JavaWeb之Servlet接口

Servlet接口

什么是Servlet？

Servlet是一种基于Java技术的Web组件，用于生成动态内容，由容器管理，是平台无关的Java类组成，并且由Java Web服务器加载执行，是Web容器的最基本组成单元

什么是Servlet容器？

Servlet容器作为Web服务器或应用服务器的一部分，通过请求和响应提供Web客户端与Servlets交互的能力，容器管理Servlet实例以及它们的生命周期(创建、初始化、提供服务、销毁等)

在java web中不管是使用J2EE原生的servlet/jsp还是使用springmvc/springboot，在web服务器看来只是对外暴露出来的Servlet，而这个Servlet是javax.servlet.Servlet接口，该接口定义了Servlet引擎与Servlet程序之间通信的协议约定。

// Servlet的加载和实例化可以发生在容器启动时，也可以延迟初始化直到有请求需要处理时
public interface Servlet {
   // 负责初始化Servlet对象，容器创建好Servlet对象后由容器调用调用，只执行一次
   // 当load-on-startup设置为负数或者不设置时会在Servlet第一次用到时才被调用
    void init(ServletConfig config) throws ServletException;
  // 获取该Servlet的初始化参数信息
    ServletConfig getServletConfig();
  // 负责响应客户端的请求，当容器接收到客户端要求访问特定Servlet对象的请求时，会调用该Servlet对象的service()方法，每次请求都会执行
    void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
 throws ServletException, IOException;
  // 返回Servlet信息，包含创建者、版本、版权等信息
    String getServletInfo();
  // Servlet结束生命周期时调用，释放Servlet对象占用的资源
    void destroy();
}

而为了简化开发，jdk中提供了一个实现Servlet接口的简单的Servlet类，javax.servlet.GenericServlet，该类实现了Servlet的基本功能，对init(ServletConfig config)、service(ServletRequest req, ServletResponse res)和destroy()方法提供了默认实现

jdk针对HTTP协议专门提供了一个Servlet类，javax.servlet.http.HttpServlet，该类继承于GenericServlet类，在其基础上针对HTTP的特点进行扩充，一般编写程序时继承HttpServlet即可，这样只需要重写doGet()和doPost()方法即可

Servlet中涉及的主要对象

请求对象 ServletRequest、HttpServletRequest
响应对象 ServletResponse、HttpServletResponse
Servlet配置对象 ServletConfig
Servlet上下文对象 ServletConfig

Servlet注册与运行

Servlet编写好之后需要在web.xml中进行注册和映射才能被Servlet容器加载从而被外界访问

<!-- 注意servlet和servlet-mapping都是成对出现的 --> 
<!-- 注册Servlet -->    
 <servlet>
        <servlet-name>HW</servlet-name>
        <servlet-class>com.zhanghe.study.servlet.HelloWorldServlet</servlet-class>
     <!-- 配置servlet初始化init时中ServletConfig参数-->
        <init-param>
          <param-name>name</param-name>
          <param-value>john</param-value>
        </init-param>
        <!-- servlet加载时机,若为负数，则在第一次请求时被创建，若为0或者正数，在web应用被Servlet容器加载时创建实例，值越小越早被启动  -->
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>
  <!-- 映射Servlet -->
    <servlet-mapping>
      <!-- 对应servlet标签中的servlet-name值 -->
        <servlet-name>HW</servlet-name>
       <!-- 开头的/表示web用用程序的根目录 -->
        <url-pattern>/HelloWorld</url-pattern>
    </servlet-mapping>

tomcat中的web.xml包含有一个缺省的Servlet

    <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>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
    </servlet-mapping>

ServletConfig

对于每个Servlet可能在启动时都需要一些初始化参数，而所有的Servlet是交由Servlet引擎去实例化的，那么也就是需要将每个Servlet的初始化参数也都配置到web.xml中，Servlet引擎将Servlet容器对象和Servlet的配置信息封装到ServletConfig中，并在Servlet初始化时将ServletConfig传递给该Servlet。javax.servlet.ServletConfig接口的作用就是用来定义ServletConfig对象所需要对外提供的方法

public interface ServletConfig {
  // 获取web.xml中定义的servlet-name
    String getServletName();
 // ServletContext表示的是应用本身
    ServletContext getServletContext();
  // 获取init-param配置的参数
    String getInitParameter(String name);
  // 获取init-param配置的所有参数
    Enumeration<String> getInitParameterNames();
}

Servlet引擎装载并创建一个Servlet对象后，会调用该对象的init(ServletConfig config)方法，Servlet中的ServletConfig getServletConfig()方法会返回init传入的ServletConfig对象

    <servlet>
        <servlet-name>HW</servlet-name>
        <servlet-class>com.zhanghe.study.servlet.HelloWorldServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>name</param-name>
            <param-value>zhanghe</param-value>
        </init-param>
    </servlet>

// 获取指定的属性
config.getInitParameter("name")
// 获取所有的属性
config.getInitParameters()

ServletContext

每个Web应用程序在启动时都会创建一个ServletContext对象，每个Web应用程序都有一个唯一的ServletContext对象，javax.servlet.ServletContext接口定义了ServletContext需要对外提供的方法，Servlet通过这些方法来和ServletContext容器进行通信

该对象代表当前WEB应用，可以获取到web应用的信息，一个Web应用只有一个ServletContext对象
可以使用ServletConfig的getServletContext()获取到ServletContext
可以获取web应用的初始化参数，这是全局的方法，在web.xml中配置
获取web应用某个文件的绝对路径(在服务器上的路径，不是部署前的方法) getRealPath
获取当前应用的名称 getContextPath
获取当前web应用的某一个文件对应的输入流 getResourceAsStream() path是相对于当前web应用的根目录

    <context-param>
        <param-name>email</param-name>
        <param-value>master@163.com</param-value>
    </context-param>

servlet生命周期

生命周期相关方法，servlet生命周期中的方法全是由servlet容器来调用的

构造器 web容器调用Servlet的无参构造器，默认是在第一次请求时被加载，可以通过load-on-startup标签来进行设置什么时候加载
init方法
service方法
destory方法

init方法--初始化

init方法在第一次创建servlet时被调用，在后续每次请求时都不会被调用。

当用户调用servlet的时候，该servlet的一个实例就会被创建，并且为每一个用户产生一个新的线程，init()用于进行一些初始化数据的加载和处理，这些数据会被用于servlet的整个生命周期

void init(ServletConfig config) throws ServletException;

为了防止重写该方法时开发者忘记将入参config赋值给成员变量config，故而提供了GenericServlet类进行了一次封装

public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
    this.config = config;
    this.init();
}

在进行Servlet重写时只需要重写不带参数的init方法即可

public void init() throws ServletException

该方法是由servlet容器调用的

什么时候触发初始化

有两种情况会进行Servlet的初始化

Servlet被客户端首次请求访问时触发初始化方法
如果配置了load-on-startup元素，则在Servlet容器启动该Servlet所属Web应用时就会初始化该Servlet

     <servlet>
         <servlet-name>dispatcherServlet</servlet-name>
         <servlet-class>
             org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
         </servlet-class>
         <load-on-startup>1</load-on-startup>
     </servlet>

重写init方法

GenericServlet实现了Servlet和ServletConfig，是一个抽象类，并对init(ServletConfig var1)方法进行了一层封装，有一个ServletConfig成员变量，在init()方法中进行了初始化，使得可以直接在GenericServlet中直接使用ServletConfig方法

而我们平时写Servlet大多是继承于HttpServlet类的，在对init方法进行重写时，重写不带参的init()方法即可

//GenericServlet类

public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
    this.config = config;
    this.init();
}

public void init() throws ServletException {
}

该方法由GenericServlet的调用，如果需要使用到ServletConfig则调用getServletConfig()方法来获取

service方法

service方法是实际处理请求的方法，servlet容器调用service方法来处理请求，并将响应写回到客户端，每次服务器接收到一个新的servlet请求时，服务器会产生一个新的线程来调用服务

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

处理请求逻辑

HttpServlet继承了GenericServlet，重写了service方法，将ServletRequest和ServletResponse转换为HttpServletRequest和HttpServletResponse，并根据不同的请求方式进行分发，doGet/doPost/doHead等

@Override
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
    throws ServletException, IOException
{
    HttpServletRequest  request;
    HttpServletResponse response;
    // 如果请求类型不相符，则抛出异常
    if (!(req instanceof HttpServletRequest &&
            res instanceof HttpServletResponse)) {
        throw new ServletException("non-HTTP request or response");
    }
  // 转换成Http的request和response
    request = (HttpServletRequest) req;
    response = (HttpServletResponse) res;
  // 进行http的处理方法
    service(request, response);
}

protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
        throws ServletException, IOException
    {
    // 获取请求类型
        String method = req.getMethod();
   // 根据不同的请求类型调用不同的方法
        if (method.equals(METHOD_GET)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            if (lastModified == -1) {
                // servlet doesn't support if-modified-since, no reason
                // to go through further expensive logic
                doGet(req, resp);
            } else {
                long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
                if (ifModifiedSince < lastModified) {
                    // If the servlet mod time is later, call doGet()
                    // Round down to the nearest second for a proper compare
                    // A ifModifiedSince of -1 will always be less
                    maybeSetLastModified(resp, lastModified);
                    doGet(req, resp);
                } else {
                    resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                }
            }

        } else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            maybeSetLastModified(resp, lastModified);
            doHead(req, resp);

        } else if (method.equals(METHOD_POST)) {
            doPost(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_PUT)) {
            doPut(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {
            doDelete(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {
            doOptions(req,resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {
            doTrace(req,resp);
            
        } else {
            //
            // Note that this means NO servlet supports whatever
            // method was requested, anywhere on this server.
            //

            String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
            Object[] errArgs = new Object[1];
            errArgs[0] = method;
            errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
            
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);
        }
    }

servlet可以在任何协议下访问 ,写的Servlet必须实现Servlet接口,在http协议下可以使用HttpServlet ，用来给Web访问的

在HttpServlet类中对于service()方法进行了处理，根据请求方式的不同，将请求分发到了不同的方法，而我们一般情况下写Servlet也是继承自HttpServlet的，所以在写请求处理逻辑时，只需要重写doGet()和doPost()方法即可

// HttpServlet类

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    String msg = lStrings.getString("http.method_get_not_supported");
    this.sendMethodNotAllowed(req, resp, msg);
}

protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String msg = lStrings.getString("http.method_post_not_supported");
        this.sendMethodNotAllowed(req, resp, msg);
}