet对象，如果没有则创建它，然后根据客户的请求创建HttpRequest、HttpResponse对象，从而调用Servlet 对象的service方法。
3. Servlet Servlet容器在启动时自动创建Servlet，这是由在web.xml文件中为Servlet设置的<load-on-startup>属性决定的。从中我们也能看到同一个类型的Servlet对象在Servlet容器中以单例的形式存在。

执行处理

执行处理——service()方法

它是Servlet的核心，负责响应客户的请求。每当一个客户请求一个HttpServlet对象，该对象的Service()方法就要调用，而且传递给这个方法一个“请求”（ServletRequest）对象和一个“响应”（ServletResponse）对象作为参数。在HttpServlet中已存在Service()方法。默认的服务功能是调用与HTTP请求的方法相应的do功能。

HttpServlet的抽象类提供了doGet()、doPost()……等方法。对应了request请求的发送方法，与之相匹配：

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String protocol = req.getProtocol();
        String msg = lStrings.getString("http.method_get_not_supported");
        if (protocol.endsWith("1.1")) {
            resp.sendError(405, msg);
        } else {
            resp.sendError(400, msg);
        }

    }
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String protocol = req.getProtocol();
        String msg = lStrings.getString("http.method_post_not_supported");
        if (protocol.endsWith("1.1")) {
            resp.sendError(405, msg);
        } else {
            resp.sendError(400, msg);
        }

    }

上面是操作性最高的部分。

销毁

销毁——destroy：在服务器关闭或重启时，Servlet会调用destroy方法来销毁，将Servlet容器标记为垃圾文件，让GC做回收处理。我们编写的Servlet是调用了GenericServlet抽象类的destroy方法：

@Override
    public void destroy() {
        super.destroy();
    }

Servlet工作原理

1、首先简单解释一下Servlet接收和响应客户请求的过程：
客户发送一个请求，Servlet是调用service()方法对请求进行响应，service()方法中对请求的方式进行了匹配。选择调用doGet,doPost等这些方法，然后再进入对应的方法中调用逻辑层的方法，实现对客户的响应。在Servlet接口和GenericServlet中是没有doGet（）、doPost（）等等这些方法的，HttpServlet中定义了这些方法，但是都是返回error信息，所以，我们每次定义一个Servlet的时候，都必须实现doGet或doPost等这些方法。

2、每一个自定义的Servlet都必须实现Servlet的接口，Servlet接口中定义了五个方法，其中比较重要的三个方法涉及到Servlet的生命周期，分别是上文提到的init(),service(),destroy()方法。GenericServlet是一个通用的，不特定于任何协议的Servlet,它实现了Servlet接口。而HttpServlet继承于GenericServlet，因此HttpServlet也实现了Servlet接口。所以我们定义Servlet的时候只需要继承HttpServlet即可。

3、Servlet接口和GenericServlet是不特定于任何协议的，而HttpServlet是特定于HTTP协议的类，所以HttpServlet中实现了service()方法，并将请求ServletRequest、ServletResponse 强转为HttpRequest 和 HttpResponse。

4、另外，Servlet是单例模式，线程是不安全的，因此在service()方法中尽量不要操作全局变量。但实际上，可以通过使用session和application来代替全局变量，只是会加大服务器负载。

Servlet处理请求的过程

1. 客户端发送请求给服务器。
2. 容器根据请求及web.xml判断对应的Servlet是否存在，如果不存在则返回404
3. 容器根据请求及web.xml判断对应的Servlet是否已经被实例化，若是相应的Servlet没有被实例化，则容器将会加载相应的Servlet到Java虚拟机并实例化
4. 调用实例对象的service()方法，并开启一个新的线程去执行相关处理。调用servce方法，判断是调用doGet方法还是doPost方法
5. 业务完成后响应相关的页面发送给客户端。

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