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    Servlet教程

     

     

    Servlet 是 Server Applet 的簡稱,譯為“服務器端小程序”。Servlet 是 Java 的一套技術標準,規定了如何使用 Java 來開發動態網站。換句話說,Java 可以用來開發網站后臺,但是要提前定義好一套規范,并編寫基礎類庫,這就是 Servlet 所做的事情。

     

    Java Servlet 可以使用所有的 Java API,Java 能做的事情,Servlet 都能做。

     

    這套 Servlet 入門教程對 Servlet 技術的整體框架進行了講解,并附帶了實例演示,閱讀本教程需要具備 Java 基礎。

     

    Servlet 只是古老的 CGI 技術的替代品,直接使用 Servlet 開發還是很麻煩,所以 Java 后來又對 Servlet 進行了升級,推出了 JSP 技術。JSP 只是對 Servlet 加了一層殼,JSP 經過編譯后還是 Servlet。

     

     

    Servlet歷程

     

    Servlet 是在服務器上運行的小程序。這個詞是在 Java applet的環境中創造的,Java applet 是一種當作單獨文件跟網頁一起發送的小程序,它通常用于在客戶端運行,結果得到為用戶進行運算或者根據用戶互作用定位圖形等服務。


    服務器上需要一些程序,常常是根據用戶輸入訪問數據庫的程序。這些通常是使用公共網關接口(Common Gateway Interface,CGI)應用程序完成的。然而,在服務器上運行 Java,這種程序可使用 Java 編程語言實現。在通信量大的服務器上,JavaServlet 的優點在于它們的執行速度更快于 CGI 程序。各個用戶請求被激活成單個程序中的一個線程,而無需創建單獨的進程,這意味著服務器端處理請求的系統開銷將明顯降低。


    實現過程


    最早支持 Servlet 技術的是 JavaSoft 的 Java Web Server。此后,一些其它的基于 Java 的 Web Server 開始支持標準的 Servlet API。Servlet 的主要功能在于交互式地瀏覽和修改數據,生成動態 Web 內容。這個過程為:


    • 客戶端發送請求至服務器端;


    • 服務器將請求信息發送至 Servlet;


    • Servlet 生成響應內容并將其傳給服務器。響應內容動態生成,通常取決于客戶端的請求;


    • 服務器將響應返回給客戶端。


    • Servlet 看起來像是通常的 Java 程序。Servlet 導入特定的屬于 Java Servlet API 的包。因為是對象字節碼,可動態地從網絡加載,可以說 Servlet 對 Server 就如同 Applet對 Client 一樣,但是,由于 Servlet 運行于 Server 中,它們并不需要一個圖形用戶界面。從這個角度講,Servlet 也被稱為 FacelessObject。


    • 一個 Servlet 就是 Java 編程語言中的一個類,它被用來擴展服務器的性能,服務器上駐留著可以通過“請求-響應”編程模型來訪問的應用程序。雖然 Servlet 可以對任何類型的請求產生響應,但通常只用來擴展 Web 服務器的應用程序。

     

     

    Servlet命名

     

    Servlet 的命名可以看出 sun 命名的特點,如 Applet 表示小應用程序;Scriptlet = Script + Applet,表示小腳本程序;同樣 Servlet = Service + Applet,表示小服務程序。


    生命周期編輯


    客戶端請求該 Servlet;


    加載 Servlet 類到內存;


    實例化并調用init()方法初始化該 Servlet;


    service()(根據請求方法不同調用doGet() 或者 doPost(),此外還有doHead()、doPut()、doTrace()、doDelete()、doOptions());


    destroy()。


    加載和實例化 Servlet。這項操作一般是動態執行的。然而,Server 通常會提供一個管理的選項,用于在 Server 啟動時強制裝載和初始化特定的 Servlet。


    Server 創建一個 Servlet的實例


    第一個客戶端的請求到達 Server


    Server 調用 Servlet 的 init() 方法(可配置為 Server 創建 Servlet 實例時調用,在 web.xml 中 標簽下配置 標簽,配置的值為整型,值越小 Servlet 的啟動優先級越高)


    一個客戶端的請求到達 Server


    Server 創建一個請求對象,處理客戶端請求


    Server 創建一個響應對象,響應客戶端請求


    Server 激活 Servlet 的 service() 方法,傳遞請求和響應對象作為參數


    service() 方法獲得關于請求對象的信息,處理請求,訪問其他資源,獲得需要的信息


    service() 方法使用響應對象的方法,將響應傳回Server,最終到達客戶端。service()方法可能激活其它方法以處理請求,如 doGet() 或 doPost() 或程序員自己開發的新的方法。


    對于更多的客戶端請求,Server 創建新的請求和響應對象,仍然激活此 Servlet 的 service() 方法,將這兩個對象作為參數傳遞給它。如此重復以上的循環,但無需再次調用 init() 方法。一般 Servlet 只初始化一次(只有一個對象),當 Server 不再需要 Servlet 時(一般當 Server 關閉時),Server 調用 Servlet 的 destroy() 方法。


     

    Servlet的工作模式

     

    客戶端發送請求至服務器;


    服務器啟動并調用 Servlet,Servlet 根據客戶端請求生成響應內容并將其傳給服務器;


    服務器將響應返回客戶端。

     

     

    對比


    與 Applet 的比較


    相似之處:


    • 它們不是獨立的應用程序,沒有 main() 方法。


    • 它們不是由用戶或程序員調用,而是由另外一個應用程序(容器)調用。


    • 它們都有一個生存周期,包含 init() 和 destroy() 方法。


    不同之處:


    • Applet具有很好的圖形界面(AWT),與瀏覽器一起,在客戶端運行。


    • Servlet 則沒有圖形界面,運行在服務器端。


    與 CGI 比較


    與傳統的 CGI 和許多其他類似 CGI 的技術相比,Java Servlet 具有更高的效率,更容易使用,功能更強大,具有更好的可移植性,更節省投資。在未來的技術發展過程中,Servlet 有可能徹底取代 CGI。


    在傳統的 CGI中,每個請求都要啟動一個新的進程,如果 CGI 程序本身的執行時間較短,啟動進程所需要的開銷很可能反而超過實際執行時間。而在 Servlet 中,每個請求由一個輕量級的 Java 線程處理(而不是重量級的操作系統進程)。


    在傳統 CGI 中,如果有 N 個并發的對同一 CGI程序的請求,則該CGI程序的代碼在內存中重復裝載了 N 次;而對于 Servlet,處理請求的是 N 個線程,只需要一份 Servlet 類代碼。在性能優化方面,Servlet 也比 CGI 有著更多的選擇。


    • 方便


    Servlet 提供了大量的實用工具例程,例如自動地解析和解碼 HTML 表單數據、讀取和設置 HTTP頭、處理Cookie、跟蹤會話狀態等。


    • 功能強大


    在Servlet中,許多使用傳統 CGI 程序很難完成的任務都可以輕松地完成。例如,Servlet 能夠直接和 Web服務器交互,而普通的 CGI 程序不能。Servlet 還能夠在各個程序之間共享數據,使得數據庫連接池之類的功能很容易實現。


    • 可移植性好


    Servlet 用 Java 編寫,Servlet API具有完善的標準。因此,為 IPlanet Enterprise Server 寫的 Servlet 無需任何實質上的改動即可移植到 Apache、MicrosoftIIS 或者 WebStar。幾乎所有的主流服務器都直接或通過插件支持 Servlet。


    • 節省投資


    不僅有許多廉價甚至免費的 Web 服務器可供個人或小規模網站使用,而且對于現有的服務器,如果它不支持 Servlet 的話,要加上這部分功能也往往是免費的(或只需要極少的投資)。


    與 JSP 比較


    JSP 和 Servlet 的區別到底在應用上有哪些體現,很多人搞不清楚。簡單的說,SUN 首先發展出 Servlet,其功能比較強勁,體系設計也很先進,只是,它輸出 HTML 語句還是采用了老的 CGI 方式,是一句一句輸出,所以,編寫和修改 HTML 非常不方便。


    Java Server Pages(JSP)是一種實現普通靜態HTML 和動態 HTML 混合編碼的技術,JSP 并沒有增加任何本質上不能用 Servlet 實現的功能。但是,在 JSP 中編寫靜態HTML 更加方便,不必再用 println語 句來輸出每一行 HTML 代碼。更重要的是,借助內容和外觀的分離,頁面制作中不同性質的任務可以方便地分開:比如,由頁面設計者進行 HTML設計,同時留出供 Servlet 程序員插入動態內容的空間。


    后來 SUN 推出了類似于 ASP 的鑲嵌型的 JSP,把 JSP TAG 鑲嵌到 HTML 語句中,這樣,就大大簡化和方便了網頁的設計和修改。新型的網絡語言如 ASP,PHP,JSP 都是鑲嵌型的語言。 這是 JSP 和 Servlet 區別的運作原理層面。


    從網絡三層結構的角度看 JSP 和 Servlet 的區別,一個網絡項目最少分三層:data layer(數據層),business layer(業務層),presentation layer(表現層)。當然也可以更復雜。Servlet 用來寫 business layer 是很強大的,但是對于寫 presentation layer 就很不方便。JSP 則主要是為了方便寫 presentation layer 而設計的。當然也可以寫 business layer。寫慣了 ASP,PHP,CGI的朋友,經常會不自覺的把 presentation layer 和 business layer 混在一起。

     

    據 SUN 自己的推薦,JSP中應該僅僅存放與 presentation layer 有關的東西,也就是說,只放輸出 HTML 網頁的部分。而所有的數據計算,數據分析,數據庫聯結處理,統統是屬于 business layer,應該放在 Java BEANS 中。通過 JSP 調用 Java BEANS,實現兩層的整合。


    微軟前不久推出的 DNA 技術,是 ASP+COM/DCOM 技術。與J SP+BEANS 完全類似,所有的 presentation layer 由 ASP 完成,所有的 business layer 由 COM/DCOM 完成。通過調用,實現整合。


    采用這些組件技術單純的因為 ASP/JSP 語言是非常低效率執行的,如果出現大量用戶點擊,純 SCRIPT 語言很快就到達了他的功能上限,而組件技術就能大幅度提高功能上限,加快執行速度。


    另外一方面,純 SCRIPT 語言將 presentation layer 和 business layer 混在一起,造成修改不方便,并且代碼不能重復利用。如果想修改一個地方,經常會牽涉到十幾頁 code,采用組件技術就只改組件就可以了。


    綜上所述,Servlet 是一個早期的不完善的產品,寫 business layer 很好,寫 presentation layer 就很臭,并且兩層混雜。


    所以,推出JSP+BEAN,用 JSP 寫 presentation layer,用 BEAN 寫 business layer。SUN 自己的意思也是將來用 JSP 替代 Servlet。這是技術更新方面 JSP 和 Servlet 的區別。


    可是,這不是說,學了 Servlet 沒用,實際上,你還是應該從 Servlet 入門,再上 JSP,再上 JSP+BEAN。


    強調的是:學了JSP,不會用 Java BEAN 并進行整合,等于沒學。大家多花點力氣在 JSP+BEAN 上。


    我們可以看到,當 ASP+COM 和 JSP+BEAN 都采用組件技術后,所有的組件都是先進行編譯,并駐留內存,然后快速執行。所以,大家經常吹的 Servlet/JSP 先編譯駐內存后執行的速度優勢就沒有了。


    反之,ASP+COM+IIS+NT 緊密整合,應該會有較大的速度優勢呈現。而且,ASP+COM+IIS+NT 開發效率非常高,雖然bug 很多。


    那么,為什么還用 JSP+BEAN?因為 Java 實在前途遠大。操作系統群雄并起,應用軟件的開發商必定要找一個通用開發語言進行開發,Java 一統天下的時機就到了。


    簡單分析了一下 JSP 和 Servlet 的區別和 Java Web 開發方面的發展。隨著機器速度越來越快,Java 的速度劣勢很快就可以被克服。

     

     

    規范


    1.簡化開發


    2.便于部署


    3.支持 Web2.0 原則


    為了簡化開發流程,Servlet 3.0 引入了注解(annotation),這使得 web 部署描述符 web.xml 不再是必須的選擇。


    Pluggability可插入性


    當使用任何第三方的框架,如 Struts,JSF 或 Spring,我們都需要在 web.xml 中添加對應的 Servlet 的入口。這使得 web 描述符笨重而難以維護。Servlet3.0 的新的可插入特性使得 web 應用程序模塊化而易于維護。通過 web fragment 實現的可插入性減輕了開發人員的負擔,不需要再在 web.xml 中配置很多的 Servlet 入口。


    Asynchronous Processing 異步處理


    另外一個顯著的改變就是 Servlet 3.0 支持異步處理,這對 AJAX 應用程序非常有用。當一個 Servlet 創建一個線程來處理某些請求的時候,如查詢數據庫或消息連接,這個線程要等待直到獲得所需要的資源才能夠執行其他的操作。異步處理通過運行線程執行其他的操作來避免了這種阻塞。


    Apart from the features mentioned here, several other enhancements have been made to the existing API. The sections towards the end of the article will explore these features one by one in detail。


    除了這些新特性之外, Servlet 3.0對已有的 API 也做了一些改進,在本文的最后我們會做介紹。


    Annotations in Servlet Servlet中使用注解


    Servlet 3.0 的一個主要的改變就是支持注解。使用注解來定義 Servlet 和 filter 使得我們不用在 web.xml 中定義相應的入口。


    @WebServlet


    @WebServlet 用來定義 web 應用程序中的一個 Servlet。這個注解可以應用于繼承了 HttpServlet。這個注解有多個屬性,例如 name,urlPattern, initParams,我們可以使用者的屬性來定義 Servlet 的行為。urlPattern 屬性是必須指定的。

     

     

    常見容器


    Tomcat, Jetty, resin, Oracle Application server, WebLogic Server, Glassfish, Websphere, JBoss 等等。(提供了 Servlet 功能的服務器,叫做 Servlet 容器。對 web 程序來說,Servlet 容器的作用就相當于桌面程序里操作系統的作用,都是提供一些編程基礎設施)

     

     

    建議


    在 Web 應用程序中,一個 Servlet 在一個時刻可能被多個用戶同時訪問。這時 Web 容器將為每個用戶創建一個線程來執行 Servlet。如果 Servlet 不涉及共享資源的問題,不必關心多線程問題。但如果 Servlet 需要共享資源,需要保證 Servlet 是線程安全的。


    下面是編寫線程安全的 Servlet 的一些建議:


    • 用方法的局部變量保存請求中的專有數據。對方法中定義的局部變量,進入方法的每個線程都有自己的一份方法變量拷貝。任何線程都不會修改其他線程的局部變量。如果要在不同的請求之間共享數據,應該使用會話來共享這類數據。


    • 只用 Servlet的成員變量來存放那些不會改變的數據。有些數據在 Servlet 生命周期中不發生任何變化,通常是在初始時確定的,這些數據可以使用成員變量保存,如數據庫連接名稱、其他資源的路徑等。

     

    • 對可能被請求修改的成員變量同步。有時數據成員變量或者環境屬性可能被請求修改。當訪問這些數據時應該對它們同步,以避免多個線程同時修改這些數據。

     

    如果 Servlet 訪問外部資源,那么需要同步訪問這些資源。例如,假設 Servlet 要從文件中讀寫數據。當一個線程讀寫一個文件時,其他線程也可能正在讀寫這個文件。文件訪問本身不是線程安全的,所以必須編寫同步訪問這些資源的代碼。在編寫線程安全的 Servlet 時,下面兩種方法是不應該使用的:


    • 在 Servlet API 中提供了一個 SingleThreadModel 接口,實現這個接口的 Servlet 在被多個客戶請求時一個時刻只有一個線程運行。這個接口已被標記不推薦使用。


    • 對 doGet() 或doPost() 方法同步。如果必須在 Servlet 中使用同步代碼,應盡量在最小的代碼塊范圍上進行同步。同步代碼越小,Servlet 執行得才越好。

     

     

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