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servlet技术

分类: 文章 • 2024-04-05 20:51:43


 初学JavaWeb开发，请远离各种框架，从Servlet开始。

        Web框架是开发者在使用某种语言编写Web应用服务端是关于架构的最佳实践。很多Web框架是从实际的Web项目抽取出来的，仅和Web的请求和响应处理有关，形成一个基础，在开发别的应用项目的时候则可以从这个剥离出来的基础做起，让开发者更关注具体的业务问题，而不是Web的请求和响应的控制。
        框架很多，但套路基本类似，帮你隐藏很多关于HTTP协议细节内容，专注功能开发。
        但对于一个初学者来说，过早的接触框架往往事倍功半！同样一个问题，换一种框架你可能需要从头开始研究。
        所以，作为Java Web技术的核心基础，Servlet的工作原理是必须掌握的，也是成为一名合格的Java Web技术开发人员的基本要求。
 
一、Servlet简介

1.servlet技术框架

servlet技术

        Servlet是Server与Applet的缩写，是服务端小程序的意思。是SUN公司提供的一门用于开发动态Web资源的技术。目前最新版本为3.1。
        Servlet本质上也是Java类，但要遵循Servlet规范进行编写，没有main()方法，它的创建、使用、销毁都由Servlet容器进行管理(如Tomcat)。
        Servlet是和HTTP协议是紧密联系的，其可以处理HTTP协议相关的所有内容。这也是Servlet应用广泛的原因之一。
        提供了Servlet功能的服务器，叫做Servlet容器，其常见容器有很多，如Tomcat, Jetty, resin, Oracle Application server, WebLogic Server, Glassfish, Websphere, JBoss等。

2，jsp与servlet的区别
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二、Servlet工作原理解析
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        1、一个HTTP请求的执行过程：
           客户端发出请求http://localhost:8080/xxx
           根据Web.xml文件的配置，找到<url-pattern>对应的<servlet-mapping>
           读取<servlet-mapping>中<servlet-name>的值
           找到<servlet-name>对应的<servlet-class>
           找到该class并加载执行该class
        2、Servlet的执行过程
           Servlet程序有Web服务器调用，当收到请求后，
           检查是否已装载并创建了该Servlet对象，如果没有则加载创建
           调用Servlet的init()方法初始化实例
           调用service()方法，处理请求并返回响应结果
           在服务器被停止或重启之前，调用destroy()方法释放资源
        3、Servlet接口实现类
           SUN公司定义了两个实现类，GenerricServlet和HttpServlet，其中后者是前者的子类，它在原有基础上添加了一些HTTP协议处理方法，它比GenerricServlet功能更强大，所以我们一般将自己的类继承自HttpServlet，并重写doGet方法和doPost方法，不需要重写Service方法。
         4、Servlet的一些细节
               4.1、由于客户端是通过URL地址访问web服务器中的资源，所以Servlet程序弱项被外界访问，必须把Servlet程序映射到一个URL地址上，这个工作在web.xml文件中使用<servlet>元素和<servlet-mapping>元素完成（在Servlet3.0规范的新特性中，该功能可以使用注解完成，不要求必须使用web.xml,只用注解更简单，该特性会在后文进行详细讲解）。
                    <servlet>元素用于注册Servlet，它包含两个主要的子元素：<servlet-name>和<servlet-class>，分别用于设置Servlet的注册名称和Servlet的完整类名（包+类）。
                    <servlet-mapping>元素用于映射一个已注册的Servlet的一个对外访问路径，它包含两个子元素：<servlet-name>和<url-pattern>，分别用于指定Servlet的注册名称和Servlet的对外访问路径（相对路径）。
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    <web-app>
    <servlet>
        <servlet-name>AnyName</servlet-name><!--自定义的逻辑名-->
        <servlet-class>HelloServlet</servlet-class><!--Servlet对应类的全类名-->
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>AnyName</servlet-name><!--上面定义的逻辑名-->
        <url-pattern>/demo/hello.html</url-pattern><!--匹配的URL-->
    </servlet-mapping>
</web-app>
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                 4.2、同一个Servlet可以被映射到多个URL上，即多个<servlet-mapping>元素的<servlet-name>子元素的设置值可以是同一个Servlet的注册名。

                  在Servlet映射到的URL中也可以使用*通配符，但是只能有两种固定的格式：
                  一种是“*.扩展名”。
                  另一种是以（/）开头并以（/*）结尾。
  1. servlet技术
    <!--方式一用于匹配所有某一扩展名的文件-->
<servlet-mapping>
    <servlet-name>AnyName</servlet-name>
    <url-pattern>*.do</url-pattern>
</servlet-mapping>
<!--方式二用于匹配某一文件夹下的所有文件-->
<servlet-mapping>
    <servlet-name>AnyName</servlet-name>
    <url-pattern>/action/*</url-pattern>
</servlet-mapping>
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                       两个特点：可以精确匹配，就用精确匹配，最后使用范围最宽泛的匹配

                                 /* 的优先级高于 *.扩展名 会先匹配
             4.3、如果某个Servlet的映射路径只有一个（/）,那么这个Servlet就成为当前Web应用程序的缺省Servlet。
                    凡是在web.xml文件中找不到匹配的<servlet-mapping>元素的URL，它们的请求访问都将交给缺省Servlet处理，也就是说，缺省Servlet用于处理所有其他Servlet都不处理的访问请求。
                    在tomcat的安装目录/conf/web.xml中，注册了一个名称org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet，并将这个Servlet设置为缺省Servlet。
                    当访问Tomcat服务器中的某个静态HTML文件或图片等资源时，实际上是在访问这个缺省Servlet。
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          5、Servlet的生命周期
              Servlet没有main()方法，不能独立运行，它的运行完全由Servlet引擎来控制和调度。
              针对客户端的多次Servlet请求，通常情况下，服务器只会在第一次请求的时候创建一个Servlet实例对象，并驻留在内存中，为后续的其他请求服务，直至web容器退出，Servlet实例对象才会销毁。
              在Servlet的整个生命周期内，Servlet的init()方法只被调用一次，而对于每一个请求都会调用一次Servlet的service()方法service根据请求方式调用doGet或doPost方法
              如果在<servlet>元素中配置了一个<load-on-startup>元素，那么WEB应用程序在启动时，就会装载并创建实例对象、以及调用Servlet实例对象的init()方法。可以在启动的时候为整个WEB应用创建一些必要的的资源或连接。但如果所有的Servlet都启动加载，则会大大增加服务器负担，而且有些Servlet永远也不会被客户访问到，白白浪费资源，所以从性能角度，应合理利用该特性。
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<servlet>
    <servlet-name>invoker</servlet-name>
    <servlet-class>
            org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
    </servlet-class>
    <load-on-startup>2</load-on-startup><!--数字表示启动加载的优先级，大于0-->
</servlet>
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          6、ServletConfig对象

                在Servlet的配置文件中，可以使用一个或对个<init-param>标签为Servlet配置一些初始化参数。
                当Servlet配置了初始化参数后，web容器在创建Servlet实例对象时，会自动将这些初始化参数封装到ServletConfig对象中，并在调用Servlet的init方法时，将ServletConfig对象传似给Servlet，开发者可以通过ServletConfig对象得到初始化参数信息。
           7、ServletContext对象
                WEB容器在启动时，它会为每个WEB应用程序都创建一个对应的Servlet对象，它代表当前web应用。
                ServletConfig对象中维护了ServletContext对象的引用，开发者在编写Servlet是，可以通过ServletConfig.getServletContext方法获得该对象。
                由于一个WEB应用中的所有Servlet共享同一个ServletContext对象，因此Servlet对象之间可以通过ServletContext对象来实现通讯。ServletContext对象通常也被称之为Context域对象。
                 多个Servlet通过ServletContext对象实现数据共享。要确保注意线程安全。
                 可以通过ServletContext对象获取WEB应用的初始化参数。
                 可以实现Servlet的转发。getRequestDispatcher()方法
          8、Servlet常用容器Tomcat(左图：Tomcat容器；右图：Servlet的执行流程)
              servlet技术  servlet技术
          9、Servlet体系结构（接口）
               servlet技术
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             从上图可以看出Servlet规范是基于这几个类运转的，与Servlet主动关联的是三个类：ServletConfig、ServletRequest、ServletResponse。这三个类都是通过容器传递给Servlet的。
             ServletConfig接口中的方法都是为了获取这个Servlet的一些配置属性，而这些配置属性可能在Servlet运行时被用到。
             ServletContext就是这些配置属性的上下文环境。
 
三、Servlet中的Session与Cookie
           Servlet能够给我们提供两部分数据，一个是在Servlet初始化时调用init方法设置的ServletConfig，它基本包含了Servlet本身和Servlet所运行的Servlet容器中的基本信息。另一个是ServletRequest提供的这次请求的HTTP协议信息，这部分需要很清楚HTTP协议。
           Session与Cookie的作用都是为了保持访问用户与后端服务器的交互状态，各有优缺点。然而具有讽刺意味的是它们优点和它们的使用场景又是矛盾的，例如使用 Cookie 来传递信息时，随着 Cookie 个数的增多和访问量的增加，它占用的网络带宽也很大，试想假如 Cookie 占用 200 个字节，如果一天的 PV 有几亿的时候，它要占用多少带宽。所以大访问量的时候希望用 Session，但是 Session 的致命弱点是不容易在多台服务器之间共享，所以这也限制了 Session 的使用。

           Session正常工作的实现方式：

               基于URL Path Parameter，默认支持
               基于Cookie，若不修改Context中的cookie标识，默认支持
               基于SSL，默认不支持，只有connector.getAttribute（"SSLEnabled"）为true时才支持。
 
四、Servlet中的Listener

（可以实现在线人数的监视）

        整个Tomcat服务器中Listener使用的非常广泛，它是基于观察者模式的，Listener的设计对开发Servlet应用程序提供了一种快捷的手段，能够方便的从另一个纵向唯独控制程序和数据，目前Servlet中提供了5中两类事件的观察者接口，他们分别是：4个EventListener类型的，ServletContextAttributeListener、ServletRequestAttributeListener、ServletRequestListener、HttpSessionAttributeListener 和 2 个 LifecycleListeners 类型的，ServletContextListener、HttpSessionListener。
           它们基本上涵盖了整个Servlet生命周期中，你感兴趣的每种事件，这些Listener的实现类可以配置在web.xml中的<listener>标签中，当然也可以在应用程序中动态添加Listener，但是ServletContextListener在容器启动之后就不能再添加新的，因为它监听的事件已经不会再出现。掌握这些Listener的使用，能够让我们的程序设计的更加灵活。
 
五、Servlet3.0新特性注解
        前面介绍过Servlet3.0提供了注解(annotation)，使得不再需要在web.xml文件中进行Servlet的部署描述。
        开发者可以使用@WebServlet注解将一个继承于javax.servlet.http.HttpServlet的类标注为可以处理用户请求的Servlet。   
　　@WebServlet注解的相关属性
NO. 属性名 描述
1 asyncSupported 声明Servlet是否支持异步操作模式
2 description Servlet的描述信息
3 displayName Servlet的显示名称
3 initParams Servlet的初始化参数
5 name Servlet的名称
6 urlPatterns Servlet的访问URL
7 value Servlet的访问URL

         Servlet的访问URL是Servlet的必选属性，可以选择使用urlPatterns或者value定义。


第二部分：

一、Servlet之Request
        Web服务器会对收到的每一次客户端http请求分别创建一个用于代表请求的request对象和代表响应的response对象。要获取客户端提交的数据需通过request，要想容器输出数据需通过response。
        1、HttpServletRequest
           HttpServletRequest对象代表客户端的请求，当客户端通过HTTP协议访问服务器时，HTTP请求头中的所有信息都封装在这个对象中，开发人员通过这个对象的方法可以得到客户的相关信息。
        2、Request常用方法（参考官方API）
            获得客户机信息：
                 getRequestURL，返回客户端发出请求时的完整URL
                 getRequestURI, 返回请求行中的资源名部分
                 getQueryString, 返回请求行中的查询字符串，通常为？后边携带的参数信息
                 getRemoteAddr, 返回客户端IP地址
                 getRemoteHost, 返回客户端的主机名
                 getRemotePort, 返回客户端的网络端口号
                 getLocalAddr, 返回Web服务器的IP地址
                 getLocalName, 返回Web服务器的主机名
                 getMethod, 返回客户端的请求方式（get/post）
             获得客户机请求头：
                 getHeader() 
                 getHeaders()
                 getHeaderNames()
             获得客户机请求参数：
                 getParameter()
                 getParameterValues()
                 getParameterNames
        3、Request请求参数的中文乱码问题
              一般浏览器使用什么编码，则传送的数据就以什么编码，但有许多Web浏览器不发送带有“content-type”头信息的字符编码限定符，而由读取http请求的代码类决定自读的编码方式。
              默认情况下，如果客户端请求未定义编码限定符，容器（如Tomcat）会用“ISO-8859-1”去创建request reader 和解析post数据。
              注意：自从Tomcat5.x开始，GET和POST方法提交的信息，Tomcat采用了不同的方式来处理编码，对于POST请求，Tomcat会仍然使用request.setCharacterEncoding方法所设置的编码来处理，如果未设置，则使用默认的"ISO-8859-1"编码。而对GET请求，并不会考虑使用request.setCharacterEncoding方法设置编码，而会永远使用“ISO-8859-1”编码。        
              所以，一般的解决方式为：
                    POST方式：在最开始设置request.setCharacterEncoding("UTF-8")
                    GET方式： new String(username.getBytes("ISO-8859-1"),"UTF-8")
                    修改Tomcat的配置可以解决URL中中文编码问题：<Connector URIEncoding="UTF-8"/>
          4、转发和包含
                 一个Servlet对象无法获得另一个Servlet对象的引用，如果需要多个Servlet组件共同协作（数据传递），只能使用Servlet规范提供的请求转发和包含这两种方式：
                  请求转发：Servlet（源组件）先对客户请求最初一些预处理操作，然后把请求转发给其他web组件（目标组件）来完成包括生成响应结果在内的后续操作。
                  包含： Servlet（源组件）把其他web组件（目标组件）生成的响应结果包含到自身的响应结果中。
                  两者共同点：
                         源组件和目标组件处理的都是同一个酷虎请求，源组件和目标组件共享同一个ServletRequest和ServletResponse对象。
                         目标组件可以为Servlet、JSP、HTML文档等
                         都依赖javax.servlet.RequestDispatcher接口。
           5、RequestDispatcher请求分发器
                     它包含两个方法：
                       forward（）：把请求转发给目标组件
                       include（）：包含目标组件的响应结果
                     得到RequestDispatcher对象
                         1、ServletContext对象的getRequestDispatcher（String path1）。path1必须用绝对路径，即以‘/’开头，若用相对路径会抛出IllegalArgumentException异常
                         2、ServletRequest对象的getRequestDispatcher(String path2)。 path2可以用绝对路径也可以用相对路径。
                     如果使用forward（）方法，只会返回目标组件的响应结果，所以不应该在源组件中提交响应结果，而且，如果在源组件调用了Response的flush或close方法，会抛出IllegalStateException异常
                     如果使用include（）方法，则源组件与目标组件的输出都会被添加到响应结果中，在目标组件对响应头做的修改会被忽略
           6、请求范围
                     web应用范围内的共享数据作为ServletContext对象的属性而存在，只要共享ServletContext对象也就共享了其属性。
                     请求范围内的共享数据作为ServletRequest对象的属性而存在，只要共享了ServletRequest对象，也就共享了其数据。
 
二、Servlet之Response
          1、HttpServletResponse
             HttpServletResponse对象代表服务器的响应，这个对象中封装了向客户端发送数据、发送响应头，发送响应状态码的方法。
          2、Response常用方法
             setStatus();设置状态码
             setHeader();设置响应头
             getWriter();返回一个响应的打印流
             getOutputStream();返回一个响应的字节输出流
             注意：getWriter与getOutputStream两个方法相互排斥，调用了其中一个方法后就不能再调用另一个，否侧会抛出异常，Servlet引擎会检查输出流是否关闭，并调用close方法，所以不需要自己关闭。
          3、Response中的中文问题
             通过设置响应头告知客户端编码方式：response.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF-8")
             通过meta标签模拟请求头：:out.write("<meta http-equiv='Content-Type' content='text/html; charset=utf-8' />".getBytes())
             通过直接方法：response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");这条语句的作用是将自己的编码设置为UTF-8，并告诉浏览器使用UTF-8解码
          4、Response常见应用
              控制浏览器定时刷新：response.setHeader("Refresh","2");也可以定时刷新到某一个URL
              控制浏览器缓存当前文档：
response.addDateHeader("Expires",System.currentTimeMillis()+1000*60*60);//缓存一小时，对于一些不怎么变化的数据，利用缓存能减轻服务器的负担
              请求重定向：response.sendRedirect(location);
              重定向特点：
                 Servlet源组件生成的响应结果不会被发送到客户端，response.sendRedirect(location)方法一律返回状态码为302的响应结果。
                 如果源组件在进行重定向之前，已经提交了响应结果，会抛出IllegalStateException异常，所以，不应该在元组件中提交响应结果。
                 Servlet源组件重定向语句后面的代码也会执行。
                 源组件和目标组件不共享一个ServletRequest对象。
                 对于response.sendRedirect(location)方法的参数，如果以"/"开头，表示相当于当前服务器根路径的URL。以"http://"开头，表示一个完整路径。
                 目标组件不必是同一个服务器上的同一个web应用的组件，它可以是任意一个有效的网页。
 
三、Cookie&Session
        1、什么是会话：     
            用户开一个浏览器，点击对个超链接，访问服务器多个Web资源，然后关闭浏览器，整个过程称之为一个会话（有时长限制）。
            每个用户在使用浏览器与服务器进行会话的过程中，不可避免各自会产生一些数据，程序要想办法为每个用户保存这些数据。
        2、保存会话数据的两种技术：
              Cookie（小甜点）：Cookie是客户端技术，程序把每个用户的数据以cookie的形式写给用户各自的浏览器。当用户使用浏览器再去访问服务器中的Web资源时，就会带着各自的数据去。这样，web资源处理的就是用户各自的数据了。
              HttpSession：Session是服务器端技术，利用这个技术，服务器在运行时可以为每一个用户的浏览器 创建一个其独享的HttpSession对象，由于session为用户浏览器独享，所以用户在访问服务器的web资源时，可以把各自的数据放在各自的session中，当用户再去访问服务器中的其他web资源是，其他web资源在从用户各自的session中取出数据为用户服务。
        3、Cookie API
            javax.servlet.http.Cookie类用于创建一个Cookie，response接口中定义了一个addCookie方法，它用于在其响应头中增加一个相应的Set-Cookie头字段。同样，request接口中也定义了一个个头Cookie方法，它用于获取客户端提交的Cookie。Cookie类的方法：
          public Cookie(String name,String value);
          setValue与getValue方法
          setMaxAge与getMaxAge方法
          setPath与getPath方法
          setDomain与getDomain方法
          getName方法
          由于Cookie保存在客户端，所有，给不给传Cookie是由浏览器决定的，取决于MYURL.startWith(domain+path)完全匹配。domain是主机名加端口号，path是从第一个"/"开始的文件路径。
          cookie.setPath("/");可以让该cookie在同一个服务器下的多个项目共享。
        4、Cookie细节
            一个Cookie只能表示一种信息，它至少患有一个标识该信息的名称(name)和设置值(value)。
            一个Web应用可以给一个浏览器发送多个Cookie；一个浏览器也可以存储多个Web网站的Cookie。
            每个浏览器有自己默认的存放Cookie个数，并限制每个站点存放Cookie的个数，每个Cookie的大小限制为4kb。
            如果创建了一个cookie，并将它发送到浏览器，默认情况下它是一个会话级别的cookie(即存储在浏览器的内存中)，用户退出浏览器之后即被删除，若希望浏览器将该cookie存储在磁盘上，则需要使用maxAge，并给出一个以秒为单位的时间。将最大时效设为0则是命令浏览器删除该cookie。
            注意，删除cookie是，path必须一致，否则不会删除。   
        5、Session       
            在web开发中，服务器可以为每个用户浏览器创建一个会话对象（Session对象），把用户数据写到用户浏览器独占的Session中，当前用户使一个浏览器独占一个Session对象。因此，需要保存用户数据时，服务器程序可以用Session保存，统一浏览器可以从用户的Session中取出该用户的数据，为用户服务。
            Session对象有服务器创建，开发人员可以调用request对象的getSession方法得到Session对象。
            浏览器第一次请求时，服务器会在响应头中加入Set-Cookie: JSESSIONID=022841F4A201530430481C66F0D29FB8; Path=/Day28ServletResponse/; HttpOnly。当浏览器下次请求时会携带这个Session的唯一标识，Cookie: JSESSIONID=022841F4A201530430481C66F0D29FB8。服务器就之后是同一个用户的行为了。
            服务器内存中的每个Session都有一个32位的id作为唯一标识，Tomcat为每个Session默认的生存时间为30分中。
         6、浏览器禁用Cookie之后的Session处理
             浏览器禁用Cookie之后，就无法再请求中携带JSESSIONID内容，所以导致服务器共享出问题。Java提供URL重写方案：
             response.encodeRedirectURL（url）;对sendRedirect方法的URL地址进行重写。
             response.encodeURL(url);对表单action和超链接的url地址进行重写。
             如果用户浏览器没有禁用Cookie，重写方法什么也不做；如果用户浏览器禁用了Cookie，则重写方法在每个URL地址中携带JSESSIONID，服务器保证了一个用户的每一个请求行为携带SessionID，从而保证Session的作用。
             Session的invalidate()方法使Session立刻失效。
             可以在项目的web.xml中配置Session失效时间。
 
 
四、Servlet高级特性--过滤器
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        1、过滤器概述：
         过滤器是Servlet2.3规范新增的功能，也是Servlet容器管理的对象，其结构同Servlet很类似，比如init()方法，destory()方法， 但是功能不同，过滤器主要是在源数据与目的数据之间起过滤作用的中间组件。
        2、过滤器链
         在一个Web应用中，可以一次编写多个过滤器，这些过滤器组合起来，称为一个过滤器链，其执行顺序为注册顺序，先注册的会先执行
        3、编码转换过滤器
          在JavaWeb开发中，初学者经常会遇到java乱码的问题，统一字符编码，是解决乱码问题非常有效的手段，在Web开发中，可以使用过滤器对请求中的参数信息进行编码转换。
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        4、权限校验过滤器(清楚整个处理流程)
           根据不同的权限，用户分别能够访问不同的页面。

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