javaweb Servlet開發

1、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接口,用戶若想用發一個動態web資源(即開發一個Java程序向瀏覽器輸出數據),須要完成如下2個步驟:
  一、編寫一個Java類,實現servlet接口。
  二、把開發好的Java類部署到web服務器中。
  按照一種約定俗成的稱呼習慣,一般咱們也把實現了servlet接口的java程序,稱之爲Servletphp

2、Servlet的運行過程

Servlet程序是由WEB服務器調用,web服務器收到客戶端的Servlet訪問請求後:
  ①Web服務器首先檢查是否已經裝載並建立了該Servlet的實例對象。若是是,則直接執行第④步,不然,執行第②步。
  ②裝載並建立該Servlet的一個實例對象。 
  ③調用Servlet實例對象的init()方法。
  ④建立一個用於封裝HTTP請求消息的HttpServletRequest對象和一個表明HTTP響應消息的HttpServletResponse對象,而後調用Servlet的service()方法並將請求和響應對象做爲參數傳遞進去。
  ⑤WEB應用程序被中止或從新啓動以前,Servlet引擎將卸載Servlet,並在卸載以前調用Servlet的destroy()方法。 html

3、Servlet調用圖

 Servlet調用圖

4、在Eclipse中開發Servlet

  在eclipse中新建一個web project工程,eclipse會自動建立下圖所示目錄結構:java

 

4.一、Servlet接口實現類

  Servlet接口SUN公司定義了兩個默認實現類,分別爲:GenericServlet、HttpServlet。web

  HttpServlet指可以處理HTTP請求的servlet,它在原有Servlet接口上添加了一些與HTTP協議處理方法,它比Servlet接口的功能更爲強大。所以開發人員在編寫Servlet時,一般應繼承這個類,而避免直接去實現Servlet接口。
  HttpServlet在實現Servlet接口時,覆寫了service方法,該方法體內的代碼會自動判斷用戶的請求方式,如爲GET請求,則調用HttpServlet的doGet方法,如爲Post請求,則調用doPost方法。所以,開發人員在編寫Servlet時,一般只須要覆寫doGet或doPost方法,而不要去覆寫service方法。數據庫

4.二、經過Eclipse建立和編寫Servlet

  選中gacl.servlet.study包,右鍵→New→Servlet,以下圖所示:apache

  

  

  

  這樣,咱們就經過Eclipse幫咱們建立好一個名字爲ServletDemo1的Servlet,建立好的ServletDemo01裏面會有以下代碼:瀏覽器

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 }

  這些代碼都是Eclipse自動生成的,而web.xml文件中也多了<servlet></servlet>和<servlet-mapping></servlet-mapping>兩對標籤,這兩對標籤是配置ServletDemo1的,以下圖所示:tomcat

而後咱們就能夠經過瀏覽器訪問ServletDemo1這個Servlet,以下圖所示:安全

  

5、Servlet開發注意細節

5.一、Servlet訪問URL映射配置

  因爲客戶端是經過URL地址訪問web服務器中的資源,因此Servlet程序若想被外界訪問,必須把servlet程序映射到一個URL地址上,這個工做在web.xml文件中使用<servlet>元素和<servlet-mapping>元素完成。
  <servlet>元素用於註冊Servlet,它包含有兩個主要的子元素:<servlet-name>和<servlet-class>,分別用於設置Servlet的註冊名稱和Servlet的完整類名。 
一個<servlet-mapping>元素用於映射一個已註冊的Servlet的一個對外訪問路徑,它包含有兩個子元素:<servlet-name>和<url-pattern>,分別用於指定Servlet的註冊名稱和Servlet的對外訪問路徑。例如:服務器

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>

  同一個Servlet能夠被映射到多個URL上,即多個<servlet-mapping>元素的<servlet-name>子元素的設置值能夠是同一個Servlet的註冊名。 例如:

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>

  經過上面的配置,當咱們想訪問名稱是ServletDemo1的Servlet,可使用以下的幾個地址去訪問:

  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被映射到了多個URL上。

5.二、Servlet訪問URL使用*通配符映射  

在Servlet映射到的URL中也可使用*通配符,可是隻能有兩種固定的格式:一種格式是"*.擴展名",另外一種格式是以正斜槓(/)開頭並以"/*"結尾。例如:

  

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>/*</url-pattern>

  *能夠匹配任意的字符,因此此時能夠用任意的URL去訪問ServletDemo1這個Servlet,以下圖所示:

  

對於以下的一些映射關係:
  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爲「/abc/a.html」,「/abc/*」和「/*」都匹配,哪一個servlet響應
      Servlet引擎將調用Servlet1。
  當請求URL爲「/abc」時,「/abc/*」和「/abc」都匹配,哪一個servlet響應
      Servlet引擎將調用Servlet3。
  當請求URL爲「/abc/a.do」時,「/abc/*」和「*.do」都匹配,哪一個servlet響應
      Servlet引擎將調用Servlet1。
  當請求URL爲「/a.do」時,「/*」和「*.do」都匹配,哪一個servlet響應
      Servlet引擎將調用Servlet2。
  當請求URL爲「/xxx/yyy/a.do」時,「/*」和「*.do」都匹配,哪一個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"

5.三、Servlet與普通Java類的區別  

  Servlet是一個供其餘Java程序(Servlet引擎)調用的Java類,它不能獨立運行,它的運行徹底由Servlet引擎來控制和調度。
  針對客戶端的屢次Servlet請求,一般狀況下,服務器只會建立一個Servlet實例對象,也就是說Servlet實例對象一旦建立,它就會駐留在內存中,爲後續的其它請求服務,直至web容器退出,servlet實例對象纔會銷燬。
  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的每次訪問請求都致使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,而後將這兩個對象做爲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。

  若是在<servlet>元素中配置了一個<load-on-startup>元素,那麼WEB應用程序在啓動時,就會裝載並建立Servlet的實例對象、以及調用Servlet實例對象的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:爲web應用寫一個InitServlet,這個servlet配置爲啓動時裝載,爲整個web應用建立必要的數據庫表和數據。

5.四、缺省Servlet

  若是某個Servlet的映射路徑僅僅爲一個正斜槓(/),那麼這個Servlet就成爲當前Web應用程序的缺省Servlet。 
  凡是在web.xml文件中找不到匹配的<servlet-mapping>元素的URL,它們的訪問請求都將交給缺省Servlet處理,也就是說,缺省Servlet用於處理全部其餘Servlet都不處理的訪問請求。 例如:

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   <!-- 將ServletDemo2配置成缺省Servlet -->
 8   <servlet-mapping>
 9     <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
10     <url-pattern>/</url-pattern>
11   </servlet-mapping>

  當訪問不存在的Servlet時,就使用配置的默認Servlet進行處理,以下圖所示:

  

  在<tomcat的安裝目錄>\conf\web.xml文件中,註冊了一個名稱爲org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet,並將這個Servlet設置爲了缺省Servlet。

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  <!-- The mapping for the default servlet -->
16     <servlet-mapping>
17         <servlet-name>default</servlet-name>
18         <url-pattern>/</url-pattern>
19     </servlet-mapping>

  當訪問Tomcat服務器中的某個靜態HTML文件和圖片時,其實是在訪問這個缺省Servlet。

5.五、Servlet的線程安全問題

  當多個客戶端併發訪問同一個Servlet時,web服務器會爲每個客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,所以service方法內若是訪問了同一個資源的話,就有可能引起線程安全問題。例以下面的代碼:

不存在線程安全問題的代碼:

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          * 當多線程併發訪問這個方法裏面的代碼時,會存在線程安全問題嗎
18          * i變量被多個線程併發訪問,可是沒有線程安全問題,由於i是doGet方法裏面的局部變量,
19          * 當有多個線程併發訪問doGet方法時,每個線程裏面都有本身的i變量,
20          * 各個線程操做的都是本身的i變量,因此不存在線程安全問題
21          * 多線程併發訪問某一個方法的時候,若是在方法內部定義了一些資源(變量,集合等)
22          * 那麼每個線程都有這些東西,因此就不存在線程安全問題了
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 }

存在線程安全問題的代碼:

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     int i=1;
13     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
14             throws ServletException, IOException {
15         
16         i++;
17         try {
18             Thread.sleep(1000*4);
19         } catch (InterruptedException e) {
20             e.printStackTrace();
21         }
22         response.getWriter().write(i+"");
23     }
24 
25     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
26             throws ServletException, IOException {
27         doGet(request, response);
28     }
29 
30 }

  把i定義成全局變量,當多個線程併發訪問變量i時,就會存在線程安全問題了,以下圖所示:同時開啓兩個瀏覽器模擬併發訪問同一個Servlet,原本正常來講,第一個瀏覽器應該看到2,而第二個瀏覽器應該看到3的,結果兩個瀏覽器都看到了3,這就不正常。

  

  線程安全問題只存在多個線程併發操做同一個資源的狀況下,因此在編寫Servlet的時候,若是併發訪問某一個資源(變量,集合等),就會存在線程安全問題,那麼該如何解決這個問題呢?

先看看下面的代碼:

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後,併發訪問i時就不存在線程安全問題了,
18          * 爲何加了synchronized後就沒有線程安全問題了呢?
19          * 假如如今有一個線程訪問Servlet對象,那麼它就先拿到了Servlet對象的那把鎖
20          * 等到它執行完以後纔會把鎖還給Servlet對象,因爲是它先拿到了Servlet對象的那把鎖,
21          * 因此當有別的線程來訪問這個Servlet對象時,因爲鎖已經被以前的線程拿走了,後面的線程只能排隊等候了
22          * 
23          */
24         synchronized (this) {//在java中,每個對象都有一把鎖,這裏的this指的就是Servlet對象
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 }

  如今這種作法是給Servlet對象加了一把鎖,保證任什麼時候候都只有一個線程在訪問該Servlet對象裏面的資源,這樣就不存在線程安全問題了,以下圖所示:

  

  這種作法雖然解決了線程安全問題,可是編寫Servlet卻萬萬不能用這種方式處理線程安全問題,假若有9999我的同時訪問這個Servlet,那麼這9999我的必須按前後順序排隊輪流訪問。

  針對Servlet的線程安全問題,Sun公司是提供有解決方案的:讓Servlet去實現一個SingleThreadModel接口,若是某個Servlet實現了SingleThreadModel接口,那麼Servlet引擎將以單線程模式來調用其service方法。
  查看Sevlet的API能夠看到,SingleThreadModel接口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接口稱之爲標記接口,常常看到的一個最典型的標記接口就是"Serializable",這個接口也是沒有定義任何方法和常量的,標記接口在Java中有什麼用呢?主要做用就是給某個對象打上一個標誌,告訴JVM,這個對象能夠作什麼,好比實現了"Serializable"接口的類的對象就能夠被序列化,還有一個"Cloneable"接口,這個也是一個標記接口,在默認狀況下,Java中的對象是不容許被克隆的,就像現實生活中的人同樣,不容許克隆,可是隻要實現了"Cloneable"接口,那麼對象就能夠被克隆了。

  讓Servlet實現了SingleThreadModel接口,只要在Servlet類的定義中增長實現SingleThreadModel接口的聲明便可。  
  對於實現了SingleThreadModel接口的Servlet,Servlet引擎仍然支持對該Servlet的多線程併發訪問,其採用的方式是產生多個Servlet實例對象,併發的每一個線程分別調用一個獨立的Servlet實例對象。   實現SingleThreadModel接口並不能真正解決Servlet的線程安全問題,由於Servlet引擎會建立多個Servlet實例對象,而真正意義上解決多線程安全問題是指一個Servlet實例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標記爲Deprecated(過期的)。  

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