第五章 | 动态资源与Servlet

| 章节概述

| Tomcat与Servlet的原理、关系

Tomcat的基本构成编辑

Server处理HTTP请求

Connector内部架构分析

Container内部架构分析

Tomcat的执行流程小结

| Servlet 概述、接口实现

Servlet的基本概述

实现Servlet接口并通过URL访问：四大步骤

IDEA一键生成Servlet实现类

| Servlet对象的周期与load-on-startup

本文章属于后端全套笔记的第三部分

（更新中）【后端入门到入土！】Java+Servlet+JDBC+SSM+SpringBoot+SpringCloud 基础入门_m0_57265007的博客-CSDN博客一篇文章，后端入门到入土。包含 Java基础+高级、MySQL、JDBC、Servlet、SSM、SpringBoot、SpringCloud、项目的笔记。https://blog.csdn.net/m0_57265007/article/details/127962617?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22127962617%22%2C%22source%22%3A%22m0_57265007%22%7D

第五章 | 动态资源与Servlet

| 章节概述

本章将学习

通过Tomcat的基本原理，引出Servlet的基本原理（理论基础）
掌握Servlet在IDEA中创建其实现类、注册配置实现类到Tomcat、部署、访问的一系列步骤。同时学会使用IDEA快速生成Servlet类的敲门
Servlet对象的生命周期、被创建的时机、load-on-time参数
HttpServletRequest 解析HTTP请求并发送给服务器
HttpServletResponse 响应HTTP请求
多Servlet间数据共享
多Servlet间调用规则

| Tomcat与Servlet的原理、关系

Tomcat的基本构成

1、Tomcat中最顶层的容器是Server，代表着整个服务器，一个Server可以包含至少一个Service，用于具体提供服务。

2、Service主要包含两个部分：Connector和Container。 Tomcat 的心脏就是这两个组件，这两个组件的作用：Connector用于处理连接相关的事情，并提供Socket与Request和Response相关的转化;Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理Request请求。

3、一个Tomcat中只有一个Server，一个Server可以包含多个Service，一个Service只有一个Container，但是可以有多个Connectors，因为一个服务可以有多个连接，如同时提供Http和Https链接，也可以提供向相同协议不同端口的连接。

4、多个 Connector 和一个 Container 就形成了一个 Service，有了 Service 就可以对外提供服务了，但是 Service 还要一个生存的环境，必须要有人能够给她生命、掌握其生死大权，那就非 Server 莫属了！所以整个 Tomcat 的生命周期由 Server 控制。另外，上述的包含关系或者说是父子关系，都可以在tomcat的conf目录下的server.xml配置文件中看出。

5、Server标签设置的端口号为8005（注意：Server标签的端口号8005用于监听Tomcat的Server接口；而Tomcat端口8080是用于监视来自外部的HTTP请求。两者是不一样的概念！），shutdown=”SHUTDOWN” ，表示在8005端口监听“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就会关闭Tomcat。一个Server有一个Service，当然还可以进行配置，一个Service有多个，Service左边的内容都属于Container的，Service下边是Connector。

Server处理HTTP请求

1.用户在浏览器中输入该网址，请求被发送到本机端口8080，被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得；

2.Connector把该请求交给它所在的Service的Engine（Container）来处理，并等待Engine的回应；

3.Engine获得请求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host；

4.Engine匹配到名为localhost的Host（即使匹配不到也把请求交给该Host处理，因为该Host被定义为该Engine的默认主机），名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有Context。Host匹配到路径为/test的Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为“ ”的Context去处理）；

5.path=“/test”的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL Pattern为*.jsp的Servlet，对应于JspServlet类；

6.构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet()或doPost(),执行业务逻辑、数据存储等；

7.Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host；

8.Host把HttpServletResponse对象返回给Engine；

9.Engine把HttpServletResponse对象返回Connector；

10.Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

Connector内部架构分析

Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response，然后交给Container进行处理，Container处理完之后在交给Connector返回给客户端
Connector就是使用ProtocolHandler来处理请求的，不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型

Container内部架构分析

（1）Engine：引擎，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine；

（2）Host：代表一个站点，也可以叫虚拟主机，通过配置Host就可以添加站点；

（3）Context：代表一个应用程序，对应着平时开发的一套程序，或者一个WEB-INF目录以及下面的web.xml文件；

（4）Wrapper：每一Wrapper封装着一个Servlet；

Context和Host的区别是Context表示一个应用，我们的Tomcat中默认的配置下webapps下的每一个文件夹目录都是一个Context，其中ROOT目录中存放着主应用，其他目录存放着子应用，而整个webapps就是一个Host站点。

Tomcat的执行流程小结

首先，使用 startup 命令，Server标签的端口号8005监听到命令后，开启Tomcat服务器的服务
客户端发起请求，Tomcat的8080端口收到请求，开始一系列的处理
当一个请求发送到Tomcat之后，首先经过Service然后会交给Connector，Connector用于接收请求并将接收的请求封装为Request和Response来具体处理，Request和Response封装完之后再交由Container内的Servlet进行处理，Container处理完请求之后再返回给Connector，最后在由Connector通过Socket将处理的结果返回给客户端，这样整个请求的就处理完了！
Connector最底层使用的是Socket来进行连接的，Request和Response是按照HTTP协议来封装的，所以Connector同时需要实现TCP/IP协议和HTTP协议！

最后总结一下：

（1）Tomcat中只有一个Server，一个Server可以有多个Service（用于具体提供服务），一个Service可以有多个Connector（因为一个服务可以有多个连接）和一个Container；（2） Server掌管着整个Tomcat的生死大权；（4）Service 是对外提供服务的；（5）Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response来具体处理；（6）Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理request请求；

| Servlet 概述、接口实现

Servlet的基本概述

前面提到了，Servlet 是存在于 Tomcat中的Container中的Wrapper中的一个接口。对于程序员而言，无需深入Tomcat的底层实现。我们只需要知道：Javaweb开发，很大程度上就是在操作Tomcat中的Servlet接口：编写Servlet实现类的代码、在Tomcat的网站核心配置文件 web.xml中配置Servlet实现类对象和URL的映射关系等等……
狭义的Servlet是指Java语言实现的一个接口，广义的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类，一般情况下，人们将Servlet理解为后者。Servlet运行于支持Java的应用服务器中。从原理上讲，Servlet可以响应任何类型的请求，但绝大多数情况下Servlet只用来扩展基于HTTP协议的Web服务器。
Servlet的作用：
- 在Servlet规范中，指定【动态资源文件】开发步骤
- 在Servlet规范中，指定Http服务器调用动态资源文件规则
- 在Servlet规范中，指定Http服务器管理动态资源文件实例对象规则
Tomcat服务器目录下lib文件有一个servlet-api.jar。这个就是Servlet接口的jar包~
Servlet规范中，HTTP服务器（Tomcat）能调用的【动态资源文件】必须是一个Servlet接口实现类

实现Servlet接口并通过URL访问：四大步骤

【前期准备】创建一个web Module

Step1.创建一个普通Java Module

Step2.右键模块，添加WEB框架支持。点击确认，就创建好了一个网站

【Step1】编写一个类，实现HttpServlet接口

一般是继承Servlet接口已经写好的实现类HttpServlet，而不是直接 implements Servlet接口。目的是简化需要重写的方法数量，减少开发难度
若没有导入Servlet类的Jar包，可以Ctrl+Alt+Shift+S 打开 Project Structure - Module - 对应Module。添加 Tomcat目录/lib 下的Servlet.jar

//src/controller/MyServlet.java
public class MyServlet extends HttpServlet {
}

【Step2】根据需要，重写HttpServlet的 doGet( ) 或 doPost( ) 方法

IDEA中快捷键：Ctrl+O 选择 doGet 和 doPost
通过浏览器URL发送的请求都是GET请求，这里只重写GET即可（POST请求一般由前端method控制，或者重定向控制

【目录结构同Step1】

//src/controller/MyServlet.java
public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //super.doGet(req, resp); 如果你是要彻底覆盖父类的doGet方法，不需要父类提供的功能，就可以删除super.doGet(req,resp);这一句
        System.out.println("这是Servlet的doGet方法");
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //super.doPost(req, resp);
    }
}

【Step3】在web.xml配置文件中，把开发好的java类注册到web服务器（Tomcat）

web.xml的作用主要是：指定对应Servlet实现类的路径、对象名、以及对象名对应URL的名字
Servlet实现类的路径、对象名写在 <servlet></sevlet> 里面

Servlet实现类的对象名和URL的映射写在 <servlet-mapping></servlet-mapping> 里面

易错：<url-pattern>/web1</url-pattern> 中的别名，一定要以 / 开头！！！！

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    
    <!--在Tomcat目录下的【网站核心配置文件 web.xml】，注册Servlet的实现类-->
    <servlet>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name><!--【Servlet实现类的对象】的名字（动态代理 自动生成）-->
        <servlet-class>controller.MyServlet</servlet-class><!--【Servlet实现类】相对于src的路径-->
    </servlet>
    <!--将刚才注册的Servlet实现类的【对象名】对应网站中【作为url时的别名】-->
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name>
        <url-pattern>/web1</url-pattern><!--若当URL中有/web1：当Tomcat收到之后，会到web.xml中寻找对应的Servlet实现类对象名，然后动态代理根据其对应的类路径生成对象，执行业务代码-->
    </servlet-mapping>
    
</web-app>

【Step4】把网站部署到web服务器（Tomcat）：运行 – 编辑配置 – 部署

部署步骤同 IDEATomcat 静态资源网站访问

然后部署后，进入浏览器访问即可

IDEA一键生成Servlet实现类

在一键生成前，需要确保当前Mudule（Ctrl+Alt+Shift+S 打开Project Structure）导入了Servlet包

右键，选择Servlet即可（注意Servlet的实现类所属包一般都是controller下）

若没有发现有Servlet选项，则还是建议你老老实实自己创建吧……反正也不麻烦。
选项里没有Servlet的解决办法（不推荐使用，会破坏目录结构，仅作参考）参考资料

| Servlet对象的周期与load-on-startup

Servlet对象的生命周期

网站中所有的Servlet接口实现类的实例对象，只能由Http服务器负责创建。开发人员不能手动创建Servlet接口实现类的实例对象
在Http服务器运行期间，一个Servlet接口实现类只能被创建出一个实例对象，但是能被多次执行（即被URL访问多次）
在Http服务器关闭后，自动将网站中所有的Servlet对象进行销毁

Servlet对象的创建时机 & load-on-startup配置参数

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    <servlet>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name>
        <servlet-class>controller.MyServlet</servlet-class>
        <load-on-startup>0</load-on-startup><!--填写一个大于0的整数即可。Tomcat会在启动后自动创建Servlet实现类对象。数字代表创建优先级-->
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name>
        <url-pattern>/web1</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

Servlet对象的创建时机（即初始化的时机）
- 若没有在web.xml给对应的Servlet对象配置 load-on-startup 参数，则容器一般在第一次响应web请求时创建对象，会先检测该servlet是否初始化，如未初始化，则调用servlet的init()先初始化，初始化成功后，再响应请求。
- 若配置了 load-on-startup 参数，servlet将在Tomcat启动startup后立即创建对应实现类对象，但只是调用servlet的init()方法，用以初始化该servlet相关的资源。初始化成功后，该servlet可响应web请求
load-on-startup参数的作用
- 标记容器是否在启动的时候就加载这个servlet。
- 中间的数值必须是个整数。
- >=0时,表示容器在启动时就会初始化这个servlet类。数值越小优先级越高,加载的越早
  
  < 0时,表示当调用这个servlet类时才会将其实例化。
- 如果我们在web.xml中设置了多个servlet的时候，可以使用load-on-startup来指定servlet的加载顺序，服务器会根据load-on-startup的大小依次对servlet进行初始化。不过即使我们将load-on-startup设置重复也不会出现异常，服务器会自己决定初始化顺序

验证 “Servlet对象只能被创建一次，但是能被多次调用” 和验证load-on-startup确实能改变Servlet实现类的创建时机

init()方法可以理解为 Servlet实现类被创建时候的构造方法

//src/controller/MyServlet.java
public class MyServlet extends HttpServlet {

	//可以重写 init 方法，这个init方法代表对象被创建时候调用初始化。
    @Override
    public void init() throws ServletException {
    	super.init();
        System.out.println("MyServlet对象被创建了");
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        //...
    }
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    <!--在Tomcat目录下的【网站核心配置文件 web.xml】，注册Servlet的实现类-->
    <servlet>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name><!--【Servlet实现类的对象】的名字（动态代理 自动生成）-->
        <servlet-class>controller.MyServlet</servlet-class><!--【Servlet实现类】相对于src的路径-->
        <load-on-startup>0</load-on-startup><!--填写一个大于0的整数即可。Tomcat会在启动后自动创建Servlet实现类对象。数字代表创建优先级-->
    </servlet>
    <!--将刚才注册的Servlet实现类的【对象名】对应网站中【作为url时的别名】-->
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyServletName</servlet-name>
        <url-pattern>/web1</url-pattern><!--若当URL中有/web1：当Tomcat收到之后，会到web.xml中寻找对应的Servlet实现类对象名，然后动态代理根据其对应的类路径生成对象，执行业务代码-->
    </servlet-mapping>
</web-app>

验证结果：

若该Servlet的web.xml配置中配置了 load-on-startup 参数为 >=0 的整数
- 则点击运行Tomcat，发现立即输出了 “MyServlet对象被创建了”
- 在网页URL中输入 /web1，发现输出了 “doGet中的代码执行结果”
- 后续再多次在URL中访问 /web1，发现都可以输出doGet的执行结果，但是“MyServlet对象被创建了”再也没出现过
- 上述现象说明Servlet对象只能被创建一次、但是可以被访问多次，
  
  且还说明了若load-on-startup参数>=0，则Servlet实现类对象会在Tomcat启动时被立即创建
若该Servlet的web.xml配置中没配置 load-on-startup 参数
- 则点击运行Tomcat，发现什么都没输出（代表Servlet对象还没被初始化，即对象还没被创建）
- 在网页URL中第一次输入 /web1，发现输出了 “MyServlet对象被创建了” 和 “doGet中的代码执行结果”
- 上述现象说明Servlet对象若配置了 load-on-startup 参数，则会在Tomcat启动的时候就立即被创建，否则只会等到第一次用到的时候才创建