什么是Servlet
Servlet的作用是為Java程序提供一個統(tǒng)一的web應用的規(guī)范他匪，方便程序員統(tǒng)一的使用這種規(guī)范來編寫程序岖圈，應用容器可以使用提供的規(guī)范來實現(xiàn)自己的特性。比如tomcat的代碼和jetty的代碼就不一樣，但作為程序員你只需要了解servlet規(guī)范就可以從request中取值，你可以操作session等等癌压。不用在意應用服務器底層的實現(xiàn)的差別而影響你的開發(fā)。
HTTP 協(xié)議只是一個規(guī)范荆陆，定義服務請求和響應的大致式樣滩届。Java servlet 類將HTTP中那些低層的結構包裝在 Java 類中，這些類所包含的便利方法使其在 Java 語言環(huán)境中更易于處理被啼。
正如您正使用的特定 servlet 容器的配置文件中所定義的帜消，當用戶通過 URL 發(fā)出一個請求時，這些 Java servlet 類就將之轉(zhuǎn)換成一個 HttpServletRequest浓体，并發(fā)送給 URL 所指向的目標泡挺。當服務器端完成其工作時，Java 運行時環(huán)境（Java Runtime Environment）就將結果包裝在一個 HttpServletResponse 中命浴，然后將原 HTTP 響應送回給發(fā)出該請求的客戶機娄猫。在與 Web 應用程序進行交互時，通常會發(fā)出多個請求并獲得多個響應生闲。所有這些都是在一個會話語境中媳溺，Java 語言將之包裝在一個 HttpSession 對象中。在處理響應時碍讯，您可以訪問該對象悬蔽，并在創(chuàng)建響應時向其添加事件。它提供了一些跨請求的語境捉兴。
容器（如 Tomcat）將為 servlet 管理運行時環(huán)境蝎困。您可以配置該容器，定制 J2EE 服務器的工作方式倍啥，以便將 servlet 暴露給外部世界禾乘。正如我們將看到的，通過該容器中的各種配置文件虽缕，您在 URL（由用戶在瀏覽器中輸入）與服務器端組件之間搭建了一座橋梁始藕，這些組件將處理您需要該 URL 轉(zhuǎn)換的請求。在運行應用程序時彼宠，該容器將加載并初始化 servlet鳄虱，管理其生命周期弟塞。
Servlet體系結構
Servlet
Servlet的框架是由兩個Java包組成的：javax.servlet與javax.servlet.http凭峡。在javax.servlet包中定義了所有的Servlet類都必須實現(xiàn)或者擴展的通用接口和類。在javax.servlet.http包中定義了采用Http協(xié)議通信的HttpServlet類决记。Servlet的框架的核心是javax.servlet.Servlet接口摧冀，所有的Servlet都必須實現(xiàn)這個接口。
在Servlet接口中定義了5個方法：
1. init(ServletConfig)方法：負責初始化Servlet對象，在Servlet的生命周期中索昂，該方法執(zhí)行一次建车；該方法執(zhí)行在單線程的環(huán)境下，因此開發(fā)者不用考慮線程安全的問題椒惨；
2. service(ServletRequest req,ServletResponse res)方法：負責響應客戶的請求缤至；為了提高效率，Servlet規(guī)范要求一個Servlet實例必須能夠同時服務于多個客戶端請求康谆，即service()方法運行在多線程的環(huán)境下领斥，Servlet開發(fā)者必須保證該方法的線程安全性；
3. destroy()方法：當Servlet對象退出生命周期時沃暗，負責釋放占用的資源月洛；
4. getServletInfo：就是字面意思，返回Servlet的描述孽锥；
5. getServletConfig：這個方法返回由Servlet容器傳給init方法的ServletConfig嚼黔。
ServletRequest & ServletResponse
對于每一個HTTP請求，servlet容器會創(chuàng)建一個封裝了HTTP請求的ServletRequest實例傳遞給servlet的service方法惜辑，ServletResponse則表示一個Servlet響應唬涧，其隱藏了將響應發(fā)給瀏覽器的復雜性。通過ServletRequest的方法你可以獲取一些請求相關的參數(shù)盛撑，而ServletResponse則可以將設置一些返回參數(shù)信息爵卒，并且設置返回內(nèi)容。
ServletConfig
ServletConfig封裝可以通過@WebServlet或者web.xml傳給一個Servlet的配置信息撵彻，以這種方式傳遞的每一條信息都稱做初始化信息钓株，初始化信息就是一個個K-V鍵值對。為了從一個Servlet內(nèi)部獲取某個初始參數(shù)的值陌僵，init方法中調(diào)用ServletConfig的getinitParameter方法或getinitParameterNames方法獲取轴合，除此之外，還可以通過getServletContext獲取ServletContext對象碗短。
ServletContext
ServletContext是代表了Servlet應用程序受葛。每個Web應用程序只有一個context。在分布式環(huán)境中偎谁，一個應用程序同時部署到多個容器中总滩，并且每臺Java虛擬機都有一個ServletContext對象。有了ServletContext對象后巡雨，就可以共享能通過應用程序的所有資源訪問的信息闰渔，促進Web對象的動態(tài)注冊，共享的信息通過一個內(nèi)部Map中的對象保存在ServiceContext中來實現(xiàn)铐望。保存在ServletContext中的對象稱作屬性冈涧。操作屬性的方法：
GenericServlet
前面編寫的Servlet應用中通過實現(xiàn)Servlet接口來編寫Servlet茂附，但是我們每次都必須為Servlet中的所有方法都提供實現(xiàn)，還需要將ServletConfig對象保存到一個類級別的變量中督弓，GenericServlet抽象類就是為了為我們省略一些模板代碼营曼，實現(xiàn)了Servlet和ServletConfig，完成了一下幾個工作：
將init方法中的ServletConfig賦給一個類級變量愚隧，使的可以通過getServletConfig來獲取蒂阱。
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
this.config = config;
this.init();
}
同時為避免覆蓋init方法后在子類中必須調(diào)用super.init(servletConfig)，GenericServlet還提供了一個不帶參數(shù)的init方法狂塘，當ServletConfig賦值完成就會被第帶參數(shù)的init方法調(diào)用蒜危。這樣就可以通過覆蓋不帶參數(shù)的init方法編寫初始化代碼，而ServletConfig實例依然得以保存
為Servlet接口中的所有方法提供默認實現(xiàn)睹耐。
提供方法來包裝ServletConfig中的方法辐赞。
HTTPServlet
在編寫Servlet應用程序時，大多數(shù)都要用到HTTP硝训，也就是說可以利用HTTP提供的特性响委，javax.servlet.http包含了編寫Servlet應用程序的類和接口，其中很多覆蓋了javax.servlet中的類型窖梁，我們自己在編寫應用時大多時候也是繼承的HttpServlet赘风。
Servlet工作原理
當Web服務器接收到一個HTTP請求時，它會先判斷請求內(nèi)容——如果是靜態(tài)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)纵刘，Web服務器將會自行處理邀窃，然后產(chǎn)生響應信息；如果牽涉到動態(tài)數(shù)據(jù)假哎，Web服務器會將請求轉(zhuǎn)交給Servlet容器瞬捕。此時Servlet容器會找到對應的處理該請求的Servlet實例來處理，結果會送回Web服務器舵抹，再由Web服務器傳回用戶端肪虎。
針對同一個Servlet，Servlet容器會在第一次收到http請求時建立一個Servlet實例惧蛹，然后啟動一個線程扇救。第二次收到http請求時，Servlet容器無須建立相同的Servlet實例香嗓，而是啟動第二個線程來服務客戶端請求迅腔。所以多線程方式不但可以提高Web應用程序的執(zhí)行效率，也可以降低Web服務器的系統(tǒng)負擔靠娱。
接著我們描述一下Tomcat與Servlet是如何工作的沧烈，首先看下面的時序圖：
Web Client 向Servlet容器（Tomcat）發(fā)出Http請求；
Servlet容器接收Web Client的請求饱岸；
Servlet容器創(chuàng)建一個HttpRequest對象掺出，將Web Client請求的信息封裝到這個對象中；
Servlet容器創(chuàng)建一個HttpResponse對象苫费；
Servlet容器調(diào)用HttpServlet對象的service方法汤锨，把HttpRequest對象與HttpResponse對象作為參數(shù)傳給 HttpServlet對象；
HttpServlet調(diào)用HttpRequest對象的有關方法百框，獲取Http請求信息闲礼；
HttpServlet調(diào)用HttpResponse對象的有關方法，生成響應數(shù)據(jù)铐维；
Servlet容器把HttpServlet的響應結果傳給Web Client柬泽；
Servlet生命周期
在Servlet接口中定義了5個方法，其中3個方法代表了Servlet的生命周期：
1. init(ServletConfig)方法：負責初始化Servlet對象嫁蛇，在Servlet的生命周期中锨并，該方法執(zhí)行一次；該方法執(zhí)行在單線程的環(huán)境下睬棚，因此開發(fā)者不用考慮線程安全的問題第煮；
2. service(ServletRequest req,ServletResponse res)方法：負責響應客戶的請求；為了提高效率抑党，Servlet規(guī)范要求一個Servlet實例必須能夠同時服務于多個客戶端請求包警，即service()方法運行在多線程的環(huán)境下，Servlet開發(fā)者必須保證該方法的線程安全性底靠；
3. destroy()方法：當Servlet對象退出生命周期時害晦，負責釋放占用的資源；
編程注意事項說明：
- 當Server Thread線程執(zhí)行Servlet實例的init()方法時暑中，所有的Client Service Thread線程都不能執(zhí)行該實例的service()方法壹瘟，更沒有線程能夠執(zhí)行該實例的destroy()方法，因此Servlet的init()方法是工作在單線程的環(huán)境下鳄逾，開發(fā)者不必考慮任何線程安全的問題俐筋。
- 當服務器接收到來自客戶端的多個請求時，服務器會在單獨的Client Service Thread線程中執(zhí)行Servlet實例的service()方法服務于每個客戶端严衬。此時會有多個線程同時執(zhí)行同一個Servlet實例的service()方法澄者，因此必須考慮線程安全的問題。
- 雖然service()方法運行在多線程的環(huán)境下请琳，并不一定要同步該方法粱挡。而是要看這個方法在執(zhí)行過程中訪問的資源類型及對資源的訪問方式。分析如下：
1. 如果service()方法沒有訪問Servlet的成員變量也沒有訪問全局的資源比如靜態(tài)變量俄精、文件询筏、數(shù)據(jù)庫連接等，而是只使用了當前線程自己的資源竖慧，比如非指向全局資源的臨時變量嫌套、request和response對象等逆屡。該方法本身就是線程安全的，不必進行任何的同步控制踱讨。
2. 如果service()方法訪問了Servlet的成員變量魏蔗，但是對該變量的操作是只讀操作，該方法本身就是線程安全的痹筛，不必進行任何的同步控制莺治。
3. 如果service()方法訪問了Servlet的成員變量，并且對該變量的操作既有讀又有寫帚稠，通常需要加上同步控制語句谣旁。
4. 如果service()方法訪問了全局的靜態(tài)變量，如果同一時刻系統(tǒng)中也可能有其它線程訪問該靜態(tài)變量滋早，如果既有讀也有寫的操作榄审，通常需要加上同步控制語句。
5. 如果service()方法訪問了全局的資源杆麸，比如文件瘟判、數(shù)據(jù)庫連接等，通常需要加上同步控制語句角溃。
在創(chuàng)建一個 Java servlet 時拷获，一般需要子類 HttpServlet。該類中的方法允許您訪問請求和響應包裝器（wrapper）减细，您可以用這個包裝器來處理請求和創(chuàng)建響應匆瓜。Servlet的生命周期，簡單的概括這就分為四步：
Servlet類加載--->實例化--->服務--->銷毀未蝌；
創(chuàng)建Servlet對象的時機：
- 默認情況下驮吱，在Servlet容器啟動后：客戶首次向Servlet發(fā)出請求，Servlet容器會判斷內(nèi)存中是否存在指定的Servlet對象萧吠，如果沒有則創(chuàng)建它左冬，然后根據(jù)客戶的請求創(chuàng)建HttpRequest、HttpResponse對象纸型，從而調(diào)用Servlet對象的service方法拇砰；
- Servlet容器啟動時：當web.xml文件中如果<servlet>元素中指定了<load-on-startup>子元素時，Servlet容器在啟動web服務器時狰腌，將按照順序創(chuàng)建并初始化Servlet對象除破；
- Servlet的類文件被更新后，重新創(chuàng)建Servlet琼腔。Servlet容器在啟動時自動創(chuàng)建Servlet瑰枫，這是由在web.xml文件中為Servlet設置的<load-on-startup>屬性決定的。從中我們也能看到同一個類型的Servlet對象在Servlet容器中以單例的形式存在丹莲；
注意：在web.xml文件中光坝，某些Servlet只有<serlvet>元素尸诽，沒有<servlet-mapping>元素，這樣我們無法通過url的方式訪問這些Servlet盯另，這種Servlet通常會在<servlet>元素中配置一個<load-on-startup>子元素性含，讓容器在啟動的時候自動加載這些Servlet并調(diào)用init(ServletConfig config)方法來初始化該Servlet。其中方法參數(shù)config中包含了Servlet的配置信息土铺，比如初始化參數(shù)胶滋，該對象由服務器創(chuàng)建板鬓。
銷毀Servlet對象的時機：
Servlet容器停止或者重新啟動：Servlet容器調(diào)用Servlet對象的destroy方法來釋放資源悲敷。以上所講的就是Servlet對象的生命周期。那么Servlet容器如何知道創(chuàng)建哪一個Servlet對象俭令？Servlet對象如何配置后德？實際上這些信息是通過讀取web.xml配置文件來實現(xiàn)的。
<servlet>
<!-- Servlet對象的名稱 -->
<servlet-name>action<servlet-name>
<!-- 創(chuàng)建Servlet對象所要調(diào)用的類 -->
<servlet-class>org.apache.struts.action.ActionServlet</servlet-class>
<init-param>
<!-- 參數(shù)名稱 -->
<param-name>config</param-name>
<!-- 參數(shù)值 -->
<param-value>/WEB-INF/struts-config.xml</param-value>
</init-param>
<init-param>
<param-name>detail</param-name>
<param-value>2</param-value>
</init-param>
<init-param>
<param-name>debug</param-name>
<param-value>2</param-value>
</init-param>
<!-- Servlet容器啟動時加載Servlet對象的順序 -->
<load-on-startup>2</load-on-startup>
</servlet>
<!-- 要與servlet中的servlet-name配置節(jié)內(nèi)容對應 -->
<servlet-mapping>
<servlet-name>action</servlet-name>
<!-- 客戶訪問的Servlet的相對URL路徑 -->
<url-pattern>*.do</url-pattern>
</servlet-mapping>
當Servlet容器啟動的時候讀取<servlet>配置節(jié)信息抄腔，根據(jù)<servlet-class>配置節(jié)信息創(chuàng)建Servlet對象瓢湃，同時根據(jù)<init-param>配置節(jié)信息創(chuàng)建HttpServletConfig對象，然后執(zhí)行Servlet對象的init方法赫蛇，并且根據(jù)<load-on-startup>配置節(jié)信息來決定創(chuàng)建Servlet對象的順序绵患，如果此配置節(jié)信息為負數(shù)或者沒有配置，那么在Servlet容器啟動時悟耘，將不加載此Servlet對象落蝙。當客戶訪問Servlet容器時，Servlet容器根據(jù)客戶訪問的URL地址暂幼，通過<servlet-mapping>配置節(jié)中的<url-pattern>配置節(jié)信息找到指定的Servlet對象筏勒，并調(diào)用此Servlet對象的service方法。
在整個Servlet的生命周期過程中旺嬉，創(chuàng)建Servlet實例管行、調(diào)用實例的init()和destroy()方法都只進行一次，當初始化完成后邪媳，Servlet容器會將該實例保存在內(nèi)存中捐顷，通過調(diào)用它的service()方法，為接收到的請求服務雨效。下面給出Servlet整個生命周期過程的UML序列圖套菜，如圖所示：
如果需要讓Servlet容器在啟動時即加載Servlet，可以在web.xml文件中配置<load-on-startup>元素设易。
Servlet中的Listener
Listener 使用的非常廣泛逗柴，它是基于觀察者模式設計的，Listener 的設計對開發(fā) Servlet 應用程序提供了一種快捷的手段顿肺，能夠方便的從另一個縱向維度控制程序和數(shù)據(jù)戏溺。目前 Servlet 中提供了 5 種兩類事件的觀察者接口渣蜗，它們分別是：4 個 EventListeners 類型的，ServletContextAttributeListener旷祸、ServletRequestAttributeListener耕拷、ServletRequestListener、HttpSessionAttributeListener 和 2 個 LifecycleListeners 類型的托享，ServletContextListener骚烧、HttpSessionListener。如下圖所示：
它們基本上涵蓋了整個 Servlet 生命周期中闰围，你感興趣的每種事件赃绊。這些 Listener 的實現(xiàn)類可以配置在 web.xml 中的 <listener> 標簽中。當然也可以在應用程序中動態(tài)添加 Listener羡榴，需要注意的是 ServletContextListener 在容器啟動之后就不能再添加新的碧查，因為它所監(jiān)聽的事件已經(jīng)不會再出現(xiàn)。掌握這些 Listener 的使用校仑，能夠讓我們的程序設計的更加靈活忠售。
Cookie與Session
Servlet 能夠給我們提供兩部分數(shù)據(jù)，一個是在 Servlet 初始化時調(diào)用 init 方法時設置的 ServletConfig迄沫，這個類基本上含有了 Servlet 本身和 Servlet 所運行的 Servlet 容器中的基本信息稻扬。還有一部分數(shù)據(jù)是由 ServletRequest 類提供，從提供的方法中發(fā)現(xiàn)主要是描述這次請求的 HTTP 協(xié)議的信息羊瘩。關于這一塊還有一個讓很多人迷惑的 Session 與 Cookie泰佳。
Session 與 Cookie 的作用都是為了保持訪問用戶與后端服務器的交互狀態(tài)。它們有各自的優(yōu)點也有各自的缺陷困后。然而具有諷刺意味的是它們優(yōu)點和它們的使用場景又是矛盾的乐纸，例如使用 Cookie 來傳遞信息時，隨著 Cookie 個數(shù)的增多和訪問量的增加摇予，它占用的網(wǎng)絡帶寬也也會越來越大汽绢。所以大訪問量的時候希望用 Session，但是 Session 的致命弱點是不容易在多臺服務器之間共享侧戴，所以這也限制了 Session 的使用宁昭。
不管 Session 和 Cookie 有什么不足，我們還是要用它們酗宋。下面詳細講一下叁熔，Session 如何基于 Cookie 來工作悼尾。實際上有三種方式能可以讓 Session 正常工作：
- 基于 URL Path Parameter，默認就支持
- 基于 Cookie，如果你沒有修改 Context 容器個 cookies 標識的話耳贬，默認也是支持的
- 基于 SSL，默認不支持，只有 connector.getAttribute("SSLEnabled") 為 TRUE 時才支持
第一種情況下，當瀏覽器不支持 Cookie 功能時漱挚，瀏覽器會將用戶的 SessionCookieName 重寫到用戶請求的 URL 參數(shù)中，它的傳遞格式如：
/path/Servlet?name=value&name2=value2&JSESSIONID=value3
接著 Request 根據(jù)這個 JSESSIONID 參數(shù)拿到 Session ID 并設置到 request.setRequestedSessionId 中渺氧。
請注意如果客戶端也支持 Cookie 的話旨涝，Tomcat 仍然會解析 Cookie 中的 Session ID，并會覆蓋 URL 中的 Session ID侣背。
如果是第三種情況的話將會根據(jù) javax.servlet.request.ssl_session 屬性值設置 Session ID白华。
有了 Session ID 服務器端就可以創(chuàng)建 HttpSession 對象了，第一次觸發(fā)是通過 request. getSession() 方法贩耐，如果當前的 Session ID 還沒有對應的 HttpSession 對象那么就創(chuàng)建一個新的弧腥，并將這個對象加到 org.apache.catalina. Manager 的 sessions 容器中保存，Manager 類將管理所有 Session 的生命周期憔杨，Session 過期將被回收鸟赫，服務器關閉蒜胖，Session 將被序列化到磁盤等消别。只要這個 HttpSession 對象存在，用戶就可以根據(jù) Session ID 來獲取到這個對象台谢，也就達到了狀態(tài)的保持寻狂。
上從圖中可以看出從 request.getSession 中獲取的 HttpSession 對象實際上是 StandardSession 對象的門面對象，這與前面的 Request 和 Servlet 是一樣的原理朋沮。下圖是 Session 工作的時序圖：
還有一點與 Session 關聯(lián)的 Cookie 與其它 Cookie 沒有什么不同蛇券，這個配置的配置可以通過 web.xml 中的 session-config 配置項來指定。
參考
