Servlet3与Servlet4

Posted 2023-02-23 wu6660563

Servlet3

Servlet 3.0 新特性

• 异步处理支持：有了该特性，Servlet 线程不再需要一直阻塞，直到业务处理完毕才能再输出响应，最后才结束该 Servlet 线程。在接收到请求之后，Servlet 线程可以将耗时的操作委派给另一个线程来完成，自己在不生成响应的情况下返回至容器。针对业务处理较耗时的情况，这将大大减少服务器资源的占用，并且提高并发处理速度。

• 新增的注解支持：该版本新增了若干注解，用于简化 Servlet、过滤器（Filter）和监听器（Listener）的声明，这使得 web.xml 部署描述文件从该版本开始不再是必选的了。

• 可插性支持：熟悉 Struts2 的开发者一定会对其通过插件的方式与包括 Spring 在内的各种常用框架的整合特性记忆犹新。将相应的插件封装成 JAR 包并放在类路径下，Struts2 运行时便能自动加载这些插件。现在 Servlet 3.0 提供了类似的特性，开发者可以通过插件的方式很方便的扩充已有 Web 应用的功能，而不需要修改原有的应用

消息异步

Servlet 3.0 之前，一个普通 Servlet 的主要工作流程大致如下：

1. Servlet 接收到请求之后，可能需要对请求携带的数据进行一些预处理
2. 调用业务接口的某些方法，以完成业务处理；
3. 最后，根据处理的结果提交响应，Servlet 线程结束。

Servlet2.x详细说明：

其中第二步的业务处理通常是最耗时的，这主要体现在数据库操作，以及其它的跨网络调用等，在此过程中，Servlet 线程一直处于阻塞状态，直到业务方法执行完毕。在处理业务的过程中，Servlet 资源一直被占用而得不到释放，对于并发较大的应用，这有可能造成性能的瓶颈。对此，在以前通常是采用私有解决方案来提前结束 Servlet 线程，并及时释放资源。

Servlet3优化改进：

1. Servlet 接收到请求之后，可能首先需要对请求携带的数据进行一些预处理
2. 接着，Servlet 线程将请求转交给一个异步线程来执行业务处理，线程本身返回至容器，此时 Servlet 还没有生成响应数据，异步线程处理完业务以后，可以直接生成响应数据（异步线程拥有 ServletRequest 和 ServletResponse 对象的引用），或者将请求继续转发给其它 Servlet。如此一来， Servlet 线程不再是一直处于阻塞状态以等待业务逻辑的处理，而是启动异步线程之后可以立即返回。

web.xml
servlet3为filter和servlet增加了异步支持标签，<async-supported>，默认是false，需要手动开启

<servlet> 
    <servlet-name>DemoServlet</servlet-name> 
    <servlet-class>footmark.servlet.Demo Servlet</servlet-class> 
    <async-supported>true</async-supported> 
</servlet>

注解
注解增加了属性asyncSupported支持异步

@WebFilter(urlPatterns = "/demo",asyncSupported = true) 
public class DemoFilter implements Filter...

异步Demo如下：

@WebServlet(urlPatterns = "/demo", asyncSupported = true)
public class AsyncDemoServlet extends HttpServlet 
    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
    throws IOException, ServletException 
        resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("进入Servlet的时间：" + new Date() + ".");
        out.flush();
 
        //在子线程中执行业务调用，并由其负责输出响应，主线程退出
        AsyncContext ctx = req.startAsync();
        new Thread(new Executor(ctx)).start();
 
        out.println("结束Servlet的时间：" + new Date() + ".");
        out.flush();
    

 
public class Executor implements Runnable 
    private AsyncContext ctx = null;
    public Executor(AsyncContext ctx)
        this.ctx = ctx;
    
 
    public void run()
        try 
            //等待十秒钟，以模拟业务方法的执行
            Thread.sleep(10000);
            PrintWriter out = ctx.getResponse().getWriter();
            out.println("业务处理完毕的时间：" + new Date() + ".");
            out.flush();
            ctx.complete();	//告诉context，这个子线程完毕
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
        
    

为了监听异步事件，Servlet3提供了AsyncListener事件监听器

1. 异步线程开始时，调用 AsyncListener 的 onStartAsync(AsyncEvent event)方法；
2. 异步线程出错时，调用 AsyncListener 的 onError(AsyncEvent event)方法；
3. 异步线程执行超时，则调用 AsyncListener 的 onTimeout(AsyncEvent event)方法；
4. 异步执行完毕时，调用 AsyncListener 的 onComplete(AsyncEvent event) 方法；

要注册一个 AsyncListener，只需将准备好的 AsyncListener 对象传递给 AsyncContext 对象的 addListener() 方法即可

AsyncContext ctx = req.startAsync(); 
ctx.addListener(new AsyncListener()  
    public void onComplete(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException  
        // 做一些业务操作
     
    ... 
);

注解支持

@WebServlet

@WebServlet 用于将一个类声明为 Servlet，该注解将会在部署时被容器处理，容器将根据具体的属性配置将相应的类部署为 Servlet。该注解具有下表给出的一些常用属性（以下所有属性均为可选属性，但是 vlaue 或者 urlPatterns 通常是必需的，且二者不能共存，如果同时指定，通常是忽略 value 的取值）：

属性名	类型	描述
name	String	指定 Servlet 的 name 属性，等价于 <servlet-name>。如果没有显式指定，则该 Servlet 的取值即为类的全限定名。
value	String[]	该属性等价于 urlPatterns 属性。两个属性不能同时使用。
urlPatterns	String[]	指定一组 Servlet 的 URL 匹配模式。等价于<url-pattern>标签。
loadOnStartup	int	指定 Servlet 的加载顺序，等价于 <load-on-startup> 标签。
initParams	WebInitParam[]	指定一组 Servlet 初始化参数，等价于 <init-param> 标签。
asyncSupported	boolean	声明 Servlet 是否支持异步操作模式，等价于 <async-supported> 标签。
description	String	该 Servlet 的描述信息，等价于 <description> 标签。
displayName	String	该 Servlet 的显示名，通常配合工具使用，等价于<display-name>标签。

监听使用如下：

@WebServlet(urlPatterns = "/simple", asyncSupported = true, 
loadOnStartup = -1, name = "SimpleServlet", displayName = "ss", 
initParams = @WebInitParam(name = "username", value = "tom") 
) 
public class SimpleServlet extends HttpServlet … 

@WebInitParam

该注解通常不单独使用，而是配合 @WebServlet 或者 @WebFilter 使用。它的作用是为 Servlet 或者过滤器指定初始化参数，这等价于 web.xml 中 和 的 子标签。@WebInitParam 具有下表给出的一些常用属性：

属性名	类型	是否可选	描述
name	String	否	指定参数的名字，等价于<param-name>。
value	String	否	指定参数的值，等价于<param-value>。
description	String	是	关于参数的描述，等价于 <description>。

@WebFilter

@WebFilter 用于将一个类声明为过滤器，该注解将会在部署时被容器处理，容器将根据具体的属性配置将相应的类部署为过滤器。该注解具有下表给出的一些常用属性 ( 以下所有属性均为可选属性，但是 value、urlPatterns、servletNames 三者必需至少包含一个，且 value 和 urlPatterns 不能共存，如果同时指定，通常忽略 value 的取值 )：

属性名	类型	描述
filterName	String	指定过滤器的 name 属性，等价于 <filter-name>
value	String[]	该属性等价于 urlPatterns 属性。但是两者不应该同时使用。
urlPatterns	String[]	指定一组过滤器的 URL 匹配模式。等价于<url-pattern>标签。
servletNames	String[]	指定过滤器将应用于哪些 Servlet。取值是 @WebServlet 中的 name 属性的取值，或者是web.xml 中<servlet-name> 的取值。
dispatcherTypes	DispatcherType	指定过滤器的转发模式。具体取值包括：ASYNC、ERROR、FORWARD、INCLUDE、REQUEST。
initParams	WebInitParam[]	指定一组过滤器初始化参数，等价于 <init-param>标签。
asyncSupported	boolean	声明过滤器是否支持异步操作模式，等价于<async-supported> 标签。
description	String	该过滤器的描述信息，等价于 <description>标签。
displayName	String	该过滤器的显示名，通常配合工具使用，等价于 <display-name>标签。

@WebListener

该注解用于将类声明为监听器，被 @WebListener 标注的类必须实现以下至少一个接口：

• ServletContextListener
• ServletContextAttributeListener
• ServletRequestListener
• ServletRequestAttributeListener
• HttpSessionListener
• HttpSessionAttributeListener

这个接口只有一个默认value属性
一个简单示例如下：

@WebListener("This is only a demo listener") 
public class SimpleListener implements ServletContextListener...

如此，则不需要在 web.xml 中配置<listener> 标签了。它等价的 web.xml 中的配置形式如下：

<listener> 
    <listener-class>footmark.servlet.SimpleListener</listener-class> 
</listener>

@MultipartConfig

该注解主要是为了辅助 Servlet 3.0 中 HttpServletRequest 提供的对上传文件的支持。该注解标注在 Servlet 上面，以表示该 Servlet 希望处理的请求的 MIME 类型是 multipart/form-data。另外，它还提供了若干属性用于简化对上传文件的处理。具体如下：

属性名	类型	是否可选	描述
fileSizeThreshold	int	是	当数据量大于该值时，内容将被写入文件。
location	String	是	存放生成的文件地址。
maxFileSize	long	是	允许上传的文件最大值。默认值为 -1，表示没有限制。
maxRequestSize	long	是	针对该 multipart/form-data 请求的最大数量，默认值为 -1，表示没有限制。

可插性支持

Servlet 3.0 引入了称之为“Web 模块部署描述符片段”的 web-fragment.xml 部署描述文件，该文件必须存放在 JAR 文件的 META-INF 目录下，该部署描述文件可以包含一切可以在 web.xml 中定义的内容。JAR 包通常放在 WEB-INF/lib 目录下，除此之外，所有该模块使用的资源，包括 class 文件、配置文件等，只需要能够被容器的类加载器链加载的路径上，比如 classes 目录等。

• 编写一个类继承自 HttpServlet，将该类放在 classes 目录下的对应包结构中，修改 web.xml，在其中增加一个 Servlet 声明。这是最原始的方式；
• 编写一个类继承自 HttpServlet，并且在该类上使用 @WebServlet 注解将该类声明为 Servlet，将该类放在 classes 目录下的对应包结构中，无需修改 web.xml 文件。
• 编写一个类继承自 HttpServlet，将该类打成 JAR 包，并且在 JAR 包的 META-INF 目录下放置一个 web-fragment.xml 文件，该文件中声明了相应的 Servlet 配置。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-fragment
    xmlns=http://java.sun.com/xml/ns/javaee
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" version="3.0"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee
    http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-fragment_3_0.xsd"
    metadata-complete="true">
    <servlet>
        <servlet-name>fragment</servlet-name>
        <servlet-class>footmark.servlet.FragmentServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>fragment</servlet-name>
        <url-pattern>/fragment</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-fragment>

web-fragment.xml 包含了两个可选的顶层标签， 和 ，如果希望为当前的文件指定明确的加载顺序，通常需要使用这两个标签， 主要用于标识当前的文件，而 则用于指定先后顺序。

<web-fragment...>
    <name>FragmentA</name>
    <ordering>
        <after>
            <name>FragmentB</name>
            <name>FragmentC</name>
        </after>
    <before>
        <others/>
    </before>
    </ordering>
    ...
</web-fragment>

ServletContext 的性能增强

该对象支持在运行时动态部署 Servlet、过滤器、监听器，以及为 Servlet 和过滤器增加 URL 映射等。以 Servlet 为例，过滤器与监听器与之类似。ServletContext 为动态配置 Servlet 增加了如下方法：

• ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName,Class<? extends Servlet> servletClass)
• ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName, Servlet servlet)
• ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName, String className)
• <T extends Servlet> T createServlet(Class clazz)
• ServletRegistration getServletRegistration(String servletName)
• Map<String,? extends ServletRegistration> getServletRegistrations()

其中前三个方法的作用是相同的，只是参数类型不同而已；通过 createServlet() 方法创建的 Servlet，通常需要做一些自定义的配置，然后使用 addServlet() 方法来将其动态注册为一个可以用于服务的 Servlet。两个 getServletRegistration() 方法主要用于动态为 Servlet 增加映射信息，这等价于在 web.xml( 抑或 web-fragment.xml) 中使用 <servlet-mapping> 标签为存在的 Servlet 增加映射信息。

以上 ServletContext 新增的方法要么是在 ServletContextListener 的 contexInitialized 方法中调用，要么是在 ServletContainerInitializer 的 onStartup() 方法中调用。

ServletContainerInitializer 也是 Servlet 3.0 新增的一个接口，容器在启动时使用 JAR 服务 API(JAR Service API) 来发现 ServletContainerInitializer 的实现类，并且容器将 WEB-INF/lib 目录下 JAR 包中的类都交给该类的 onStartup() 方法处理，我们通常需要在该实现类上使用 @HandlesTypes 注解来指定希望被处理的类，过滤掉不希望给 onStartup() 处理的类。

HttpServletRequest 对文件上传的支持

之前上次文件必须借助第三方jar来实现，比如Apache的IO包
Servlet 3.0 已经提供了这个功能，而且使用也非常简单。

• Part getPart(String name)
• Collection getParts()

前者用于获取请求中给定 name 的文件，后者用于获取所有的文件。每一个文件用一个 javax.servlet.http.Part 对象来表示。该接口提供了处理文件的简易方法，比如 write()、delete() 等。至此，结合 HttpServletRequest 和 Part 来保存上传的文件变得非常简单，如下所示：

Part photo = request.getPart("photo"); 
photo.write("/tmp/photo.jpg"); 
// 可以将两行代码简化为 request.getPart("photo").write("/tmp/photo.jpg") 一行。

开发者可以配合前面提到的 @MultipartConfig 注解来对上传操作进行一些自定义的配置，比如限制上传文件的大小，以及保存文件的路径等。

Servlet4

Servlet 4.0 的主要新功能为服务器推送和全新 API，该 API 可在运行时发现 servlet 的 URL 映射。

服务器推送是最直观的 HTTP/2 强化功能，通过 PushBuilder 接口在 servlet 中公开。服务器推送功能还在 JavaServer Faces API 中实现，并在 RenderResponsePhase 生命周期内调用，以便 JSF 页面可以利用其增强性能。

全新 servlet 映射发现接口 HttpServletMapping 使框架能够获取有关激活给定 servlet 请求的 URL 信息。这可能对框架尤为有用，这些框架需要这一信息来运行内部工作。

在接下来的部分，我将概述服务器推送及其如何在 Java servlet 中运行，包括 JSF 2.3 中的服务器推送。我还将展示一个交换示例，重点介绍全新 servlet 映射发现功能。

服务器推送

服务器推送使服务器能预测客户端请求的资源需求。然后，在完成请求处理之前，它可以将这些资源发送到客户端。

要了解服务器推送的好处，可以考虑一个包含图像和其他依赖项（比如 CSS 和 javascript 文件）的网页。客户端发出一个针对该网页的请求。服务器然后分析所请求的页面，确定呈现它所需的资源，并主动将这些资源发送到客户端的缓存。

在执行所有这些操作的同时，服务器仍在处理原始网页请求。客户端收到响应时，它需要的资源已经位于缓存中。

PushBuilder

多数来自原始 HttpServletRequest 实例的请求标头，只添加到 PushBuilder 实例中。由于正确运行服务器推送并不需要某些标头，因此不包括以下标头：

• 条件标头
• Range 标头
• Expect 标头
• Authorization 标头
• Referrer 标头

@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, 
                     HttpServletResponse response) 
                     throws ServletException, IOException 
 
   PushBuilder pushBuilder = request.newPushBuilder();
 

设置推送资源并推送

PushBuilder pushBuilder = request.newPushBuilder();
 
if (pushBuilder != null) 
   pushBuilder.path("images/hero-banner.jpg").push();
   pushBuilder.path("css/menu.css").push();
   pushBuilder.path("js/marquee.js").push();

HttpServletMapping 接口

Servlet 4.0 的全新 servlet 映射发现 API 使服务器能够对 URL（可调用 servlet）执行运行时检查。例如，对 file.ext, /path 和 /path/file.ext 的请求将通过 URL 模式 /path/* 和 *.ext 激活 servlet。

• getMatchValue() 返回部分 URI 路径，该路径会导致请求匹配。
• getPattern() 返回 URL 模式的 String 表示形式。
• getServletName() 返回 servlet 名称的 String 表示形式。
• getMappingMatch() 返回匹配的类型，表示为 MappingMatch 枚举值，该枚举值将为以下值之一CONTEXT_ROOT、DEFAULT、EXACT、EXTENSION 或 PATH。

运行时映射发现：

@WebServlet("/path/*", "*.ext")
public class ServletMapping extends HttpServlet 
 
    protected void doGet(HttpServletRequest request,
                         HttpServletResponse response) 
                         throws IOException 
 
        HttpServletMapping mapping = request.getHttpServletMapping();
        String mapping = mapping.getMappingMatch().name();
        String value = mapping.getMatchValue();
        String pattern = mapping.getPattern();
        String servletName = mapping.getServletName();
   
 

细微重构变化

• Trailer 响应标头支持发送方在分块消息的末尾包含额外字段。这用于提供在发送消息主体时可能会动态生成的元数据，例如，消息完整性检查、数字签名或后期处理状态。
• Servlet 4.0 添加了 GenericFilter 和 HttpFilter 抽象类，这些抽象类通过最低限度地实现生命周期方法 init() 和 destroy()，简化了编写过滤器。
• Servlet 4.0 还集成了全新的 HTTP Trailer，支持发送方在分块消息的末尾包含额外的字段。

ServletContext 接口采用了一些新方法：
addJspFile() 可将带有给定 JSP 文件的 servlet 添加到 servlet 上下文中。
getSessionTimeout() 和 setSessionTimeout() 可提供对会话超时的访问权限。
getRequestCharacterEncoding() 和 setRequestCharacterEncoding() 可为当前的 servlet 上下文提供访问权限，并改变默认的请求字符编码。

• HttpServletRequest 接口上的 isRequestedSessionIdFromUrl() 方法已被弃用。
  由于升级到 Java SE 8，默认方法已被添加到侦听器接口中。