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Servlet技术之——概述、实现、细节、获取资源、ServletConfig、ServletContext

(一) Setvlet基本概述

(1) 什么是Servlet ？

Servlet（Server Applet）是JavaServlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，主要功能在于交互式地浏览和生成数据，生成动态Web内容是

JavaWeb中，我们将会接触到三大组件（Servlet、Filter、Listener），Servlet由服务器调用，处理服务器接收到的请求，即完成，接受请求数据 --> 处理请求 --> 完成响应，其本质就是一个实现了Servlet接口的java类

Servlet类由我们来写，但对象由服务器来创建，并且由服务器来调用相应的方法

(2) Servlet用来做什么？

网络中比较常见的一些功能，例如登录，注册，这样存在交互的功能，而Servlet就可以帮助我们处理这些请求，可以说Servlet是JavaWeb知识中重要的知识点之一

(二) 实现Servlet的方式

实现Servlet有三种方式：

实现 javax.servlet.Servlet 接口；
继承 javax.servlet.GenericServlet类；
继承 javax.servlet.http.HttpServlet类；

实际开发中，我们 通常会选择继承HttpServlet类 来完成我们的Servlet，但认识Servlet接口这种方式也是很重要的，是我们入门知识中不可或缺的部分

(1) 创建我们的第一个Servelt

我们创建一个web项目，选择对应的参数，我们所装的jdk为1.8版本，可以选择到 JavaEE8的版本，对应versions也就是4.0，不过我们在这里选择市面上用的还是比较多的7版本

Servlet技术之——概述、实现、细节、获取资源、ServletConfig、ServletContext

创建一个Demo类实现Servlet接口，然后我们快速生成这个接口中未实现的方法，我们先暂时忽略Servlet中其他四个方法，只关心service()方法，因为它是用来处理请求的方法，我们在该方法内给出一条输出语句

package cn.ideal.web.servlet;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class ServeltDemo1 implements Servlet {
    //初始化方法
    @Override
    public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {
    }

    //Servlet配置方法
    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }

    //提供服务方法
    @Override
    public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("理想二旬不止");
    }

    //Servlet信息方法
    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    //销毁方法
    @Override
    public void destroy() {
    }
}

写完了一个最简单Servlet代码，但是如何在浏览器中可以访问到呢？我们就需要对web/WEB-INF下的web.xml进行配置,我们在 <web-app></web-app> 中加入以下代码（虽然后期有优化的方法，但是很推荐大家记忆下来）

<servlet>
        <!--给这个Servlet起一个名字，一般与类名相同-->
        <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
        <!--全类名-->
        <servlet-class>cn.ideal.web.servlet.ServeltDemo1</servlet-class>
    </servlet>

    <!--配置映射路径-->
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
        <!--外界访问的路径-->
        <url-pattern>/Demo1</url-pattern>
    </servlet-mapping>

现在我们根据我们在 url-pattern 中配置的路径来访问一下，在控制台中果然输出了，理想二旬不止这个字符串

(2) web.xml的作用

趁热打铁，我们来简单分析一下这个web.xml的因由，其实在web.xml中 配置Servlet的目的 ，就是把在浏览器中的 访问路径与对应Servlet绑到一起 ，上面的例子中就是把访问路径：“/Demo1” 与 “cn.ideal.web.servlet.ServeltDemo1” 绑定到了一起

1、 <servlet></servlet> ：指定ServletDemo1这个Servlet的名字为ServletDemo1，一般此处与对应类同名

2、 <servlet-mapping></servlet=mapping> ：设定访问的具体路径

而这两者又通过 `<servlet-name></servlet-name>` 关联在一起

执行过程：

1、当服务器中接受到了浏览器的请求，解析URL路径，获取到Servlet的资源路径

2、寻找web.xml文件，找到 <url-pattern> 标签，寻找对应的全类名 <servlet-class>

3、Tomcat将字节码文件加载进内存，并且创建对象，调用其中的方法

所以我们需要知道： Servlet中的大多数方法均不由我们来创建和调用，均由Tomcat完成

(三) Servlet 接口

(1) 生命周期简单概述

我将生命周期简单理解为这样几个过程：

生前——出生——服务——死亡——埋葬

1、生前：当Tomcat第一次访问Servlet，Tomcat会创建Servlet的实例

2、出生：Tomcat会调用init()方法初始化这个对象

3、服务：客户端访问Servlet的时候，service()方法会被调用

4、死亡：当Tomcat被关闭或者Servlet长时间不被使用，destroy()方法会被调用

5、埋葬：destroy()方法被调用后，Servlet就等待垃圾回收（不轻易），有需要则用init()方法重新初始化

(2) 生命周期详解

1、生前

服务器会在S ervlet第一次被访问时 ，或者是在 服务器启动时 创建Servlet。如果服务器启动时就创建Servlet，那么还需要在web.xml文件中进行配置，也就是说默认情况下， Servlet是在第一次访问时由服务器创建的

一个Servlet类型，服务器只创建一个实例对象：例如我们第一次访问 <http://localhost:8080/Demo1> ，服务器通过 /Demo1 就找到了 cn.ideal.web.servlet.ServeltDemo1 ，服务器就会判断这个类型的Servlet是否创建过，若没有才通过反射来创建ServletDmoe1的实例，否则就直接使用已经存在的实例

2、出生

在Servlet被创建后，服务器会 立即调用 Servlet的 void init(ServletConfig) 方法,而且一个Servlet的一生,这个方法只会被调用一次，我们可以把一些对Servlet的初始化工作放到方法中!

3、服务

当服务器每次接收到请求时，都会去调用Servlet的service()方法来处理请求。service()方法是会被调用多次的，服务器接收到一次请求，就会调用service() 方法一次，也正因为如此，所以我们才需要把处理请求的代码写到service()方法中！

4、死亡及埋葬

当服务器关闭时Servlet也需要被销毁了，但是销毁之前，服务器会先调用Servlet中的destroy()方法，我们可以把一些释放资源的代码放到此处

(3) Servlet接口的三个类型

在这五个方法中，我们可以在参数中看到三个我们没有接触过的类型

public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {}

public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {}

也就是这个三个类型：ServletConfig、ServletRequest、ServletResponse

A：ServletConfig

ServletConfig是服务器创建的一个对象，然后传递到Servlet的init()方法中

下述方法中我们简单使用一下第一个 getServletName() 就可以了，后面的方法等我们学写了Context以及其他知识才能更好的理解

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

//用来获取ServletContext对象
ServletContext getServletContext()

//用来获取在web.xml中配置的初始化参数，通过参数名来获取参数值；
String getInitParameter(String name)

//用来获取在web.xml中配置的所有初始化参数名称
Enumeration getInitParameterNames()

B：ServletRequest & ServletResponse

这两个类型出现在Servlet的service()方法中，分别代表着请求与响应对象，并且两者的实例也都是由服务器创建的

但是我们想要做一个web应用，归根结底要和HTTP相挂钩，如果我们希望在service() 方法中使用HTTP相关的功能，可以把 ServletRequest 和 ServletResponse 强转成 HttpServletRequest 和HttpServletResponse

HttpServletRequest方法：

//获取指定请求参数的值；
String getParameter(String paramName)

//获取请求方法，例如GET或POST
String getMethod()
    
//获取指定请求头的值；
String getHeader(String name)

//设置请求体的编码！
/*
    GET没有请求体，所以这个方法只只对POST请求有效当调用
    这个方法必须在调用getParameter()方法之前调用！
    使用request.setCharacterEncoding(“utf-8”)之后，再通过getParameter()方法获取参数
    时，参数值都已经通过了转码，即转换成了UTF-8编码
*/
void setCharacterEncoding(String encoding)

HttpServletResponse方法：

//获取字符响应流，使用该流可以向客户端输出响应信息。
PrintWriter getWriter()
Eg：response.getWriter().print(“<h1>Just for test</h1>”)；
    
//获取字节响应流,例如可实现向客户端响应一张图片
ServletOutputStream getOutputStream()

//用来设置字符响应流的编码
void setCharacterEncoding(String encoding)
   
//向客户端添加响应头信息
void setHeader(String name, String value)
Eg：setHeader(“Refresh”, “3;url=http://www.xxx.com”) 表示三秒后自动刷新到该网址

//该方法是setHeader(“content-type”, “xxx”)的简便方法，即用来添加名为content-type响应头的方法
/*
    content-type响应头用来设置响应数据的MIME类型，例如要向客户端响应jpg的图片，那么
    可以setContentType(“image/jepg”)，如果响应数据为文本类型，那么还要台同时设置编
    码，例如setContentType(“text/html;chartset=utf-8”)表示响应数据类型为文本类型
    中的html类型，并且该方法会调用setCharacterEncoding(“utf-8”)方法；
*/
void setContentType(String contentType)
    
//向客户端发送状态码，以及错误消息
void sendError(int code, String errorMsg)

(四) GenericServlet 类

A：通过查看这个类的源码可以知道，该类中只有

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

一个方法需要实现，其他的方法已经均在源码中有了定义

B：GenericServlet的init()方法

还需要提一提的两个方法就是

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

public void init() throws ServletException {
}

GenericServlet 类实现了Servlet的init(ServletConfig)方法，把参数config赋给了本类的成员config，然后再调用本类自己的无参的init()方法

这个方法是 GenericServlet 自己的 方法，而不是从Servlet继承下来的。当我们自定义Servlet时，如果想完成初始化作用就不要再重复 init(ServletConfig) 方法了，而是应该去 重写init() 方法。因为在 GenericServlet中的 init(ServletConfig) 方法中保存了 ServletConfig 对象，如果覆盖了保存 ServletConfig 的代码，那么就不能再使用 ServletConfig 了

C：实现了ServletConfig接口

GenericServlet还 实现了ServletConfig接口 ，所以可以 直接调用 getInitParameter()、getServletContext()等ServletConfig的方法。

但是这个类我们仍然不是我们要讲的重点，我们接着看一下下一个类

(五) HttpServlet 类

(1) 概述

在上面我们实现 Servlet 接口，需要实现5个方法，十分麻烦，而HttpServlet类已经实现了Servlet接口的所有方法，编写Servlet时，只需要继承HttpServlet，重写你需要的方法即可，并且它提供了对 HTTP请求的特殊支持 ，更加强大

(2) service()方法

在 HttpServlet 的 service(ServletRequest,ServletResponse) 方法中会把 ServletRequest 和 ServletResponse 强转成 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse

//HttpServlet 源码节选
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        HttpServletRequest request;
        HttpServletResponse response;
        try {
            request = (HttpServletRequest)req;
            response = (HttpServletResponse)res;
        } catch (ClassCastException var6) {
            throw new ServletException("non-HTTP request or response");
        }

        this.service(request, response);
    }

强转过后，然后调用 HttpServlet 类中提供的 service(HttpServletRequest,HttpServletResponse) 方法，这是这个类 本身的方法 ，而不是继承而来的，这说明我们在使用的时候，只需要覆盖 service(HttpServletRequest,HttpServletResponse) 就可以了，不需要再进行强转这个两个对象了

注意：其实还有更一步简化的步骤，也不必使用 service(HttpServletRequest,HttpServletResponse)

(3) doGet() 和 doPost()

在HttpServlet的 service(HttpServletRequest,HttpServletResponse) 方法会去判断这个请求是GET还是POST，如果是GET请求，就去调用类中的doGet()方法，如果是POST请求，就去调用doPost()方法，这说明我们在子类中去覆盖doGet()或doPost()方法就可以了

(六) Servlet细节

(1) 线程安全问题

Servlet只会被服务器创建一个实例对象，很多情况下，一个Servlet需要处理多个请求，显然，Servlet虽然效率高，但也不是线程安全的

所以我们不应该在Servlet中轻易创建成员变量，因为可能会存在多个线程同时对这个成员变量进行不同的操作

结论：不要在Servlet中创建成员！创建局部变量即可，可以创建无状态成员量，或者状态只为可读的成员

(2) 服务器启动时就创建Servlet

之前我们将生命周期的时候有说过，Servlet是在第一次访问时由服务器创建的，但我们可以通过在web.xml中对Servlet进行配置，使服务器启动时就创建Servlet

<servlet>
    <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name>
    <servlet-class>cn.ideal.web.ServletDemo1</servlet-class>
     <!--在<servlet>中配置<load-on-startup>，其中给出一个非负整数！-->
    <load-on-startup>0</load-on-startup>
</servlet>

它的作用是确定服务器启动时创建Servlet的顺序

(3) 一个Servlet可以绑定多个URL

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

这样配置后无论访问/AServlet还是/BServlet，访问的都是AServlet

(4) 通配符匹配问题

在 <url-pattern> 中可以使用通配符，也就是 “ * ” ，它可以匹配任何前缀或者后缀

<!--路径匹配-->
<url-pattern>/servlet/*<url-patter>：/servlet/a、/servlet/b，都匹配/servlet/*；

<!--扩展名匹配-->
<url-pattern>*.xx</url-pattern>：/abc/de.xx、/a.xx，都匹配*.xx；

<!--什么都匹配-->
<url-pattern>/*<url-pattern>：匹配所有URL；

通配符要么为前缀，要么为后缀，不能出现在URL中间位置，并且一个URL中最多只能出现一个通配符，如果存在更具体的地址，会优先访问具体的地址

(七) ServletContext

(1) 概述

服务器会为每个web应用创建一个 ServletContext 对象，可以说它就代表着这个web站点，并且这个对象，在Tomcat启动时就创建，在Tomcat关闭时才会销毁

(2) 功能

所有Servlet都共享着一个ServletContext对象，所以ServletContext对象的作用是在整个Web应用的动态资源之间共享数据，也就是说不同的Servlet之间可以通过ServletContext进行通讯，从而共享数据

(3) 获取ServletContext对象

GenericServlet类有getServletContext()方法，所以可以直接使用this.getServletContext()来获取

public class MyServlet implements Servlet {
    public void init(ServletConfig config) {
        ServletContext context = config.getServletContext();
    }
}

public class MyServlet extends HttpServlet {
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        ServletContext context = this.getServletContext();
    }
}

(4) 域对象的功能

所有域对象都有存取数据的功能，可以将这种存储数据的方式看做，Map的方式

我们来看几个常见的用来操作数据的方法

存储

//用来存储一个对象，也可以称之为存储一个域属性
void setAttribute(String name, Object value)
    
Eg：servletContext.setAttribute(“xxx”, “XXX”)
//在ServletContext中保存了一个域属性，域属性名称为xxx，域属性的值为XXX

获取

//用来获取ServletContext中的数据
Object getAttribute(String name)
//获取名为xx的域属性
Eg：String value = (String)servletContext.getAttribute(“xxx”);


//获取所有域属性的名称；
Enumeration getAttributeNames()

移除

//用来移除ServletContext中的域属性
void removeAttribute(String name)

访问量统计的小案例

package cn.ideal.web.servlet;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class ServletDemo2 extends GenericServlet {
    @Override
    public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
        //获取ServletContext对象
        ServletContext servletContext = this.getServletContext();
        //获取ServletContext对象中的count属性
        Integer count = (Integer) servletContext.getAttribute("count");
        if (count == null) {
            //如果在ServletContext中不存在count属性，name设置为count的值为1，表示第一次访问
            count = 1;
        } else {
            //如果在Servlet中存在count属性，说明以前被访问过，name让count在原来的基础上加1
            count++;
        }
        servletResponse.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        //向客户端响应本页面被访问的次数
        servletResponse.getWriter().print("<h1>本页面一共访问" + count + "次</h1>");
        //保存count的值到ServletContext对象中
        servletContext.setAttribute("count", count);
    }
}

(八) 获取资源相关方法

(1) 获取路径

使用ServletContext对象可以用来获取Web应用下的资源，例如在一个web应用的根目录下创建aaa.txt文件，WEB-INF目录下创建bbb.txt文件，如果我们想要通过Servlet获取这两者的路径就可以这样来写

//获取aaa.txt的路径
String realPath = servletContext.getRealPath(“/aaa.txt”)

//获取bbb.txt的路径
String realPath = servletContext.getRealPath(“/WEB-INF/b.txt”)

获取单个文件路径是这样，我们还有一种方式，可以获取到指定目录下所有的资源路径,例如获取/WEB-INF下的所有资源路径

Set set = context.getResourcePaths("/WEB-INF");
System.out.println(set);

(2) 获取资源流

不仅我们可以使用ServletContext获取路径，我们还可以获取资源流，以上面假设的两个文件为例

//获取aaa.txt
InputStream in = servletContext.getResourceAsStream(“/aaa.txt”)；

//获取bbb.txt
InputStream in = servletContext.getResourceAsStream(“/WEB-INF/b.txt”)；

(3) 获取类路径下资源

InputStream in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("xxx.txt");
System.out.println(IOUtils.toString(in));

(九) 使用注解，不再配置web.xml

每创建一个Servlet我们就需要在web.xml中配置，但是如果我们的Servlet版本在3.0以上，就可以选择不创建web.xml，而使用注解来解决，十分简单方便

例如我们创建一个Servlet，配置web.xml如下

<servlet>
    <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
    <servlet-class>cn.ideal.web.servlet.ServletDemo2</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name>
    <url-pattern>/Demo2</url-pattern>
</servlet-mapping>

//在类名的上方写入这样一句代码，引号内为外部访问路径
@WebServlet("/Demo2")

是不是很简单方便，我们看一下其中的原理：

//WebServlet 源码节选
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface WebServlet {
    String name() default "";

    String[] value() default {};

    String[] urlPatterns() default {};

    int loadOnStartup() default -1;

这个注解可以看到， @Target({ElementType.TYPE}) 作用范围为类上, @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 保留在运行期，name()方法反而在这里没有那么重要，因为在web.xml中，name主要起一个关联的作用，其中我们最重要的就是这个 String[] urlPatterns() default {}; 配置一个地址，它的定义为一个数组，当然配置一个也是可以的，即 urlPatterns = "/Demo2" 而其中value所代表的最重要的值，其实也就代表这个地址，所以可以写为 Value = "/Demo2" ，而 Value又可以省略，所以可以写成 "/Demo2"