4、JavaWeb總結：Servlet開發

時間 2019-11-17

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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Servlet。php

2、Servlet接口定義

1.一、Servlet 接口簡介：

javax.servlet.Servlet定義了全部servlet必須實現的方法。servlet是運行在一個Web服務器一個小的Java程序。servlet接收並響應來自Web客戶端的請求,一般在HTTP、超文本傳輸協議。html

要實現這個接口,能夠編寫一個通用的servlet來實現servlet javax.servlet。或者繼承javax.servlet.http.HttpServlet GenericServlet或 javax.servletHttpServlet。java

這個接口定義了方法來初始化一個servlet,service接收請求,和從服務器刪除servlet。這些被稱爲生命週期方法和被稱爲在下列順序:web

一、servlet構造,而後用init初始化方法。數據庫

二、任何來自客戶機的請求調用service方法處理。
三、而後執行destory方法,垃圾收集和完成。
四、除了生命週期方法,該接口提供了getServletConfig方法,servlet可使用它來獲得任何啓動信息,和getServletInfo方法,它容許servlet返回自身的基本信息,好比做者、版本和版權。apache

3、編寫第一個Servlet程序

一、在Tomcat的webapps目錄下新建一個JavaWeb項目，而後在web項目中新建一個web-inf/classes目錄。瀏覽器

二、編譯Java文件，並添加web.xml文件，添加映射Servlet對外訪問路徑（Servlet3.0能夠用註解配置）tomcat

import java.io.*;
import javax.servlet.*; 

public class FirstServlet extends GenericServlet
{
	public void service(ServletRequest req,ServletResponse res)
             throws ServletException,
                    java.io.IOException{
 	 OutputStream out =	res.getOutputStream();
	 out.write("FirstServlet".getBytes());
	} 
}

三、啓動Tomcat容器。訪問Servlet。安全

4、servlet的調用過程和生命週期

1.一、servlet的調用過程1

1.二、servlet的調用過程2

一、瀏覽器向服務器發送請求。服務器

二、首次訪問Servlet建立Servlet實例對象

三、調用Service方法以前web容器準備好request和response對象

四、調用service方法

五、向repsonse方法寫入響應信息

六、service方法執行完成後返回

七、web容器讀取響應信息

八、web容器構建出http響應返回給瀏覽器

5、使用Eclipse開發Servlet

1.一、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：

1.二、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。

　　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，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。

5、Servlet開發重要細節

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：

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/ServletDemo1

　　http://localhost:8080/JavaWeb/1.htm

　　http://localhost:8080/JavaWeb/2.jsp

　　http://localhost:8080/JavaWeb/3.php

　　http://localhost:8080/JavaWeb/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>com.ts.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>

　web瀏覽器在訪問web應用程序的時候其實都在訪問Servlet（jpg，html，js），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>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>debug</param-name>
            <param-value>0</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>listings</param-name>
            <param-value>false</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>

　　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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