Servlet学习

一、Servlet是什么？

Java Servlet 是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自 Web 浏览器或其他 HTTP 客户端的请求和 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间的中间层。

使用 Servlet，您可以收集来自网页表单的用户输入，呈现来自数据库或者其他源的记录，还可以动态创建网页。

java Servlet 通常情况下与使用 CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口）实现的程序可以达到异曲同工的效果。但是相比于 CGI，Servlet 有以下几点优势：

1、性能明显更好。

2、Servlet 在 Web 服务器的地址空间内执行。这样它就没有必要再创建一个单独的进程来处理每个客户端请求。

3、Servlet 是独立于平台的，因为它们是用 Java 编写的。

4、服务器上的 Java 安全管理器执行了一系列限制，以保护服务器计算机上的资源。因此，Servlet 是可信的。

5、Java 类库的全部功能对 Servlet 来说都是可用的。它可以通过 sockets 和 RMI 机制与 applets、数据库或其他软件进行交互。

二、Servlet的声明周期

Servlet 生命周期：Servlet 加载—>实例化—>服务—>销毁。:

1、init（）：在Servlet的生命周期中，仅执行一次init()方法。它是在服务器装入Servlet时执行的，负责初始化Servlet对象。可以配置服务器，以在启动服务器或客户机首次访问Servlet时装入Servlet。无论有多少客户机访问Servlet，都不会重复执行init（）。

2、service（）：它是Servlet的核心，负责响应客户的请求。每当一个客户请求一个HttpServlet对象，该对象的Service()方法就要调用，而且传递给这个方法一个“请求”（ServletRequest）对象和一个“响应”（ServletResponse）对象作为参数。在HttpServlet中已存在Service()方法。默认的服务功能是调用与HTTP请求的方法相应的do功能。

3、destroy()： 仅执行一次，在服务器端停止且卸载Servlet时执行该方法。当Servlet对象退出生命周期时，负责释放占用的资源。一个Servlet在运行service()方法时可能会产生其他的线程，因此需要确认在调用destroy()方法时，这些线程已经终止或完成。

4、最后，Servlet 是由 JVM 的垃圾回收器进行垃圾回收的。

步骤：

1.Web Client 向Servlet容器（Tomcat）发出Http请求

2.Servlet容器接收Web Client的请求

3.Servlet容器创建一个HttpRequest对象，将Web Client请求的信息封装到这个对象中。

4.Servlet容器创建一个HttpResponse对象

5.Servlet容器调用HttpServlet对象的service方法，把HttpRequest对象与HttpResponse对象作为参数传给 HttpServlet 对象。

6.HttpServlet调用HttpRequest对象的有关方法，获取Http请求信息。

7.HttpServlet调用HttpResponse对象的有关方法，生成响应数据。

8.Servlet容器把HttpServlet的响应结果传给Web Client。

Servlet工作原理：

1、首先简单解释一下Servlet接收和响应客户请求的过程，首先客户发送一个请求，Servlet是调用service()方法对请求进行响应的，通过源代码可见，service()方法中对请求的方式进行了匹配，选择调用doGet,doPost等这些方法，然后再进入对应的方法中调用逻辑层的方法，实现对客户的响应。在Servlet接口和GenericServlet中是没有doGet（）、doPost（）等等这些方法的，HttpServlet中定义了这些方法，但是都是返回error信息，所以，我们每次定义一个Servlet的时候，都必须实现doGet或doPost等这些方法。

2、每一个自定义的Servlet都必须实现Servlet的接口，Servlet接口中定义了五个方法，其中比较重要的三个方法涉及到Servlet的生命周期，分别是上文提到的init(),service(),destroy()方法。GenericServlet是一个通用的，不特定于任何协议的Servlet,它实现了Servlet接口。而HttpServlet继承于GenericServlet，因此HttpServlet也实现了Servlet接口。所以我们定义Servlet的时候只需要继承HttpServlet即可。

3、Servlet接口和GenericServlet是不特定于任何协议的，而HttpServlet是特定于HTTP协议的类，所以HttpServlet中实现了service()方法，并将请求ServletRequest、ServletResponse 强转为HttpRequest 和 HttpResponse。

三、Servlet的单实例多线程

不同的用户同时对同一个业务（如注册）发出请求，那这个时候容器里产生的有是几个servlet实例呢？

只有一个servlet实例。一个servlet是在第一次被访问时加载到内存并实例化的。同样的业务请求共享一个servlet实例。不同的业务请求一般对应不同的servlet。
由于Servlet/JSP默认是以多线程模式执行的，所以，在编写代码时需要非常细致地考虑多线程的安全性问题。

JSP的中存在的多线程问题：

当客户端第一次请求某一个JSP文件时，服务端把该JSP编译成一个CLASS文件，并创建一个该类的实例，然后创建一个线程处理CLIENT端的请求。如果有多个客户端同时请求该JSP文件，则服务端会创建多个线程。每个客户端请求对应一个线程。以多线程方式执行可大大降低对系统的资源需求,提高系统的并发量及响应时间

对JSP中可能用的的变量说明如下:

实例变量: 实例变量是在堆中分配的,并被属于该实例的所有线程共享，所以不是线程安全的。

JSP中用到的OUT,REQUEST,RESPONSE,SESSION,CONFIG,PAGE,PAGECONXT是线程安全的(因为每个线程对应的request，respone对象都是不一样的，不存在共享问题), APPLICATION在整个系统内被使用,所以不是线程安全的。

局部变量: 局部变量在堆栈中分配,因为每个线程都有它自己的堆栈空间,所以是线程安全的.

静态类: 静态类不用被实例化,就可直接使用,也不是线程安全的.

外部资源: 在程序中可能会有多个线程或进程同时操作同一个资源(如:多个线程或进程同时对一个文件进行写操作).此时也要注意同步问题.

Servlet单实例多线程机制：

Servlet采用多线程来处理多个请求同时访问。servlet依赖于一个线程池来服务请求。线程池实际上是一系列的工作者线程集合。Servlet使用一个调度线程来管理工作者线程。

当容器收到一个Servlet请求，调度线程从线程池中选出一个工作者线程,将请求传递给该工作者线程，然后由该线程来执行Servlet的service方法。当这个线程正在执行的时候,容器收到另外一个请求,调度线程同样从线程池中选出另一个工作者线程来服务新的请求,容器并不关心这个请求是否访问的是同一个Servlet.当容器同时收到对同一个Servlet的多个请求的时候，那么这个Servlet的service()方法将在多线程中并发执行。

Servlet容器默认采用单实例多线程的方式来处理请求，这样减少产生Servlet实例的开销，提升了对请求的响应时间，对于Tomcat可以在server.xml中通过元素设置线程池中线程的数目。

四、开发线程安全的Servlet

1、实现 SingleThreadModel 接口

该接口指定了系统如何处理对同一个Servlet的调用。如果一个Servlet被这个接口指定,那么在这个Servlet中的service方法将不会有两个线程被同时执行，当然也就不存在线程安全的问题。这种方法只要将前面的Concurrent Test类的类头定义更改为：

Public class Concurrent Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel { ………… }  

2、同步对共享数据的操作

使用synchronized 关键字能保证一次只有一个线程可以访问被保护的区段

3、避免使用实例变量

本实例中的线程安全问题是由实例变量造成的，只要在Servlet里面的任何方法里面都不使用实例变量，那么该Servlet就是线程安全的。

注意对比:

1) Struts2的Action是原型，非单实例的；会对每一个请求,产生一个Action的实例来处理。
Struts1 Action是单实例的，spring mvc的controller也是如此。因此开发时要求必须是线程安全的，因为仅有Action的一个实例来处理所有的请求。单例策略限制了Struts1 Action能作的事，并且要在开发时特别小心。Action资源必须是线程安全的或同步的。

2) Struts1的Action,Spring的Ioc容器管理的bean 默认是单实例的.
Spring的Ioc容器管理的bean 默认是单实例的。
Struts2 Action对象为每一个请求产生一个实例，因此没有线程安全问题。（实际上，servlet容器给每个请求产生许多可丢弃的对象，并且不会导致性能和垃圾回收问题）。
当Spring管理Struts2的Action时，bean默认是单实例的，可以通过配置参数将其设置为原型。(scope=”prototype ）

五、Servlet与jsp的区别

1.jsp经编译后就变成了Servlet.(JSP的本质就是Servlet，JVM只能识别java的类，不能识别JSP的代码,Web容器将JSP的代码编译成JVM能够识别的java类)
2.jsp更擅长表现于页面显示,servlet更擅长于逻辑控制.
3.Servlet中没有内置对象，内置对象都是必须通过HttpServletRequest对象，HttpServletResponse对象以及HttpServlet对象得到.Jsp是Servlet的一种简化，使用Jsp只需要完成程序员需要输出到客户端的内容，Jsp中的Java脚本如何镶嵌到一个类中，由Jsp容器完成。而Servlet则是个完整的Java类，这个类的Service方法用于生成对客户端的响应。
4.对于静态HTML标签，Servlet都必须使用页面输出流逐行输出