[Web前端] Servlet及应用

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前言

Java Servlet 是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自 Web 浏览器或其他 HTTP 客户端的请求和 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间的中间层。

1、简介

使用 Servlet，您可以收集来自网页表单的用户输入，呈现来自数据库或者其他源的记录，还可以动态创建网页。
Java Servlet 通常情况下与使用 CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口）实现的程序可以达到异曲同工的效果。但是相比于 CGI，Servlet 有以下几点优势：
● 性能明显更好。
● Servlet 在 Web 服务器的地址空间内执行。这样它就没有必要再创建一个单独的进程来处理每个客户端请求。
● Servlet 是独立于平台的，因为它们是用 Java 编写的。
● 服务器上的 Java 安全管理器执行了一系列限制，以保护服务器计算机上的资源。因此，Servlet 是可信的。
● Java 类库的全部功能对 Servlet 来说都是可用的。它可以通过 sockets 和 RMI 机制与 applets、数据库或其他软件进行交互。

1.1、Servlet 架构

下图显示了 Servlet 在 Web 应用程序中的位置。

1.1.1、Servlet 任务

Servlet 执行以下主要任务：
● 读取客户端（浏览器）发送的显式的数据。这包括网页上的 HTML 表单，或者也可以是来自 applet 或自定义的 HTTP 客户端程序的表单。
● 读取客户端（浏览器）发送的隐式的 HTTP 请求数据。这包括 cookies、媒体类型和浏览器能理解的压缩格式等等。
● 处理数据并生成结果。这个过程可能需要访问数据库，执行 RMI 或 CORBA 调用，调用 Web 服务，或者直接计算得出对应的响应。
● 发送显式的数据（即文档）到客户端（浏览器）。该文档的格式可以是多种多样的，包括文本文件（HTML 或 XML）、二进制文件（GIF 图像）、Excel 等。
● 发送隐式的 HTTP 响应到客户端（浏览器）。这包括告诉浏览器或其他客户端被返回的文档类型（例如 HTML），设置 cookies 和缓存参数，以及其他类似的任务。

1.1.2、Servlet 包

Java Servlet 是运行在带有支持 Java Servlet 规范的解释器的 web 服务器上的 Java 类。
Servlet 可以使用 javax.servlet 和 javax.servlet.http 包创建，它是 Java 企业版的标准组成部分，Java 企业版是支持大型开发项目的 Java 类库的扩展版本。
这些类实现 Java Servlet 和 JSP 规范。在写本教程的时候，二者相应的版本分别是 Java Servlet 2.5 和 JSP 2.1。
Java Servlet 就像任何其他的 Java 类一样已经被创建和编译。在您安装 Servlet 包并把它们添加到您的计算机上的 Classpath 类路径中之后，您就可以通过 JDK 的 Java 编译器或任何其他编译器来编译 Servlet。

1.2、Servlet 环境设置

1.2.1、设置 Web 应用服务器：Tomcat

在市场上有许多 Web 应用服务器支持 Servlet。有些 Web 应用服务器是免费下载的，Tomcat 就是其中的一个。
Apache Tomcat 是一款 Java Servlet 和 JavaServer Pages 技术的开源软件实现，可以作为测试 Servlet 的独立服务器，而且可以集成到 Apache Web 应用服务器。下面是在电脑上安装 Tomcat 的步骤：
● 从 http://tomcat.apache.org/ 上下载最新版本的 Tomcat。
● 一旦您下载了 Tomcat，解压缩到一个方便的位置。例如，如果您使用的是 Windows，则解压缩到 C:\apache-tomcat-5.5.29 中，如果您使用的是 Linux/Unix，则解压缩到 /usr/local/apache-tomcat-5.5.29 中，并创建 CATALINA_HOME 环境变量指向这些位置。
在 Windows 上，可以通过执行下面的命令来启动 Tomcat：

 %CATALINA_HOME%\bin\startup.bat
 或者  
C:\apache-tomcat-5.5.29\bin\startup.bat

在 Unix（Solaris、Linux 等） 上，可以通过执行下面的命令来启动 Tomcat：

$CATALINA_HOME/bin/startup.sh  
或者 
/usr/local/apache-tomcat-5.5.29/bin/startup.sh

Tomcat 启动后，可以通过在浏览器地址栏输入 http://localhost:8080/ 访问 Tomcat 中的默认应用程序。如果一切顺利，那么会显示以下结果：

有关配置和运行 Tomcat 的进一步信息可以查阅应用程序安装的文档，或者可以访问 Tomcat 网站：http://tomcat.apache.org。
在 Windows 上，可以通过执行下面的命令来停止 Tomcat：
C:\apache-tomcat-5.5.29\bin\shutdown
在 Unix（Solaris、Linux 等） 上，可以通过执行下面的命令来停止 Tomcat：
/usr/local/apache-tomcat-5.5.29/bin/shutdown.sh

1.3、Servlet 生命周期

Servlet 生命周期可被定义为从创建直到毁灭的整个过程。以下是 Servlet 遵循的过程：
● Servlet 初始化后调用 init () 方法。
● Servlet 调用 service() 方法来处理客户端的请求。
● Servlet 销毁前调用 destroy() 方法。
● 最后，Servlet 是由 JVM 的垃圾回收器进行垃圾回收的。
现在让我们详细讨论生命周期的方法。

1.3.1、init() 方法

init 方法被设计成只调用一次。它在第一次创建 Servlet 时被调用，在后续每次用户请求时不再调用。因此，它是用于一次性初始化，就像 Applet 的 init 方法一样。
Servlet 创建于用户第一次调用对应于该 Servlet 的 URL 时，但是您也可以指定 Servlet 在服务器第一次启动时被加载。
当用户调用一个 Servlet 时，就会创建一个 Servlet 实例，每一个用户请求都会产生一个新的线程，适当的时候移交给 doGet 或 doPost 方法。init() 方法简单地创建或加载一些数据，这些数据将被用于 Servlet 的整个生命周期。
init 方法的定义如下：

public void init() throws ServletException {
    // 初始化代码...
}

1.3.2、service() 方法

service() 方法是执行实际任务的主要方法。Servlet 容器（即 Web 服务器）调用 service() 方法来处理来自客户端（浏览器）的请求，并把格式化的响应写回给客户端。
每次服务器接收到一个 Servlet 请求时，服务器会产生一个新的线程并调用服务。service() 方法检查 HTTP 请求类型（GET、POST、PUT、DELETE 等），并在适当的时候调用 doGet、doPost、doPut，doDelete 等方法。
下面是该方法的特征：

public void service(ServletRequest request,
                    ServletResponse response)
        throws ServletException, IOException{
}

service() 方法由容器调用，service 方法在适当的时候调用 doGet、doPost、doPut、doDelete 等方法。所以，您不用对 service() 方法做任何动作，您只需要根据来自客户端的请求类型来重写 doGet() 或 doPost() 即可。
doGet() 和 doPost() 方法是每次服务请求中最常用的方法。下面是这两种方法的特征。

1.3.3、doGet() 方法

GET 请求来自于一个 URL 的正常请求，或者来自于一个未指定 METHOD 的 HTML 表单，它由 doGet() 方法处理。

public void doGet(HttpServletRequest request,
                  HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    // Servlet 代码
}

1.3.4、doPost() 方法

POST 请求来自于一个特别指定了 METHOD 为 POST 的 HTML 表单，它由 doPost() 方法处理。

public void doPost(HttpServletRequest request,
                   HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    // Servlet 代码
}

1.3.5、destroy() 方法

destroy() 方法只会被调用一次，在 Servlet 生命周期结束时被调用。destroy() 方法可以让您的 Servlet 关闭数据库连接、停止后台线程、把 Cookie 列表或点击计数器写入到磁盘，并执行其他类似的清理活动。
在调用 destroy() 方法之后，servlet 对象被标记为垃圾回收。destroy 方法定义如下所示：

public void destroy() {
    // 终止化代码...
}

1.3.6、架构图

下图显示了一个典型的 Servlet 生命周期方案。

● 第一个到达服务器的 HTTP 请求被委派到 Servlet 容器。
● Servlet 容器在调用 service() 方法之前加载 Servlet。
● 然后 Servlet 容器处理由多个线程产生的多个请求，每个线程执行一个单一的 Servlet 实例的 service() 方法。

1.3.7、使用IDEA编写Java Web工程并部署到Tomcat

1、新建项目，选择Java EE

配置JDK：
JDK版本选择1.8，如果没有需下载

配置Template：
在Template里选中 Web application

配置Application server：
Application server新建server，选择【New…】，选中【Tomcat Server】, 填写本地Tomcat的安装目录

配置Java EE、Servlet版本：

点击【Create]，完成创建项目

2、配置Tomcat Server
2.1、项目初始化完成后，选中idea右上角，配置【Edit Configurations】

2.2、添加新的Tomcat server配置

2.3、选择【Deployment】，添加项目到Tomcat Server里

3、启动Tomcat Server配置

4、访问项目

5、解决中文乱码问题
5.1、在代码里，返回数据时指定编码格式，Windows为GBK
response.setCharacterEncoding(“UTF-8”);
5.2、在Idea自带的Tomcat server里指定编码格式，Windows为GBK
VM options：-Dfile.encoding=UTF-8

5.3、在Tomcat里修改编码格式
在Tomcat/conf/server.xml中的HTTP connector 和AJP connector中设置 UTF-8 编码 (添加URIEncoding=“UTF-8”)
打开 Tomcat/conf/server.xml, 找到Connector标签,在末尾添URIEncoding=“UTF-8”

6、response的ContentType
response.setContentType(MIME)的作用是使客户端浏览器，区分不同种类的数据，并根据不同的MIME调用浏览器内不同的程序嵌入模块来处理相应的数据。
例如web浏览器就是通过MIME类型来判断文件是GIF图片。通过MIME类型来处理json字符串。
语法：
response.setContentType(“application/json;charset=utf-8”);
支持的类型：application/json;charset=utf-8 、 text/html

实际效果演示：

1.3.8、Servlet应用及配置

1、自定义Servlet需要继承HttpServlet

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

public class HelloServlet extends HttpServlet {
    private String message;

    public void init() {
        message = "Hello World!";
    }

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.setContentType("text/html");
        request.getParameter("");

        // Hello
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("");
        out.println("
" + message + "
");
        out.println("");
//        out.write( JSON.toJSONString(request) );
    }

    public void destroy() {
    }
}

2、在Web.xml里配置HelloServlet

<servlet>
    <servlet-name>helloServletservlet-name>
    <servlet-class>com.hqsoft.demo.HelloServletservlet-class>
servlet>

<servlet-mapping>
    <servlet-name>helloServletservlet-name>
    <url-pattern>/hellourl-pattern>
servlet-mapping>

1.3.9、模拟Servlet解析请求

解析请求的过程：
1、模拟完整的http请求，定义3个入参
2、根据？分割http请求，分割后的数组尾部的数据就是入参数据
3、入参数据继续分割，根据&分割成多个参数数组数据
4、多个参数数组数据放入字典Map里
5、使用字典去获取数据，大小写敏感

public static void main(String[] args) {
        String requestUrl = "http://localhost:8080/demo_war/hello?userName=zhangsan&age=20&sex=1";
        String[] requestUrls = requestUrl.split("\\?");
        String parameterStr =  requestUrls[1];
        String[] parameters = parameterStr.split("&");

        System.out.println( "入参的参数长度：" + parameters.length );
        System.out.println( "入参的参数信息：" + GsonUtil.gson.toJson(parameters) );

        Map request = new HashMap<>();
        for (String parameter : parameters) {
            String[] parameterA = parameter.split("=");
//            System.out.println( "name:" + parameterA[0] );
//            System.out.println( "value:" + parameterA[1] );
            request.put(parameterA[0] , parameterA[1]);
        }

        System.out.println("userName:" + request.get("userName"));
        System.out.println("age:" + request.get("age"));
        System.out.println("sex:" + request.get("sex"));

    }