Servlet&JSP的那些事儿（二）
我们在Servlet解析（一）讨论了Servlet、Servlet容器以及一个Servlet容器-Tomcat（包括安装与配置，目录结构，运行，启动分析，体系结构和如何管理程序）。而本篇，我们继续论述Servlet技术包括Servlet UML 类图结构，Servlet容器如何处理请求，如何寻找正确的servlet，为什么要采用映射机制，一个简单的Web程序实例以及Servlet接口。首先，我们介绍一下开发Servlet需要用到的主要接口和类，其UML类图如图1所示。
图1 Servlet API中主要的接口与类的UML类图
Servlet容器处理请求的过程
在开始正文之前，让我们复习并细化一下Servlet容器处理请求的过程。
1）用户点击一个链接，指向了一个servlet而不是一个静态页面。
2）容器“看出”这个请求是一个Servlet，所以它创建了两个对象HttpServletRequest和HttpServletResponse。
3）容器根据请求中的URL找到正确的Servlet，为这个请求创建或分配一个线程，并把请求和响应对象传递给这个Servlet线程。
4）容器调用Servlet的service()方法。根据请求的不同类型，service()方法会调用doGet()或doPost()方法。这里假设调用doGet()方法。
5）doGet()方法生成动态页面，并把这个页面“塞到”响应对象里，需要注意的是，容器还有响应对象的一个引用！
6）线程结束，容器把响应对象转换为一个HTTP响应，并把它发回给客户，然后删除请求和响应对象。
Servlet为什么可以成为Servlet？
我们可以通过对一个Servlet的代码进行分析而得出结论。如图2所示。
图2 一个简单的Servlet实现代码
Servlet容器如何寻找正确的Servlet？
我们刚讨论Servlet容器处理请求的过程时曾经讲到过，Servlet容器会寻找正确的Servlet，那么它是如何寻找的呢？
其实，用户请求的URL会以某种方法映射到服务器上一个特定的Servlet。一个Servlet会有多个名字,，主要针对三个不同的对象。
1）对于用户来说，他所知道的，是一个公共的URL名。用户看到html中对应一个Servlet的URL，但并不知道这个Servlet名字如何映射到服务器上的目录和文件。这个URL名只是一个虚拟的名字，方便用户使用。
2）对于部署人员来说，他们可以创建一个名字，这个名字只有他自己以及实际操作环境中的其他人知道。同样的，这也是一个虚拟的名字，只用于部署Servlet。这个内部名字不一定与用户使用的公共URL名匹配，也不必与Servlet类的实际文件和路径名一样。
3）对于开发人员来说，Servlet类有一个完全限定的名字，其中包括类名和包名。Servlet类文件有一个实际的路径和文件名，这取决于服务器上包目录结构所在的位置。
为什么要采用映射机制？
想想看我们都可以采用什么办法让Servlet容器寻找正确的Servlet？有一种办法是把真实路径名和文件名硬编码到所有使用该Servlet的JSP和其他HTML页面中，但如果你重新组织了你的应用，这时候目录改变了怎么办？而如果采用映射的方法，就会有很大的灵活性，如果改变了应用的目录，那么只需要在映射中修改即可。再说基于安全考虑，你总不希望用户对你服务器上的目录了如指掌吧？所以通过映射机制，让用户访问一个虚拟的名字，这样会提高安全性。
我们通过一个典型的MVC实例来了解一下整个Web开发机制好了。MVC指的是Model，View，Controller。即模型，视图，控制器。MVC将业务逻辑从Servlet中抽取出来，放到一个模型中（即一个可重用的Java类）。模型是业务数据和方法的组合。视图使用JSP，HTML等实现用户和系统的交互。在MVC中，视图负责表示。它从控制器得到模型的状态（不是真实得到，控制器会把模型数据能找到的一个地方）。另外，视图还要获得用户输入，交给控制器。控制器从请求获得用户输入，并明确这些输入对模型有什么影响，告诉模型自行更新，并且还要让视图（JSP）能得到新的模型状态。模型用于存放实际的业务逻辑和状态。它知道用什么规则来得到和更新状态。另外，模型还负责和数据库通信。
下面我们看看web应用的开发与部署环境，分别如图3和图4所示。
图3 Web应用的开发环境
图4 Web应用的部署环境
一个简单的Web应用程序
MyDemo是一个简单的Web应用程序。主要功能是用户选择一个颜色的英文单词，然后“专家”会给出一个对应的中文词语。Servlet即控制器的代码如下：
package com.shan.web;
import com.shan.model.*;
import java.io.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
/**
** A simple Servlet Demo
** @author shan
**/
public class MyDemoServlet extends HttpServlet{
public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException,ServletException {
response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
PrintWriter out= response.getWriter();
String color = request.getParameter("color");
out.println("You select color:" + color);
Expert expert = new Expert();
out.println(expert.getResult(color));
out.println("<br/>Expert's result:" + expert.getResult(color));
}
}模型代码如下所示：
package com.shan.model;
import java.util.*;
public class Expert{
private Map<String, String> results = new HashMap<String, String>();
public Expert() {
results.put("White","白色");
results.put("Black","黑色");
results.put("Blue","蓝色");
results.put("Red","红色");
results.put("Green","绿色");
}
public String getResult(String color) {
return results.get(color);
}
public static void main(String[] args) {
Expert expert = new Expert();
System.out.println(expert.getResult("White"));
}
}部署描述文件（DD）如下所示：
<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee
http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
version="3.0"
metadata-complete="true">
<description>
My Demo.
</description>
<servlet>
<servlet-name>selectServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.shan.web.MyDemoServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>selectServlet</servlet-name>
<url-pattern>/SelectColor.do</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>有关web.xml文件的具体解释图5所示。
<html> <head> <title>Form</title> </head> <body> <h1 align="center">Selection Page</h1> <form align="center" method="post" action="SelectColor.do"> Select color: <br/> <select name="color" size="1"> <option>White</options> <option>Black</options> <option>Blue</options> <option>Red</options> <option>Green</options> </select> <input type="submit" value="Submit"> </form> </body> </html>由于例子简单，在此就不再放运行结果了。有兴趣的话可以按照上面的所讲的开发与部署工程，然后自己运行。运行时需要编译servlet。可以win+r，输入cmd，切换到工程所在目录。输入语句：
javac -d classes src\com\shan\model\Expert.java
javac -classpath D:\apache-tomcat-7.0.33\lib\servlet-api.jar;classes -d .\classes src\com\shan\web\MyDemoServlet.java
编译完成之后，将classes文件夹等文件复制到图4所示的位置，之后输入startup启动Tomcat（注：Tomcat的配置按照上篇所述配置即可）。在浏览器网址栏输入：localhost:8080/MyDemo/form.html，选择一个颜色，点确认即可得到结果。
好了，讲完了这个简单的例子。让我们继续看看服务器的整个运行过程。
1）用户（浏览器）请求得到form.html页面2）容器获得form.html页面3）容器把这个页面返回给浏览器，用户在表单上回答问题4）浏览器把请求数据发送给容器5）容器根据URL找到正确的servlet，并把请求传递给这个servlet 6）serlvet调用Expert寻求帮助7）Expert类返回一个回答，servlet将这个回答增加到请求对象8）servlet将请求转发给JSP9）JSP从请求对象得到回答10）JSP为容器生成一个页面11）容器把这个页面（最终结果）返回给用户。
在本例中，容器寻找正确servlet的过程是这样的：
1）form.html中给出了调用的方法是post，给出了action是SelectColor.do，所以用户填写了表单后，会生成以下URL：localhost:8080/MyDemo/SelectColor.do，其中SelectColor.do是逻辑资源名。
2）容器搜索部署描述文件，找到<url-pattern>与/SelectColor.do匹配的一个<servlet-mapping>
3）容器看到对应的这个<url-pattern>的servlet-name>是SelectServlet，但这不是实际的servlet类文件的名字。SelectServlet只是一个servlet名，不是servlet类的名字。
4）容器查找servlet-name>是SelectServlet的<servlet>标记。
5）根据<servlet>标记中的<servlet-class>，容器知道了由哪个servlet类负责处理这个请求，如果这个servlet类还没有初始化，就会加载类，并初始化servlet。
6）容器开启一个新的线程来处理这个请求，并把请求传递给线程（传递给servlet的service()方法，由于用户发出了一个HTTP post请求，所以service()方法会调用servlet的doPost()方法，把请求和响应对象作为参数传递给它）。
7）service()方法结束，所以线程要么撤销，要么返回到容器管理的一个线程池。请求和响应对象引用已经出了作用域，所以会被垃圾回收机制回收。容器把响应（通过web服务器）发回给用户。
Servlet接口
在Java中我们学过Java Applet即Java小应用程序，它运行在客户端的浏览器中。在此，我们可以类比一下Java Applet与Java Servlet，比较其异同点加深我们对Java Servlet的理解。
两者的共同点：
它们都不是独立的应用程序，都没有main()方法。
它们都不是由用户或程序员直接调用，而是生存在容器中，由容器管理。Applet运行在浏览器中，Servlet运行在Servlet容器中。
它们都有生命周期，都包含了init()和destroy()方法。
两者的不同点：
Java Applet具有图形界面，运行在客户端的浏览器中；Java Servlet没有图形界面，运行在服务器端的Servlet容器中。
要编写一个Java Applet，需要从java.applet.Applet类派生一个子类；和Java Applet类似，要编写一个Java Servlet，需要实现javax.servlet.Servlet接口。
javax.servlet.Servlet接口接口定义了如下5个方法：
public void init(ServletConfig config) throws ServletException public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)throws ServletException, java.io.IOException public void destroy() public ServletConfig getServletConfig() public java.lang.String getServletInfo()
下面介绍一下这5个方法的作用。
init()：在Servlet实例化之后，Servlet容器会调用init()方法，来初始化该对象，主要是为了让Servlet对象在处理客户请求前可以完成一些初始化的工作，例如，建立数据库的连接，获取配置信息等。对于每一个Servlet实例，init()方法只能被调用一次。init()方法有一个类型为ServletConfig的参数，Servlet容器通过这个参数向Servlet传递配置信息。Servlet使用ServletConfig对象从Web应用程序的配置信息中获取以名-值对形式提供的初始化参数。另外，在Servlet中，还可以通过ServletConfig对象获取描述Servlet运行环境的ServletContext对象，使用该对象，Servlet可以和它的Servlet容器进行通信。
service()：容器调用service()方法来处理客户端的请求。要注意的是，在service()方法被容器调用之前，必须确保init()方法正确完成。容器会构造一个表示客户端请求信息的请求对象（类型为ServletRequest）和一个用于对客户端进行响应的响应对象（类型为ServletResponse）作为参数传递给service()方法。在service()方法中，Servlet对象通过ServletRequest对象得到客户端的相关信息和请求信息，在对请求进行处理后，调用ServletResponse对象的方法设置响应信息。
destroy()：当容器检测到一个Servlet对象应该从服务中被移除的时候，容器会调用该对象的destroy()方法，以便让Servlet对象可以释放它所使用的资源，保存数据到持久存储设备中，例如，将内存中的数据保存到数据库中，关闭数据库的连接等。当需要释放内存或者容器关闭时，容器就会调用Servlet对象的destroy()方法。在Servlet容器调用destroy()方法前，如果还有其他的线程正在service()方法中执行，容器会等待这些线程执行完毕或等待服务器设定的超时值到达。一旦Servlet对象的destroy()方法被调用，容器不会再把其他的请求发送给该对象。如果需要该Servlet再次为客户端服务，容器将会重新产生一个Servlet对象来处理客户端的请求。在destroy()方法调用之后，容器会释放这个Servlet对象，在随后的时间内，该对象会被Java的垃圾收集器所回收。
getServletConfig()：该方法返回容器调用init()方法时传递给Servlet对象的ServletConfig对象，ServletConfig对象包含了Servlet的初始化参数。
getServletInfo()：返回一个String类型的字符串，其中包括了关于Servlet的信息，例如，作者、版本和版权。该方法返回的应该是纯文本字符串，而不是任何类型的标记（HTML、XML等）。
每个请求都在一个单独的实例中运行
由上文我们知道，在servlet实例创建之后，在servlet能为客户请求提供服务之前，容器会在servlet实例上调用init()方法。如果你有初始化代码，就应该覆盖servlet类的init()方法，否则会调用GenericServlet的init()方法。而对应每个客户请求（无论是谁，无论是不是同一个人，只针对请求），容器都会创建一对新的请求和响应对象，创建一个新的线程/栈。任何servlet类都不会有多个实例，除非一种特殊情况（SingleThreadModel，其实很糟糕），我们不讨论这种特殊状况。
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