Servlet详解（Servlet源码）

Servlet

Servlet是运行在Web服务器或应用服务器上的小程序，它作为来自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。Servlet能够接收来自客户端的基于HTTP协议的请求，并且对请求进行响应。
Servlet是用来处理客户端请求并产生动态网页内容的Java类。
通常Servlet特指HttpServlet，用来接受浏览器的访问请求，浏览器最常用的请求为GET和POST方式，还有其它五种，而HttpServlet分别有七个方法(PUT、DELETE、HEADER、TRACE、OPTION)处理这些类型的请求，另有一个是J2EE不支持的，是CONNECT。Servlet是J2EE规范中的重要成员，是构成WEB的重要组件
Servlet是JavaEE规范中的技术之一，是Java开发中最重要的动态资源之一。

Servlet生命周期

Servlet有良好的生存期的定义，包括加载和实例化、初始化、处理请求以及服务结束。这个生存期由javax.servlet.Servlet接口的init,service和destroy方法表达。 Servlet被服务器实例化后，容器运行其init方法，请求到达时运行其service方法，service方法自动派遣运行与请求对应的doGet，doPost等，当服务器决定将实例销毁的时候调用其destroy方法。

Servlet的执行流程

客户端发起请求：客户端（如浏览器）向服务端发起HTTP请求。
服务器解析请求：Tomcat服务器通过解析请求地址（URL），找到对应的web应用，并解析出客户端想访问的web资源。
加载Servlet：如果发现Servlet是第一次访问，服务器就会加载Servlet，创建Servlet对象。
初始化：调用Servlet的init()方法，进行初始化操作。默认情况下，Servlet对象会在第一次被访问的时候初始化，对应的init()方法得到执行，并且只会执行一次。
处理请求：调用Servlet的service()方法处理客户端的请求。每当有一次来自客户端的请求，Tomcat服务器会开启一个新的线程调用service()方法。
响应请求：service()方法执行完后，服务器会响应数据给客户端浏览器。
销毁：当服务器正常关闭时，Servlet对象会被销毁，对应的destroy()方法执行，并且只会执行一次。

Servlet的创建方式

Servlet的创建主要有三种方式：
实现Servlet接口：通过实现Servlet接口，实现所有抽象方法。这种方式支持最大程度的自定义，但通常不推荐，因为需要实现的方法较多。
继承GenericServlet抽象类：GenericServlet实现了Servlet接口，但必须与协议无关。继承此类后，需要重写service()方法，其他方法可以选择重写。这种方式让开发Servlet变得简单，但和HTTP协议无关。
继承HttpServlet抽象类：HttpServlet继承自GenericServlet，并基于HTTP协议进行了封装。继承此类后，需要重写doGet()和doPost()等方法。这种方式表示请求和响应都要和HTTP相关，是最常用的方式。

Servlet的配置方式

Servlet的配置主要有两种方式：
web.xml文件配置：在web应用的web.xml文件中配置Servlet的映射关系。
注解配置：使用@WebServlet注解直接在Servlet类上进行配置，这种方式简化了配置过程，是现代开发中的主流方式。

Servlet的生命周期

Servlet的生命周期从创建开始，直到销毁结束。主要包括以下几个阶段：
加载和实例化：当Servlet容器启动时，或者在请求到达时Servlet容器首次调用Servlet的service()方法时，Servlet容器会加载并实例化Servlet。
初始化：容器调用Servlet的init()方法进行初始化。
请求处理：对于到达的客户端请求，Servlet容器会创建代表请求的HttpServletRequest对象和代表响应的HttpServletResponse对象，然后调用Servlet的service()方法。service()方法会根据请求的方式（GET、POST等）调用相应的doXXX()方法（如doGet()、doPost()）。
销毁：当Servlet容器关闭或Web应用被卸载时，Servlet容器会调用Servlet的destroy()方法进行销毁。

Servlet的用途

Servlet主要用于处理客户端的请求，生成动态网页内容，并与后端的数据库或其他应用进行交互。它可以读取客户端发送的显式数据（如HTML表单数据）和隐式数据（如cookies、媒体类型等），处理这些数据，并生成响应发送给客户端。Servlet还可以与Java类库的其他部分进行交互，如通过sockets和RMI机制与applets、数据库或其他软件进行通信。

Servlet的线程安全问题

由于Servlet采用的是单例模式（即Servlet对象从始至终都只会创建一次），而一个浏览器就代表一个线程，多个浏览器就是多线程。因此，当存在成员变量时，多个线程并发访问此变量就容易出现线程安全问题。解决线程安全问题的方案包括：
改变共享属性：将成员变量变成局部变量。
改变可变属性：用final修饰成员变量，使其成为常量。
使用同步锁：虽然可以解决线程安全问题，但会降低Servlet的性能，因此通常不推荐在Servlet中使用同步锁。
实现SingleThreadModel接口：虽然可以让Servlet引擎以单线程模式调用service()方法，但这种方式并不推荐，因为它会降低Servlet的并发处理能力。
综上所述，Servlet是Java Web开发中非常重要的技术之一，它通过处理HTTP请求和响应，实现了Web应用的前后端交互。在使用Servlet时，需要注意其生命周期、配置方式、线程安全问题等方面。

Servlet 源码

Servlet 是 Java EE 中处理服务器端请求和响应的核心组件。通过 Servlet 接口、GenericServlet 类和 HttpServlet 类，我们可以实现各种功能的Servlet应用。HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 接口提供了丰富的方法来处理HTTP请求和生成响应。理解这些类和接口的源码和工作原理，有助于开发高效的Web应用程序。
1. Servlet 接口
Servlet 接口是所有 Servlet 的父接口，定义了 Servlet 的生命周期方法：
init(ServletConfig config): 初始化 Servlet 方法。在 Servlet 被实例化后调用一次，用于进行资源初始化。
service(ServletRequest req, ServletResponse res): 处理请求和生成响应的方法。每个请求都会调用该方法。
destroy(): 销毁 Servlet 方法。在服务器卸载 Servlet 时调用，用于进行资源清理。
getServletConfig(): 返回 Servlet 的配置信息。
getServletInfo(): 返回 Servlet 的基本信息，如作者、版本等。

public interface Servlet {
    void init(ServletConfig config) throws ServletException;
    ServletConfig getServletConfig();
    void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException;
    String getServletInfo();
    void destroy();
}

2. GenericServlet 类
GenericServlet 类实现了 Servlet 接口，并简化了实现过程。开发者只需要实现 service 方法。

public abstract class GenericServlet implements Servlet, ServletConfig, Serializable {
    private transient ServletConfig config;

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

    public void init() throws ServletException {
    }

    public ServletConfig getServletConfig() {
        return this.config;
    }

    public abstract void service(ServletRequest var1, ServletResponse var2) throws ServletException, IOException;

    public String getServletInfo() {
        return "";
    }

    public void destroy() {
    }
}

3. HttpServlet 类
HttpServlet 类继承了 GenericServlet 类，专门用于处理 HTTP 请求。它定义了多个方法来处理不同的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE 等）。

public abstract class HttpServlet extends GenericServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method GET is not supported by this URL");
    }

    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method POST is not supported by this URL");
    }

    protected void doPut(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method PUT is not supported by this URL");
    }

    protected void doDelete(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method DELETE is not supported by this URL");
    }

    protected void doOptions(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.setHeader("Allow", "GET, HEAD, POST, PUT, DELETE, OPTIONS");
    }

    protected void doTrace(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method TRACE is not supported by this URL");
    }

    protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String method = req.getMethod();
        if (method.equals("GET")) {
            this.doGet(req, resp);
        } else if (method.equals("POST")) {
            this.doPost(req, resp);
        } else if (method.equals("PUT")) {
            this.doPut(req, resp);
        } else if (method.equals("DELETE")) {
            this.doDelete(req, resp);
        } else if (method.equals("OPTIONS")) {
            this.doOptions(req, resp);
        } else if (method.equals("TRACE")) {
            this.doTrace(req, resp);
        } else {
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED, "Method " + method + " is not supported by this URL");
        }
    }

    protected long getLastModified(HttpServletRequest req) {
        return -1L;
    }
}

4. HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 接口
HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 是两个用于处理 HTTP 请求和响应的接口。
HttpServletRequest：
获取请求参数、头信息、路径信息、会话信息等。
常用方法：getParameter(), getHeader(), getSession(), getMethod(), getRequestURI() 等。

public interface HttpServletRequest extends ServletRequest {
    String getAuthType();
    Cookie[] getCookies();
    long getDateHeader(String name);
    String getHeader(String name);
    Enumeration<String> getHeaders(String name);
    Enumeration<String> getHeaderNames();
    int getIntHeader(String name);
    String getMethod();
    String getPathInfo();
    String getPathTranslated();
    String getContextPath();
    String getQueryString();
    String getRemoteUser();
    boolean isUserInRole(String role);
    Principal getUserPrincipal();
    String getRequestedSessionId();
    String getRequestURI();
    StringBuffer getRequestURL();
    String getServletPath();
    HttpSession getSession(boolean create);
    HttpSession getSession();
    String changeSessionId();
    boolean isRequestedSessionIdValid();
    boolean isRequestedSessionIdFromCookie();
    boolean isRequestedSessionIdFromURL();
    boolean isRequestedSessionIdFromUrl();
    boolean authenticate(HttpServletResponse response) throws IOException, ServletException;
    void login(String username, String password) throws ServletException;
    void logout() throws ServletException;
    Collection<Part> getParts() throws IOException, ServletException;
    Part getPart(String name) throws IOException, ServletException;
    <T extends HttpUpgradeHandler> T upgrade(Class<T> handlerClass) throws IOException, ServletException;
}

HttpServletResponse：
设置响应状态码、头信息、内容类型，写出响应内容等。
常用方法：setStatus(), setHeader(), setContentType(), getWriter(), getOutputStream() 等。

public interface HttpServletResponse extends ServletResponse {
    void addCookie(Cookie cookie);
    boolean containsHeader(String name);
    String encodeURL(String url);
    **加粗样式**String encodeRedirectURL(String url);
    String encodeUrl(String url);
    String encodeRedirectUrl(String url);
    void sendError(int sc, String msg) throws IOException;
    void sendError(int sc) throws IOException;
    void sendRedirect(String location) throws IOException;
    void setDateHeader(String name, long date);
    void addDateHeader(String name, long date);
    void setHeader(String name, String value);
    void addHeader(String name, String value);
    void setIntHeader(String name, int value);
    void addIntHeader(String name, int value);
    void setStatus(int sc);
    void setStatus(int sc, String sm);
    int getStatus();
    String getHeader(String name);
    Collection<String> getHeaders(String name);
    Collection<String> getHeaderNames();
    void setContentType(String type);
}

5. 示例：自定义Servlet
以下是一个简单的自定义Servlet示例：

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("<html><body>");
        out.println("<h1>Hello, Servlet!</h1>");
        out.println("</body></html>");
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个简单的Servlet，处理GET请求并返回一个HTML页面。