Servlet介绍，使用

1.Servlet介绍

Servlet其实就是Server Applet（运行在服务端的小程序），是运行在 Web 服务器上，能够创建动态内动容的小型 Java 程序。使用Java语言实现的一个接口，属于面向企业级Java的一部分

Servlet 通常通过 HTTP（超文本传输协议）接收和响应来自 Web 客户端的请求。Servlet实例是由web服务器创建的，它是单例多线程的。单例是指Servlet的实例只有一个，多线程是指每次客户端的请求，web服务器都会从线程池中分配一个工作线程去执行Servlet的service()方法。

所谓Tomcat其实是Web服务器和Servlet容器的结合体，

web服务器也是一个应用程序，专门用于处理TCP连接、接受HTTP请求、响应数据等底层的功能，简单的说就是处理网络请求与响应。

2.Servlet规范

web服务器如何将封装好的请求传递给web应用，以及web应用如何将响应结果数据传递给web服务器，以及二者交互的数据的格式是怎样的，对于这种通用的问题，制定一个统一的标准最好了，所有的web项目都可以按照这个标准来开发，web服务器也按照这个标准来实现。这对于Java来说很简单，那就是抽象成为一个接口（interface）即可。

这就是Servlet，Servlet定义了通过Java开发web应用处理网络请求以及响应数据的接口规范。

Servlet就是一个sun制订的使用Java语言开发Web项目的一个规范，我们使用Servlet规范开发的Web项目，就能够运行在同样实现了Servlet规范的Web服务器中，这样的好处是，解析客户端网络请求、线程复用、响应数据给客户端等一系列底层的网络编程工作都由Web服务器帮我们完成了，而我们的“Web项目”仅仅需要编写Servlet的实现，在实现中仅仅需要编写业务逻辑就行了，随后我们还需要将指定的Servlet实现与指定的请求路径绑定。

3.Tomcat和Servlet的关系

Tomcat 是Web应用服务器，是一个Servlet/JSP容器，Tomcat 作为Servlet容器，负责处理客户请求，把请求传送给Servlet，并将Servlet的响应传送回给客户.而Servlet是一种运行在支持Java语言的服务器上的组件. Servlet最常见的用途是扩展Java Web服务器功能，提供非常安全的，可移植的，易于使用的CGI替代品.

①：Tomcat将http请求文本接收并解析，然后封装成HttpServletRequest类型的request对象，所有的HTTP头数据读可以通过request对象调用对应的方法查询到。

②：Tomcat同时会要响应的信息封装为HttpServletResponse类型的response对象，通过设置response属性就可以控制要输出到浏览器的内容，然后将response交给Tomcat，Tomcat就会将其变成响应文本的格式发送给浏览器

Java Servlet API 是Servlet容器(Tomcat)和Servlet之间的接口，它定义了serlvet的各种方法，还定义了Servlet容器传送给Servlet的对象类，其中最重要的就是ServletRequest和ServletResponse。所以说我们在编写Servlet时，需要实现Servlet接口，按照其规范进行操作。

Tomcat才是与客户端直接打交道的家伙，他监听了端口，请求过来后，根据url等信息，确定要将请求交给哪个Servlet去处理，然后调用那个Servlet的service方法，service方法返回一个response对象，Tomcat再把这个response返回给客户端。

下文所说的web服务器不特殊说明都是指的是Tomcat。

4.CGI与FastCGI

4.1 CGI

CGI是Common Gateway Interface（通用网关接口）的缩写，它是一种标准的Web服务器和应用程序交互的协议。它定义了在Web服务器和应用程序之间传递数据的规范，通过这种方式，Web服务器可以调用外部的应用程序来处理HTTP请求，并将结果返回给客户端。

4.2 FastCGI

FastCGI是CGI的一种变体，它采用了进程复用的方式来提高性能。传统的CGI模式每次请求都会创建一个新的进程来处理，因此一旦访问量过大，web服务器要承担相当大 负载。而FastCGI则通过保持一组预先创建好的进程，来避免重复的进程创建和销毁操作，从而提高了性能。FastCGI在CGI的基础上增加了一些额外的功能，例如连接的复用、多线程支持等。

5.使用Servlet

Servlet接口定义的是一套处理网络请求的规范，所有实现Servlet的类，都需要实现它那五个方法，其中最主要的是两个生命周期方法 init()和destroy()，还有一个处理请求的service()，也就是说，所有实现Servlet接口的类，或者说，所有想要处理网络请求的类，都需要：

• init( )，当Servlet第一次被请求时，Servlet容器就会开始调用这个方法来初始化一个Servlet对象出来，但是这个方法在后续请求中不会在被Servlet容器调用只能调用一次，调用这个方法时，Servlet容器会传入一个ServletConfig对象进来从而对Servlet对象进行初始化。

• service()方法，每当请求Servlet时，Servlet容器就会调用这个方法。第一次请求时，Servlet容器会先调用init()方法初始化一个Servlet对象出来，然后会调用它的service()方法进行工作（根据不同的请求来调用不同的方法，主要是doGet()和doPost()），但在后续的请求中，Servlet容器只会调用service方法了。

• destory()，最后服务器关闭时，需要销毁这个Servlet对象，执行destroy()方法

5.1 HttpServlet

• ServletConfig接口：用来定义一个在初始化期间将配置信息（Servlet名、初始化参数等）传递给Servlet的Servlet配置对象。它的主要实现子类是StandardWrapperFacade类。

• GenericServlet（Generic-通用的）抽象类：用于包装Servlet接口，其中提供了很多Servlet接口的默认实现，这样我们实现Servlet的时候，就不必实现Servlet接口的所有方法，只重写核心方法即可。

• HttpServlet抽象类：听这个类的名字就大概能够知道，HttpServlet类是专门用于处理http请求的Servlet类。它继承了GenericServlet类，其中有很多http请求专用的处理方法（例如：doGet、doPost、doPut等等方法）

服务器启动时(web.xml中配置load-on-startup=1，默认为0)或者第一次请求该Servlet时，就会初始化一个Servlet对象，也就是会执行初始化方法init(ServletConfig conf)

该Servlet对象去处理所有客户端请求，在service(ServletRequest req，ServletResponse res)方法中执行。最后服务器关闭时，才会销毁这个Servlet对象，执行destroy()方法。

5.2 继承HttpServlet

public class MyHttpServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req， HttpServletResponse resp) throws ServletException， IOException {
        super.doGet(req， resp);
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req， HttpServletResponse resp) throws ServletException， IOException {
        super.doPost(req， resp);
    }
}

5.3 配置web.xml

在web.xml中配置自己写的Servlet，因为要让容器知道请求到达哪个Servlet。

<web-app>
 
  <Servlet>
    <Servlet-name>FirstServlet</Servlet-name>
    <Servlet-class>com.example.MyHttpServlet</Servlet-class>
  </Servlet>
  <Servlet-mapping>
    <Servlet-name>FirstServlet</Servlet-name>
    <url-pattern>/first</url-pattern>
  </Servlet-mapping>
 
  <Servlet>
    <Servlet-name>SecondServlet</Servlet-name>
    <Servlet-class>com.example.SecondServlet</Servlet-class>
  </Servlet>
  <Servlet-mapping>
    <Servlet-name>SecondServlet</Servlet-name>
    <url-pattern>/second</url-pattern>
  </Servlet-mapping>
 
</web-app>

可以配置多个Servlet，对应不同的访问路径。

web服务器首先根据请求路径查找url-pattern，得到Servlet-name，再根据这个name查找Servlet，就找到了我们定义的Servlet。

6.相关代码

6.1 service方法

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

    HttpServletRequest  request;
    HttpServletResponse response;
    
    try {
        request = (HttpServletRequest) req;
        response = (HttpServletResponse) res;
    } catch (ClassCastException e) {
        throw new ServletException("non-HTTP request or response");
    }
    service(request， response);
}

然后到下面的service方法

protected void service(HttpServletRequest req， HttpServletResponse resp)
        throws ServletException， IOException {

        String method = req.getMethod();

        if (method.equals(METHOD_GET)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            if (lastModified == -1) {
                doGet(req， resp);
            } else {
                long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
                if (ifModifiedSince < (lastModified / 1000 * 1000)) {
                    maybeSetLastModified(resp， lastModified);
                    doGet(req， resp);
                } else {
                    resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                }
            }

        } else if (method.equals(METHOD_POST)) {
            doPost(req， resp);
            
        } ... ...
            
        } else {
            //error
        }
    }

到现在就知道我们为什么要重写doGet和doPost方法了吧，因为最终程序调用到的就是我们自己写的doGet和doPost方法

6.2 ServletConfig

就是Servlet配置，还记得web.xml吗，其实就是Tomcat解析web.xml，获取Servlet配置，通过反射创建Servlet实例。

6.3 Request/Response

Http请求到了Tomcat之后，Tomcat通过一系列操作将请求头，请求地址，参数等信息封装进了request对象中。

返回信息时，Tomcat会得到返回response对象，遍历里面的信息，组装成http响应发给客户端。

7. 不使用Servlet规范开发Web项目行不行呢？

那肯定也是可以的。只不过这需要我们自己来解析请求、返回响应。

当然，一个大型项目业务众多，各种请求，甚至包括文件上传、下载之类的，网络编程的实现远比这个案例复杂，那就相当于你自己开发一个项目的同时还顺便开发一个Web服务器了。当然，这就比较夸张了，实际上我们基于Netty就能比较轻松实现一个Web服务器，自己解析请求、响应，就能构建一个不遵循Servlet规范的Web项目。

另外，在“Web应用”层面，目前我们也很少亲自实现Servlet了，因为有了更好的Web框架帮助我们对Servlet进行了封装，比如Spring MVC，它就是基于Servlet API封装的一种框架，但是在使用Spring MVC的时候，我们完全感受不到Servlet的存在，这就是框架的强大之处。而Spring 5.0又推出了底层基于Netty的异步非阻塞的响应式Web框架Spring WebFlux，Spring WebFlux开发的Web项目就可以不运行在Servlet容器中，比如它可以直接运行在Netty服务器中

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