java EE web三大核心之-Servlet全面解析

一、什么是 Servlet

servlet（Server Applet） 是javaEE Web的三大核心组件之一。狭义上说Servlet是java语言实现的一个接口，广义上来说是指任何实现了这个接口的类，人们通常将Servlet理解为后者。需要注意的是，servlet接口来自于web服务容器，比如tomcat，所以，servlet的运行依赖于容器的调用，自身没有main函数。

servlet的运行，需要部署在web服务容器中，有访问请求时，容器将请求分派给相应的servlet实现类进行处理。

二、Servlet 生命周期及注解

注解类，3.0 版本后可以使用注解替换web.xml文件。

public @interface WebServlet {
    String name() default ""; //标识servlet的名称

    String[] value() default {}; //全名匹配的访问路径，支持多个，必须"/"开头且与urlPatterns二选一，同时存在时将会报错无法启动

    String[] urlPatterns() default {};//模式匹配的访问路径，支持多个，必须"/"开头且与value二选一，同时存在时将会报错无法启动

    int loadOnStartup() default -1; //定义初始化时机与顺序，不配置或设置值小于0时，将在第一次请求到访时执行初始化；设置值大于0时，将伴随着容器的启动而初始化数值越小初始化越早。

    WebInitParam[] initParams() default {}; //初始化参数

    boolean asyncSupported() default false; //支持异步

    String smallIcon() default "";//小图标

    String largeIcon() default "";//大图标

    String description() default "";//介绍

    String displayName() default "";//展示名称
}

serlvet 接口的定义：

public interface Servlet {
    //1、初始化servlet，容器启动或第一个请求进入时调用，在容器的一个生命周期里仅执行一次，通过注解的loadOnStartup值决定。对于实现类对象的创建时机总与init调用时机一致，但是前者早于后者一步
    void init(ServletConfig var1) throws ServletException;

    //获取servlet的配置信息，如servlet的名称，初始化参数等
    ServletConfig getServletConfig();

    //2、处理web请求，每个请求调用一次
    void service(ServletRequest var1, ServletResponse var2) throws ServletException, IOException;

    获取servlet的所在容器的上下文信息，即全局配置环境信息
    String getServletInfo();

    //3、销毁，容器关闭时有容器调用
    void destroy();
}

测试类：

@WebServlet(name="servletLife", displayName = "生命周期测试",loadOnStartup = -8,value = "/life")
public class ServletLife implements Servlet {

    public ServletLife(){
        System.out.println("完成对象的创建,但不是初始化");
    }

    @Override
    public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {
        System.out.println("完成初始化");
    }

    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {

        return null;
    }

    @Override
    public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("欢迎光临");
    }

    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("被销毁了。。。");
    }
}

测试结果：

[2022-09-09 11:28:51,441] Artifact ServletDemo:war exploded: Artifact is deployed successfully
[2022-09-09 11:28:51,441] Artifact ServletDemo:war exploded: Deploy took 1,174 milliseconds
09-Sep-2022 23:28:59.926 信息 [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.startup.HostConfig.deployDirectory Deploying web application directory [D:\myjava\tomcat8\webapps\manager]
09-Sep-2022 23:28:59.995 信息 [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.startup.HostConfig.deployDirectory Deployment of web application directory [D:\myjava\tomcat8\webapps\manager] has finished in [69] ms
完成对象的创建,但不是初始化
完成初始化
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
欢迎光临
D:\myjava\tomcat8\bin\catalina.bat stop
Using CATALINA_BASE:   "C:\Users\tim\AppData\Local\JetBrains\IntelliJIdea2021.1\tomcat\97722028-ee40-4e44-8b69-a4b2464707b1"
Using CATALINA_HOME:   "D:\myjava\tomcat8"
Using CATALINA_TMPDIR: "D:\myjava\tomcat8\temp"
Using JRE_HOME:        "D:\myjava\jdk11"
Using CLASSPATH:       "D:\myjava\tomcat8\bin\bootstrap.jar;D:\myjava\tomcat8\bin\tomcat-juli.jar"
NOTE: Picked up JDK_JAVA_OPTIONS:  --add-opens=java.base/java.lang=ALL-UNNAMED --add-opens=java.base/java.io=ALL-UNNAMED --add-opens=java.rmi/sun.rmi.transport=ALL-UNNAMED
09-Sep-2022 23:32:23.878 信息 [main] org.apache.catalina.core.StandardServer.await A valid shutdown command was received via the shutdown port. Stopping the Server instance.
09-Sep-2022 23:32:23.878 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.pause Pausing ProtocolHandler ["http-nio-7070"]
09-Sep-2022 23:32:24.457 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.pause Pausing ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]
09-Sep-2022 23:32:25.004 信息 [main] org.apache.catalina.core.StandardService.stopInternal Stopping service [Catalina]
被销毁了。。。
09-Sep-2022 23:32:25.031 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.stop Stopping ProtocolHandler ["http-nio-7070"]
09-Sep-2022 23:32:25.033 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.stop Stopping ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]

三、Servlet 的继承体系

GenericServlet是一个与Http协议无关的抽象实现类，通过继承GenericServlet，只需要实现一个service方法。而HttpServlet是一个Http协议相关的实现，在GenericServlet的基础上，根据http请求的方法（get，post，put等）定义了不同的实现，通过查看源码可以发现，在HttpServlet中的service方法已不直接处理请求，而是根据请求的方法对请求做了分发，get请求调用了doGet方法处理，post请求调用了doPost方法处理，而这些方法的形参也从ServletRequest变为了HttpServletRequest，ServletResponse变为了HttpServletResponse。

自定义Servlet时，可以通过继承Servlet、GenericServlet、HttpServlet实现。直接继承Servlet时需要实现5个方法，所以，通常的Web开发中，都建议继承HttpServlet来定义。

需要注意的是，如果通过实现Servlet或GenericServlet自定义servlet，在方法中需要通过ServletRequst获取Http协议相关的内容时，需要先向下封装成HttpServletRequest，通过后者的实例去获取到Http相关的请求信息。

GenericServlet抽象类中service方法源码：

四、Servlet 中的三大作用域

总所周知，http协议本身是无状态的，但是，用户在持续的通信中，却需要保留相关的状态信息，以便于有效的通信。所有，servlet中定义了三大作用域，Request < Session < Application(ServletContext) 分别代表了请求级别、会话级别及应用程序级别，他们保存的自定义变量将在作用域范围内有效。

• 请求作用域，Request级别。他的出现支持了一个请求在多个servlet中跳转，当然，这里的多个servlet必须处于同一个组件内。request.SetAttribute(key,value) 仅在这个请求作用域内有效，在request.getDispatch(“/a”).forward(req,res),跳转的过程中有效，可以用来在不同的servlet中传值。request.getAttribute（key）获取值。

   // /a请求中设置变量值，跳转到另一个servlet中，同一个请求！
   req.setAttribute("from", "china");
   req.getRequestDispatcher("/allscope").forward(req, resp);
  
  // /allscope请求
  Object from = req.getAttribute("from");
  System.out.println("得到一个请求作用域的变量 from=" + from);
  

• seession，回话结束后失效，浏览关闭时回话结束。

  HttpSession session = req.getSession();
  //设置key-value
  session.setAttribute("name","tim");
  
  //根据key 获取value
  session.getAttribute("name");
  

• ServletContext 容器的一个生命周期内有效，ServletContext 实例可以通过多种方式获得。

  	 ServletContext servletContext = req.getServletContext();
          Object coutObj = servletContext.getAttribute("count");
          if (coutObj != null) {
              int count = (int) coutObj;
              servletContext.setAttribute("count", ++count);
              System.out.println("得到一个全局作用域的变量 count=" + count);
          } else {
              servletContext.setAttribute("count", 1);
          }
  

  总体来说，三大作用域都实现了不同级别的状态保存。而且，都是通过各自实例的 setAttribute getAttribute 来设置、读取值。值类型为object。

五、突破 Servlet 三大作用域

那就是将状态信息保存在cookie中，在服务端创建cookie并设置key-value，随着response返回到客户端并最终保存在客户端，客户端再次发送请求时，浏览器自动携带cookie供服务端读取。当然，cookie支持设置有效期及路径一定程度上保证其中键值对信息的安全。
功夫再高，也怕菜刀，如果用户设置浏览器禁止cookie，那就GG了。

@WebServlet("/sc")
public class SetCookie extends HttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)  {

        Cookie cookie=new Cookie("name","tim");
        cookie.setMaxAge(24*60*60);
        //仅 /ServletDemo_war_exploded/sc  路径下的请求可以见本cookie
        //修改cookie时，以cookie名称和路径比对，存在两者相同的，则修改，否则将新建
        cookie.setPath("/ServletDemo_war_exploded/sc");

        Cookie cookie2=new Cookie("age","100");
        cookie2.setMaxAge(24*60*60);

        resp.addCookie(cookie);
        resp.addCookie(cookie2);
    }
}

@WebServlet("/gc")
public class GetCookie extends HttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)  {
        Cookie[] cookies=req.getCookies();
        if(cookies!=null){
            for(Cookie cookie:cookies){
                System.out.println(cookie.getName()+":"+cookie.getValue());
            }
        }
    }
}