javaweb學習總結——servlet開發
一、Servlet簡介
Servlet是sun公司提供的一門用於開發動態web資源的技術。
Sun公司在其API中提供了一個servlet介面，使用者若想用發一個動態web資源(即開發一個Java程式向瀏覽器輸出資料)，需要完成以下2個步驟：
1、編寫一個Java類，實現servlet介面。
2、把開發好的Java類部署到web伺服器中。
按照一種約定俗成的稱呼習慣，通常我們也把實現了servlet介面的java程式，稱之為Servlet
二、Servlet的執行過程
Servlet程式是由WEB伺服器呼叫，web伺服器收到客戶端的Servlet訪問請求後：
①Web伺服器首先檢查是否已經裝載並建立了該Servlet的例項物件。如果是，則直接執行第④步，否則，執行第②步。
②裝載並建立該Servlet的一個例項物件。
③呼叫Servlet例項物件的init()方法。
④建立一個用於封裝HTTP請求訊息的HttpServletRequest物件和一個代表HTTP響應訊息的HttpServletResponse物件，然後呼叫Servlet的service()方法並將請求和響應物件作為引數傳遞進去。
⑤WEB應用程式被停止或重新啟動之前，Servlet引擎將解除安裝Servlet，並在解除安裝之前呼叫Servlet的destroy()方法。
三、Servlet呼叫圖
四、在Eclipse中開發Servlet
在eclipse中新建一個web project工程，eclipse會自動建立下圖所示目錄結構：
4.1、Servlet介面實現類
Servlet介面SUN公司定義了兩個預設實現類，分別為：GenericServlet、HttpServlet。
HttpServlet指能夠處理HTTP請求的servlet，它在原有Servlet介面上添加了一些與HTTP協議處理方法，它比Servlet介面的功能更為強大。因此開發人員在編寫Servlet時，通常應繼承這個類，而避免直接去實現Servlet介面。
HttpServlet在實現Servlet介面時，覆寫了service方法，該方法體內的程式碼會自動判斷使用者的請求方式，如為GET請求，則呼叫HttpServlet的doGet方法，如為Post請求，則呼叫doPost方法。因此，開發人員在編寫Servlet時，通常只需要覆寫doGet或doPost方法，而不要去覆寫service方法。
4.2、通過Eclipse建立和編寫Servlet
選中gacl.servlet.study包，右鍵→New→Servlet，如下圖所示：
這樣，我們就通過Eclipse幫我們建立好一個名字為ServletDemo1的Servlet，建立好的ServletDemo01裡面會有如下程式碼：
1 package gacl.servlet.study; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.PrintWriter; 5 6import javax.servlet.ServletException; 7 import javax.servlet.http.HttpServlet; 8 import javax.servlet.http.HttpServletRequest; 9 import javax.servlet.http.HttpServletResponse; 10 11 public class ServletDemo1 extends HttpServlet { 12 13 /** 14 * The doGet method of the servlet. <br> 15 * 16 * This method is called when a form has its tag value method equals to get. 17 * 18 * @param request the request send by the client to the server 19 * @param response the response send by the server to the client 20 * @throws ServletException if an error occurred 21 * @throws IOException if an error occurred 22 */ 23 public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 24 throws ServletException, IOException { 25 26 response.setContentType("text/html"); 27 PrintWriter out = response.getWriter(); 28 out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\">"); 29 out.println("<HTML>"); 30 out.println(" <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>"); 31 out.println(" <BODY>"); 32 out.print(" This is "); 33 out.print(this.getClass()); 34 out.println(", using the GET method"); 35 out.println(" </BODY>"); 36 out.println("</HTML>"); 37 out.flush(); 38 out.close(); 39 } 40 41 /** 42 * The doPost method of the servlet. <br> 43 * 44 * This method is called when a form has its tag value method equals to post. 45 * 46 * @param request the request send by the client to the server 47 * @param response the response send by the server to the client 48 * @throws ServletException if an error occurred 49 * @throws IOException if an error occurred 50 */ 51 public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 52 throws ServletException, IOException { 53 54 response.setContentType("text/html"); 55 PrintWriter out = response.getWriter(); 56 out.println("<!DOCTYPE HTML PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\">"); 57 out.println("<HTML>"); 58 out.println(" <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>"); 59 out.println(" <BODY>"); 60 out.print(" This is "); 61 out.print(this.getClass()); 62 out.println(", using the POST method"); 63 out.println(" </BODY>"); 64 out.println("</HTML>"); 65 out.flush(); 66 out.close(); 67 } 68 69 }
這些程式碼都是Eclipse自動生成的，而web.xml檔案中也多了<servlet></servlet>和<servlet-mapping></servlet-mapping>兩對標籤，這兩對標籤是配置ServletDemo1的，如下圖所示：
然後我們就可以通過瀏覽器訪問ServletDemo1這個Servlet，如下圖所示：
五、Servlet開發注意細節
5.1、Servlet訪問URL對映配置
由於客戶端是通過URL地址訪問web伺服器中的資源，所以Servlet程式若想被外界訪問，必須把servlet程式對映到一個URL地址上，這個工作在web.xml檔案中使用<servlet>元素和<servlet-mapping>元素完成。
<servlet>元素用於註冊Servlet，它包含有兩個主要的子元素：<servlet-name>和<servlet-class>，分別用於設定Servlet的註冊名稱和Servlet的完整類名。
一個<servlet-mapping>元素用於對映一個已註冊的Servlet的一個對外訪問路徑，它包含有兩個子元素：<servlet-name>和<url-pattern>，分別用於指定Servlet的註冊名稱和Servlet的對外訪問路徑。例如：
1 <servlet> 2 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 3 <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo1</servlet-class> 4 </servlet> 5 6 <servlet-mapping> 7 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 8 <url-pattern>/servlet/ServletDemo1</url-pattern> 9 </servlet-mapping>
同一個Servlet可以被對映到多個URL上，即多個<servlet-mapping>元素的<servlet-name>子元素的設定值可以是同一個Servlet的註冊名。 例如：
1 <servlet> 2 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 3 <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo1</servlet-class> 4 </servlet> 5 6 <servlet-mapping> 7 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 8 <url-pattern>/servlet/ServletDemo1</url-pattern> 9 </servlet-mapping> 10 <servlet-mapping> 11 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 12 <url-pattern>/1.htm</url-pattern> 13 </servlet-mapping> 14 <servlet-mapping> 15 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 16 <url-pattern>/2.jsp</url-pattern> 17 </servlet-mapping> 18 <servlet-mapping> 19 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 20 <url-pattern>/3.php</url-pattern> 21 </servlet-mapping> 22 <servlet-mapping> 23 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 24 <url-pattern>/4.ASPX</url-pattern> 25 </servlet-mapping>
通過上面的配置，當我們想訪問名稱是ServletDemo1的Servlet，可以使用如下的幾個地址去訪問：
http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/servlet/ServletDemo1
http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/1.htm
http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/2.jsp
http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/3.php
http://localhost:8080/JavaWeb_Servlet_Study_20140531/4.ASPX
ServletDemo1被對映到了多個URL上。
5.2、Servlet訪問URL使用*萬用字元對映
在Servlet對映到的URL中也可以使用*萬用字元，但是隻能有兩種固定的格式：一種格式是"*.副檔名"，另一種格式是以正斜槓（/）開頭並以"/*"結尾。例如：
1 <servlet> 2 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 3 <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo1</servlet-class> 4 </servlet> 5 6 <servlet-mapping> 7 <servlet-name>ServletDemo1</servlet-name> 8 <url-pattern>/*</url-pattern>
*可以匹配任意的字元，所以此時可以用任意的URL去訪問ServletDemo1這個Servlet，如下圖所示：
對於如下的一些對映關係：
Servlet1 對映到 /abc/*
Servlet2 對映到 /*
Servlet3 對映到 /abc
Servlet4 對映到 *.do
問題：
當請求URL為“/abc/a.html”，“/abc/*”和“/*”都匹配，哪個servlet響應
Servlet引擎將呼叫Servlet1。
當請求URL為“/abc”時，“/abc/*”和“/abc”都匹配，哪個servlet響應
Servlet引擎將呼叫Servlet3。
當請求URL為“/abc/a.do”時，“/abc/*”和“*.do”都匹配，哪個servlet響應
Servlet引擎將呼叫Servlet1。
當請求URL為“/a.do”時，“/*”和“*.do”都匹配，哪個servlet響應
Servlet引擎將呼叫Servlet2。
當請求URL為“/xxx/yyy/a.do”時，“/*”和“*.do”都匹配，哪個servlet響應
Servlet引擎將呼叫Servlet2。
匹配的原則就是"誰長得更像就找誰"
5.3、Servlet與普通Java類的區別
Servlet是一個供其他Java程式（Servlet引擎）呼叫的Java類，它不能獨立執行，它的執行完全由Servlet引擎來控制和排程。
針對客戶端的多次Servlet請求，通常情況下，伺服器只會建立一個Servlet例項物件，也就是說Servlet例項物件一旦建立，它就會駐留在記憶體中，為後續的其它請求服務，直至web容器退出，servlet例項物件才會銷燬。
在Servlet的整個生命週期內，Servlet的init方法只被呼叫一次。而對一個Servlet的每次訪問請求都導致Servlet引擎呼叫一次servlet的service方法。對於每次訪問請求，Servlet引擎都會建立一個新的HttpServletRequest請求物件和一個新的HttpServletResponse響應物件，然後將這兩個物件作為引數傳遞給它呼叫的Servlet的service()方法，service方法再根據請求方式分別呼叫doXXX方法。
如果在<servlet>元素中配置了一個<load-on-startup>元素，那麼WEB應用程式在啟動時，就會裝載並建立Servlet的例項物件、以及呼叫Servlet例項物件的init()方法。
舉例：
<servlet>
<servlet-name>invoker</servlet-name>
<servlet-class>
org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
</servlet-class>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
用途：為web應用寫一個InitServlet，這個servlet配置為啟動時裝載，為整個web應用建立必要的資料庫表和資料。
5.4、預設Servlet
如果某個Servlet的對映路徑僅僅為一個正斜槓（/），那麼這個Servlet就成為當前Web應用程式的預設Servlet。
凡是在web.xml檔案中找不到匹配的<servlet-mapping>元素的URL，它們的訪問請求都將交給預設Servlet處理，也就是說，預設Servlet用於處理所有其他Servlet都不處理的訪問請求。 例如：
1 <servlet> 2 <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name> 3 <servlet-class>gacl.servlet.study.ServletDemo2</servlet-class> 4 <load-on-startup>1</load-on-startup> 5 </servlet> 6 7 <!-- 將ServletDemo2配置成預設Servlet --> 8 <servlet-mapping> 9 <servlet-name>ServletDemo2</servlet-name> 10 <url-pattern>/</url-pattern> 11 </servlet-mapping>
當訪問不存在的Servlet時，就使用配置的預設Servlet進行處理，如下圖所示：
在<tomcat的安裝目錄>\conf\web.xml檔案中，註冊了一個名稱為org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet的Servlet，並將這個Servlet設定為了預設Servlet。
1 <servlet> 2 <servlet-name>default</servlet-name> 3 <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class> 4 <init-param> 5 <param-name>debug</param-name> 6 <param-value>0</param-value> 7 </init-param> 8 <init-param> 9 <param-name>listings</param-name> 10 <param-value>false</param-value> 11 </init-param> 12 <load-on-startup>1</load-on-startup> 13 </servlet> 14 15 <!-- The mapping for the default servlet --> 16 <servlet-mapping> 17 <servlet-name>default</servlet-name> 18 <url-pattern>/</url-pattern> 19 </servlet-mapping>
當訪問Tomcat伺服器中的某個靜態HTML檔案和圖片時，實際上是在訪問這個預設Servlet。
5.5、Servlet的執行緒安全問題
當多個客戶端併發訪問同一個Servlet時，web伺服器會為每一個客戶端的訪問請求建立一個執行緒，並在這個執行緒上呼叫Servlet的service方法，因此service方法內如果訪問了同一個資源的話，就有可能引發執行緒安全問題。例如下面的程式碼：
不存線上程安全問題的程式碼：
1 package gacl.servlet.study; 2 3 import java.io.IOException; 4 5 import javax.servlet.ServletException; 6 import javax.servlet.http.HttpServlet; 7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest; 8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse; 9 10 public class ServletDemo3 extends HttpServlet { 11 12 13 public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 14 throws ServletException, IOException { 15 16 /** 17 * 當多執行緒併發訪問這個方法裡面的程式碼時，會存線上程安全問題嗎 18 * i變數被多個執行緒併發訪問，但是沒有執行緒安全問題，因為i是doGet方法裡面的區域性變數， 19 * 當有多個執行緒併發訪問doGet方法時，每一個執行緒裡面都有自己的i變數， 20 * 各個執行緒操作的都是自己的i變數，所以不存線上程安全問題 21 * 多執行緒併發訪問某一個方法的時候，如果在方法內部定義了一些資源(變數，集合等) 22 * 那麼每一個執行緒都有這些東西，所以就不存線上程安全問題了 23 */ 24 int i=1; 25 i++; 26 response.getWriter().write(i); 27 } 28 29 public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 30 throws ServletException, IOException { 31 doGet(request, response); 32 } 33 34 }
存線上程安全問題的程式碼：
1 package gacl.servlet.study; 2 3 import java.io.IOException; 4 5 import javax.servlet.ServletException; 6 import javax.servlet.http.HttpServlet; 7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest; 8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse; 9 10 public class ServletDemo3 extends HttpServlet { 11 12 int i=1; 13 public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 14 throws ServletException, IOException { 15 16 i++; 17 try { 18 Thread.sleep(1000*4); 19 } catch (InterruptedException e) { 20 e.printStackTrace(); 21 } 22 response.getWriter().write(i+""); 23 } 24 25 public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 26 throws ServletException, IOException { 27 doGet(request, response); 28 } 29 30 }
把i定義成全域性變數，當多個執行緒併發訪問變數i時，就會存線上程安全問題了，如下圖所示：同時開啟兩個瀏覽器模擬併發訪問同一個Servlet，本來正常來說，第一個瀏覽器應該看到2，而第二個瀏覽器應該看到3的，結果兩個瀏覽器都看到了3，這就不正常。
執行緒安全問題只存在多個執行緒併發操作同一個資源的情況下，所以在編寫Servlet的時候，如果併發訪問某一個資源(變數，集合等)，就會存線上程安全問題，那麼該如何解決這個問題呢？
先看看下面的程式碼：
1 package gacl.servlet.study; 2 3 import java.io.IOException; 4 5 import javax.servlet.ServletException; 6 import javax.servlet.http.HttpServlet; 7 import javax.servlet.http.HttpServletRequest; 8 import javax.servlet.http.HttpServletResponse; 9 10 11 public class ServletDemo3 extends HttpServlet { 12 13 int i=1; 14 public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 15 throws ServletException, IOException { 16 /** 17 * 加了synchronized後，併發訪問i時就不存線上程安全問題了， 18 * 為什麼加了synchronized後就沒有執行緒安全問題了呢？ 19 * 假如現在有一個執行緒訪問Servlet物件，那麼它就先拿到了Servlet物件的那把鎖 20 * 等到它執行完之後才會把鎖還給Servlet物件，由於是它先拿到了Servlet物件的那把鎖， 21 * 所以當有別的執行緒來訪問這個Servlet物件時，由於鎖已經被之前的執行緒拿走了，後面的執行緒只能排隊等候了 22 * 23 */ 24 synchronized (this) {//在java中，每一個物件都有一把鎖，這裡的this指的就是Servlet物件 25 i++; 26 try { 27 Thread.sleep(1000*4); 28 } catch (InterruptedException e) { 29 e.printStackTrace(); 30 } 31 response.getWriter().write(i+""); 32 } 33 34 } 35 36 public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 37 throws ServletException, IOException { 38 doGet(request, response); 39 } 40 41 }
現在這種做法是給Servlet物件加了一把鎖，保證任何時候都只有一個執行緒在訪問該Servlet物件裡面的資源，這樣就不存線上程安全問題了，如下圖所示：
這種做法雖然解決了執行緒安全問題，但是編寫Servlet卻萬萬不能用這種方式處理執行緒安全問題，假如有9999個人同時訪問這個Servlet，那麼這9999個人必須按先後順序排隊輪流訪問。
針對Servlet的執行緒安全問題，Sun公司是提供有解決方案的：讓Servlet去實現一個SingleThreadModel介面，如果某個Servlet實現了SingleThreadModel介面，那麼Servlet引擎將以單執行緒模式來呼叫其service方法。
檢視Sevlet的API可以看到，SingleThreadModel介面中沒有定義任何方法和常量，在Java中，把沒有定義任何方法和常量的介面稱之為標記介面，經常看到的一個最典型的標記介面就是"Serializable"，這個介面也是沒有定義任何方法和常量的，標記介面在Java中有什麼用呢？主要作用就是給某個物件打上一個標誌，告訴JVM，這個物件可以做什麼，比如實現了"Serializable"介面的類的物件就可以被序列化，還有一個"Cloneable"介面，這個也是一個標記介面，在預設情況下，Java中的物件是不允許被克隆的，就像現實生活中的人一樣，不允許克隆，但是隻要實現了"Cloneable"介面，那麼物件就可以被克隆了。
讓Servlet實現了SingleThreadModel介面，只要在Servlet類的定義中增加實現SingleThreadModel介面的宣告即可。
對於實現了SingleThreadModel介面的Servlet，Servlet引擎仍然支援對該Servlet的多執行緒併發訪問，其採用的方式是產生多個Servlet例項物件，併發的每個執行緒分別呼叫一個獨立的Servlet例項物件。
實現SingleThreadModel介面並不能真正解決Servlet的執行緒安全問題，因為Servlet引擎會建立多個Servlet例項物件，而真正意義上解決多執行緒安全問題是指一個Servlet例項物件被多個執行緒同時呼叫的問題。事實上，在Servlet API 2.4中，已經將SingleThreadModel標記為Deprecated（過時的）。