Servlet规范简介

Posted 2020-07-28

引言

Web 框架一般是通过一个 Servlet 提供统一的请求入口，将指定的资源映射到这个 servlet, 在这个 servlet 中进行框架的初始化配置，访问 Web 页面中的数据，进行逻辑处理后，将结果数据与的表现层相融合并展现给用户。 WEB 框架想要在符合 Servlet 规范的容器中运行，同样也要符合 Servlet 规范。

将一个 WEB 框架注入到一个 servlet 中，主要涉及到 Servlet 规范中以下部分：

Ø         部署描述符

Ø         映射请求到 Servlet

Ø         Servlet 生存周期

Ø         请求分发

 Servlet 相关技术规范简介

部署描述符

部署描述符就是位于 WEB 应用程序的 /WEB-INF 目录下的 web.xml 的 XML 文件，是 WEB 应用程序不可分割的部分，管理着 WEB 应用程序的配置。部署描述符在应用程序开发人员，应用程序组装人员，应用程序部署人员之间传递 WEB 应用程序的元素和配置信息。

在 WEB 应用程序的部署描描述符中以下类型的配置和部署信息是所有的 servlet 容器必须支持的：

Ø         ServletContext 初始化参数

Ø         Session 配置

Ø        Servlet 声明

Ø        Servlet 映射

Ø        应用程序生存周期监听器

Ø         Filter 的定义和映射

Ø         MIME 类型的映射

Ø        欢迎文件列表

Ø        错误文件列表

出现在部署描述符中的安全信息可以不被支持，除非这个 Servlet 容器是 J2EE 规范实现的一部分。

所有正确的 WEB 应用程序部署描述符 (Servlet2.3 规范 ) 必须包含下面的 DOCTYPE 声明：

<!DOCTYPE web-app PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN" "http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd">

 

下面说明在部署描述符中是如何进行 Servlet 声明和映射的，这个 DTD 的全部内容可以在下面这个地址获得：

http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd

在这个 DTD 中有关 Servlet 声明和映射和映射的部分如下：

<!-- The servlet element contains the declarative data of a servlet. If a jsp-file is specified and the load-on-startup element is present, then the JSP should be precompiled and loaded. Used in: web-app --> <!ELEMENT servlet (icon?, servlet-name, display-name?, description?, (servlet-class|jsp-file), init-param*, load-on-startup?, runas?, security-role-ref*)> <!-- The servlet-class element contains the fully qualified class name of the servlet. Used in: servlet --> <!ELEMENT servlet-class (#PCDATA)> <!-- The servlet-mapping element defines a mapping between a servlet and a url pattern Used in: web-app --> <!ELEMENT servlet-mapping (servlet-name, url-pattern)> <!-- The servlet-name element contains the canonical name of the servlet. Each servlet name is unique within the web application. Used in: filter-mapping, servlet, servlet-mapping --> <!ELEMENT servlet-name (#PCDATA)>

根据以上 DTD ，一个典型的 Servlet 的声明的格式如下：

<servlet> <servlet-name>catalog</servlet-name> <servlet-class>com.mycorp.CatalogServlet</servlet-class> <init-param> <param-name>catalog</param-name> <param-value>Spring</param-value> </init-param> </servlet>

一个典型的Servlet映射如下：

<servlet-mapping> <servlet-name>catalog</servlet-name> <url-pattern>/catalog/*</url-pattern> </servlet-mapping>

 

通过上面的方法，我们就声明了一个名称为 catalog 的Servlet,它的实现类为com.mycorp.CatalogServlet，并且带有一个catalog参数，参数值为Spring，所有向/catalog/*的请求都被映射到名称为catalog的Servlet。

 

映射请求到 Servlet

接 收到一个请求后，WEB容器要确定转到哪一个WEB应用程序。被选择的应用程序的最长的上下文路径必须和请求的URL开始部分匹配。URL匹配的部分是映射到Servlet的上下文路径。

WEB 容器下一步必须按照下面的程序定位处理请求的Servlet。

用来映射到Servlet的路径是请求对象的URL减去上下文的路径。下面的URL路径映射规则按顺序执行，容器选择第一个成功的匹配并且不在进行下一个匹配：

Ø        容器试着对请求的路径和Servlet的路径进行精确匹配，如果匹配成功则选择这个Servlet。

Ø        容器会循环的去试着匹配最长的路径前缀：把’/’当作路径分隔符，按照路径树逐级递减的完成，选择最长匹配的Servlet。

Ø        如果这个URL路径的最后有扩展名（比如.jsp）,Servlet容器会试着匹配处理这个扩展名的Servlet。

Ø        如果前面的没有与前面三条规则相匹配的Servlet，容器会试着为资源请求提供适当的资源，如果有“默认”的Servlet定义给这个应用程序，那么这个Servlet会被使用。

 

容器必须使用一个大小写敏感的匹配方式。

在部署描述符中，用下面的语法定义映射：

Ø        一个以’/’开始并且以’/*’结束的字符串用来映射路径。

Ø        一个以’*.’为前缀的字符串用来映射扩展名。

Ø        一个只包含’/’的字符串指示着这个应用程序“默认”的Servlet，在这种情况下，servlet的路径是请求的URI减去上下文路径，并且这个路径是null。

Ø        所有其他的字符只用来精确匹配。

如果容器内置JSP容器，那么*.jsp被映射到这个容器，并允许JSP页面在需要的时候被执行。这种映射叫做隐含映射。如果WEB应用程序中定义了*.jsp的映射，那么这个映射有比隐含映射高的优先级。

WEB 容器允许显式的声明隐含映射以获得优先级，例如，*.shtml的隐含映射可以在服务器上被映射为包含功能。

映射实例：

path pattern	servlet
/foo/bar/*	servlet1
/baz/*	servlet2
/catalog	servlet3
*.bop	servlet4

下面是实际请求映射的结果

incoming path	servlet handling request
/foo/bar/index.html	servlet1
/foo/bar/index.bop	servlet1
/baz	servlet2
/baz/index.html	servlet2
/catalog	servlet3
/catalog/index.html	“default” servlet
/catalog/racecar.bop	servlet4
/index.bop	servlet4

请注意/catalog/index.html 和/catalog/racecar.bop这两种情况，因为是精确匹配，所以并没有映射到处理/catalog的servlet。

 

Servlet 生存周期

在介绍 Servlet 的生存周期之前需要先介绍一下 javax.servlet.Servlet 接口。所有的 Servlet 必须实现或者间接实现这个借口，我们通常可以通过继承 javax.servlet.GenericServlet 或者 javax.servlet.http.HttpServlet. 类来实现这个接口。

这个接口中定义了下面 5 种方法：

public void init(ServletConfig config); public ServletConfig getServletConfig(); public void service(ServletRequest req, ServletResponse res); public String getServletInfo(); public void destroy() ;

 

init() 方法

init 方法在容器器装入 Servlet 时执行， Servlet 容器在实例化后只调用一次 init 方法， init 方法必须在 servlet 接收到任何请求之前完成。

这个方法通常用来进行一些资源的管理和初始化，如从配置文件读取配置数据，读取初始化参数，初始化缓冲迟等一次性的操作。

getServletConfig() 方法

GetServletConfig 方法返回一个 ServletConfig 对象，该对象用来返回这个 Servlet 的初始化信息和启动参数。返回的是传递到 init 方法 ServletConfig 。

Service() 方法

Service 方法是应用程序逻辑的进入点，是 servlet 方法的核心， WEB 容器调用这个方法来响应进入的请求，只有 servlet 成功被 init() 方法初始化后， Service 方法才会被调用。

getServletInfo() 方法

这个方法返回一个字符串对象，提供有关 servlet 的信息，如作者、版本等。

destroy() 方法

destroy 方法在容器移除 Servlet 时执行，同样只执行一次。这个方法会在所有的线程的 service() 方法执行完成或者超时后执行，调用这个方法后，容器不会再调用这个 servlet 的方法，也就是说容器不再把请求发送给这个 Servlet 。       这个方法给 servlet 释放占用的资源的机会，通常用来执行一些清理任务。

 

这个接口定义了初始化一个 servlet, 服务请求和从容器中移除 servlet 的方法。他们按照下面的顺序执行：

1.         servlet 被实例化后，用 init 方法进行初始化

2.         客户端的任何请求都调用 service 方法

3.         servlet 被移除服务，调用 destroy 方法销毁

servlet 的生存周期如下图：
 

请求分发

请求分发可以让一个Servlet把请求分配到另外一个资源，RequestDispatcher接口提供了实现他的机制。可以通过下面两种方式从ServletContext中获得一个实现了RequestDispatcher接口的对象：

• getRequestDispatcher

• getNamedDispatcher

getRequestDispatcher方法接受一个指向目标资源的URL路径

RequestDispatcher rd = getServletContext().getRequestDispatcher(“/catalog”);

 

getNamedDispatcher方法接受一个Servlet名称参数，这个名称是在部署描述符中<servlet-name>元素指定的那个名称。

RequestDispatcher rd = getServletContext().getNamedDispatcher (“catalog”);

 

RequestDispatcher接口有两个方法，允许你在调用的servlet完成初步处理后把请求响应分配到另外一个资源，

forward()方法：

public void forward(ServletRequest request, ServletReponse reponse) throws SwerletException,IOException

forward方法上让你把请求转发到另外的Servlet或者jsp或者html等资源，由这个资源接下来负责响应。如：

RequestDispatcher rd = getServletContext().getRequestDispatcher(“/catalog”); rd. forward(request,response);

include()方法：

public void include (ServletRequest request, ServletReponse reponse) throws SwerletException,IOException

include方法让你的Servlet响应中包含另外一个资源生成内容

RequestDispatcher rd = getServletContext().getRequestDispatcher(“/catalog”); rd. include(request,response);

 

结合WebWork的具体分析

WebWork是由OpenSymphony组织开发实现MVC模式的J2EE Web框架。在介绍完servlet规范的相关内容后，我们看看WebWork是如何注入到一个Servlet中的，假设我们有一个上下文环境为“/WebWorkdDemo”的WEB应用。

部署描述符

在部署描述符中，我们需要进行如下配置：

<servlet> <servlet-name>webwork</servlet-name> <servlet-class>com.opensymphony.webwork.dispatcher.ServletDispatcher</servlet-class> </servlet> …… <servlet-mapping> <servlet-name>webwork</servlet-name> <url-pattern>*.action</url-pattern> </servlet-mapping>

我们声明了一个名为webwork的Servlet和*.action到这个Servlet的映射，这个Servlet就是webwork中的controller，担任MVC框架中非常重要的控制器角色。

映射请求到Servlet

在XWork的配置文件xwork.xml中有如下片段：

<action name="demo" class=" webworkapp.DemoAction">     <result name="success" type="dispatcher">        <param name="location">/demo.jsp</param>     </result> </action>

这样我们由http://localhost:8080/WebWorkDemo/demo.action这个URL向服务器发出请求时，WEB容器首先确定转到哪一个WEB应用程序，容器将请求URL和上下文环境进行匹配后知道将转到/WebWorkdDemo这个WEB应用。

接下来容器会在/WebWorkdDemo这个应用的部署描述符中进行查找处理这个请求的servlet，根据后缀*.action找到名称为webwork这个Servlet，这样根据部署描述符，这个请求被映射到webwork中的controller组件com.opensymphony.webwork.dispatcher.ServletDispatcher来处理。这个担任控制器组件的Servlet在他的service()方法中在根据请求的路径解析出对应的action来进行处理。

通过上面的的处理，实现了将web请求转到了webwork中的控制器ServletDispatcher。不止是webwork，实现MVC的web框架都需要进行类似的处理来将web请求转入到自己的controller.以便进行进一步的处理。

Servlet生存周期

ServletDispatcher这个Servlet的存周期可以如下：

1)      在服务器启动的时候，容器首先实例化ServletDispatcher

2)        实例化完成后，将调用init()方法，在init方法中执行了以下操作：

• 初始化Velocity引擎
• 检查是否支持配置文件重新载入功能。如果支持，每个request请求都将重新装载xwork.xml配置文件，在开发时非常方便。
• 设置一些文件上传的信息，比如：上传临时目录，上传的最大字节等。

3)      每次请求都调用service（）方法,在service方法中执行了以下方法

• 通过request请求取得action的命名空间
• 根据servlet请求的Path,解析出要调用该请求的Action的名字（actionName）
• 创建Action上下文（extraContext），遍历HttpServletRequest、HttpSession、ServletContext 中的数据，并将其复制到Webwork的Map实现中，至此之后，所有数据操作均在此Map结构中进行，从而将内部结构与Servlet API相分离。
• 以上述信息作为参数，调用ActionProxyFactory创建对应的ActionProxy实例。ActionProxyFactory 将根据Xwork 配置文件（xwork.xml）中的设定，创建ActionProxy实例，ActionProxy中包含了Action的配置信息（包括Action名称，对应实现类等等）。
• 执行proxy的execute()方法

4)      容器移除Servlet 时执行destroy()，在ServletDispatcher这个Servlet中并没有重写destroy方法，在移除Servlet时，将什么也不做。

请求分发

WebWork提供了多种活灵活视图展现方式，例如还是我们上面在xwork.xml中的配置：

<action name="demo" class=" webworkapp.DemoAction">     <result name="success" type="dispatcher">        <param name="location">/demo.jsp</param>     </result> </action>

根据以上配置当DemoAction的返回值为"success"时的处理类型为"dispatcher"，当result的type为"dispatcher"时，通过javax.servlet.RequestDispatcher的forward()或include()方法将处理结果和表现层融合后展现给用户

我们可以看看WebWork提供的dispatcher类型Result Type的实现类com.opensymphony .webwork.dispatcher.ServletDispatcherResult中的代码片断：

HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest();   HttpServletResponse response = ServletActionContext.getResponse();   RequestDispatcher dispatcher = request.getRequestDispatcher(finalLocation);     if (dispatcher == null) {     response.sendError(404, "result ‘" + finalLocation + "‘ not found");       return;   }     if (!response.isCommitted() && (request.getAttribute("javax.servlet.include.servlet_path") == null)) {     request.setAttribute("webwork.view_uri", finalLocation);     request.setAttribute("webwork.request_uri", request.getRequestURI());         dispatcher.forward(request, response);   } else {     dispatcher.include(request, response);   }

ServletDispatcherResult类的从ServletActionContex中得到HttpServletRequest和HttpServletResponse，然后调用request.getRequestDispatcher(finalLocation)方法得到一个RequestDispatcher实例，如果返回的是null，则输出404页面未找到的错误，否则将调用dispatcher.forward(request, response)或者dispatcher.include(request, response)进行请求分发，将处理结果和表现层融合后展现给用户。

 

结束语

       通过以上的介绍，我们对web框架是如何注入到servlet中有了简单的了解，如果想更深入的研究，可以阅读Servlet规范以及一些成熟框架的源码。