基于servlet執(zhí)行原理與生命周期的示例分析

小編給大家分享一下基于servlet執(zhí)行原理與生命周期的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

一、先從servlet容器說起：大家最為熟悉的servlet容器就是Tomcat ，Servlet 容器是如何管理 Servlet？

先看一下tomcat的容器模型：

從上圖可以看出 Tomcat 的容器分為四個等級，真正管理Servlet 的容器是Context 容器，一個 Context 對應一個 Web 工程

Tomcat 的容器等級中，Context 容器是直接管理 Servlet 在容器中的包裝類Wrapper（StandardWrapper）的容器，所以 Context 容器如何運行將直接影響 Servlet 的工作方式。

這里解釋一下servlet的包裝類：StandardWrapper，這里有個疑問，為什么要將 Servlet 包裝成 StandardWrapper 而不直接是 Servlet 對象。因為StandardWrapper 是 Tomcat 容器中的一部分，它具有容器的特征，而 Servlet 為一個獨立的 web 開發(fā)標準，不應該強耦合在 Tomcat 中。

除了將 Servlet 包裝成 StandardWrapper 并作為子容器添加到 Context 中，其它的所有 web.xml 屬性都被解析到 Context 中，所以說 Context 容器才是真正運行 Servlet 的 Servlet 容器。一個 Web 應用對應一個 Context 容器，容器的配置屬性由應用的 web.xml 指定，這樣我們就能理解 web.xml 到底起到什么作用了

二、下面簡述一下servlet的工作工程：

Web服務器在與客戶端交互時.Servlet的工作過程是:

1.在客戶端對web服務器發(fā)出請求

2.web服務器接收到請求后將其發(fā)送給Servlet

3.Servlet容器為此產(chǎn)生一個實例對象并調用ServletAPI中相應的方法來對客戶端HTTP請求進行處理,然后將處理的響應結果返回給WEB服務器.

4.web服務器將從Servlet實例對象中收到的響應結構發(fā)送回客戶端.

三、servlet的生命周期：

如上圖所示，Servlet的生命周期可以分為四個階段，即裝載類及創(chuàng)建實例階段、初始化階段、服務階段和實例銷毀階段。下面針對每個階段的編程任務及注意事項進行詳細的說明。

1、創(chuàng)建servlet實例：

在默認情況下Servlet實例是在第一個請求到來的時候創(chuàng)建，以后復用。如果有的Servlet需要復雜的操作需要載初始化時完成，比如打開文件、初始化網(wǎng)絡連接等，可以通知服務器在啟動的時候創(chuàng)建該Servlet的實例。具體配置如下：

<servlet>
<servlet-name>TimeServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.allanlxf.servlet.basic.TimeServlet</servlet-class>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

創(chuàng)建servlet對象的相關類結構：

2、初始化

一旦Servlet實例被創(chuàng)建，Web服務器會自動調用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，比如初始化參數(shù)，該對象由服務器創(chuàng)建。

I.如何配置Servlet的初始化參數(shù)？

在web.xml中該Servlet的定義標記中，比如：

<servlet>
<servlet-name>TimeServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.allanlxf.servlet.basic.TimeServlet</servlet-class>
<init-param>
<param-name>user</param-name>
<param-value>username</param-value>
</init-param>
<init-param>
<param-name>blog</param-name>
<param-value>http://。。。</param-value>
</init-param>
</servlet>

配置了兩個初始化參數(shù)user和blog它們的值分別為username和http://。。。， 這樣以后要修改用戶名和博客的地址不需要修改Servlet代碼，只需修改配置文件即可。

II.如何讀取Servlet的初始化參數(shù)？

ServletConfig中定義了如下的方法用來讀取初始化參數(shù)的信息：

public String getInitParameter(String name)

參數(shù)：初始化參數(shù)的名稱。

返回：初始化參數(shù)的值，如果沒有配置，返回null。

III.init(ServletConfig)方法執(zhí)行次數(shù)

在Servlet的生命周期中，該方法執(zhí)行一次。

IV.init(ServletConfig)方法與線程

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。

V.init(ServletConfig)方法與異常

該方法在執(zhí)行過程中可以拋出ServletException來通知Web服務器Servlet實例初始化失敗。一旦ServletException拋出，Web服務器不會將客戶端請求交給該Servlet實例來處理，而是報告初始化失敗異常信息給客戶端，該Servlet實例將被從內(nèi)存中銷毀。如果在來新的請求，Web服務器會創(chuàng)建新的Servlet實例，并執(zhí)行新實例的初始化操作

3、服務

一旦Servlet實例成功創(chuàng)建及初始化，該Servlet實例就可以被服務器用來服務于客戶端的請求并生成響應。在服務階段Web服務器會調用該實例的service(ServletRequest request, ServletResponse response)方法，request對象和response對象有服務器創(chuàng)建并傳給Servlet實例。request對象封裝了客戶端發(fā)往服務器端的信息，response對象封裝了服務器發(fā)往客戶端的信息。

I. service()方法的職責

service()方法為Servlet的核心方法，客戶端的業(yè)務邏輯應該在該方法內(nèi)執(zhí)行，典型的服務方法的開發(fā)流程為：

解析客戶端請求-〉執(zhí)行業(yè)務邏輯-〉輸出響應頁面到客戶端

II.service()方法與線程

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，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。

III.service()方法與異常

service()方法在執(zhí)行的過程中可以拋出ServletException和IOException。其中ServletException可以在處理客戶端請求的過程中拋出，比如請求的資源不可用、數(shù)據(jù)庫不可用等。一旦該異常拋出，容器必須回收請求對象，并報告客戶端該異常信息。IOException表示輸入輸出的錯誤，編程者不必關心該異常，直接由容器報告給客戶端即可。

編程注意事項說明：

1) 當Server Thread線程執(zhí)行Servlet實例的init()方法時，所有的Client Service Thread線程都不能執(zhí)行該實例的service()方法，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，開發(fā)者不必考慮任何線程安全的問題。

2) 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。此時會有多個線程同時執(zhí)行同一個Servlet實例的service()方法，因此必須考慮線程安全的問題。

3) 請大家注意，雖然service()方法運行在多線程的環(huán)境下，并不一定要同步該方法。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：

i. 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、文件、數(shù)據(jù)庫連接等，而是只使用了當前線程自己的資源，比如非指向全局資源的臨時變量、request和response對象等。該方法本身就是線程安全的，不必進行任何的同步控制。

ii. 如果service()方法訪問了Servlet的成員變量，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，不必進行任何的同步控制。

iii. 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，通常需要加上同步控制語句。

iv. 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，如果既有讀也有寫的操作，通常需要加上同步控制語句。

v. 如果service()方法訪問了全局的資源，比如文件、數(shù)據(jù)庫連接等，通常需要加上同步控制語句。

4、銷毀

當Web服務器認為Servlet實例沒有存在的必要了，比如應用重新裝載，或服務器關閉，以及Servlet很長時間都沒有被訪問過。服務器可以從內(nèi)存中銷毀（也叫卸載）該實例。Web服務器必須保證在卸載Servlet實例之前調用該實例的destroy()方法，以便回收Servlet申請的資源或進行其它的重要的處理。

Web服務器必須保證調用destroy()方法之前，讓所有正在運行在該實例的service()方法中的線程退出或者等待這些線程一段時間。一旦destroy()方法已經(jīng)執(zhí)行，Web服務器將拒絕所有的新到來的對該Servlet實例的請求，destroy()方法退出，該Servlet實例即可以被垃圾回收。

四、servlet解析客戶端http請求流程圖：

1.web客戶向Servlet容器發(fā)出HTTP請求;

2.Servlet容器解析web的HTTP請求.

3.Servlet容器創(chuàng)建一個HttpRequest對象,在這個對象中封裝了http請求信息;

4.Servlet容器創(chuàng)建一個HttpResponse對象;

5.Servlet容器（如果訪問的該servlet不是在服務器啟動時創(chuàng)建的，則先創(chuàng)建servlet實例并調用init()方法初始化對象）調用HttpServlet的service()方法,把HttpRequest和HttpResponse對象為service方法的參數(shù)傳給HttpServlet對象;

6.HttpServlet調用HttpRequest的有關方法,獲取HTTP請求信息;

7.HttpServlet調用HttpResponse的有關方法,生成響應數(shù)據(jù);

8.Servlet容器把HttpServlet的響應結果傳給web客戶.

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