Servlet介绍及其概念

news2024/11/26 20:42:48

Servlet介绍及其概念

  • 一、Web基础
  • 二、编写HTTP Server,打印Hello,World
  • 三、Servlet的出现
    • 1. 思考上述HTTP服务器的问题
    • 2. 实现代码重用,简化开发过程
    • 3. 实现最简单的Servlet
    • 4. 导入依赖
    • 5. pom.xml文件
    • 6. Servlet版本问题
    • 7. 整个Servlet工程结构
  • 四、运行Serlvet
    • 1. 回顾Servlet的出现
    • 2. Servlet的运行
  • 五、路径问题
    • 1. 为啥路径是/hello/而不是/?
    • 2. 能不能直接使用/而不是/hello/?毕竟/比较简洁
  • 六、导入tomcat程序
    • 1. Web开发流程还是太麻烦了
    • 2. 插件问题
    • 3. tomcat启动流程
    • 4. tomcat程序

一、Web基础

  1. 对于Browser来说,请求页面的流程如下:
  • 与服务器建立TCP连接;
  • 发送HTTP请求;
  • 收取HTTP响应,然后把网页在浏览器中显示出来。
  1. HTTP请求
GET / HTTP/1.1
Host: www.sina.com.cn
User-Agent: Mozilla/5.0 xxx
Accept: */*
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en-US;q=0.8
  1. HTTP响应
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 21932
Content-Encoding: gzip
Cache-Control: max-age=300

<html>...网页数据...
  1. 通常浏览器获取的第一个资源是HTML网页,在网页中,如果嵌入了JavaScript、CSS、图片、视频等其他资源,浏览器会根据资源的URL再次向服务器请求对应的资源。

二、编写HTTP Server,打印Hello,World

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8080); // 监听指定端口
        System.out.println("server is running...");
        for (;;) {
            Socket sock = ss.accept();
            System.out.println("connected from " + sock.getRemoteSocketAddress());
            Thread t = new Handler(sock);
            t.start();
        }
    }
}

class Handler extends Thread {
    Socket sock;

    public Handler(Socket sock) {
        this.sock = sock;
    }

    public void run() {
        try (InputStream input = this.sock.getInputStream()) {
            try (OutputStream output = this.sock.getOutputStream()) {
                handle(input, output);
            }
        } catch (Exception e) {
            try {
                this.sock.close();
            } catch (IOException ioe) {
            }
            System.out.println("client disconnected.");
        }
    }

	private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
	    System.out.println("Process new http request...");
    	var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
  	  var writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
    	// 读取HTTP请求:
    	boolean requestOk = false;
    	String first = reader.readLine();
    	if (first.startsWith("GET / HTTP/1.")) {
    	    requestOk = true;
    	}
    	for (;;) {
        	String header = reader.readLine();
	        if (header.isEmpty()) { // 读取到空行时, HTTP Header读取完毕
    	        break;
        	}
        	System.out.println(header);
    	}
    	System.out.println(requestOk ? "Response OK" : "Response Error");
    	if (!requestOk) {
        	// 发送错误响应:
       	   writer.write("HTTP/1.0 404 Not Found\r\n");
 	       writer.write("Content-Length: 0\r\n");
 	       writer.write("\r\n");
      	   writer.flush();
  	  	}else {
        	// 发送成功响应:
	        String data = "<html><body><h1>Hello, world!</h1></body></html>";
        	int length = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length;
        	writer.write("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
        	writer.write("Connection: close\r\n");
        	writer.write("Content-Type: text/html\r\n");
        	writer.write("Content-Length: " + length + "\r\n");
        	writer.write("\r\n"); // 空行标识Header和Body的分隔
        	writer.write(data);
        	writer.flush();
    	}
	}
}

在这里插入图片描述

三、Servlet的出现

1. 思考上述HTTP服务器的问题

在上一节中,我们看到,编写HTTP服务器其实是非常简单的,只需要先编写基于多线程的TCP服务,然后在一个TCP连接中读取HTTP请求,发送HTTP响应即可。但是,要编写一个完善的HTTP服务器,以HTTP/1.1为例,需要考虑的包括:

  1. 识别正确和错误的HTTP请求;
  2. 识别正确和错误的HTTP头;
  3. 复用TCP连接;
  4. 复用线程;
  5. IO异常处理;

这些基础工作需要耗费大量的时间,并且经过长期测试才能稳定运行。如果我们只需要输出一个简单的HTML页面,就不得不编写上千行底层代码,那就根本无法做到高效而可靠地开发。


2. 实现代码重用,简化开发过程

因此,在JavaEE平台上,处理TCP连接,解析HTTP协议这些底层工作统统扔给现成的Web服务器去做,我们只需要把自己的应用程序跑在Web服务器上。为了实现这一目的,JavaEE提供了Servlet API,我们使用Servlet API编写自己的Servlet来处理HTTP请求,Web服务器实现Servlet API接口,实现底层功能
在这里插入图片描述


3. 实现最简单的Servlet

@WebServlet(urlPatterns = "/")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        // 设置响应类型:
        resp.setContentType("text/html");
        // 获取输出流:
        PrintWriter pw = resp.getWriter();
        // 写入响应:
        pw.write("<h1>Hello, world!</h1>");
        // 最后不要忘记flush强制输出:
        pw.flush();
    }
}

4. 导入依赖

<dependency>
    <groupId>jakarta.servlet</groupId>
    <artifactId>jakarta.servlet-api</artifactId>
    <version>5.0.0</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

5. pom.xml文件

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>web-servlet-hello</artifactId>
    <packaging>war</packaging>			<!--打包类型不是jar,而是war,表示Java Web-->
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <java.version>17</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>jakarta.servlet</groupId>
            <artifactId>jakarta.servlet-api</artifactId>
            <version>5.0.0</version>
            <scope>provided</scope>		<!--表示编译时使用,但不会打包到.war文件中,因为运行期web服务器本身已经提供了Servlet API相关的jar包-->
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <finalName>hello</finalName>	<!--Web App叫hello-->
    </build>
</project>

6. Servlet版本问题

要务必注意servlet-api的版本。4.0及之前的servlet-api由Oracle官方维护,引入的依赖项是javax.servlet:javax.servlet-api,编写代码时引入的包名为:

import javax.servlet.*;

而5.0及以后的servlet-api由Eclipse开源社区维护,引入的依赖项是jakarta.servlet:jakarta.servlet-api,编写代码时引入的包名为:

import jakarta.servlet.*;

对于很多仅支持Servlet 4.0版本的框架来说,例如Spring 5,我们就只能使用javax.servlet:4.0.0版本,这一点针对不同项目要特别注意。


7. 整个Servlet工程结构

在这里插入图片描述
1. webapp
目录webapp目前为空,如果我们需要存放一些资源文件,则需要放入该目录。有的同学可能会问,webapp目录下是否需要一个/WEB-INF/web.xml配置文件?这个配置文件是低版本Servlet必须的,但是高版本Servlet已不再需要,所以无需该配置文件。

四、运行Serlvet

1. 回顾Servlet的出现

从图片中可以得到,我们的Servlet必须基于Web Server来运行
在这里插入图片描述

2. Servlet的运行

  1. 运行Maven命令mvn clean package,在target目录下得到一个hello.war文件,这个文件就是我们编译打包后的Web应用程序。

  2. 普通的Java程序是通过启动JVM,然后执行main()方法开始运行。但是Web应用程序有所不同,我们无法直接运行war文件,必须先启动Web服务器,再由Web服务器加载我们编写的HelloServlet,这样就可以让HelloServlet处理浏览器发送的请求。

  3. 无论使用哪个服务器,只要它支持Servlet API 5.0(因为我们引入的Servlet版本是5.0),我们的war包都可以在上面运行。这里我们选择使用最广泛的开源免费的Tomcat服务器。

  4. 把hello.war复制到Tomcat的webapps目录下,然后切换到bin目录,执行startup.sh或startup.bat启动Tomcat服务器:

$ ./startup.sh
Using CATALINA_BASE: …/apache-tomcat-10.1.x
Using CATALINA_HOME: …/apache-tomcat-10.1.x
Using CATALINA_TMPDIR: …/apache-tomcat-10.1.x/temp
Using JRE_HOME: …/jdk-17.jdk/Contents/Home
Using CLASSPATH: …/apache-tomcat-10.1.x/bin/bootstrap.jar:…
Tomcat started.

  1. 在浏览器输入http://localhost:8080/hello/即可看到HelloServlet的输出:
    在这里插入图片描述

五、路径问题

1. 为啥路径是/hello/而不是/?

答: 因为一个Web服务器允许同时运行多个Web App,而我们的Web App叫hello,因此,第一级目录/hello表示Web App的名字,后面的/才是我们在HelloServlet中映射的路径。

2. 能不能直接使用/而不是/hello/?毕竟/比较简洁

**答:**删除Tomcat的webapps目录下的所有文件夹和文件,最后把我们的hello.war复制过来,改名为ROOT.war,文件名为ROOT的应用程序将作为默认应用,启动后直接访问http://localhost:8080/即可。

六、导入tomcat程序

1. Web开发流程还是太麻烦了

  1. 编写Servlet;
  2. 打包为war文件;
  3. 复制到Tomcat的webapps目录下;
  4. 启动Tomcat。

2. 插件问题

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3. tomcat启动流程

  1. 启动JVM并执行Tomcat的main()方法;
  2. 加载war并初始化Servlet;
  3. 正常服务。

4. tomcat程序

1. 导入依赖
不必引入Servlet API,因为引入Tomcat依赖后自动引入了Servlet API

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>web-servlet-embedded</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>war</packaging>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <java.version>17</java.version>
        <tomcat.version>10.1.1</tomcat.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
            <artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
            <version>${tomcat.version}</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
            <artifactId>tomcat-embed-jasper</artifactId>
            <version>${tomcat.version}</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>
  1. Servlet程序
@WebServlet(urlPatterns = "/")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html");
        String name = req.getParameter("name");
        if (name == null) {
            name = "world";
        }
        PrintWriter pw = resp.getWriter();
        pw.write("<h1>Hello, " + name + "!</h1>");
        pw.flush();
    }
}

3. 我们编写一个main()方法,启动Tomcat服务器

public class Main {
	//直接运行main()方法,即可启动嵌入式Tomcat服务器
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 启动Tomcat:
        Tomcat tomcat = new Tomcat();
        tomcat.setPort(Integer.getInteger("port", 8080));
        tomcat.getConnector();
        /*
			通过预设的tomcat.addWebapp("", new File("src/main/webapp"),
			Tomcat会自动加载当前工程作为根webapp,
			可直接在浏览器访问http://localhost:8080/
		*/
        Context ctx = tomcat.addWebapp("", new File("src/main/webapp").getAbsolutePath());
        WebResourceRoot resources = new StandardRoot(ctx);
        resources.addPreResources(
                new DirResourceSet(resources, "/WEB-INF/classes", new File("target/classes").getAbsolutePath(), "/"));
        ctx.setResources(resources);
        tomcat.start();
        tomcat.getServer().await();
    }
}

在这里插入图片描述

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