Servlet生命周期与Web容器架构及处理请求详解

一、Servlet对象

Servlet对象运行在Servlet容器中,Servlet的生命周期由容器管理(Servlet容器的基本思想是在服务器端使用Java来动态生成网页)。

(一)Servlet对象生命周期(Servlet一生都做了什么事)1.加载和实例化 2.初始化 3.处理请求 4.终止服务

1.加载和实例化

        Servlet容器负责加载和实例化Servlet。当Servlet容器启动时,或者在容器检测到需要这个Servlet来响应第一个请求时,创建Servlet对象(实例)。当Servlet容器启动后,它必须要知道所需的Servlet类在什么位置,Servlet容器可以从本地文件系统、远程文件系统或者其他的网络服务中通过类加载器加载Servlet类,成功加载后,容器创建Servlet的实例。因为容器是通过Java的反射API来创建Servlet实例,调用的是Servlet的默认构造方法(即不带参数的构造方法)所以我们在编写Servlet类的时候,不应该提供带参数的构造方法。

2.初始化

        在Servlet实例化之后,容器将调用Servlet的init()初始化这个对象。初始化的目的是为了让Servlet对象在处理客户端请求前完成一些初始化的工作,如建立数据库的连接,获取配置信息等。对于每一个Servlet实例,init()方法只被调用一次。在初始化期间,Servlet实例可以使用容器为它准备的ServletConfig对象[1]从Web应用程序的配置信息(在web.xml中配置)中获取初始化的参数信息[2]

注:[1] ServletConfig对象:在Servlet 的配置文件中(web.xml),可以用一个或多个<init-param>标签为servlet配置一些初始化参数。当Servlet配置了初始化参数之后,web容器在创建servlet实例对象时,会自动将这些初始化参数封装到ServletConfig对象中,并在调用servlet的init方法时,将ServletConfig对象传递给Servlet。进而通过Servlet对象得到当前Servlet的初始化参数信息。

[2] 在初始化期间,如果发生错误,Servlet实例可以抛出ServletException异常或者UnavailableException异常来通知容器;ServletException异常用于指明一般的初始化失败,例如没有找到初始化参数;而UnavailableException异常用于通知容器该Servlet实例不可用。例如,数据库服务器没有启动,数据库连接无法建立,Servlet就可以抛出UnavailableException异常向容器指出它暂时或永久不可用。

3.处理请求

        Servlet容器调用Servlet的service()方法对请求进行处理。要注意的是,在service()方法调用之前,init()方法必须成功执行。在service()方法中[1],Servlet实例通过ServletRequest对象得到客户端的相关信息和请求信息,在对请求进行处理后,调用ServletResponse对象的方法设置响应信息。

[1] 在service()方法执行期间,如果发生错误,Servlet实例可以抛出ServletException异常或者UnavailableException异常。如果UnavailableException异常指示了该实例永久不可用,Servlet容器将调用实例的destroy()方法,释放该实例。此后对该实例的任何请求,都将收到容器发送的HTTP 404(请求的资源不可用)响应。如果UnavailableException异常指示了该实例暂时不可用,那么在暂时不可用的时间段内,对该实例的任何请求,都将收到容器发送的HTTP 503(服务器暂时忙,不能处理请求)响应。

4.终止服务

        当容器检测到一个Servlet实例应该从服务中被移除的时候,容器就会调用实例的destroy(),以便让该实例可以释放它所使用的资源,保存数据到持久存储设备中。当需要释放内存或者容器关闭时,容器就会调用Servlet实例的destroy()方法。在destroy()方法调用之后,容器会释放这个Servlet实例,该实例随后会被Java的垃圾收集器所回收。如果再次需要这个Servlet处理请求,Servlet容器会创建一个新的Servlet实例。

注:在整个Servlet的生命周期过程中,创建Servlet实例、调用实例的init()和destroy()方法都只进行一次,当初始化完成后,Servlet容器会将该实例保存在内存中,通过调用它的service()方法,为接收到的请求服务。

二、Web容器

Web容器最典型的就是Tomcat容器,以Tomcat为例

(一)tomcat架构

tomcat体系结构:

Tomcat的两个核心组件:Connector和Container

1.Connector组件:一个Connector组件将在某个指定的端口上侦听客户请求,接收浏览器发过来的tcp连接请求,创建一个Request和一个Response对象分别用于和其你去端交换数据,然后会产生一个线程来处理这个请求并把产生的Request和Response对象传给Engine,从Engine中获得响应并返回给客户端。 Tomcat有两个经典的Connector,一个直接侦听来自浏览器的HTTP请求,另外一个侦听来自其他的WebServer的请求。Cotote HTTP/1.1 Connector在端口8080处侦听来自客户浏览器的HTTP请求,Coyote JK2 Connector在端口8009处侦听其他WebServer的Servlet/JSP请求。 Connector 最重要的功能就是接收连接请求然后分配线程让 Container来处理这个请求,所以这必然是多线程的,多线程的处理是 Connector 设计的核心。

2.Container组件:Container组件的体系结构如下:

container

Container:Container是容器的父接口,该容器的设计用的是典型的责任链的设计模式,它由四个自容器组件构成,分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系,存在包含关系。通常一个Servlet class对应一个Wrapper,如果有多个Servlet则定义多个Wrapper,如果有多个Wrapper就要定义一个更高的Container,如Context。 Context定义在父容器 Host 中,其中Host 不是必须的,但是要运行 war 程序,就必须要 Host,因为 war 中必有 web.xml 文件,这个文件的解析就需要 Host 了,如果要有多个 Host 就要定义一个 top 容器 Engine 了。而 Engine 没有父容器了,一个 Engine 代表一个完整的 Servlet 引擎。

Engine:Engine 容器比较简单,它只定义了一些基本的关联关系 Host 容器

Host:Host 是 Engine 的字容器,一个 Host 在 Engine 中代表一个虚拟主机,这个虚拟主机的作用就是运行多个应用,它负责安装和展开这些应用,并且标识这个应用以便能够区分它们。它的子容器通常是 Context,它除了关联子容器外,还有就是保存一个主机应该有的信息。

Context:Context 代表 Servlet 的 Context,它具备了 Servlet 运行的基本环境,理论上只要有 Context 就能运行 Servlet 了。简单的 Tomcat 可以没有 Engine 和 Host。Context 最重要的功能就是管理它里面的 Servlet 实例,Servlet 实例在 Context 中是以 Wrapper 出现的,还有一点就是 Context 如何才能找到正确的 Servlet 来执行它呢? Tomcat5 以前是通过一个 Mapper 类来管理的,Tomcat5 以后这个功能被移到了 request 中,在前面的时序图中就可以发现获取子容器都是通过 request 来分配的

Wrapper:Wrapper 代表一个 Servlet,它负责管理一个 Servlet,包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器,它没有子容器了,所以调用它的 addChild 将会报错。 Wrapper 的实现类是 StandardWrapper,StandardWrapper 还实现了拥有一个 Servlet 初始化信息的 ServletConfig,由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。

(二)Tomcat处理Http请求

1.用户在浏览器中输入网址localhost:8080/test/index.jsp,请求被发送到本机端口8080,被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得;

2.Connector把该请求交给它所在的Service的Engine(Container)来处理,并等待Engine的回应;

3.Engine获得请求localhost/test/index.jsp,匹配所有的虚拟主机Host;

4.Engine匹配到名为localhost的Host(即使匹配不到也把请求交给该Host处理,因为该Host被定义为该Engine的默认主机),名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp,匹配它所拥有的所有Context。Host匹配到路径为/test的Context(如果匹配不到就把该请求交给路径名为“ ”的Context去处理);

5.path=“/test”的Context获得请求/index.jsp,在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL Pattern为*.jsp的Servlet,对应于JspServlet类;

6.构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象,作为参数调用JspServlet的doGet()或doPost(),执行业务逻辑、数据存储等;

7.Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host;

8.Host把HttpServletResponse对象返回给Engine;

9.Engine把HttpServletResponse对象返回Connector;

10.Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

例题:

在Web应用程序中,( )负责将HTTP请求转换为HttpServletRequest对象

A.Servlet容器 B.HTTP服务器 C.Web容器 D.JSP网页

详解见上文

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