Servlet的运行过程

蔚落 2022-04-11 07:49 256阅读 0赞

## 一、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：  
　　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

## 二、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。

## 三、Servlet调用图 ##

![Servlet调用图][Servlet]

## 四、在Eclipse中开发Servlet ##

在eclipse中新建一个web project工程，eclipse会自动创建下图所示目录结构：

### 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 ###

选中gacl.servlet.study包，右键→New→Servlet，如下图所示：

![311519208064735.png][]

这样，我们就通过Eclipse帮我们创建好一个名字为ServletDemo1的Servlet，创建好的ServletDemo01里面会有如下代码：

![复制代码][copycode.gif]

1 package gacl.servlet.study;
     2 
     3 import java.io.IOException;
     4 import java.io.PrintWriter;
     5 
     6 import javax.servlet.ServletException;
     7 import javax.servlet.http.HttpServlet;
     8 import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
     9 import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
    10 
    11 public class ServletDemo1 extends HttpServlet {
    12 
    13     /**
    14      * The doGet method of the servlet. <br>
    15      *
    16      * This method is called when a form has its tag value method equals to get.
    17      * 
    18      * @param request the request send by the client to the server
    19      * @param response the response send by the server to the client
    20      * @throws ServletException if an error occurred
    21      * @throws IOException if an error occurred
    22      */
    23     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    24             throws ServletException, IOException {
    25 
    26         response.setContentType("text/html");
    27         PrintWriter out = response.getWriter();
    28         out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\">");
    29         out.println("<HTML>");
    30         out.println("  <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>");
    31         out.println("  <BODY>");
    32         out.print("    This is ");
    33         out.print(this.getClass());
    34         out.println(", using the GET method");
    35         out.println("  </BODY>");
    36         out.println("</HTML>");
    37         out.flush();
    38         out.close();
    39     }
    40 
    41     /**
    42      * The doPost method of the servlet. <br>
    43      *
    44      * This method is called when a form has its tag value method equals to post.
    45      * 
    46      * @param request the request send by the client to the server
    47      * @param response the response send by the server to the client
    48      * @throws ServletException if an error occurred
    49      * @throws IOException if an error occurred
    50      */
    51     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    52             throws ServletException, IOException {
    53 
    54         response.setContentType("text/html");
    55         PrintWriter out = response.getWriter();
    56         out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\">");
    57         out.println("<HTML>");
    58         out.println("  <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>");
    59         out.println("  <BODY>");
    60         out.print("    This is ");
    61         out.print(this.getClass());
    62         out.println(", using the POST method");
    63         out.println("  </BODY>");
    64         out.println("</HTML>");
    65         out.flush();
    66         out.close();
    67     }
    68 
    69 }

![复制代码][copycode.gif]

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

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

## 五、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>和<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>和<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：

![复制代码][copycode.gif]

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：

![复制代码][copycode.gif]

1  <servlet>
     2     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
     3     <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo1</servlet-class>
     4   </servlet>
     5 
     6   <servlet-mapping>
     7     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
     8     <url-pattern>/servlet/ServletDemo1</url-pattern>
     9   </servlet-mapping>
    10  <servlet-mapping>
    11     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    12     <url-pattern>/1.htm</url-pattern>
    13   </servlet-mapping>
    14    <servlet-mapping>
    15     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    16     <url-pattern>/2.jsp</url-pattern>
    17   </servlet-mapping>
    18    <servlet-mapping>
    19     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    20     <url-pattern>/3.php</url-pattern>
    21   </servlet-mapping>
    22    <servlet-mapping>
    23     <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    24     <url-pattern>/4.ASPX</url-pattern>
    25   </servlet-mapping>

![复制代码][copycode.gif]

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**。例如：

![复制代码][copycode.gif]

\*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，如下图所示：

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、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。

### 5.4、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：

![复制代码][copycode.gif]

1  <servlet>
     2     <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
     3     <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo2</servlet-class>
     4     <load-on-startup>1</load-on-startup>
     5   </servlet>
     6   
     7   
     8   <servlet-mapping>
     9     <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
    10     <url-pattern>/</url-pattern>
    11   </servlet-mapping>

![复制代码][copycode.gif]

当访问不存在的Servlet时，就使用配置的默认Servlet进行处理，如下图所示：

在<tomcat的安装目录>\\conf\\web.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。

![复制代码][copycode.gif]

1     <servlet>
     2         <servlet-name>default</servlet-name>
     3         <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
     4         <init-param>
     5             <param-name>debug</param-name>
     6             <param-value>0</param-value>
     7         </init-param>
     8         <init-param>
     9             <param-name>listings</param-name>
    10             <param-value>false</param-value>
    11         </init-param>
    12         <load-on-startup>1</load-on-startup>
    13     </servlet>
    14 
    15  
    16     <servlet-mapping>
    17         <servlet-name>default</servlet-name>
    18         <url-pattern>/</url-pattern>
    19     </servlet-mapping>

![复制代码][copycode.gif]

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。

### 5.5、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。例如下面的代码：

不存在线程安全问题的代码：

![复制代码][copycode.gif]

1 package gacl.servlet.study;
     2 
     3 import java.io.IOException;
     4 
     5 import javax.servlet.ServletException;
     6 import javax.servlet.http.HttpServlet;
     7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
     8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
     9 
    10 public class ServletDemo3 extends HttpServlet {
    11 
    12     
    13     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    14             throws ServletException, IOException {
    15         
    16         /**
    17          * 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
    18          * 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，
    19          * 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，
    20          * 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
    21          * 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)
    22          * 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
    23          */
    24         int i=1;
    25         i++;
    26         response.getWriter().write(i);
    27     }
    28 
    29     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    30             throws ServletException, IOException {
    31         doGet(request, response);
    32     }
    33 
    34 }

![复制代码][copycode.gif]

存在线程安全问题的代码：

![复制代码][copycode.gif]

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，如下图所示：同时开启两个浏览器模拟并发访问同一个Servlet，本来正常来说，第一个浏览器应该看到2，而第二个浏览器应该看到3的，结果两个浏览器都看到了3，这就不正常。

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？

先看看下面的代码：

![复制代码][copycode.gif]

1 package gacl.servlet.study;
     2 
     3 import java.io.IOException;
     4 
     5 import javax.servlet.ServletException;
     6 import javax.servlet.http.HttpServlet;
     7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
     8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
     9 
    10 
    11 public class ServletDemo3 extends HttpServlet {
    12 
    13     int i=1;
    14     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    15             throws ServletException, IOException {
    16         /**
    17          * 加了synchronized后，并发访问i时就不存在线程安全问题了，
    18          * 为什么加了synchronized后就没有线程安全问题了呢？
    19          * 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
    20          * 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，
    21          * 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
    22          * 
    23          */
    24         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
    25             i++;
    26             try {
    27                 Thread.sleep(1000*4);
    28             } catch (InterruptedException e) {
    29                 e.printStackTrace();
    30             }
    31             response.getWriter().write(i+"");
    32         }
    33         
    34     }
    35 
    36     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
    37             throws ServletException, IOException {
    38         doGet(request, response);
    39     }
    40 
    41 }

![复制代码][copycode.gif]

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，如下图所示：

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）。

[Servlet]: /images/20220411/56e5dae5ff1f430382a5d772d5b52bfb.png
[311519208064735.png]: /images/20220411/1ebc6268785341978c9d06dea0cfe4ec.png
[copycode.gif]: /images/20220411/8e18bf5ccfe3432da59d8be0d8af045e.png