前言

這篇文章的出發(fā)點(diǎn)是為了整理Servlet相關(guān)知識點(diǎn)，以免在相關(guān)概念混淆或分不清的時(shí)候到處查閱資料。

一、什么是Servlet

• Servlet是JavaWeb的三大組件（Servlet、Filter、Listener）中最重要的組件，它屬于動態(tài)資源。
• Servlet的作用是處理請求，服務(wù)器會把接收到的請求交給Servlet來處理，在Servlet中通常需要：接收請求數(shù)據(jù)；處理請求；完成響應(yīng)。
• 每個(gè)Servlet都是唯一的，不同的Servlet處理不同的請求，用下圖說明：

Servlet是什么.png

說明：假如兩個(gè)瀏覽器同時(shí)發(fā)送a請求，并不會創(chuàng)建兩個(gè)相同的Servlet，這兩個(gè)請求使用同一Servlet實(shí)例：Servlet是線程不安全的。

二、Servlet生命周期

Servlet的生命周期要從Servlet接口來認(rèn)識，Servlet接口一共5個(gè)方法，其中前三個(gè)是生命周期方法：

(1) void init(ServletConfig)
(2) void service(ServletRequest,ServletResponse)
(3) void destory()
(4) ServletConfig getServletConfig()
(5) String getServletInfo()

出生：服務(wù)器創(chuàng)建Servlet

• 當(dāng)Servlet第一次被請求時(shí)，或服務(wù)器啟動時(shí)，服務(wù)器會創(chuàng)建Servlet實(shí)例。
• 默認(rèn)情況下，服務(wù)器會在某個(gè)Servlet第一次收到請求時(shí)創(chuàng)建它。也可以在web.xml中對Servlet進(jìn)行配置，使服務(wù)器啟動時(shí)就創(chuàng)建Servlet。

（1）在<servlet>元素中配置<load-on-startup>元素可以讓服務(wù)器在啟動時(shí)就創(chuàng)建該Servlet

（2）假如多個(gè)<servlet>元素都?xì)W配置了<load-on-startup>元素，那么就會按照數(shù)字大小順序來啟動，數(shù)字越小，啟動越早！

（3）<load-on-startup>元素的值必須是大于等于0的整數(shù)。

<servlet>
        <servlet-name>hello2</servlet-name>
        <servlet-class>cn.itcast.servlet.Hello2Servlet</servlet-class>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

服務(wù)器默認(rèn)是在servlet第一次被請求時(shí)創(chuàng)建Servlet實(shí)例，如果希望服務(wù)器啟動時(shí)就創(chuàng)建Servlet實(shí)現(xiàn)需要在web.xml中配置。

• 服務(wù)器只為一個(gè)類型的Servlet創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例對象，所以Servlet是單例的。

長大：服務(wù)器初始化Servlet

• 當(dāng)服務(wù)器創(chuàng)建Servlet實(shí)例后會馬上調(diào)用Servlet的init(ServletConfig)方法，完成對Servlet的初始化；
• init(ServletConfig)只會被調(diào)用一次
• 服務(wù)器會在調(diào)用init()方法時(shí)傳遞ServletConfig參數(shù)

工作：服務(wù)器使用Servlet處理請求

• 當(dāng)Servlet被請求時(shí)，服務(wù)器會調(diào)用Servlet的service(ServletRequest,ServletResponse)方法；
• 該方法每處理一次請求，就會被調(diào)用一次，所以它可能會被調(diào)用N次；
• 因?yàn)镾ervlet是單例的，所以可能在同一時(shí)刻一個(gè)Servlet對象會被多個(gè)請求同時(shí)訪問，所以這可能出現(xiàn)線程安全問題；
• Servlet不是線程安全的，這有助與提高效率，但不能讓Servlet具有狀態(tài)，以免多個(gè)線程爭搶數(shù)據(jù)；

死亡：服務(wù)器銷毀Servlet

• 服務(wù)器通常不會銷毀Servlet，通常只有在服務(wù)器關(guān)閉時(shí)才會銷毀Servlet；
• 服務(wù)器會在銷毀Servlet之前調(diào)用Servlet的destory()方法
• 可以在destory()方法中給出釋放Servlet占有的資源，但通常Servlet是沒什么可要釋放的，所以該方法一般都是空的

三、實(shí)現(xiàn)Servlet的方式

1、實(shí)現(xiàn)Servlet有下面三種方式

• 實(shí)現(xiàn)javax.servlet.Servlet接口；

• 繼承javax.servlet.GenericServlet類；

• 繼承javax.servlet.http.HttpServlet類；（一般采用這種方式）

• 三者關(guān)系為：GenericServlet是Servlet接口的實(shí)現(xiàn)類；HttpServlet類是GenericServlet的子類，它提供了對HTTP請求的特殊支持。

public abstract class GenericServlet implements Servlet, ServletConfig,
        java.io.Serializable {......}

public abstract class HttpServlet extends GenericServlet {......}

2、Servlet接口

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

• ServletConfig
  ServletConfig對象是由服務(wù)器創(chuàng)建的，然后傳遞給Servlet的init()方法，對應(yīng)web.xml文件中的<servlet>元素。該對象的常用方法有如下幾個(gè)：

String getServletName()
獲取Servlet在web.xml文件中的配置名稱，即<servlet-name>指定的名稱；

ServletContext getServletContext()
用來獲取ServletContext對象

String getInitParameter(String name)
用來獲取在web.xml中配置的初始化參數(shù)，通過參數(shù)名來獲取參數(shù)值；

Enumeration getInitParameterNames()
用來獲取在web.xml中配置的所有初始化參數(shù)名稱；

例如web.xml有如下servlet元素：

  <servlet>
    <servlet-name>Hello</servlet-name>
    <servlet-class>com.example.servlet.HelloServlet</servlet-class>
    <init-param>
        <param-name>paramName1</param-name>
            <param-value>paramValue1</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
            <param-name>paramName2</param-name>
            <param-value>paramValue2</param-value>
    </init-param>
  </servlet>

那么，可以通過以下方法來獲取相應(yīng)的信息：

public class Hello implements Servlet {
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        config.getServletName();//將得到Hello
        config.getInitParameter("paramName1");//將得到paramValue1
        config.getInitParameter("paramName2");//將得到paramValue2
        ...
    }
     ...
}

• ServletRequest
  表示請求對象，它封裝了所有與請求相關(guān)的數(shù)據(jù)，它是由服務(wù)器創(chuàng)建的；
• ServletResponse
  表示響應(yīng)對象，在service()方法中完成對客戶端的響應(yīng)需要使用這個(gè)對象；

3、GenericServlet

• GenericServlet是Servlet接口的實(shí)現(xiàn)類，可以通過繼承GenericServlet來編寫自己的Servlet。下面是GenericServlet類的源代碼：

public abstract class GenericServlet implements Servlet, ServletConfig,
        java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private transient ServletConfig config;
    public GenericServlet() {}
    @Override
    public void destroy() {}
    @Override
    public String getInitParameter(String name) {
        return getServletConfig().getInitParameter(name);
    }
    @Override
    public Enumeration<String> getInitParameterNames() {
        return getServletConfig().getInitParameterNames();
    }
    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return config;
    }
    @Override
    public ServletContext getServletContext() {
        return getServletConfig().getServletContext();
    }
    @Override
    public String getServletInfo() {
        return "";
    }
    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        this.config = config;
        this.init();
    }
    public void init() throws ServletException {}
    public void log(String msg) {
        getServletContext().log(getServletName() + ": " + msg);
    }
    public void log(String message, Throwable t) {
        getServletContext().log(getServletName() + ": " + message, t);
    }
    @Override
    public abstract void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws ServletException, IOException;
    @Override
    public String getServletName() {
        return config.getServletName();
    }
}

從代碼中可以看出：

（1）GenericServlet定義了一個(gè)ServletConfig config實(shí)例變量，并在init(ServletConfig)方法中把參數(shù)ServletConfig賦給了實(shí)例變量，然后在該類的很多方法中使用了實(shí)例變量config。子類不能覆蓋init(ServletConfig config)，而應(yīng)該去覆蓋GenericServlet提供的init()方法，它是沒有參數(shù)的init()方法。
（2）GenericServlet實(shí)現(xiàn)了ServletConfig接口，所以可以直接調(diào)用getInitParameter()、getServletContext()等ServletConfig的方法。

4、HttpServlet

• HttpServlet類是GenericServlet的子類，它提供了對HTTP請求的特殊支持，所以通常我們都會通過繼承HttpServlet來完成自定義的Servlet。
• HttpServlet覆蓋了service()方法
  HttpServlet把ServletRequest和ServletResponse強(qiáng)轉(zhuǎn)成了HttpServletRequest和HttpServletResponse，HttpServlet的service(HttpServletRequest,HttpServletResponse)方法會去判斷當(dāng)前請求是GET還是POST（或其他），如果是GET請求，那么會去調(diào)用本類的doGet()方法，如果是POST請求會去調(diào)用doPost()方法，也就是說，我們在子類中去覆蓋doGet()或doPost()方法即可。
• HttpServletRequest
  HttpServletRequest是ServletRequest的子類

public interface HttpServletRequest extends ServletRequest {......}

HttpServletRequest的方法：

String getParameter(String paramName)
獲取指定請求參數(shù)的值；

String getMethod()
：獲取請求方法，例如GET或POST；

String getHeader(String name)
：獲取指定請求頭的值；

void setCharacterEncoding(String encoding)
：設(shè)置請求體的編碼。
因?yàn)閌GET`請求沒有請求體，所以這個(gè)方法只只對POST請求有效。
當(dāng)調(diào)用`request.setCharacterEncoding(“utf-8”)`之后，
再通過`getParameter()`方法獲取參數(shù)值時(shí)，
那么參數(shù)值都已經(jīng)通過了轉(zhuǎn)碼，即轉(zhuǎn)換成了UTF-8編碼。
所以，這個(gè)方法必須在調(diào)用getParameter()方法之前調(diào)用！

• HttpServletResponse
  HttpServletResponse是ServletResponse的子類。

public interface HttpServletResponse extends ServletResponse{......}

HttpServletResponse方法：

PrintWriter getWriter()
獲取字符響應(yīng)流，使用該流可以向客戶端輸出響應(yīng)信息。
例如response.getWriter().print(“<h1>Hello JavaWeb!</h1>”)；

ServletOutputStream getOutputStream()
獲取字節(jié)響應(yīng)流，當(dāng)需要向客戶端響應(yīng)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，需要使用這個(gè)流；

void setCharacterEncoding(String encoding)
用來設(shè)置字符響應(yīng)流的編碼，
例如在調(diào)用setCharacterEncoding(“utf-8”);之后，
再response.getWriter()獲取字符響應(yīng)流對象，這時(shí)的響應(yīng)流的編碼為utf-8，
使用response.getWriter()輸出的中文都會轉(zhuǎn)換成utf-8編碼后發(fā)送給客戶端；

void setHeader(String name, String value)
向客戶端添加響應(yīng)頭信息，
例如setHeader(“Refresh”, “3;url=http://www.example.cn”)，
表示3秒后自動刷新到http://www.example.cn；

void setContentType(String contentType)
該方法是setHeader(“content-type”, “xxx”)的簡便方法，
即用來添加名為content-type響應(yīng)頭的方法。
content-type響應(yīng)頭用來設(shè)置響應(yīng)數(shù)據(jù)的`MIME`類型;

void sendError(int code, String errorMsg)
向客戶端發(fā)送狀態(tài)碼，以及錯(cuò)誤消息。
例如給客戶端發(fā)送404：response(404, “您要查找的資源不存在！”)。

四、Servlet與線程安全

因?yàn)橐粋€(gè)類型的Servlet只有一個(gè)實(shí)例對象，那么就有可能會出現(xiàn)一個(gè)Servlet同時(shí)處理多個(gè)請求的情況，那么Servlet是否為線程安全的呢？答案是：“不是線程安全的”。這說明Servlet的工作效率很高，但也存在線程安全問題：當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)線程同時(shí)訪問同一個(gè)Servlet時(shí)，可能會發(fā)生多個(gè)線程同時(shí)訪問同一資源的情況，數(shù)據(jù)可能會變得不一致。
所以我們不應(yīng)該在Servlet中隨意創(chuàng)建成員變量，因?yàn)榭赡軙嬖谝粋€(gè)線程對這個(gè)成員變量進(jìn)行寫操作，另一個(gè)線程對這個(gè)成員變量進(jìn)行讀操作。

所以：

• 不要在Servlet中創(chuàng)建成員！創(chuàng)建局部變量即可！
• 可以創(chuàng)建無狀態(tài)成員！
• 可以創(chuàng)建有狀態(tài)的成員，但狀態(tài)必須為只讀的！

Servlet體系結(jié)構(gòu)是建立在Java多線程機(jī)制之上的，它的生命周期是由Web容器負(fù)責(zé)的。當(dāng)客戶端第一次請求某個(gè)Servlet 時(shí)，Servlet容器將會根據(jù)web.xml配置文件實(shí)例化這個(gè)Servlet類。當(dāng)有新的客戶端請求該Servlet時(shí)，一般不會再實(shí)例化該 Servlet類，也就是有多個(gè)線程在使用這個(gè)實(shí)例。Servlet容器會自動使用線程池等技術(shù)來支持系統(tǒng)的運(yùn)行。
有助理解的一個(gè)例子：

public class Concurrent extends HttpServlet {
    PrintWriter output;
    public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        String username;
        response.setContentType("text/html; charset=gb2312");
        username = request.getParameter("username");
        output = response.getWriter();
        try {
            Thread.sleep(5000); // 為了突出并發(fā)問題，在這設(shè)置一個(gè)延時(shí)
        } catch (Exception e) {
        }
        output.println("用戶名:" + username + "<BR>");
    }
}

該Servlet中定義了一個(gè)實(shí)例變量output（servlet實(shí)例的成員變量），在service方法將其賦值為用戶的輸出。當(dāng)一個(gè)用戶訪問該Servlet時(shí)，程序會正常的運(yùn)行；但當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)訪問時(shí)，就可能會出現(xiàn)其它用戶的信息顯示在另外一些用戶的瀏覽器上的問題。
解決方法：

• 使用Javax.servlet.SingleThreadModel（Servlet2.4中已經(jīng)廢棄該接口），此時(shí)Servlet容器將保證Servlet實(shí)例以單線程方式運(yùn)行，也就是說，同一時(shí)刻，只會有一個(gè)線程執(zhí)行Servlet的service()方法。但是，如果一個(gè)Servlet實(shí)現(xiàn)了 SingleThreadModel接口，Servlet引擎將為每個(gè)新的請求創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的Servlet實(shí)例，這將引起大量的系統(tǒng)開銷。 SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用；

將前面的Concurrent Test類的類頭定義更改為：

Public class Concurrent Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel {
    ……
}

• 去除實(shí)例變量，使用局部變量。這是保證Servlet線程安全的最佳選擇。

public class Concurrent extends HttpServlet {
    public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        
        PrintWriter output;
        String username;
        
        response.setContentType("text/html; charset=gb2312");
        username = request.getParameter("username");
        output = response.getWriter();
        try {
            Thread.sleep(5000); // 為了突出并發(fā)問題，在這設(shè)置一個(gè)延時(shí)
        } catch (Exception e) {
        }
        output.println("用戶名:" + username + "<BR>");
    }
}

• 使用同步代碼塊：synchronized{…}；但是在程序中使用同步來保護(hù)要使用的共享的數(shù)據(jù)，也會使系統(tǒng)的性能大大下降。這是因?yàn)楸煌降拇a塊在同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程執(zhí)行它，使得其同時(shí)處理客戶請求的吞吐量降低，而且很多客戶處于阻塞狀態(tài)。另外為保證主存內(nèi)容和線程的工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的一致性，要頻繁地刷新緩存,這也會大大地影響系統(tǒng)的性能。在實(shí)際的開發(fā)中也應(yīng)避免或最小化 Servlet 中的同步代碼；

public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        String username;
        response.setContentType("text/html; charset=gb2312");
        username = request.getParameter("username");
        
        synchronized(this){
            output = response.getWriter();
            try {
                Thread.sleep(5000); // 為了突出并發(fā)問題，在這設(shè)置一個(gè)延時(shí)
            } catch (Exception e) {
            }
            output.println("用戶名:" + username + "<BR>");
        }
    }

• 不同變量的線程安全問題
  在Servlet和JSP中，變量可以歸為下面的幾類：

• 類變量：request，response，session，config，application，以及JSP頁面內(nèi)置的page, pageContext。其中除了application外，其它都是線程安全的。

• 實(shí)例變量：實(shí)例變量是實(shí)例所有的，在堆中分配。在Servlet和JSP容器中，一般僅實(shí)例化一個(gè)Servlet和JSP實(shí)例，啟動多個(gè)該實(shí)例的線程來處理請求。而實(shí)例變量是該實(shí)例所有的線程所共享，所以，實(shí)例變量不是線程安全的。

• 局部變量：局部變量在堆棧中分配，因?yàn)槊恳粋€(gè)線程有自己的執(zhí)行堆棧，所以，局部變量是線程安全的。

五、<url-pattern>

• <url-pattern>是<servlet-mapping>的子元素，用來指定Servlet的訪問路徑，即URL。
• 它必須以/開頭！
• 可以在<servlet-mapping>中給出多個(gè)<url-pattern>，例如：

<servlet-mapping>
    <servlet-name>AServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/AServlet</url-pattern>
    <url-pattern>/BServlet</url-pattern>
  </servlet-mapping>

說明一個(gè)Servlet綁定了兩個(gè)URL，無論訪問/AServlet還是/BServlet，訪問的都是AServlet。

• 在<url-pattern>中使用通配符

（1）所謂通配符就是星號*，使用通配符可以命名一個(gè)Servlet綁定一組URL。
（2）通配符要么為前綴，要么為后綴，不能出現(xiàn)在URL中間位置，也不能只有通配符。
（3）通配符是一種模糊匹配URL的方式，如果存在更具體的<url-pattern>，那么訪問路徑會去匹配具體的<url-pattern>。

六、ServletContext

6.1 ServletContext概述

• 服務(wù)器會為每個(gè)應(yīng)用創(chuàng)建唯一一個(gè)ServletContext對象；（應(yīng)用內(nèi)唯一）
• ServletContext對象的創(chuàng)建是在服務(wù)器啟動時(shí)完成的；（出生）
• ServletContext對象的銷毀是在服務(wù)器關(guān)閉時(shí)完成的。（死亡）
• ServletContext對象的作用是在整個(gè)Web應(yīng)用的動態(tài)資源之間共享數(shù)據(jù)。（作用）

6.2 獲取ServletContext

• 在Servlet中獲取ServletContext對象

在void init(ServletConfig config)中：ServletContext context = config.getServletContext();，ServletConfig類的getServletContext()方法可以用來獲取ServletContext對象；

• 在GenericeServlet或HttpServlet中獲取ServletContext對象

直接使用this.getServletContext()來獲取；

6.3 ServletContext對象的作用

• ServletContext是JavaWeb四大域?qū)ο螅?code>PageContext、ServletRequest、HttpSession、ServletContext）之一。
• 所有域?qū)ο蠖加写嫒?shù)據(jù)的功能，因?yàn)橛驅(qū)ο髢?nèi)部有一個(gè)Map，用來存儲數(shù)據(jù)。
• ServletContext對象用來操作數(shù)據(jù)的方法

void setAttribute(String name, Object value)
用來存儲一個(gè)對象，也可以稱之為存儲一個(gè)域?qū)傩裕?例如：servletContext.setAttribute(“xxx”, “XXX”)，在ServletContext中保存了一個(gè)域?qū)傩?，域?qū)傩悦Q為xxx，域?qū)傩缘闹禐閄XX。
請注意，如果多次調(diào)用該方法，并且使用相同的name，那么會覆蓋上一次的值，這一特性與Map相同；

Object getAttribute(String name)
用來獲取ServletContext中的數(shù)據(jù)，當(dāng)前在獲取之前需要先去存儲才行，
例如：String value = (String)servletContext.getAttribute(“xxx”);，獲取名為xxx的域?qū)傩裕?
void removeAttribute(String name)
用來移除ServletContext中的域?qū)傩?，如果參?shù)name指定的域?qū)傩圆淮嬖?，那么本方法什么都不做?
Enumeration getAttributeNames()
獲取所有域?qū)傩缘拿Q；

• ServletContext獲取應(yīng)用初始化參數(shù)

（1）Servlet也可以獲取初始化參數(shù)，但它是局部的參數(shù)；也就是說，一個(gè)Servlet只能獲取自己的初始化參數(shù)，不能獲取別人的，即初始化參數(shù)只為一個(gè)Servlet準(zhǔn)備！
（2）可以配置公共的初始化參數(shù)，為所有Servlet而用！這需要使用ServletContext才能使用！
（3）還可以使用ServletContext來獲取在web.xml文件中配置的應(yīng)用初始化參數(shù)！注意，應(yīng)用初始化參數(shù)與Servlet初始化參數(shù)不同。

<web-app ...>
  ...
  <context-param>
    <param-name>paramName1</param-name>
    <param-value>paramValue1</param-value>      
  </context-param>
  <context-param>
    <param-name>paramName2</param-name>
    <param-value>paramValue2</param-value>      
  </context-param>
</web-app>

• ServletContext獲取資源（略）