JavaWeb开发基础Servlet生命周期与工作原理

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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：

1. 加载Servlet类

2. 创建Servlet实例

3. 调用init方法

4. 调用service方法

5. 调用destroy方法

1. 加载（Loading）：

2. 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

3. 这个过程只发生一次，除非Servlet被卸载或容器重新启动

4. 实例化（Instantiation）：

5. 在加载Servlet类之后，容器会创建一个Servlet实例

6. 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

7. 初始化（Initialization）：

8. 容器调用Servlet实例的init()方法进行初始化

9. 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

10. 你可以重写init()方法以执行自定义的初始化逻辑

    java public void init(ServletConfig config)

11. 请求处理（Request Handling）：

12. 每当有请求到达时，容器会调用Servlet的service()方法来处理请求

13. 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）

    java public void service(ServletRequest request, ServletResponse response)

14. 销毁（Destruction）：

15. 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

16. destroy()方法用于执行清理任务，如关闭资源、保存状态等

17. destroy()方法只被调用一次

    java 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：

1. Servlet类文件被修改：

2. 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

3. 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

4. 容器配置发生变化：

5. 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

6. 容器重启：

7. 当Servlet容器重启时，所有的Servlet都会被重新加载

8. 手动重新加载：

9. 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：

1. 销毁现有的Servlet实例：

2. 容器调用现有Servlet实例的destroy()方法，执行清理任务

3. 释放资源，如关闭数据库连接、释放文件句柄等

4. 卸载Servlet类：

5. 容器卸载现有的Servlet类，释放类加载器持有的资源

6. 重新加载Servlet类：

7. 容器重新加载Servlet类文件，创建新的类加载器实例

8. 实例化新的Servlet对象：

9. 容器创建新的Servlet实例

10. 初始化新的Servlet实例：

11. 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

1. 请求映射：

2. 浏览器发送一个HTTP请求到服务器

3. 服务器根据web.xml文件中的配置，将请求映射到相应的Servlet

4. 创建请求和响应对象：

5. 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

6. 调用service方法：

7. 服务器在一个新的线程中调用Servlet的service方法来处理请求

8. 调用public service方法：

9. 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

   java 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"); } }

10. 调用protected service方法：

11. 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）

    java 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); } }

12. 调用doGet方法：

13. 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

14. 生成响应并发送给客户端：

15. 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

16. 删除请求和响应对象：

17. 在响应发送完毕后，Web容器会删除HttpServletRequest和HttpServletResponse对象，以释放资源

18. 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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