Servlet知识学习和总结
概念辨析
首先来看看，最初碰到这个概念时的困惑：
- 什么是Servlet？ 什么是Servlet容器？
- Servlet可以做什么？
- Servlet有什么应用？
学SpringBoot的时候看到说它默认使用嵌入式Servlet 容器Tomcat, 然后看到有人问到Servlet 的原理是什么，以及有大佬的知乎回答说建议要**精通Servlet **，看来这两个名称相似的概念是有所区别的：
Servlet 与 Servlet 容器的关系有点像枪和子弹的关系，枪是为子弹而生，而子弹又让枪有了杀伤力。虽然它们是彼此依存的，但是又相互独立发展，这一切都是为了适应工业化生产的结果。从技术角度来说是为了解耦，通过标准化接口来相互协作。
来自： 许令波：《Servlet 工作原理解析》
我们常见的Servlet 容器便有：Tomcat，Jetty等。
再来看Servlet 原理：
Servlet 教程|菜鸟教程左边的目录可以看到一系列可以实现的功能：实现客户端和服务器的HTTP请求和响应，过滤器，异常处理，Cookit和Session, 包括数据库访问，文件上传，重定向，发送电子邮件等等。
Java Servlet 是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自 Web 浏览器或其他 HTTP 客户端的请求和 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间的中间层。
可见，Servlet 在客户端和服务端间的交互通讯中起了重要作用，虽然现在基本上不会有人使用存粹的Servlet 来实现整个Web应用，不过它却是Java web开发技术的基础，所以很有必要了解，理解，掌握，乃至精通。
学习过程
热身
- 迅速浏览完了Servlet 教程|菜鸟教程的所有实例，整体上大致看一下都做了什么事情，花费时间1~2h
- 印象最深刻的学习方式，自然是通过编程实现来体会，所以对几个重要的Servlet 的功能进行实践，代码主要也是参考菜鸟教程的内容。
- 在功能上掌握后，再回来看 许令波：《Servlet 工作原理解析》和JavaWeb——Servlet
编程实践
在实现中Servlet 主要使用了javax.Servlet 和javax,Servlet .http两个包，写好的程序需要运行在带有支持Java Servlet 规范的解释器的Web服务器，即我们开头所说的Servlet 容器。
准备
平时用的是Jetty，所以在IDEA上重新装了Tomcat来体验：IntelliJ IDEA配置Tomcat（完整版教程）
第一个Servlet 程序
- 和教程有所差别的是，IDEA使得我们只需要把HelloWorld.java放在src下就行；
- 对于web.xml里的配置其实实现的就是注入（存疑？）和映射功能；对比spring里面的知识，其实只需要在HelloWorld上增加注解就可以不用管web.xml了
- 注意：之后代码通常的做法是，写出执行逻辑，然后写入response的输出流PrintWriter writer = response.getWriter();中返回。
<servlet>
<servlet-name>HelloWorldservlet-name>
<servlet-class>HelloWorldservlet-class>
servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>HelloWorldservlet-name>
<url-pattern>/HelloWorldurl-pattern>
servlet-mapping>
@WebServlet("/HelloWorld")
public class HelloWorld extends HttpServlet {
private String message;
......
}
获取表单数据
此处已经使用了HTTP请求，主要为了展示三个函数的用法，用来获取请求request中的参数：
- getParameter()
- getParameterValues()
- getParameterNames()
HTTP请求和HTTP响应消息
先要知道请求的结构组成，这两种请求的结构相似：
| 状态行 | HTTP/1.1 200 OK |
|---|---|
| 头部字段 | Content-Type: text/html Header2: … … HeaderN: … |
| 空格 | |
| 内容实体 | ...… |
编码功能实现包括：
| 1. 获取HTTP请求头部消息 2. 设置HTTP响应的头部消息 3. 设置HTTP响应的状态码 |
|---|
Servlet 过滤器
有两个问题可以提出来：
- 过滤器有什么作用？
- 常见的应用有哪些？
过滤器的作用可以总结为以下两点，分别针对请求和响应
- 在客户端的请求访问后端资源之前，拦截这些请求。
- 在服务器的响应发送回客户端之前，处理这些响应。
用图来简单表示：
过滤器的作用可就广泛了：最常见的身份验证，消息加密，消息审核，数据压缩，图像转换等等。
| 1. 实现过滤器功能 2. 多个过滤器 |
|---|
.xml里的配置也可以用注解实现(其实看起来也不是很简洁…)：
@WebFilter(filterName = "LogFilter", urlPatterns = "/*", initParams = {
@WebInitParam(name = "Site", value = "菜鸟教程")
})
public class LogFilter implements Filter {
......
}
多个过滤器时，需要注意过滤器的执行顺序：
Filter的执行顺序与在web.xml配置文件中的配置顺序一致，一般把Filter配置在所有的Servlet之前。
不过如果是注解怎么确定顺序呢？
Servlet3.0之前使用web.xml配置按照mapping的顺序即先映射的先过滤；
Servlet3.0后使用注解则按照类名的自然顺序，即类名的字母顺序来排因为容器加载时按此顺序加载
异常处理
那么，Servlet 是怎么处理异常的呢？
比如如果搜索了不存在的页面，如果不进行异常处理，出现的是默认的404丑丑的界面，而通过异常处理，可以转向我们自己定制的404页面
本质上还是进行一个ErrorHandler的Servlet 的类定义，添加映射。然后再配置一下进行错误页面的定义，其中可以包含具体的状态码的处理（ 如404 Not Found 未找到，或 403 Forbidden 禁止），或者具体的异常的处理（如ServletException 或 IOException），或者索性所有错误统一处理（java.lang.Throwable异常处理）
Cookie
Cookie的存放位置：客户端计算机的文本文件上。
一般使用Cookie的流程如下：
- 客户端发送HTTP请求（访问浏览器）
- 服务器发送一个HTTP响应，其中头部信息包含了Set-Cookie，这里面的信息可以是：性别，年龄，识别号等
- 客户端发送HTTP请求，其中头部保护了Cookie，此时服务器就能唯一识别客户端
- 服务器HTTP响应
（存疑：如何防止使用Cookie伪造HTTP请求呢？）
编码功能实现包括：
| 1. 对表单提交后的请求，返回一个带cookies的响应，并在页面显示cookies消息 2. 发出一个页面请求，返回一个读取cookies的响应，并显示在页面中 3. 删除Cookie可以通过设置过期时间为0的方法实现： setMaxAge() |
|---|
Session跟踪
Servlet Session跟踪可以使得服务器识别客户端，来保持一段会话。
个人理解就是用户在某网站里面有一系列操作（如点击各个链接或者做一系列功能/点击按钮）时，因为每次都要往服务器发送请求，有一些需要根据个人信息来判别，这里就需要服务器有能力唯一识别出这个用户。
听起来和Cookie有点像？使用Cookie也能实现，不过可能浏览器会禁止使用Cookie，所以这种方法不是很靠谱。
实际上有三种方式能可以让 Session 正常工作：
- 基于 URL Path Parameter，默认就支持
- 基于 Cookie，如果你没有修改 Context 容器个 cookies 标识的话，默认也是支持的
- 基于 SSL，默认不支持，只有 connector.getAttribute(“SSLEnabled”) 为 TRUE 时才支持
通过实现HttpServlet 接口，使得在用户跨多个页面发出请求时可以识别用户，也能存储有关的用户信息。
服务器需要在向客户端发送响应之前，调用 request.getSession()方法。
编码功能实现包括：
| 1. 实现一个记录本页面访问次数的计时器，通过获取request里的httpsession对象，设施它的属性来改变 |
|---|
（存疑：实现里面貌似只是单页面的操作，怎么跨页面呢？）1.设置全局变量，可以控制Serlvet内的操作，init()里面初始化，用isNew()来判断是否为新用户 2.跨页面如何处理，毕竟此时访问的是不同的Serlvet？
数据库访问
此处就是使用了JDBC访问数据库，然后用doGet()返回了
重定向
两种方法：
- 使用response 对象的 sendRedirect() 方法来实现
- setStatus() 和 setHeader()方法，记得之前有个状态码302就是重定向状态码
总结
需要了解的是：
Servlet的生命周期：
- init()方法进行初始化（只在用户第一次创建时调用）
- service()方法处理客户端的请求（我们代码实现用的doGet()或者doPost()都是由service()调用的处理函数）
- destory()方法结束生命周期
- 由JVM垃圾回收器进行回收
一些重要的类
- ServletConfig
- ServletContext
- ServletRequest
- ServletResponse
和Servlet直接相关的类有三个：ServletConfig，ServletRequest，ServletResponse。
这三个类都是通过容器传递给Servlet的。
ServletConfig： 获取Servlet运行时需要的配置属性; Servlet在init的时候由容器传递过来。
ServletContext: 表示应用程序，Tomcat为每1个Web应用程序创建1个该实例，即启动时创建，服务器关闭时销毁。有什么作用呢？ 可以在一个web项目中共享数据，配置web公共信息等，每个Servlet可以访问到它。
- GenericServlet
我们一般使用的HttpServlet是继承的GenericServlet类（该类实现了Servlet, ServletConfig接口）
值得一提的是该类有2个init()函数：第1个带参数的，是为了在类中全局设置ServletConfig的实例；第二是没有参数的，是为了继承该类后，用来重写初始化，实现我们自己的功能的；
- ServletContextListener 全局监听器
ServletContextListener是一个接口，继承了EventListener类。
里面只有两个方法：
- void contextInitialized(ServletContextEvent var1); 应用启动时，ServletContext进行初始化，然后调用该方法（web.xml/注解里需要指定listener标签/属性）
- void contextDestroyed(ServletContextEvent var1); 应用停时，ServletContext被销毁，调用该方法
ServletContextListener在Spring中如何应用呢？
《JavaWeb——Servlet》中末尾有解析：
一般我们用这句代码可以显示地实例化一个Spring IOC容器
ApplicationContext applicationContext =new ClassPathXmlApplicationContext("***.xml"）;
ContextLoaderListener类实现了ServletContextListener接口。
- 当Servlet容器启动时，ServletContext对象被初始化.
- 然后Servlet容器调用web.xml中注册的监听器的public void contextInitialized(ServletContextEvent event)方法.
- 该方法中，调用了this.initWebApplicationContext(event.getServletContext())方法，在这个方法中实例化了Spring IOC容器。即ApplicationContext对象。
- 因此，当ServletContext创建时我们可以创建applicationContext对象，当ServletContext销毁时，我们可以销毁applicationContext对象。这样applicationContext就和ServletContext“共生死了”。
涉及Tomcat的部分
（这部分看了很多遍，暂时先粗略总结一下，参考： 许令波：《Servlet 工作原理解析》）
我们的Servlet是在Tomcat（Servlet容器）中运行的，所以不得不谈一下请求是如何由Tomcat接收，然后到达我们的程序，以及响应如何从Tomcat发出去的。
Tomcat中的容器：
- Tomcat有一系列的容器等级，其中Context容器直接管理Serlvet中的包装类Wrapper
- 一个Context容器对应一个Web项目
启动过程：
- Tomcat添加一个Web项目，创建一个StandardContext容器（即Context容器）
- 给这个容器设置设置必要参数，如url和path代表Web项目在Tomcat中的访问路径和实际物理路径，以及ContextConfig配置，ContextConfig负责整个Web项目配置的解析工作
- 将这个Context容器添加到父容器Host中
- 调用Tomcat的start方法启动Tomcat，在Tomcat中，所有容器都继承Lifecycle接口，它管理容器的整个生命周期，当容器发生修改和状态变化时（比如启动），它会去通知已经注册的观察者（Listener）
- Context容器初始化状态init: ContextConfig的init方法会解析一系列配置文件
- Context容器执行startInternal方法： 一系列工作（省略）…获取ServletContext并设置必要参数； 初始化Servlet!
- ContextConfig的configureStart方法执行来进行初始化Web项目，解析web.xml文件（保存在WebXml对象中），其中包括关键信息和Web项目的入口。目的是将web.xml中的属性设置到Context容器中，同时创建Servlet对象，filter, listener等
这里会将Servlet包装成Context容器中的StandardWrapper，为什么要这样做呢？
什么要将 Servlet 包装成 StandardWrapper 而不直接是 Servlet 对象。这里 StandardWrapper 是 Tomcat 容器中的一部分，它具有容器的特征，而 Servlet 为了一个独立的 web 开发标准，不应该强耦合在 Tomcat 中。
到这里的时候，Servlet被包装成StandardWrapper并且作为子容器被添加到了Context中，相关的属性也被解析到了Context中，所以之前说过，Context容器直接管理运行Serlvet。
创建Servlet对象：（这里实在有点晕…）
- 如果 Servlet 的 load-on-startup 配置项大于 0，那么在 Context 容器启动的时候就会被实例化
- Wrapper. loadServlet开始创建Servlet 实例， 该方法获取servletClass ，然后把它交给InstanceManager 去创建一个基于 servletClass.class 的对象
初始化Servlet：
- StandardWrapper 的 initServlet方法会初始化Servlet，通过调用Servlet的init方法。
到这里就完成了Servlet运行之前的准备工作了，其中的步骤简化了很多细节的地方，主要梳理了一下主线。然后简要说明一下Servlet是如何被调用的：
Servlet工作过程：
- 用户在浏览器输入一个URL，如http://hostname:port/servletpath, 其中hostname:port用来建立TCP连接，后面的字符串用来选择服务器中的子容器处理用户请求
- Tomcat根据映射来匹配对应的容器，这个映射关系存在mapper类中
- 执行Filter链，通知web.xml中配置了的Listener
- 执行Servlet中的service方法
这就是我们熟悉的处理部分了。
Servlet 的确已经能够帮我们完成所有的工作了，但是现在的 web 应用很少有直接将交互全部页面都用 servlet 来实现，而是采用更加高效的 MVC 框架来实现。这些 MVC 框架基本的原理都是将所有的请求都映射到一个 Servlet，然后去实现 service 方法，这个方法也就是 MVC 框架的入口。
整体将相关内容过了一遍，如果有新的体会，再继续更新。