javaWeb基础二：Servlet（java前后端交互的技术）
2. Servlet
2.1 定义
Servlet是sun公司提供的一门用于开发动态web资源的技术，可以实现和客户端的交互，接收客户端请求和给客户端返回响应。
Sun公司在其API中提供了一个servlet接口，用户若想开发一个动态web资源需要完成以下2个步骤：
- 编写一个Java类，实现servlet接口。
- 把开发好的Java类部署到web服务器中。
2.2 Servlet接口
Servlet接口SUN公司定义了两个默认实现类，分别为：GenericServlet、HttpServlet。
HttpServlet指能够处理HTTP请求的servlet，它在原有Servlet接口上添加了一些与HTTP协议处理方法，它比Servlet接口的功能更为强大。因此开发人员在编写Servlet时，通常应继承这个类，而避免直接去实现Servlet接口。
HttpServlet在实现Servlet接口时，覆写了service方法，该方法体内的代码会自动判断用户的请求方式，如为GET请求，则调用HttpServlet的doGet方法，如为Post请求，则调用doPost方法。因此，开发人员在编写Servlet时，通常只需要覆写doGet或doPost方法，而不要去覆写service方法。
2.3 实现第一个Servlet
基础操作步骤：
-
编程工具上设置Tomcat配置。(有的是单独在项目中设置)
-
创建web项目。
以2020版本的idea为例：（先创建基础的java项目，再在项目右键，点击Add Frameworks Support 添加，选择web项目。）
注：不同的版本、编程软件也有不同的创建方式，有得可以直接创建web项目。
-
创建一个类，继承HttpServlet，重写service方法。
public class MyServlet extends HttpServlet {
@Override
protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
//使用getParameter方法接受key为str的value值。
String str = req.getParameter("str");
System.out.println("前端发送了一个请求"+str);
//使用字符流打印返回浏览器一个响应。
resp.getWriter().print("hhhhh");//响应返回一个hhhh
//注：可以直接返回HTML语言（js+css+html）
//resp.getWriter().print("hhhh
");
}
}
注：在eclipse和myeclipse上，类能够直接继承HttpServlet，因为实现了自动导包。（idea需要手动导入servlet-api.jar包，才能正常extends HttpServlet类）
servlet-api.jar包在Tomcat的lib目录下。
-
注册Servlet类（让web服务器识别。）
在web.xml文件中设置创建的Servlet类信息
<servlet>
<servlet-name>MyServletservlet-name>
<servlet-class>com.dream.servlet.MyServletservlet-class>
servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>MyServletservlet-name>
<url-pattern>/myservleturl-pattern>
servlet-mapping>
- 编写前端页面。
<body>
欢迎来到web项目
<br>
<a href="myservlet?str=hello">点击发送请求a>
<br>
<input type="button" value="点击发送请求" onclick="fun01()">
<script type="text/javascript">
function fun01(){
location="myservlet?str=hello"
}
script>
body>
-
在web.xml中设置进入项目默认访问的第一个文件。
这里设置为上面的welcome.html
<welcome-file-list> <welcome-file>welcome.htmlwelcome-file> welcome-file-list>
拓展：前端发送请求的三种方式：（前两种都只能以get方式提交，而第三种能够选择提交方式）
- 超链接（标签）
- window.location
- form表单（action，method（get/post）），使用submit按钮提交
解析过程：
Tomcat在加载Web应用时，就会把相应的web.xml文件中的数据读入到内存中。因此当Tomcat在解析web请求的时候，需要参考web.xml文件时，实际上只需要从内存中读取相关数据就可以了，不需要再到文件系统中读取web.xml。
图示：
2.4 Servlet运行过程
Servlet程序是由WEB服务器调用，web服务器收到客户端的Servlet访问请求后：
1，Web服务器首先检查是否已经装载并创建了该Servlet的实例对象。如果是，则直接执行第4步，否则，执行第2步。
2，装载并创建该Servlet的一个实例对象。
3，调用Servlet实例对象的init()方法。
4，创建一个用于封装HTTP请求消息的HttpServletRequest对象和一个代表HTTP响应消息的HttpServletResponse对象，然后调用Servlet的service()方法并将请求和响应对象作为参数传递进去。
5，WEB应用程序被停止或重新启动之前，Servlet引擎将卸载Servlet，并在卸载之前调用Servlet的destroy()方法。
测试：
public class MyServlet01 extends HttpServlet {
public MyServlet01(){
System.out.println("MyServlet01调用构造方法，创建对象");
}
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
this.doPost(req,resp);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
System.out.println("MyServlet01接受到了来自前端的请求");
}
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
System.out.println("MyServlet01进行初始化");
}
@Override
public void destroy() {
System.out.println("MyServlet01销毁");
}
}
2.4.1 Servlet生命周期
Servlet是一个供其他Java程序（Servlet引擎）调用的Java类，它不能独立运行，它的运行完全由Servlet引擎来控制和调度。
针对客户端的多次Servlet请求，通常情况下，服务器只会创建一个Servlet实例对象，也就是说Servlet实例对象一旦创建，它就会驻留在内存中，为后续的其它请求服务，直至web容器退出，servlet实例对象才会销毁。
在Servlet的整个生命周期内，Servlet的init方法只被调用一次。而对一个Servlet的每次访问请求都导致Servlet引擎调用一次servlet的service方法。对于每次访问请求，Servlet引擎都会创建一个新的HttpServletRequest请求对象和一个新的HttpServletResponse响应对象，然后将这两个对象作为参数传递给它调用的Servlet的service()方法，service方法再根据请求方式分别调用doXXX方法。
如果在元素中配置了一个元素，那么WEB应用程序在启动时，就会装载并创建Servlet的实例对象、以及调用Servlet实例对象的init()方法。
用途：为web应用写一个InitServlet，这个servlet配置为启动时装载，为整个web应用创建必要的公共数据。
<servlet>
<servlet-name>MyServlet01servlet-name>
<servlet-class>com.dream.servlet.MyServlet01servlet-class>
<load-on-startup>1load-on-startup>
servlet>
Servlet被创建的两种情况：
1.前端发送请求，tomcat服务器发现该Servlet没有对象时就创建
2.在web.xml中配置 1，该Servlet就会在项目启动时由Tomcat创建对象。
Servlet被销毁：
Tomcat关闭时调用destroy()销毁的方法
注：
一般情况下Servlet创建对象只创建一次，符合单例模式（在整个项目中该Servlet的对象是唯一），init() 初始化方法 也只调用一次，而doGet() 或 doPost() 每请求一次就会调用一次。
2.4.2 ServletConfig对象
在Servlet的配置文件中，可以使用一个或多个标签为servlet配置一些初始化参数。
当servlet配置了初始化参数后，web容器在创建servlet实例对象时，会自动将这些初始化参数封装到ServletConfig对象中，并在调用servlet的init方法时，将ServletConfig对象传递给servlet。进而，程序员通过ServletConfig对象就可以得到当前servlet的初始化参数信息。
阅读ServletConfig API，并举例说明该对象的作用：
获得字符集编码
获得数据库连接信息实际的Servlet开发中，可以直接通过getServletConfig()的到ServletConfig对象。
<servlet>
<servlet-name>MyServlet01servlet-name>
<servlet-class>com.dream.servlet.MyServlet01servlet-class>
<init-param>
<param-name>codeparam-name>
<param-value>UTF-8param-value>
init-param>
servlet>
注：为键值对存在，放在servlet标签下，代表这个标签初始化的参数信息，在该servlet的init初始胡方法中能够获取到，使用示例：
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
String code = config.getInitParameter("code");
System.out.println("MyServlet01进行初始化，获得编码格式："+code);
}
2.4.3 使用@WebServlet注解
使用@WebServlet注解在Servlet类上，能够代替在web.xml配置文件中的一些相关设置，更加方便。
@WebServlet注解底层：
@Target({
ElementType.TYPE}) //作用于类
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时有效
@Documented
public @interface WebServlet {
//指定Servlet 的 name 属性，等价于 没有显式指定，则该 Servlet 的取值即为类的全限定名。
String name() default "";
//该属性等价于 urlPatterns 属性。两个属性不能同时使用。标签。
String[] value() default {
};
String[] urlPatterns() default {
};
//指定 Servlet 的加载顺序，等价于 标签。默认为-1即不在服务器启动时创建。
int loadOnStartup() default -1; //
WebInitParam[] initParams() default {
};// 配置初始化参数 注解数组见下
boolean asyncSupported() default false;
String smallIcon() default "";
String largeIcon() default "";
String description() default "";
String displayName() default "";
}
//键值对，表示指定一组 Servlet 初始化参数，等价于标签。
@Target({
ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface WebInitParam {
String name();
String value();
String description() default "";
}
简单使用：
@WebServlet(
value = "/MyServlet",
loadOnStartup = 1,
initParams = {
@WebInitParam(name ="code",value = "UTF-8")
})
public class MyServlet extends HttpServlet {
public MyServlet(){
System.out.println("MyServlet调用构造方法，创建对象");
}
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
this.doPost(req,resp);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
System.out.println("MyServlet接受到了来自前端的请求");
}
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
String code = config.getInitParameter("code");
System.out.println("MyServlet进行初始化，获得编码格式："+code);
}
@Override
public void destroy() {
System.out.println("MyServlet销毁");
}
}
运行结果：
MyServlet调用构造方法，创建对象
MyServlet进行初始化，获得编码格式：UTF-8
......
MyServlet接受到了来自前端的请求
......
MyServlet销毁
......
Disconnected from server
2.5 线程安全问题
出现原因：多个客户端访问同一个Servlet中的资源时，有可能会出现线程安全问题
测试案例：
在servlet中增加线程占用的时间（sleep方法），让多个浏览器去访问这个servlet，其中的数据读取就会出现脏读。
@WebServlet("/MyServlet")
public class MyServlet extends HttpServlet{
//请求次数
int num;
public MyServlet() {
System.out.println("MyServlet被创建");
}
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
doPost(request, response);
}
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
num++;
try {
Thread.sleep(5000); //线程睡眠5秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
response.getOutputStream().println(num);
}
}
在相差五秒内，前后使用两个浏览器访问这一个servlet，得到的请求次数（num）应该为：
先访问的页面出现1，而后访问的应该出现2。
但实际上两个页面都会显示2，这是因为在多线程访问一个servlet时，数据同时被两个线程处理，导致有些线程得到的数据不再准确。（在真正的项目中虽然没有sleep方法影响，servlet处理请求不会故意睡眠，但是在各种因素的影响下，我们还是不能保证数据的可靠性。）
处理方法：
1.将Servlet实现SingleThreadModel（已过时），因为当线程阻塞，就会创建新的Servlet对象（一般不使用，因为在这种情况下，servlet的对象不再是唯一的。）
2.利用线程锁机制， synchronized或lock
示例：在需要的处理请求的代码块上锁
@WebServlet("/MyServlet")
public class MyServlet extends HttpServlet{
//请求次数
int num;
//创建lock锁对象。
private Lock lock = new ReentrantLock();
public MyServlet() {
System.out.println("MyServlet被创建");
}
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
doPost(request, response);
}
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
lock.lock();//上锁
num++;
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
response.getOutputStream().println(num);
lock.unlock();//解锁
}
}
2.6 重定向和转发
在前端页面，想要跳转到其他的页面或者是Servlet，可以直接通过超链接、提交表单、location三种实现，但是单纯两个页面之间的的跳转，是没有经过后端任何数据处理和数据传递的，这样的实现在大多数情况下是没有意义的。所以在需要数据处理和页面之间的数据传递时，常常会经过Servlet来实现。
Servlet跳转到某个页面/Servlet的两种方式为：重定向和转发。
重定向是通过响应（response）来完成的，而转发是通过请求（request）完成。
2.6.1 重定向
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
//在Servlet中使用 重定向方式 跳转到page.html
response.sendRedirect("page.html");
}
2.6.2 转发
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
//在Servlet中使用 转发方式 跳转到page.html
request.getRequestDispatcher("page.html").forward(request,response);
}
注：请求转发时，需要将request和response一同转发。
2.6.3 重定向和转发的区别
浅显的说：
重定向是Servlet告诉浏览器，自己无法完成你的请求（第一次请求），并且通过响应告诉浏览器你想要完成这个请求应该去找谁，之后浏览器根据响应回来的信息（重定向的内容）重新给新的servlet或页面发送请求（第二次请求）。
转发则是Servlet知道自己无法完成浏览器的请求（一次请求），但是，我可以去找其他Servlet或页面帮你完成，而这些则不需要浏览器再操心。
（浏览器分别找重定向和转发借钱；
转发说：我虽然没有钱，但是我可以找别人借了，再借给你。
重定向说：我也没有钱，你找马云借吧，然后浏览器又去找马云借去了。（借了两次））
| 重定向 | 转发 | |
|---|---|---|
| 前端发送请求的次数 | 2次 | 1次 |
| 跳转到普通页面（项目web文件夹下的页面） | ok | ok |
| 跳转到外部页面的区别（如http://www.baidu.com） | ok | no |
| 跳转到受保护页面的区别（WEB-INF里的页面） | no | ok |
解释：
1.转发无法跳转到外部页面的原因：当前服务器不能直接访问外部服务器。
2.重定向无法跳转到受保护页面的原因：浏览器不能直接访问WEB-INF内的资源
2.7 中文乱码问题
出现原因：
前端后端编码不一致
浏览器默认使用UTF-8码表进行编码 ，Servlet使用ISO-8859-1码表进行编码
传输和接收方编码不一致导致乱码的产生
2.7.1 Request（请求）乱码
Request请求分为post和get，分别有不同的解决方案
2.7.1.1 POST请求
在Servlet的doPost方法中给请求的参数设置编码格式。
示例：
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
//先给请求中的参数设置编码格式
request.setCharacterEncoding("UTF-8");
//再通过getParameter获取数据。
}
注：
在执行 setCharacterEncoding()之前，不能执行任何 getParameter()操作。
通过 setCharacterEncoding 设置的编码方式只对 POST 方式提交的表单有效，对 GET 方式无效。
2.7.1.2 GET请求(Tomcat7.X版本)
解决方案一：将获取到的数据先采用ISO-8859-1的格式解码成字节数组，在通过UTF-8的编码格式重写编码成完整数据。
示例：
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
String parameter1 = request.getParameter("parameter1");
parameter1 = new String(parameter1.getBytes("ISO-8859-1"),"UTF-8");
String parameter2 = request.getParameter("parameter2");
parameter2 = new String(parameter2.getBytes("ISO-8859-1"),"UTF-8");
}
解决方案二：在Tomcat根目录/conf/server.xml中设置编码格式
示例：
<Connector URIEncoding="UTF-8" port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000" redirectPort="8443"
/>
设置完成之后，在启动服务器的时候就会读取到URIEncoding的属性配置,然后再调用自己的一个setURIEncoding方法完成设置,形参的值为我们设置的UTF-8 。
底层setURIEncoding方法：
protected String URIEncoding = null;
public void setURIEncoding(String URIEncoding) {
this.URIEncoding = URIEncoding;
setProperty("URIEncoding", URIEncoding);
}
2.7.1.3 GET请求(Tomcat8.X版本)
Tomcat8.x的服务器在接收GET请求时,即使参数中有中文,也不会出现乱码，作者在底层设计上的一些改动
Tomcat的连接器组件(Connector) ，Connector是Tomcat中的一个重要的组件，它负责监听Tomcat收到的请求信息，并将这些请求信息传递给Servlet规范中所定义的Request，然后将转换后的请求交给Engine组件
去处理，最后将Engine返回的Response返回给客户端 。源码中我们可以看到, URIEncoding的默认值为UTF-8,所以在Tomcat8.x中,即使GET请求包含了中文的数据,也不会出现乱码了
public class Connector extends LifecycleMBeanBase {
private Charset uriCharset = StandardCharsets.UTF_8;
//查询Tomcat根目录/conf/catalina.properties配置文件中的属性
public static final boolean RECYCLE_FACADES =
Boolean.parseBoolean(System.getProperty("org.apache.catalina.connector.RECYCLE_FACADES", "false"));
public Connector() {
this(null);
}
public Connector(String protocol) {
setProtocol(protocol);
ProtocolHandler p = null;
try {
Class<?> clazz = Class.forName(protocolHandlerClassName);
p = (ProtocolHandler) clazz.getConstructor().newInstance();
} catch (Exception e) {
log.error(sm.getString(
"coyoteConnector.protocolHandlerInstantiationFailed"), e);
} finally {
this.protocolHandler = p;
}
if (Globals.STRICT_SERVLET_COMPLIANCE) {
uriCharset = StandardCharsets.ISO_8859_1;
} else {
uriCharset = StandardCharsets.UTF_8;
}
}
}
2.7.2 Response（响应）乱码
单独设置响应内容的编码格式
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
//设置响应内容的编码格式
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
response.getWriter().println("哈喽！");
}
2.7.3 跳转到中文页面路径乱码
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
System.out.println("MyServlet接受到了来自前端的请求");
//使用重定向的方式 跳转到 详情页面.html
resp.sendRedirect(URLEncoder.encode("详情页面.html","UTF-8"));
//使用转发的方式 跳转到 详情页面.html
//req.getRequestDispatcher("详情页面.html").forward(req,resp);
}
注：
1.通过转发的方式，Servlet可以识别中文，不需要其他改变，而重定向则需要如上述配置。
e) throws ServletException, IOException {
//设置响应内容的编码格式
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
response.getWriter().println("哈喽！");
}
### 2.7.3 跳转到中文页面路径乱码
```java
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
System.out.println("MyServlet接受到了来自前端的请求");
//使用重定向的方式 跳转到 详情页面.html
resp.sendRedirect(URLEncoder.encode("详情页面.html","UTF-8"));
//使用转发的方式 跳转到 详情页面.html
//req.getRequestDispatcher("详情页面.html").forward(req,resp);
}
注：
1.通过转发的方式，Servlet可以识别中文，不需要其他改变，而重定向则需要如上述配置。
2.不建议使用中文路径页面。