Servlet详解

第7章Servlet详解在本书前面的章节中经常提到Servlet，讲过JSP页面在执行之前会首先预编译为Servlet然后再运行。那么究竟什么是Servlet，Servlet和JSP是什么关系？本章将针对这些问题进行讲解，使读者能够理解JSP的运行原理，从而能够开发出更好更有效的JSP应用程序。7.1Servlet简介7.1.1Java服务器结构本书中所讲的服务器不是指硬件服务器，而是从软件功能上来讲的。则从软件功能上讲，服务器指的就是能够提供服务的运行着的程序，即一个提供服务的进程。“服务（Service）”就是一些相关功能的集合，这些功能响应基于公开的接口和行为规范，并通过封装其实现的接口，来响应特定的请求并产生相应的结果。常见的应用级协议包括HTTP、FTP、SMTP以及TELNET等，这些都是标准化的网络协议。那么从最简单的概念上讲，一个服务器就是这样一个程序：它首先能识别出符合标准协议格式的请求信息，其次再把请求信息进行内部处理，最后再将处理结果按照标准协议的格式发送回去。图7.1就是表达这个概念的简单示意图。图7.1服务器功能示意图建立了服务器的概念，然后就应该考虑Java是如何实现这样的架构的。服务构架（ServiceFramework）是一个实现了服务的类的集合，这些服务使用多个处理线程来完成与客户的交互。服务器通过一个连接点（ConnectionEndpoint）描述符获得一JSP网络应用教程2个基于连接的服务的特定端口（ServerSocket）。ConnectionEndpoint描述符封装了一些特定的信息，例如服务所使用的监听端口号。选项和协议信息等。获得了ServerSocket之后，服务就可以创建其自身的服务处理线程池。在线程处理池中的线程进入循环，等待来自客户端的连接请求。在受到请求后通过该连接链路处理协议。处理线程池的大小是动态变化的，当有需要时临时创建新的处理线程，但一般情况下数量有上下限限制。核心的服务构架通常用来处理某个特定的应用协议。例如，为HTTP服务提供了一个HTTP服务基类，由其创建的处理线程就能够处理HTTP协议。服务器在启动的时候要启动一个服务集合，每个服务都有其自己的线程组。除了处理标准协议的服务之外，服务器还要包含进行内部协调和管理的服务。Servlet就是在Java中为实现以上所述的服务构架所产生的。7.1.2Servlet的功能Servlet可称之为“服务器小程序”，与Javaapplication不同，它没有main方法，而是用一些特定的方法用于启动、执行和退出。通过使用Servlet，可以与运行于客户端的Applet进行交互，也可以直接与HTML页进行交互。与传统的CGI相比，JavaServlets在处理同样的事物时更高效、更强大，并且具有容易使用、容易移植的特点，使用费用也很低。在传统的CGI模式中，对于每一个HTTP请求，服务器都要启动一个进程，如果这个请求只是要求一个很简单的操作，那么所花费的代价就几乎都表现在服务器进程的启动时间上了。而Servlets是建立在Java虚拟机上的，每一个请求对应一个更轻量级的Java线程，这样在处理请求时就更具有灵活性，比如可以在若干个请求中保留对其他资源的控制等。图2.2就是Java服务器通过Servlet完成其功能的内部执行示意图。图2.2Java服务器示意图第7章Servlet详解3Servlet除了具有Java本身的许多优点外，还提供一整套系统的数据结构自动分析功能，可以解析HTM.标单的提交参数，读取和设置HTTP的头部信息，处理Cookie，用户Session追踪以及相关操作。利用Servlets可以较容易的做到一些普通CGI很难做到甚至做不到的事情，比如直接与网络服务器对话等。不同的Servlet之间可以进行一些资源的共享，例如共享对数据库的连接等。通过Servlet的安全模型和“沙箱”机制还可以保护系统不受破坏。此外，由于Java本身的平台无关性，就使得基于Servlet的Java服务器又很强的适应能力，本书中所用到的Tomcat就可以与不同的网络服务器配合使用。Sun公司为Servlet程序提供了一个标准的API（ServletAPI），保证了程序开发的一致性。ServletAPI的最大优点就是它的协议无关性，因此其中并不包含在网络上传输所用的协议、Servlet的加载方式以及服务器环境等内容，这样就使其容易被嵌入到多种类型的服务器中。7.1.3Servlet开发包要进行Servlet开发首先要有开发工具，在前面讲解Java开发时讲了一些JDK的开发包。同样，开发Servlet时我们要用到Servlet开发包。本书中主要讲解随JSWDK一起提供的几个Servlet开发包，对于其他或第三方包请读者查阅相关资料。JSWDK给出的Servlet开发包分别是javax.servlet、javax.servlet.http和javax.servlet.jsp。读者打开JSWDK安装目录下的“\webpages\docs\api\index.html”文件，就可以察看到相关文档。7.2javax.servlet包javax.servlet包中所包含的是编写Servlet所需的最基本的类和接口。它定义的接口有五个：·RequestDispatcher·Servlet·ServletConfig·ServletContext·ServletRequest·ServletResponse·SingleThreadModel定义的类有三个：·GenericServlet·ServletInputStream·ServletOutputStream定义的异常有两个：JSP网络应用教程4·ServletException·UnavilableExceptionjavax.servlet包中的类的派生关系如图7.3所示（图中箭头表示类所实现的接口，下同，不再说明）：图7.3javax.servlet类派生结构以下就对其中定义的接口、类以及例外进行说明。7.2.1接口Servlet这个接口用于开发Servlet。一个Servlet就是一个Java类，它能在一个网络服务中被装载和执行。Web服务器从客户端接受请求，并对请求做出反应，然后把响应的结果返回给客户。例如一个客户需要从一个数据库中获取数据或信息，就可以在服务器端写一个Servlet来完成这一任务。该Servlet接收客户的数据或信息请求，从数据库中得到数据或信息，并可能对取得的结果做出相应的处理，最后返回用户所请求的数据或信息。所用的Servlet都要实现这个接口。编写一个Servlet程序通常通过生成GenericServlet（GenericServlet已经实现了此接口）类的子类，或者进一步通过生成GenericServlet类的子类HttpServlet的子类来实现。一般在编程时不需要直接实现这个接口，只有在不能够或者不需要从GenericServlet或者HttpServlet继承时，才需要直接实现此接口。比如要把RMI或CORBA当作一个Servlet，就必须实现此接口。Servlet接口定义了几个方法用于初始化一个Servlet、接收客户的请求、响应客户的请求，以及删除一个Servlet和它所占的资源，这和Applet中的生命周期函数有很多类似的地方。一个Servlet将按照以下步骤被网络服务所调用：第7章Servlet详解5（1）创建并初始化。（2）处理从客户来的一个或多个服务请求。（3）删除Servlet，回收所占用的资源，终止Servlet运行。初始化一个Servlet所作的工作包括许多一次性开销大的处理，比如从一个文件中读出数据或者开始一个辅助线程等等。对于从客户端来的服务请求，Servlet使用接收请求包和发送应答包的工作模式进行处理，其服务质量依赖于下层也就是网络传输层所提供的服务的质量，例如排序、重复、消息的完整性和保密性等等。删除一个Servlet包括撤销它在初始化时所作的所有工作和同步Servlet在内存中的当前持续状态。除了生命周期函数之外，Servlet接口还提供了一个Servlet获取关于启动信息的方法，以及获取自身信息的方法，这些信息包括作者、版本号和版权信息等。以下则是Servlet接口的定义：publicabstractinterfaceServlet{publicvoiddestroy();/*当所有的线程都从此Servlet的service方法中退出或者超出了预定的时间后，调用此方法，从而释放Servlet所占用的全部资源。*/publicServletConfiggetServletConfig()/*返回一个ServletConfig配置对象，该对象包含了这个Servlet的所有初始化参数和启动设置。*/publicjava.lang.StringgetServletInfo()//返回Servlet自身的信息，比如作者、版本号和版权信息等。publicvoidinit(ServletConfigconfig)//初始化Servlet并将其调入到服务中，在受到任何请求之前，必须保证已初始化完毕。publicvoidservice(ServletRequestreq、ServletResponseres)//执行一次从客户来的请求。}Servlet接口中的service方法是完成请求处理的主要方法，因此应格外给予关注。service方法的两个参数一个代表客户请求，另一个代表对客户的响应。只有通过service方法才能使Servlet对请求做出响应，当然前提是此Servlet已经通过init方法进行过初始化。当一个Servlet还没有完成初始化时，Servlet引擎将锁定对此方法的请求直到初始化完毕。同样，一旦Servlet引擎通过调用destory方法将此Servlet从服务中移除后，就不能再调用此Servlet的service方法了。JSP网络应用教程6典型情况下，Servlet运行在能够处理并发请求的多线程Servlet引擎之中。所以必须保证对任何共享资源的访问同步，例如网络连接、实例变量等。关于多线程同步可参考Java语言参考中的相关内容。7.2.2接口ServletConfig当Servlet第一次被装载时，为了向其传递服务设置信息，开发者必须实现此接口。在实现此接口时，要为Servlet写一个方法，Servlet使用该方法来获得Servlet的初始化参数和它运行时的环境。此接口也可以由Servlet来实现（例如GenericServlet就是这样做的，读者可参考相关描述）。当由Servlet实现这一接口时，获取Servlet的设置参数将更加方便。下面是接口ServletConfig的定义：publicabstractinterfaceServletConfig{publicjava.lang.StringgetInitParameter(java.lang.Stringname)//返回指定名称的Servlet初始化参数，无则返回空值。publicjava.util.EnumerationgetInitParameterNames()//返回所有初始化参数的名称，返回值为一枚举对象。publicServletContextgetServletContext()//返回服务器传递给此Servlet的运行环境，返回值为一个ServletContext对象。}配置信息包括初始化参数和一个ServletContext对象。初始化参数是一组“名称/值”对。ServletContext对象则给出服务器的相关信息。实现接口ServletConfig的实例可参考“JSP内置对象”一章中的“config”对象，“config”对象的原型即实现了此接口。7.2.3接口ServletContext接口ServletContext提供给Servlet一些访问它们所运行环境的方法，并允许记录一些重要的事件，能够由Servlet