Servlet執行原理

阿新 • • 發佈：2019-01-16

轉自：http://www.cnblogs.com/gaoxiangde/p/4339571.html

一：servlet定義

Servlet是一個Java應用程式，執行在伺服器端，用來處理客戶端請求並作出響應的程式。

Servlet多執行緒體系結構是建立在Java多執行緒機制之上的，它的生命週期是由Web容器負責的。

當客戶端第一次請求某個Servlet時，Servlet容器將會根據web.xml配置檔案例項化這個Servlet類，此時它貯存於記憶體中。。當有新的客戶端請求該Servlet時，一般不會再例項化該Servlet類，也就是有多個執行緒在使用這個例項。這樣，當兩個或多個執行緒同時訪問同一個Servlet時，可能會發生多個執行緒同時訪問同一資源的情況，資料可能會變得不一致。所以在用Servlet構建的Web應用時要注意執行緒安全的問題。每一個請求都是一個執行緒，而不是程序，因此，Servlet對請求的處理的效能非常高。

對於Servlet，它被設計為多執行緒的（如果它是單執行緒的，你就可以想象，當1000個人同時請求一個網頁時，在第一個人獲得請求結果之前，其它999個人都在鬱悶地等待），如果為每個使用者的每一次請求都建立一個新的執行緒物件來執行的話，系統就會在建立執行緒和銷燬執行緒上耗費很大的開銷，大大降低系統的效率。

因此，Servlet多執行緒機制背後有一個執行緒池在支援，執行緒池在初始化初期就建立了一定數量的執行緒物件，通過提高對這些物件的利用率，避免高頻率地建立物件，從而達到提高程式的效率的目的。（由執行緒來執行Servlet的service方法，servlet在Tomcat中是以單例模式存在的， Servlet的執行緒安全問題只有在大量的併發訪問時才會顯現出來，並且很難發現，因此在編寫Servlet程式時要特別注意。執行緒安全問題主要是由例項變數造成的,因此在Servlet中應避免使用例項變數。如果應用程設計無法避免使用例項變數，那麼使用同步來保護要使用的例項變數，但為保證系統的最佳效能，應該同步可用性最小的程式碼路徑）

Struts2的Action是原型，非單例項的；會對每一個請求,產生一個Action的例項來處理。

解決servlet執行緒安全的方案：同步對共享資料的操作 Synchronized (this){...}、避免使用例項變數

①客戶端向伺服器端發出請求；

②這個過程比較重要，這時Tomcat會建立兩個物件：HttpServletResponse和HttpServletRequest。並將它們的引用（注意是引用）傳給剛分配的執行緒；

③執行緒開始著手接洽servlet；

④servlet根據傳來的是GET和POST，分別呼叫doGet()和doPost()方法進行處理；

⑤和⑥servlet將處理後的結果通過執行緒傳回Tomcat，並在之後將這個執行緒銷燬或者送還執行緒池；

⑦Tomcat將處理後的結果變成一個HTTP響應傳送回客戶端，這樣，客戶端就可以接受到處理後的結果了。

二：簡單servlet例項

//匯入所需的包

import javax.servlet.http.*;

import javax.servlet.*;

import java.io.*;

public class FirstServlet extends HttpServlet {

//處理請求的方法

public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)

throws ServletException, java.io.IOException {

//資料傳送給客戶端—>控制檯方式輸出

//System.out.println(“Hello Servlet”);

//資料傳送給客戶端—>HTML頁面輸出

resp.setContentType(“text/html”);

resp.getWriter().print(“<html>”);

resp.getWriter().print(“<head>”);

resp.getWriter().print(“</head>”);

resp.getWriter().print(“<body>”);

resp.getWriter().print(“Hello World”);

resp.getWriter().print(“</body>”);

resp.getWriter().print(“</html>”);

}

三：servlet配置到Tomcat中去

Tomcat是一個web容器，也叫web伺服器。我們都知道J2EE有十三個標準，這些標準大部分都是介面，Tomcat只是實現了JSP 和 servlet 開發標準。實現了所有的開發標準，就是應用程式伺服器，比如Jboss。

編譯好的servlet類只能執行在tomcat容器中，客戶端瀏覽器不可以直接訪問Servlet，需要在web.xml中配置一下

<servlet-name>FirstServlet</servlet-name>

<servlet-class>FirstServlet</servlet-class>

</servlet>

<servlet-mapping>

<servlet-name>FirstServlet</servlet-name>

<url-pattern>/servlet/FirstServlet</url-pattern>

</servlet-mapping>

四：servlet執行原理

1. WebApplication的標準目錄結構：

WEB-INF/classes

/lib

Web.xml

也就是一個完整的web應用程式目錄下，必須包含以上的目錄結構。

Classes 資料夾下是專案中用到的類檔案，均由JDK編譯成了.class檔案

Lib資料夾是我們專案中引用的jar包

Web.xml是整個web應用程式的配置文件。

瞭解了這些，我們再來看Tomcat的工作流程。

2. Tomcat解析URL

a) 首先來看URL中包含的資訊：”協議” + “埠號” + “路徑(專案名稱+檔案路徑)”

Tomcat啟動後，監聽我們的8080埠，當有Url請求發過來之後，解析出專案名稱 abingtest，然後到webapps目錄下搜尋到該專案資料夾。

b) 專案檔案找到後，開始尋找類檔案。

這個時候Tomcat去Web.xml檔案中尋找<servlet-mapping> 配置節中包含”servlet/FirstServlet”字串，進而找到該類檔案所在的位置。

3. Servelt中的doGet() 和 doPost() 方法

我們寫的FirstServlet 繼承了HttpServlet ，重寫了HttpServlet中的doGet() 方法，HttpServlet中還有一個doPost()方法。這兩個方法都是用來處理Http請求的。Servlet會根據我們提交表單的方法（method=post/get）呼叫service方法來自動選擇（我們在下一篇文章中來詳細說明一下Service方法是如何自動呼叫FirstServlet中的doGet()方法的）

4. Servlet如何接收資料

import javax.servlet.http.*;

import javax.servlet.*;

import java.io.*;

public class FirstServlet extends HttpServlet {

public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)

throws ServletException, java.io.IOException {

//獲取表單資料

String userName = request.getParameter(“userName”);

}

Http協議會將網頁中的所有內容包裝成為一個request物件傳遞給servlet ，Servlet通過這個物件拿到表單中的所有資料，處理完成之後，通過Response物件返回給客戶端瀏覽器。

5. Servlet的生命週期

Servlet的生命週期是由Tomcat容器管理的

a) 客戶發出請求—>Web 伺服器轉發到Web容器Tomcat；

b) Tomcat主執行緒對轉發來使用者的請求做出響應建立兩個物件：HttpServletRequest和HttpServletResponse；

c) 從請求中的URL中找到正確Servlet，Tomcat為其建立或者分配一個執行緒，同時把2建立的兩個物件傳遞給該執行緒；

d) Tomcat呼叫Servlet的servic()方法，根據請求引數的不同調用doGet()或者doPost()方法；

e) 假設是HTTP GET請求，doGet()方法生成靜態頁面，並組合到響應物件裡；
Servlet執行緒結束，Tomcat將響應物件轉換為HTTP響應發回給客戶，同時刪除請求和響應物件。
從該過程中，我們可以理解Servlet的生命週期：Servlet類載入（對應3步）；Servlet例項化（對應3步）；呼叫init方法（對應3步）；呼叫service()方法（對應4、5步）；；呼叫destroy()方法（對應6步）。

五：Servlet生命週期的各個階段

Servlet執行在Servlet容器中，其生命週期由容器來管理。Servlet的生命週期通過javax.servlet.Servlet介面中的init()、service()和destroy()方法來表示。

Servlet的生命週期包含了下面4個階段：

（1）載入和例項化

Servlet容器負責載入和例項化Servlet。當Servlet容器啟動時，或者在容器檢測到需要這個Servlet來響應第一個請求時，建立Servlet例項。當Servlet容器啟動後，它必須要知道所需的Servlet類在什麼位置，Servlet容器可以從本地檔案系統、遠端檔案系統或者其他的網路服務中通過類載入器載入Servlet類，成功載入後，容器建立Servlet的例項。因為容器是通過Java的反射API來建立Servlet例項，呼叫的是Servlet的預設構造方法（即不帶引數的構造方法），所以我們在編寫Servlet類的時候，不應該提供帶引數的構造方法。

（2）初始化

在Servlet例項化之後，容器將呼叫Servlet的init()方法初始化這個物件。初始化的目的是為了讓Servlet物件在處理客戶端請求前完成一些初始化的工作，如建立資料庫的連線，獲取配置資訊等。對於每一個Servlet例項，init()方法只被呼叫一次。在初始化期間，Servlet例項可以使用容器為它準備的ServletConfig物件從Web應用程式的配置資訊（在web.xml中配置）中獲取初始化的引數資訊。在初始化期間，如果發生錯誤，Servlet例項可以丟擲ServletException異常或者UnavailableException異常來通知容器。ServletException異常用於指明一般的初始化失敗，例如沒有找到初始化引數；而UnavailableException異常用於通知容器該Servlet例項不可用。例如，資料庫伺服器沒有啟動，資料庫連線無法建立，Servlet就可以丟擲UnavailableException異常向容器指出它暫時或永久不可用。

（3）請求處理

Servlet容器呼叫Servlet的service()方法對請求進行處理。要注意的是，在service()方法呼叫之前，init()方法必須成功執行。在service()方法中，Servlet例項通過ServletRequest物件得到客戶端的相關資訊和請求資訊，在對請求進行處理後，呼叫ServletResponse物件的方法設定響應資訊。在service()方法執行期間，如果發生錯誤，Servlet例項可以丟擲ServletException異常或者UnavailableException異常。如果UnavailableException異常指示了該例項永久不可用，Servlet容器將呼叫例項的destroy()方法，釋放該例項。此後對該例項的任何請求，都將收到容器傳送的HTTP 404（請求的資源不可用）響應。如果UnavailableException異常指示了該例項暫時不可用，那麼在暫時不可用的時間段內，對該例項的任何請求，都將收到容器傳送的HTTP 503（伺服器暫時忙，不能處理請求）響應。

（4）服務終止

當容器檢測到一個Servlet例項應該從服務中被移除的時候，容器就會呼叫例項的destroy()方法，以便讓該例項可以釋放它所使用的資源，儲存資料到持久儲存裝置中。當需要釋放記憶體或者容器關閉時，容器就會呼叫Servlet例項的destroy()方法。在destroy()方法呼叫之後，容器會釋放這個Servlet例項，該例項隨後會被Java的垃圾收集器所回收。如果再次需要這個Servlet處理請求，Servlet容器會建立一個新的Servlet例項。

在整個Servlet的生命週期過程中，建立Servlet例項、呼叫例項的init()和destroy()方法都只進行一次，當初始化完成後，Servlet容器會將該例項儲存在記憶體中，通過呼叫它的service()方法，為接收到的請求服務。下面給出Servlet整個生命週期過程的UML序列圖

Servlet執行原理

一：servlet定義

二：簡單servlet例項