JavaWeb_Servlet开发

Servlet简介

Servlet是sun公司提供的一门用于开发动态web资源的技术。

• 还有一种动态web资源开发技术是Jsp，jsp说白了就是Servlet

Sun公司在其API中提供了一个servlet接口，用户若想开发一个动态web资源(即开发一个Java程序向浏览器输出数据)，需要完成以下2个步骤：

1. 编写一个Java类，实现servlet接口。
2. 把开发好的Java类部署到web服务器中。

快速入门，用servlet向浏览器输出“hello servlet”。

• 阅读Servlet API，解决两个问题：
  • J2EE有13门技术，Servlet是其中一个。
  • Life cycle methods：生命周期相关的方法，就是在特定时刻执行的方法。包括：init，service，destroy
• 输出hello servlet的java代码应该写在servlet的哪个方法内？
  • service方法中
• 如何向IE浏览器输出数据？
  • Service方法由服务器调用，会传入请求和响应对象，通过响应对象拿到与浏览器相关的输出流对象
  • 手写servlet步骤：

1. 在tomat中建立一个web应用，然后在web应用中新建一个\WEB-INF\classes目录，
2. 在classes目录中新建一个FirstServlet的java类，注意需要抛出ServletException不能简写为只抛出Exception
3. 编译servlet，想成功需要做到：1.将servlet相关API所需的jar包加入classpath中（可在tomcat中找，因为它可以运行servlet：lib中的servlet-api.jar），在dos中：set classpath=%classpath%;“该jar包的路径名”2.在DOS中编译的时候先进入servlet类所在的目录，然后带包名编译（这样会生成包文件夹）：javac –d . FirstServlet.java，点代表把编译后的结果保存在当前目录中
4. 在WEB-INFI目录中新建一个web.xml，为该servlet配置一个对外访问路径。可以照着tomcat的同名文件抄头抄屁股
5. 启动服务器访问

• 手动给服务器做开发，类要有包名，并且是public修饰，因为是给服务器调用的。

Servlet在web应用中的位置

提示：按照一种约定俗成的称呼习惯，通常我们也把实现了servlet接口的java程序，称之为Servlet。

Servlet的运行过程

UML图描述调用过程

• 图中没有destroy方法，因为在servlet的生命周期中，用户访问完servlet之后该对象不会被摧毁，所以destroy方法不会被执行
• 面试时问对象的生命周期就答：何时生，何时死，中间有什么方法会被执行：
  • 生：servlet对象是用户第一次访问的时候被创建，之后会驻留在服务器里面响应后续的请求，
  • 生命周期中方法的执行：一旦创建，init方法会被执行，对于客户端的每次请求，service方法会被执行
  • 死：Servlet被摧毁的时候destroy方法会被执行。web服务器停止（关掉web服务器或者删除web应用）的时候会被摧毁

Servlet程序是由WEB服务器调用，web服务器收到客户端的Servlet访问请求后：

1. Web服务器首先检查是否已经装载并创建了该Servlet的实例对象。如果是，则直接执行第④步，否则，执行第②步。
2. 装载并创建该Servlet的一个实例对象。（使用了反射） 
3. 调用Servlet实例对象的init()方法。
4. 创建一个用于封装HTTP请求消息的HttpServletRequest对象和一个代表HTTP响应消息的HttpServletResponse对象，然后调用Servlet的service()方法并将请求和响应对象作为参数传递进去。
5. WEB应用程序被停止或重新启动之前，Servlet引擎将卸载Servlet，并在卸载之前调用Servlet的destroy()方法。 

在Eclipse中开发Servlet

在eclipse中新建一个web project工程，eclipse会自动创建下图所示目录结构，也会自动导入将J2SE和J2EE相关API，不用自己添加jar包。

• 一般选择J2EE1.4，纯洁些，避免第三方jar包冲突，注意：此时为了使用java的泛型等技术，编译器的版本还是要高于1.4
• 可以导入tomcat源码，使参数名易看

点击配置文件（比如web.xml），选择source，进入编辑页面
获取该java文件完整路径名：右键单击一个java文件，选择copy qulified name，然后在配置文件中（比如web.xml）粘贴，就可以获取该java文件完整路径名。（注意：servlet-class标签中一定是包名.类名，类名不加后缀的.java，注意格式！）
在eclipse中集成一台tomcat服务器：

• windows->preferences->myeclipse enterprise workbench->servers->tomcat->选择需要版本->tomcat home directory选择tomcat所在目录，点确定注意一定要选择左上角的enable
• 因为tomcat是一个java程序，所以还需要指定tomcat运行的java虚拟机jdk，在选择的tomcat版本下点JDK，一般不用改，使用默认即可，Launch中选择debug模式，方便调试程序

部署web应用至服务器：

• 点击deploy按钮进入管理部署界面，选择工程名，然后增加对应服务器，如果原服务器中有重名的工程，就会提示备份、删除或覆盖。
• 当修改了源程序后，可以点deploy按钮选择服务器进行重新部署redeploy，这样就不用重启服务器了

启动Tomcat:

• 选择run servers按钮的下拉列表，点run。
• 如果在console中出现UnsupportedClassVersionError：是编译版本高，运行的虚拟机版本低，可以将运行的版本配置高

Servlet接口实现类

Servlet接口SUN公司定义了两个默认实现类，分别为：GenericServlet、HttpServlet。
HttpServlet指能够处理HTTP请求的servlet，它在原有Servlet接口上添加了一些与HTTP协议处理方法，它比Servlet接口的功能更为强大。因此开发人员在编写Servlet时，通常应继承这个类，而避免直接去实现Servlet接口。
HttpServlet在实现Servlet接口时，覆写了service方法，该方法体内的代码会自动判断用户的请求方式，如为GET请求，则调用HttpServlet的doGet方法，如为Post请求，则调用doPost方法。因此，开发人员在编写Servlet时，通常只需要覆写doGet或doPost方法，而不要去覆写service方法。

• 客户机请求方式有很多种，但是常用的就get和post两种
• 默认是get请求，所以为了省事，通常在doPost方法中调用doGet方法。

阅读HttpServlet API文档

• 快捷键Alt+<-：返回上一查看位置

新建Servlet模板操作：

• Eclipse可以直接新建Servlet模板，并在web.xml文件中自动完成部署。
• 除了继承抽象方法以外，只需勾选doGet和doPost两种方法即可。点击next，配置web.xml映射（display name和description是注释，可以去掉）。最后点击完成
• 技巧：如果一个类的类名写错了，需要修改，必须在重构中重命名，这样被别人调用的地方也会随之一起更改。但是还要注意修改web.xml文件！
• 修改Servlet模板：进入MyEclipse根目录，搜索Servlet.java文件，修改里面的doGet和doPost方法，可能找不到该文件，需要解压缩jar包进行更改。

Servlet的一些细节

技巧：当复制一个工程，然后更改了工程名，此时需要使发布的工程名也要一致，就需要进行配置：点一下工程的属性->MyEclipse->Web（有的版本web在project facets下）->在Web Context-root中更改。

Servlet的映射

由于客户端是通过URL地址访问web服务器中的资源，所以Servlet程序若想被外界访问，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。
<servlet>元素用于注册Servlet，它包含有两个主要的子元素：<servlet-name>和<servlet-class>，分别用于设置Servlet的注册名称和Servlet的完整类名（有包名，无.java）。 
一个<servlet-mapping>元素用于映射一个已注册的Servlet的一个对外访问路径，它包含有两个子元素：<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。例如：

<web-app><servlet><servlet-name>AnyName</servlet-name><servlet-class>HelloServlet</servlet-class></servlet><servlet-mapping><servlet-name>AnyName</servlet-name><url-pattern>/demo/hello.html</url-pattern></servlet-mapping></web-app>

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。

• 伪静态：可以将一个动态web资源映射成为一个静态web资源名称 

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：一种格式是“*.扩展名”，另一种格式是以正斜杠（/）开头并以“/*”结尾。

<servlet-mapping><servlet-name>AnyName</servlet-name><url-pattern>*.do</url-pattern></servlet-mapping>

<servlet-mapping><servlet-name>AnyName</servlet-name><url-pattern>/action/*</url-pattern></servlet-mapping>

改动了web.xml文件之后不需要重新发布，因为服务器会自动监测到改动并加载，这是由于在conf目录下的context.xml文件中的配置了web.xml文件，所以就会被所有的web应用所加载

地址冲突

对于如下的一些映射关系：

• Servlet1 映射到 /abc/* 
• Servlet2 映射到 /* 
• Servlet3 映射到 /abc 
• Servlet4 映射到 *.do 

问题：

• 当请求URL为“/abc/a.html”，“/abc/*”和“/*”都匹配，哪个servlet响应
  • Servlet引擎将调用Servlet1。因为长得像
• 当请求URL为“/abc”时，“/abc/*”和“/abc”都匹配，哪个servlet响应
  • Servlet引擎将调用Servlet3。因为长得像
• 当请求URL为“/abc/a.do”时，“/abc/*”和“*.do”都匹配，哪个servlet响应
  • Servlet引擎将调用Servlet1。因为*为首的优先级最低
• 当请求URL为“/a.do”时，“/*”和“*.do”都匹配，哪个servlet响应
  • Servlet引擎将调用Servlet2。因为*为首的优先级最低
• 当请求URL为“/xxx/yyy/a.do”时，“/*”和“*.do”都匹配，哪个servlet响应
  • Servlet引擎将调用Servlet2。因为*为首的优先级最低

Servlet的运行原理解释

Servlet是一个供其他Java程序（Servlet引擎）调用的Java类，它不能独立运行，它的运行完全由Servlet引擎来控制和调度。

• Web服务器里用来调用servlet的程序称之为servlet引擎

针对客户端的多次Servlet请求，通常情况下，服务器只会创建一个Servlet实例对象，也就是说Servlet实例对象一旦创建，它就会驻留在内存中，为后续的其它请求服务，直至web容器退出，servlet实例对象才会销毁。

• 证明只有一个servlet对象：分别覆盖init和destroy方法，加入输出语句，并两次访问该servlet并观察init执行。再停掉服务器（注意不是停掉虚拟机）观察destroy的执行

在Servlet的整个生命周期内，Servlet的init方法只被调用一次。而对一个Servlet的每次访问请求都导致Servlet引擎调用一次servlet的service方法。对于每次访问请求，Servlet引擎都会创建一个新的HttpServletRequest请求对象和一个新的HttpServletResponse响应对象（请求结束，这两个对象就摧毁了，生命周期短，所以只要不是并发访问，服务器就不会崩溃），然后将这两个对象作为参数传递给它调用的Servlet的service()方法，service方法再根据请求方式分别调用doXXX方法。 

load-on-startup元素

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Servlet的实例对象、以及调用Servlet实例对象的init()方法。

• 举例：

          <servlet><servlet-name>invoker</servlet-name><servlet-class>org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet</servlet-class><load-on-startup>2</load-on-startup>//数字越小，启动优先级越高</servlet>

用途：为web应用写一个InitServlet，这个servlet配置为启动时装载，为整个web应用创建必要的数据库表和数据。
应用：Struts框架

• Struts框架的核心类ActionServlet就是一个大的servlet,它就被加入了<load-on-startup>元素
• 还有可以提前创建该Servlet对象，这样用户访问时更快响应

缺省Servlet

如果某个Servlet的映射路径仅仅为一个正斜杠（/），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，它们的访问请求都将交给缺省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。 
当访问Tomcat服务器中的某个静态HTML文件和图片时，实际上是在访问服务器默认的缺省Servlet，并由它读取静态资源并回送给客户端。当在web应用的web.xml文件中手动覆盖了这个缺省servlet之后，该web应用的静态的资源就访问不了了，就只能访问指定的servlet了。所以开发时不要把缺省的servlet覆盖！
配置服务器默认的缺省servlet：在<tomcat的安装目录>\conf\web.xml文件中（该文件的配置会被服务器中所有的web应用共享），注册了一个名称为org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet，并将这个Servlet设置为了缺省Servlet。

线程安全

当多个客户端并发访问同一个Servlet时，web服务器会为每一个客户端的访问请求创建一个线程，并在这个线程上调用Servlet的service方法，因此service方法内如果访问了同一个资源的话，就有可能引发线程安全问题。

• 同一个资源：如果在doGet方法中，int i = 0;i++ 每个线程都有各自的i，因为此时i是局部变量，所以这是没有线程安全问题的。如果对变量的声明在Servlet的成员位置，就会有安全问题，因为servlet对象只有一个。或者是声明为static的变量
• 提示：如果线程向Person对象的的静态集合中加入了数据，数据使用完以后，在Person对象摧毁之前，一般要移除静态集合中的数据，否则集合中的数据越来越多，就会导致内存溢出，所以开发中对于静态的集合和容器要特别小心
• 实际开发不能使用同步代码块synchronized（this）方式解决，因为此时的资源只能被单线程访问，其他线程需要等待，就会导致用户长时间等待

如果某个Servlet实现了SingleThreadModel接口（Servlet API提供），那么Servlet引擎将以单线程模式来调用其service方法。
SingleThreadModel接口中没有定义任何方法，只要在Servlet类的定义中增加实现SingleThreadModel接口的声明即可。

• 它是一个标记接口，同样，Serializable接口也是，所标记的类的实例对象可以被序列化  

对于实现了SingleThreadModel接口的Servlet，Servlet引擎仍然支持对该Servlet的多线程并发访问，其采用的方式是产生多个Servlet实例对象，并发的每个线程分别调用一个独立的Servlet实例对象。
实现SingleThreadModel接口并不能真正解决Servlet的线程安全问题，因为Servlet引擎会创建多个Servlet实例对象，而真正意义上解决多线程安全问题是指一个Servlet实例对象被多个线程同时调用的问题。事实上，在Servlet API 2.4中，已经将SingleThreadModel标记为Deprecated（过时的）。 
注意：对于Servlet中出现异常的代码，不能抛出该异常，因为是子类覆写的父类HttpServlet的方法，比如doGet。子类在覆写父类的方法时，不能抛出比父类更多的异常，因为子类要比父类好。所以只能捕获异常。而且对于网页来说，异常需要被处理，给用户提示，而不是抛给用户。 

服务器传递给Servlet的对象

服务器在调用Servlet对象时会传递给Servlet很多对象，见下图：

每一套技术就是学习它的API，比如JDBC，Android，Hibernate等

ServletConfig对象

有些数据在开发时不适合在程序里写死，就可以通过配置配进去。在Servlet的配置文件（web.xml）中，可以使用一个或多个<init-param>标签为servlet配置一些初始化参数。

<servlet><servlet-name>ServletDemo1</servlet-name><servlet-class>cn.itcast.ServletDemo1</servlet-class><init-param><param-name>charset</param-name><param-value>UTF-8</param-value></init-param></servlet>

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对象作为init方法的参数传递给servlet。进而，程序员通过ServletConfig对象就可以得到当前servlet的初始化参数信息。
阅读ServletConfig API，并举例说明该对象的作用：

• 获取ServletConfig对象：
  • 第一种方式：首先声明一个ServletConfig类型成员变量：private ServletConfig config;  再在传入了Servlet对象的init方法中this.config = config; 这样就可以在doGet方法中使用该对象了：String value = config.getInitParameter(“charset”);
  • 实际开发中在doGet方法中：this.getServletConfig(); 就可以获取该对象了。因为父类HttpServlet的父类GenericServlet已经写好了，第一种方式就是原理
• 得到所有的参数值：

  Enumeration e = this.getServletConfig().getInitParameterNames(); while(e.hasMoreElements()){ String name = (String)e.nextElement(); String value = this.getServletConfig().getInitParameter(name);}

实际开发中那些数据不适合在程序中写死，而应该以配置信息的方式写入呢？

• Servlet使用哪种码表输出？获得字符集编码。

  <init-param><param-name>charset</param-name><param-value>UTF-8</param-value></init-param>

• Servlet链接那个数据库？获得数据库连接信息

  <init-param><param-name>url</param-name><param-value>jdbc:mysql://localhost:3306/test</param-value></init-param><init-param><param-name>username</param-name><param-value>root</param-value></init-param><init-param><param-name>password</param-name><param-value>123456</param-value></init-param>

• Servlet读取那个配置文件？获得配置文件，查看struts案例的web.xml文件

  <init-param><param-name>config</param-name><param-value>/WEB-INF/struts-config.xml</param-value></init-param>

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ServletContext对象，它代表当前web应用，它提供了管理应用中所有资源的方法。
ServletContext对象的生命周期

• 服务器启动针对每一个web应用创建对应的ServletContext对象，停掉服务器或者删除某个web应用会销毁该ServletContext对象

获得ServletContext对象

• 方式一：ServletConfig对象中维护了ServletContext对象的引用，开发人员在编写servlet时，可以通过ServletConfig.getServletContext方法获得ServletContext对象。
• 方式二：在doGet方法中直接this.getServletContext();当前的Servlet直接从父类中继承了该方法

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。
查看ServletContext API文档，了解ServletContext对象的功能。

• setAttribute和removeAttribute：在ServletContext对象中存入删除信息
• getContext：获得其他的web应用的ServletContext对象
• getInitParameter：得到整个web应用的初始化配置信息
• getMajorVersion和getMinorVersion：得到servlet版本号
• getMimeType:返回指定文件的mime类型：jpg的mime类型text/jpeg
• getNamedDispatcher：得到一个转发对象，并在参数中指定了转发地址
• getRealPath：得到某一个资源的实际路径
• getResource：将资源当做URL对象返回。getResourceAsStream：把资源作为流返回
• getResourcePaths：得到指定地址的所有的资源，返回一个set集合
• getServletContextName：返回web应用的名称

ServletContext方法的功能

多个Servlet通过ServletContext对象实现数据共享。

• web开发中有四个域：context域、request域、session域、page域
• 域就是范围，context域就是应用程序范围，即这个对象作用的范围是整个应用程序范围。ServletContext域是一个容器，同时说明了该容器的作用范围，也就是应用程序范围
• 应用：聊天室

获取WEB应用的初始化参数。

• 使用<context-param>标签为整个web应用配置初始化参数（init-param是为单个的servlet配置）。Web服务器创建servletContext对象时自动将web应用的初始化参数封装到该对象中。
• 使用ServletContext的getInitParameter和getInitParameterNames方法获取单个和所有的参数值
• 应用：数据库参数配置应用于web应用中所有的servlet

实现Servlet的转发。

• 转发：你找我，我帮你去找他（客户机只有一次请求）；重定向：你找我，我要你自己去找他（客户机有两次请求）
• 实际开发中servlet不做输出，因为需要页面美化。通常servlet接受请求，产生数据，然后把请求转发给jsp，由jsp专门负责输出数据。
• 在Servlet中，首先要将数据带给1.jsp（实际开发中不采用ServletContext对象，而是采用request对象）：this.getServletContext().setAtrribute(“data”,data); 然后获取转发对象：RequestDispatcher rd = This.getServletContext().getRequestDispatcher(“/1.jsp”)，最后调用转发对象的forward方法将请求转发过去：rd.forward(request, response);
• 在jsp页面中，与HTML唯一不同就是可以嵌入java代码，通过<% 代码 %>实现。Jsp中application就是servlet中的ServletContext对象。所以代码为：<% String data = (String) application.getAttribute(“data”); out.write(data); %>
• 为什么不把数据存在Context域中?因为该数据会被共享，出现多线程问题。比如在转发前另一个访问线程覆盖了需要被转发的数据。实际开发中通过request域将数据带给jsp文件。

利用ServletContext对象读取资源文件（管理web资源）。

• 注意：软件开发中用作资源配置文件的文件类型通常有两种：一种是properties，一种是xml。如果配置文件中数据之间没有关系，就用前者，反之用后者。比如，数据库的连接信息是没有关系的，所以创建db.properties文件

  url=jdbc:mysql://localhost:3306/testusername=rootpassword=root

• 得到文件路径：getRealPath得到某一个资源的实际路径
• 读取资源文件的三种方式
  • 方式一：通过servletContext的getResourceAsStream获取资源文件流对象（）：

    InputStream in = this.getServletContext().getResourceAsStream(“/WEB-INF/classes/db.properties”); //获取资源文件的流对象，斜杠就代表web应用，此时eclipse中properties文件创建在src目录下。注意路径不是src而是classes。//以下是读取properties文件模板代码，要记住！Properties props = new Properties();//只要是properties文件，都可以通过java的Properties对象读取。内部使用map对象props.load(in);//load方法自动从流中加载数据String url = props.getProperty(“url”);

    • 如果properties文件放在包中，则文件路径应写为：/WEB-INF/classes/cn/itcast/db.properties
    • 如果资源文件放在WebRoot下，则写为：/db.properties
    • 注意：web应用开发完成会发布到服务器，服务器里没有src目录！src变成了classes。
    • 读取资源文件需要注意的问题：如果采用FileInputStream  f = new FileInputStream(“classes/db.properties”)采用的是相对路径，相对的是Java虚拟机的启动目录，对于web开发即tomcat的bin目录。所以web应用的资源文件切忌不要采用传统的方式读取
  • 方式二：通过ServletContext的getRealPath方法获取资源文件的绝对路径，再通过传统流读取资源文件

    String path = this.getServletContext().getRealPath(“/WEB-INF/classes/db.properties”)FileInputStream  f = new FileInputStream(path)//传统方式

    • 这种方式主要是可以得到资源的名称 ：String fileName = path.subString(path.lastIndexOf(“\\”)+1);
    • 应用：下载
  • 方式三：Web应用中普通Java程序（非Servlet）读取配置文件，只能通过类加载器读取
    • Servlet收到请求后需要调用专门操作数据库的DAO类（DAO类一般在单独的dao包中创建），DAO类需要读取配置文件中的信息。此时DAO类中拿不到ServletContext对象了。
    • 如果把ServletContext对象以参数的形式传入DAO类的方法，然后在DAO中获取ServletContext对象的方式不可取，因为web层就侵入了数据访问层，层和层之间就耦合在一起了，不符合软件设计思想。
    • 需要通过类加载器读取。因为类加载器可以加载类，也可以加载资源文件。而一般资源文件只需要读取一次，通常使用静态代码块读取，而不是在每个方法中分别读取。

      public class UserDao {private static Properties dbconfig = new Properties();static{try {//得到加载该类的类加载器对象，再获取资源文件流对象。此时db.properties文件就在src下，采用相对路径InputStream in = UserDao.class.getClassLoader().getResourceAsStream("db.properties");//String path = UserDao.class.getClassLoader().getResource("db.properties").getPath();dbconfig.load(in);} catch (Exception e) {//如果数据库无法连接，是一个致命的问题，通常跑一个错误出去throw new ExceptionInInitializerError(e);}}public void update(){dbconfig.getProperty("url");}}

    • 注意：
      类加载器读取资源文件该文件不能太大，因为类加载器读取文件和装载类都会装载进内存，如果文件太大，就会内存溢出。
      由于类加载器只加载类一次，所以也只加载资源文件一次，所以是无法读到资源文件的更改的。
      如果一定要读到更新后的数据，就需要：String path = UserDao.class.getClassLoader().getResource("db.properties").getPath();
      getResource方法把资源当做URL对象返回，然后调用getPath方法得到资源的路径，再通过传统的流方式读取。关键是通过类加载器得到文件的位置！

在客户端缓存Servlet的输出

对于不经常变化的数据，在servlet中可以为其设置合理的缓存时间值，以避免浏览器频繁向服务器发送请求，提升服务器的性能。