JavaWeb--深刻Servlet與JSP（運行原理）

JavaWeb--深刻Servlet與JSP（運行原理）

複習複習！！！搞起來！！Servlet和JSP是Java EE規範最基本成員，他們是Java Web開發的重點知識，即便咱們常用框架開發後端，可是咱們仍是很必要去理解他們的原理的。

文章結構：（1）剖析Servlet；（2）剖析JSP；

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1、剖析Servlet：

（1）概述：

Servlet是一種獨立於平臺和協議的服務器端的Java應用程序，能夠生成動態的web頁面。它擔當Web瀏覽器或其餘http客戶程序發出請求、與http服務器上的數據庫或應用程序之間交互的中間層。

Servlet是用Java編寫的Server端程序，它與協議和平臺無關。Servlet運行於Java服務器中。

Java Servlet能夠動態地擴展服務器的能力，並採用請求-響應模式提供Web服務。

Servlet是使用Java Servlet應用程序設計接口及相關類和方法的Java程序。它在Web服務器上或應用服務器上運行並擴展了該服務器的能力。Servlet裝入Web服務器並在Web服務器內執行。

Servlet是以Java技術爲基礎的服務器端應用程序組件，Servlet的客戶端能夠提出請求並得到該請求的響應，它能夠是任何Java程序、瀏覽器或任何設備。

（2）基本知識：

1.配置：

編輯好的servlet源文件並不能響應用戶請求，還必須將其編譯成class文件，將編譯好的class文件放到WEB-INF/classes路徑下，若是servlet有包，則還須要將class文件放到包路徑下。

2.生命週期：

編寫的JSP頁面最終將由web容器編譯成對應的servlet，當servlet在容器中運行時，其實例的建立及銷燬等都不是有程序猿決定的，而是由web容器進行控制的。

servlet容器負責加載和實例化Servlet，在容器啓動時根據設置決定是在啓動時初始化（loadOnStartup大於等於0在容器啓動時進行初始化，值越小優先級越高），仍是延遲初始化直到第一次請求前；

初始化：

init()，執行一些一次性的動做，能夠經過ServletConfig配置對象，獲取初始化參數，訪問ServletContext上下文環境；

請求處理：

servlet容器封裝Request和Response對象傳給對應的servlet的service方法，對於HttpServlet，就是HttpServletRequest和HttpServletResponse； HttpServlet中使用模板方法模式，service方法根據HTTP請求方法進一步分派到doGet，doPost等不一樣的方法來進行處理；

對於HTTP請求的處理，只有重寫了支持HTTP方法的對應HTTP servlet方法（doGet），才能夠支持，不然放回405（Method Not Allowed）。

3.訪問servlet的配置參數：

配置servlet時，還能夠增長額外的配置參數，經過使用配置參數，能夠實現提供更好的可移植性，避免將參數以編碼方式寫在程序代碼中。

配置參數有兩種方式：

（1）經過@WebServlet的initParams屬性來指定。

（2）經過在web.xml文件的

4.Servlet的數量：

Servlet默認是線程不安全的，一個容器中只有每一個servlet一個實例。

StandardWrapper源碼中寫明，這個類負責Servlet的建立，其中SingleThreadModule模式下建立的實例數不能超過20個，也就是同時只能支持20個線程訪問這個Serlvet，所以，這種對象池的設計會進一步限制併發能力和可伸縮性。

5.缺點：

開發效率低、 程序可移植性差、 程序可維護性差

6.標準mvc模式中的servlet：

僅做爲控制器使用，JavaEE應用架構正是遵循mvc模式的，其中JSP僅做爲表現層技術，其做用有兩點：1.負責收集用戶請求參數；2. 將應用的處理結果、狀態、數據呈現給用戶。

7.線程不安全 ：

servlet中默認線程不安全，單例多線程，所以對於共享的數據（靜態變量，堆中的對象實例等）本身維護進行同步控制，不要在service方法或doGet等由service分派出去的方法，直接使用synchronized方法，很顯然要根據業務控制同步控制塊的大小進行細粒度的控制，將不影響線程安全的耗時操做移出同步控制塊；

Servlet多線程機制背後有一個線程池在支持，線程池在初始化初期就建立了必定數量的線程對象，經過提升對這些對象的利用率，避免高頻率地建立對象，從而達到提升程序的效率的目的。（由線程來執行Servlet的service方法，servlet在Tomcat中是以單例模式存在的， Servlet的線程安全問題只有在大量的併發訪問時纔會顯現出來，而且很難發現，所以在編寫Servlet程序時要特別注意。線程安全問題主要是由實例變量形成的,所以在Servlet中應避免使用實例變量。若是應用程設計沒法避免使用實例變量，那麼使用同步來保護要使用的實例變量，但爲保證系統的最佳性能，應該同步可用性最小的代碼路徑）

8.異步處理：

在Servlet中等待是一個低效的操做，由於這是阻塞操做。

異步處理請求能力，使線程能夠返回到容器，從而執行更多的任務。當開始異步處理請求時，另外一個線程或回調能夠：（1）產生響應；或者，（2）請求分派；或者，（3）調用完成；

關鍵方法：

啓用：讓servlet支持異步支持：asyncSupported=true；

啓動AsyncContextasyncContext=req.startAsyncContext();或startAsyncContext(req,resp);

完成：asyncContext.complete();必須在startAsync調用以後，分派進行以前調用；同一個AsyncContext不能同時調用dispatch和complete

分派：asyncContext.dispatch();dispatch(Stringpath);dispatch(ServletContextcontext,Stringpath); 不能在complete以後調用； 從一個同步servlet分派到異步servlet是非法的；

超時：

asyncContext.setTimeout(millis); 超時以後，將不能經過asyncContext進行操做，可是能夠執行其餘耗時操做；

在異步週期開始後，容器啓動的分派已經返回後，調用該方法拋出IllegalStateException；若是設置成0或小於0就表示notimeout； 超時表示HTTP鏈接已經結束，HTTP已經關閉，請求已經結束了。

啓動新線程 ：

經過AsyncCOntext.start(Runnable)方法，向線程池提交一個任務，其中可使用AsyncContext（未超時前）；

事件監聽：addListener(newAsyncListener{…})；

onComplete：完成時回調，若是進行了分派，onComplete方法將延遲到分派返回容器後進行調用；

onError：能夠經過AsyncEvent.getThrowable獲取異常；

onTimeout：超時進行回調；

onStartAsync：在該AsyncContext中啓動一個新的異步週期（調用startAsyncContext）時，進行回調；

超時和異常處理，步驟：

（1）調用全部註冊的AsyncListener實例的onTimeout/onError；

（2）若是沒有任何AsyncListener調用AsyncContext.complete()或AsyncContext.dispatch()，執行一個狀態碼爲HttpServletResponse .SC_INTERNAL_SERVER_ERROR出錯分派；

（3）若是沒有找到錯誤頁面或者錯誤頁面沒有調用AsyncContext.complete()/dispatch()，容器要調用complete方法；

servlet生命終止：

servlet容器肯定從服務中移除servlet時，能夠經過調用destroy()方法將釋放servlet佔用的任何資源和保存的持久化狀態等。調用destroy方法以前必須保證當前全部正在執行service方法的線程執行完成或者超時；

以後servlet實例能夠被垃圾回收，固然何時回收並不肯定，所以destroy方法是是否必要的。

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（3）運行原理：

當Web服務器接收到一個HTTP請求時，它會先判斷請求內容——若是是靜態網頁數據，Web服務器將會自行處理，而後產生響應信息；若是牽涉到動態數據，Web服務器會將請求轉交給Servlet容器。此時Servlet容器會找到對應的處理該請求的Servlet實例來處理，結果會送回Web服務器，再由Web服務器傳回用戶端。

針對同一個Servlet，Servlet容器會在第一次收到http請求時創建一個Servlet實例，而後啓動一個線程。第二次收到http請求時，Servlet容器無須創建相同的Servlet實例，而是啓動第二個線程來服務客戶端請求。因此多線程方式不但能夠提升Web應用程序的執行效率，也能夠下降Web服務器的系統負擔。

下圖粗暴解釋了請求到容器流程

下圖解釋了請求到容器到servlet週期流程

文字解說：

1.客戶發出請求—>Web 服務器轉發到Web容器Tomcat；

2.Tomcat主線程對轉發來用戶的請求作出響應建立兩個對象：HttpServletRequest和HttpServletResponse；

3.從請求中的URL中找到正確Servlet，Tomcat爲其建立或者分配一個線程，同時把步驟2建立的兩個對象傳遞給該線程；

4.Tomcat調用Servlet的servic()方法，根據請求參數的不一樣調用doGet()或者doPost()方法；

5.假設是HTTP GET請求，doGet()方法生成靜態頁面，並組合到響應對象裏；

Servlet線程結束時：Tomcat將響應對象轉換爲HTTP響應發回給客戶，同時刪除請求和響應對象。

能夠理解Servlet的生命週期：Servlet類加載（對應3步）；Servlet實例化（對應3步）；調用init方法（對應3步）；調用service()方法（對應四、5步）；；調用destroy()方法（對應6步）。

注意：

1.建立Servlet對象的時機：

Servlet容器啓動時：讀取web.xml配置文件中的信息，構造指定的Servlet對象，建立ServletConfig對象，同時將ServletConfig對象做爲參數來調用Servlet對象的init方法。

在Servlet容器啓動後：客戶首次向Servlet發出請求，Servlet容器會判斷內存中是否存在指定的Servlet對象，若是沒有則建立它，而後根據客戶的請求建立HttpRequest、HttpResponse對象，從而調用Servlet 對象的service方法。

Servlet Servlet容器在啓動時自動建立Servlet，這是由在web.xml文件中爲Servlet設置的屬性決定的。從中咱們也能看到同一個類型的Servlet對象在Servlet容器中以單例的形式存在。

2.在Servlet接口和GenericServlet中是沒有doGet（）、doPost（）等等這些方法的，HttpServlet中定義了這些方法，可是都是返回error信息，因此，咱們每次定義一個Servlet的時候，都必須實現doGet或doPost等這些方法。咱們常用的httpServlet是繼承於GenericServlet實現的。

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2、剖析JSP

（1）概述：

JSP和Servlet的本質是同樣的，由於JSP最終須要編譯成Servlet才能運行，換句話說JSP是生成Servler的草稿文件。

JSP就是在HTML中嵌入Java代碼，或者使用JSP標籤，包括使用用戶自定義標籤，從而能夠動態的提供內容。早起JSP應用比較普遍，一個web應用能夠所有由JSP頁面組成，只須要少許的JavaBean便可，可是這樣致使了JSP職責過於複雜，這是Java EE標準的出現無疑是雪中送炭，所以JSP慢慢發展成單一的表現技術，再也不承擔業務邏輯組件以及持久層組件的責任。

原理概述：（一會詳解）

JSP的本質是servlet，當用戶指定servlet發送請求時，servlet利用輸出流動態生成HTML頁面。因爲包含大量的HTML標籤。靜態文本等格式致使servlet的開發效率極低，全部的表現邏輯，包括佈局、色彩及圖像等，都必須耦合在Java代碼中，起靜態的部分無需Java程序控制，只有那些須要從數據庫讀取或者須要動態生成的頁面內容才使用Java腳本控制。

所以，JSP頁面內容有如下兩部分組成：

靜態部分：HTML標籤

動態部分：Java腳本

（2）基本知識：

指令就省略了吧，隨便查都有一堆。

重點講講它的內置對象：

首先，咱們能夠本身去一個目錄去看看jsp編譯成servlet的代碼。目錄是：你的eclipse的工做目錄下：好比：E:\eclipse\workplace.metadata.plugins\org.eclipse.wst.server.core\tmp0\work\

從中，咱們能夠看到有九個隱藏對象，一些就final了，一些沒有。

1.request（使用最多）：HttpServletRequest的一個對象（在JSP頁面可能會用到）。

Request範圍只針對服務器端跳轉。用於接收客戶端發送而來的請求信息。

注意：單一的參數可使用getParameter()接收，而一組參數要用getParameterValues()接收。但要當心，若是getParameter和getParameterValues接收參數時，返回內容是null，就可能產生NullPointerException，因此最好判斷接收來的參數是否爲null。

獲取頭信息的名稱，可以使用request的getHeaderNames()方法；而要想取出每一個頭信息的內容則需使用getHeader()方法。好比：語言、主機、Cookie等。

2.Response:

HttpServletResponse的一個對象（在JSP頁面中幾乎不會調用response的任何方法）

主要做用：對客戶端的請求進行迴應，將Web服務器處理後的結果發回給客戶端。

設置頭信息：客戶端與服務器端常常須要發送許多額外信息。服務器端可經過setHeader方法，將頭信息設置爲refresh，並指定刷新時間，還有跳轉的路徑URL。如：例子就是那些頁面常常提示的「3秒後跳轉到首頁」這樣的操做。

若是定時爲0，則爲無條件跳轉。注意：定時跳轉屬於客戶端跳轉。並且這種設置跳轉頭信息的方式，單純html也能夠作，因此要結合實際考慮，如需請求的是動態頁則需JSP進行編寫

3.pageContext：

頁面的上下文，表示當前頁面，是一個PageContext的一個對象，能夠從該對象中獲取到其餘8個隱含對象，也能夠從中獲取到當前頁面的其餘信息。（學習自定義標籤時使用它，JSP頁面上不多直接使用，1`但很重要）。做用範圍僅在當前頁面。實際上pageContext能夠設置任意範圍的屬性，而其餘操做也是對這一功能的再度包裝而已。但通常習慣於使用pageContext對象設置保存在一頁範圍的屬性。不多使用他進行設置其餘範圍的屬性。

4.session：

表明瀏覽器和服務器的一次會話，是HttpSession的一個對象，後面詳細學習。這個session屬性設置後，可在任何一個與設置頁面相關的頁面中獲取。也就是無論是客戶端跳轉仍是服務器端跳轉均可以取得屬性。可是若是再打開一個新的瀏覽器訪問該jsp頁面，則沒法取得session屬性。由於每一個新的瀏覽器鏈接上服務器後就是一個新的session。

5.application：

表明當前web應用。是ServletContext對象。這個設置的屬性可以讓全部用戶(session)都看得見。這樣的屬性保存在服務器上。

6.config：

前JSP對應的Servlet的ServletConfig對象（開發的時候幾乎不用）。若須要訪問當前JSP配置的初始化參數，須要經過映射的地址才能夠。

映射JSP方式：

7.out：

做用：完成頁面的輸出操做。但在開發中，通常是使用表達式完成輸出的。

JspWriter對象，常常調用out.println() 能夠直接把字符串打印到瀏覽器上。

8.page

指向當前JSP對應的Servlet對象的引用，但爲Object類型，只能調用Object類的方法（幾乎不使用）。就是當前JSP對象。

9.exception：

在聲明瞭page 指令的isErrorPage=」true」時，纔可使用。<%@ page isErrorPage=」true」%>

大體使用頻率：

pageContext，request，session，application；（對屬性的做用域的範圍從小到大）

out，response，config，page，exception

（3）JSP運行原理：

 

1.WEB容器（Servlet引擎）接收到以.jsp爲擴展名的URL的訪問請求時，容器會把訪問請求交給JSP引擎去處理

2.每一個JSP頁面在第一次被訪問時，JSP引擎將它翻譯成一個Servlet源程序，接着再把這個Servlet源程序編譯成Servlet的.class類文件，而後再由WEB容器（Servlet引擎）像調用普通Servlet程序同樣的方式來裝載和解釋執行這個由JSP頁面翻譯成的Servlet程序，並執行該servlet實例的jspInit()方法(jspInit()方法在Servlet的生命週期中只被執行一次)。。

3.而後建立並啓動一個新的線程，新線程調用實例的jspService()方法。(對於每個請求，JSP引擎會建立一個新的線程來處理該請求。若是有多個客戶端同時請求該JSP文件，則JSP引擎會建立多個線程，每一個客戶端請求對應一個線程)。

4.瀏覽器在調用JSP文件時，Servlet容器會把瀏覽器的請求和對瀏覽器的迴應封裝成HttpServletRequest和HttpServletResponse對象，同時調用對應的Servlet實例中的jspService()方法，把這兩個對象做爲參數傳遞到jspService()方法中。

5.jspService()方法執行後會將HTML內容返回給客戶端。

若是JSP文件被修改了，服務器將根據設置決定是否對該文件進行從新編譯。若是須要從新編譯，則將編譯結果取代內存中的Servlet，並繼續上述處理過程。 若是在任什麼時候候因爲系統資源不足，JSP引擎將以某種不肯定的方式將Servlet從內存中移去。當這種狀況發生時，jspDestroy()方法首先被調用, 而後Servlet實例便被標記加入「垃圾收集」處理。

補充：

1.JSP規範也沒有明確要求JSP中的腳本程序代碼必須採用Java語言，JSP中的腳本程序代碼能夠採用Java語言以外的其餘腳本語言來編寫，可是JSP頁面最終必須轉換成JavaServlet程序。

2.能夠在WEB應用程序正式發佈以前，將其中的全部JSP頁面預先編譯成Servlet程序。

3.以多線程方式執行可大大下降對系統的資源需求,提升系統的併發量及響應時間，但應該注意多線程的編程限制，因爲該Servlet始終駐於內存，因此響應是很是快的。

4.雖然JSP效率很高，但在第一次調用時因爲須要轉換和編譯而有一些輕微的延遲。在jspInit()中能夠進行一些初始化工做,如創建與數據庫的鏈接、創建網絡鏈接、從配置文件中獲取一些參數等，而在jspDestory()中釋放相應的資源。

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參考博客：

http://blog.csdn.net/fengdongkun/article/details/8159381

http://www.cnblogs.com/mlloc-clove/p/3549777.html

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好了，JavaWeb–深刻Servlet與JSP（運行原理）講完了。本博客是我複習階段的一些筆記，拿來分享經驗給你們。歡迎在下面指出錯誤，共同窗習！！你的點贊是對我最好的支持！！

轉載：JackFrost的博客