JavaWeb开发基础Servlet生命周期与工作原理¶

Servlet生命周期¶

Servlet的生命周期由Servlet容器（如Tomcat、Jetty等）管理，主要包括以下5个阶段：

加载Servlet类
创建Servlet实例
调用init方法
调用service方法
调用destroy方法

加载（Loading）：
- 当Servlet容器启动或第一次接收到对某个Servlet的请求时，它会加载Servlet类
- 这个过程只发生一次，除非Servlet被卸载或容器重新启动
实例化（Instantiation）：
- 在加载Servlet类之后，容器会创建一个Servlet实例
- 这个实例化过程也是一次性的，除非Servlet被卸载或容器重新启动
初始化（Initialization）：
- 容器调用Servlet实例的init()方法进行初始化
- init()方法只被调用一次，用于执行一次性的初始化任务，如读取配置参数、初始化资源等
- 你可以重写init()方法以执行自定义的初始化逻辑
```
public void init(ServletConfig config)
```
请求处理（Request Handling）：
- 每当有请求到达时，容器会调用Servlet的service()方法来处理请求
- service()方法根据请求的类型（如GET、POST等）调用相应的处理方法（如doGet()、doPost()等）
```
public void service(ServletRequest request, ServletResponse response)
```
销毁（Destruction）：
- 当容器决定卸载Servlet（如容器关闭或Servlet被重新加载）时，它会调用Servlet的destroy()方法
- destroy()方法用于执行清理任务，如关闭资源、保存状态等
- destroy()方法只被调用一次
```
public void destroy()
```

Servlet重新加载

Servlet被重新加载通常发生在以下几种情况下：

Servlet类文件被修改：
- 如果在开发过程中修改了Servlet类文件，Servlet容器可能会检测到这些更改并重新加载Servlet
- 这通常发生在开发环境中，生产环境中一般不会自动重新加载
容器配置发生变化：
- 如果修改了Servlet容器的配置文件（如web.xml），容器可能会重新加载相关的Servlet
容器重启：
- 当Servlet容器重启时，所有的Servlet都会被重新加载
手动重新加载：
- 某些Servlet容器提供了手动重新加载Servlet的功能，通常通过管理控制台或命令行工具

当Servlet被重新加载时，Servlet容器会执行以下步骤：

销毁现有的Servlet实例：
- 容器调用现有Servlet实例的destroy()方法，执行清理任务
- 释放资源，如关闭数据库连接、释放文件句柄等
卸载Servlet类：
- 容器卸载现有的Servlet类，释放类加载器持有的资源
重新加载Servlet类：
- 容器重新加载Servlet类文件，创建新的类加载器实例
实例化新的Servlet对象：
- 容器创建新的Servlet实例
初始化新的Servlet实例：
- 容器调用新的Servlet实例的init()方法进行初始化

Servlet代码示例¶

有3种方式使用Servlet：

①实现Servlet接口

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

public class First implements Servlet {
    ServletConfig config = null;

    public void init(ServletConfig config) {
        this.config = config;
        System.out.println("servlet is initialized");
    }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws IOException, ServletException {
        res.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = res.getWriter();
        out.print("<html><body>");
        out.print("<b>hello simple servlet</b>");
        out.print("</body></html>");

    }

    public void destroy() {
        System.out.println("servlet is destroyed");
    }

    public ServletConfig getServletConfig() {
        return config;
    }

    public String getServletInfo() {
        return "copyright 2007-1010";
    }
}

②继承GenericServlet类

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

public class First extends GenericServlet {
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws IOException, ServletException {
        res.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = res.getWriter();
        out.print("<html><body>");
        out.print("<b>hello generic servlet</b>");
        out.print("</body></html>");
    }
}

③继承HttpServlet类

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

public class DemoServ extends HttpServlet {
    public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        res.setContentType("text/html");
        PrintWriter pw = res.getWriter();
        String name = req.getParameter("name");
        pw.println("Welcome " + name);
    }
}

继承HttpServlet类是最常用的方式，接下来通过六个步骤，看看具体实践。

第一步，创建目录结构。

第二步，创建Servlet。

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

public class DemoServlet extends HttpServlet {
    public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res)
            throws ServletException, IOException {
        res.setContentType("text/html");
        PrintWriter pw = res.getWriter();

        pw.println("<html><body>");
        pw.println("Welcome to servlet");
        pw.println("</body></html>");

        pw.close();
    }
}

第三步，编译Servlet。

<dependency>
    <groupId>javax.servlet</groupId>
    <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

编译后将class文件拷贝到WEB-INF/classes。

第四步，创建web.xml。

<web-app>
    <servlet>
        <servlet-name>sonoojaiswal</servlet-name>
        <servlet-class>DemoServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>sonoojaiswal</servlet-name>
        <url-pattern>/welcome</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

web.xml是一个部署描述符文件，用于配置Java Web应用程序。

Java Servlet 3.0引入了@WebServlet注解，用于简化Servlet的配置：

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

@WebServlet("/welcome")
public class DemoServlet extends HttpServlet {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        res.setContentType("text/html");
        PrintWriter pw = res.getWriter();

        pw.println("<html><body>");
        pw.println("Welcome to servlet");
        pw.println("</body></html>");

        pw.close();
    }
}

web.xml在低版本Servlet是必须的，在高版本Servlet已经不再需要。

第五步，部署Servlet。

将项目文件复制到Apache Tomcat的webapps目录下，启动Tomcat服务。

第六步，访问Servlet。

浏览器请求http://localhost:9999/demo/welcome，就能看到Servlet响应内容。

Servlet工作原理¶

请求映射：
- 浏览器发送一个HTTP请求到服务器
- 服务器根据web.xml文件中的配置，将请求映射到相应的Servlet
创建请求和响应对象：
- 服务器为每个请求创建HttpServletRequest和HttpServletResponse对象。这些对象包含了请求的所有信息和用于生成响应的方法
调用service方法：
- 服务器在一个新的线程中调用Servlet的service方法来处理请求

调用public service方法：

public service 方法内部会调用protected service方法。public service方法是HttpServlet类的一部分，它负责处理所有类型的HTTP请求

public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
    if (req instanceof HttpServletRequest && res instanceof HttpServletResponse) {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest)req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse)res;
        this.service(request, response);
    } else {
        throw new ServletException("non-HTTP request or response");
    }
}

调用protected service方法：

protected service方法根据请求的类型（如GET、POST等）调用相应的处理方法（如doGet、doPost等）

protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    String method = req.getMethod();
    long lastModified;
    if (method.equals("GET")) {
        lastModified = this.getLastModified(req);
        if (lastModified == -1L) {
            this.doGet(req, resp);
        } else {
            long ifModifiedSince = req.getDateHeader("If-Modified-Since");
            if (ifModifiedSince < lastModified) {
                this.maybeSetLastModified(resp, lastModified);
                this.doGet(req, resp);
            } else {
                resp.setStatus(304);
            }
        }
    } else if (method.equals("HEAD")) {
        lastModified = this.getLastModified(req);
        this.maybeSetLastModified(resp, lastModified);
        this.doHead(req, resp);
    } else if (method.equals("POST")) {
        this.doPost(req, resp);
    } else if (method.equals("PUT")) {
        this.doPut(req, resp);
    } else if (method.equals("DELETE")) {
        this.doDelete(req, resp);
    } else if (method.equals("OPTIONS")) {
        this.doOptions(req, resp);
    } else if (method.equals("TRACE")) {
        this.doTrace(req, resp);
    } else {
        String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
        Object[] errArgs = new Object[]{method};
        errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
        resp.sendError(501, errMsg);
    }
}

调用doGet方法：
- 如果请求类型是GET，protected service方法会调用doGet方法。doGet方法处理请求并生成响应
生成响应并发送给客户端：
- doGet方法生成响应（如HTML、JSON等），并通过HttpServletResponse对象将响应发送回客户端
删除请求和响应对象：
- 在响应发送完毕后，Web容器会删除HttpServletRequest和HttpServletResponse对象，以释放资源
- 处理请求的线程要么被返回到线程池，要么被删除，这取决于服务器的实现

总结，Servlet的生命周期包括初始化（init）、请求处理（service，调用doGet、doPost等）、和销毁（destroy）。工作原理是：客户端请求，服务器分发，创建请求和响应对象，调用service方法，生成并发送响应，删除请求和响应对象。

参考资料：

https://www.javatpoint.com/life-cycle-of-a-servlet

https://www.javatpoint.com/steps-to-create-a-servlet-using-tomcat-server

https://www.javatpoint.com/how-servlet-works

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