Servlet学习笔记-Servlet工作原理和过程

1、前言

Java Servlet技术简称Servlet技术，是Java开发Web应用的底层技术。由Sun公司于1996年发布，用来代替CGI——当时生成Web动态内容的主流技术。官方文档对Servlet的概述，请参考《Servlet的概述》。

2、关键词

Servlet
Servlet是JavaEE规范的一种，主要是为了扩展Java作为Web服务的功能。为了方便第三方准守这种规范，Sun公司（现在Oracle公司）提供了一系列相关的接口，即Servlet API。
Servlet应用
直接或间接实现了Servlet接口并且需要运行在Servlet容器中的Java程序，主要用来生成动态的Web页面。Servlet应用不能独立于运行，必须被部署到Servlet容器。
Servlet容器
Servlet容器（Servlet引擎）是Web服务器或应用程序服务器的一部分，用于在发送的请求和响应之上提供网络服务，解码基于MIME的请求，格式化基于MIME的响应，即Servlet容器用来接收客户端请求，处理协议、请求内容等，初始化Servlet实例（只需要第一次初始化）并调用Servlet应用的对应方法，然后Servlet应用返回处理结果，经Servlet容器再返回到用户客户端。
Tomcat容器
Tomcat容器，又叫应用服务器，也有人称之为Servlet容器。其实，本质上，Tomcat容器具有Servlet容器的功能，是Servlet容器的一种开源实现，但是它又不仅仅只是Servlet容器。

3、Servlet API的包结构

相关文档可以参考《Servlet 3.0 API 》。通过文档我们可以知道，在Servlet规范中，一种有4个java包，分别是：

javax.servlet
该java包下面主要包含了定义了Servlet和Servlet容器之间契约的类和接口。
javax.servlet.annotation
Servlet体系中定义的注解。包括了Servlet、Filter、Listener等注解。
javax.servlet.descriptor
包含为Web应用的配置信息提供编程式访问的类型，即提供了对通过<jsp-config> 、<jsp-property-group> 、<taglib> 等标签进行的配置信息的访问方式。
javax.servlet.http
该包下的类，可以说是在javax.servlet包中类和接口的契约的基础上，又基于http协议的进一步的延伸，即定义了Http Servlet和Servlet容器之间契约的类和接口。

4、Servlet 类结构

在javax.servlet包下的主要类型：

在javax.servlet.http包下的主要类型：

注：截图来至《Servlet+JSP和Spring+MVC初学指南》

在javax.servlet.descriptor包下的接口和类：

在javax.servlet.annotation包下的注解类：

没有合适的图片，直接上截图。

5、Servlet接口

Servlet接口是Servlet技术的核心，所有的Servlet类都必须直接或者间接实现Servlet接口。Servlet接口定义了Servlet类与Servlet容器之间的契约，即通过Servlet接口约定了当Servlet容器把Servlet类的实例加载到容器后，如何调用Servlet实例的方法。

1、Servlet接口定义的方法

package javax.servlet;

import java.io.IOException;

public interface Servlet {
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException;
    public ServletConfig getServletConfig();
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException;
    public String getServletInfo();
    public void destroy();
}

Servlet生命周期的方法：
在Servlet接口的方法中，init( ),service( ),destroy( )是Servlet生命周期的方法。代表了Servlet从“出生”到“工作”再到“死亡 ”的过程，在后面会具体的分析Servlet的工作过程和工作原理。

剩下的两个方法，作用分别如下：

getServletInfo()，这个方法会返回Servlet的一段描述，可以返回一段字符串。
getServletConfig()，这个方法会返回由Servlet容器传给init()方法的ServletConfig对象。

6、Servlet的工作过程和原理

Servlet工作过程中，涉及到了客户端（浏览器）、Servlet容器、Servlet应用三种角色。大致过程如下所示：

首先，由客户端发起请求。

然后，Servlet容器接收到客户端的请求，解析请求协议和数据，如果servlet程序还没有被加载，就会执行加载过程并调用service()方法，否则直接调用service()方法。

其中，加载Servlet程序的过程：根据Servlet容器与Servlet程序间的契约，当有请求过来时，如果Servlet程序还没有被载入Servlet容器中，这个时候Servlet容器就会通过调用init()方法将Servlet类载入内存，并产生Servlet实例。在调用init()方法的时候，Servlet容器会传入一个ServletConfig对象进来从而对Servlet对象进行初始化。该过程只会被执行一次，即在一个应用程序中，每类Servlet程序只能有一个实例。其中，在ServletConfig对象中还隐藏一个ServletContext实例对象，这个ServletContext实例对象就表示了Servlet程序在容器中的上下文环境。

而，service()方法执行的过程：首先由Servlet容器解析请求参数并封装成一个ServletRequest和ServletResponse对象。其中，ServletRequest中封装了当前的Http请求，开发者可以操作ServletRequest对象获取用户的请求数据；ServletResponse封装了当前用户的Http响应，开发者可以操作ServletResponse对象把响应内容发回给用户。Servlet容器把ServletRequest和ServletResponse作为参数传递给了service()方法，通过执行service()方法，实现响应的逻辑，并通过ServletResponse对象返回内容到客户端。

最后，如果关闭Servlet容器时，这个时候，Servlet容器就会根据契约，调用destroy()方法，该方法一般都用来编写一些释放资源的逻辑。