servlet容器

上一篇我们回顾了Tomcat中的HTTP服务器,这篇我们来看下Tomcat中的另外一个部分“servlet容器”。
在上一篇中我们知道了,浏览器请求到达HTTP服务器后进行了数据转换后调用服务器,那么HTTP服务器怎么知道该调用哪个java类的哪个方法进行处理呢?很显然这个工作不能放在HTTP服务器中来做,因为那样会把业务代码和HTTP服务器进耦合。于是就有了Servlet接口,所有业务类都实现这个接口,但是HTTP如何知道该调用哪个Servlet呢?所以就有了Servlet容器的概念。
HTTP只是把请求发送给Servlet容器,由容器将请求发送给具体的Servlet,如果没有这个Servlet,就加载并实例化这个Servlet,然后调用这个Servlet的接口方法。因此Servlet接口其实就是容器和具体业务类之间的接口。


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Servlet接口

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Servlet 接口中有5个方法,其中最重要的就是service方法,具体的业务逻辑就是放在这个方法中实现的。这个方法有两个参数,ServletRequest和ServletResponse。ServletRequest是用来封装请求信息的,ServletResponse是用来封装响应信息。因此本质上这两个类是对通信协议的封装。

你可以看到接口中还有两个跟生命周期有关的方法 init 和 destroy,这是一个比较贴心的设计,Servlet 容器在加载 Servlet 类的时候会调用 init 方法,在卸载的时候会调用 destroy方法。我们可能会在 init 方法里初始化一些资源,并在 destroy 方法里释放这些资源,比如 Spring MVC 中的 DispatcherServlet,就是在 init 方法里创建了自己的 Spring 容器。

还有一个ServletConfig这个类,ServletConfig的作用就是封装Servlet的初始化参数。可以在web.xml给Servlet配置参数,并在程序里通过getServletConfig 方法拿到这些参数。

同时Servlet 还提供了GenericServlet 抽象类,用来实现接口和封装通用逻辑,我们可以通过扩展GenericServlet类来实现Servlet。Servlet规范还提供了对HTTP环境的处理,提供了HttpServlet 来继承GenericServlet,并且加入了HTTP的特性,我们可以继承HttpServlet类来实现我们自己的Servlet,只需要重写doGet和doPost 方法。

Servlet 容器

上一节我们说过HTTP不会直接调用具体的Servlet,而是调用Servlet容器,由容器统一处理。接下来就看看Servlet容器是怎么处理的。

Servlet容器的工作流程

当客户端发出请求时,HTTP服务器用一个ServletRequest对象封装了客户端请求信息。然后调用Servlet容器的service 方法。Servlet容器拿到请求后根据请求的URL和Servlet的映射关系找到具体的Servlet,如果Servlet还没有被加载,就利用反射机制创建这个Servlet,并且调用Servlet的初始化方法,借着调用Servlet的service方法处理对应的请求,处理完成后将结果封装到ServeltResponse 中返回给HTTP 服务器,HTTP服务器对响应内容进行处理后发送给客户端。


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Web容器

Servlet 容器会实例化和调用Servlet,那Servlet 是怎么注册到Servlet容器中的呢?一般情况下我们是以Web应用程序的方式来部署Servlet的,而根据Servlet规范,Web应用程序有一定的目录结构,在这个目录中分别放置了Servlet的类文件,配置文件和一些静态资源,Servlet容器通过读取配置文件就可以找到并加载Servlet。

web应用目录结构

在Servlet 规范中定义了ServletContext这个接口来对应一个Web应用。Web应用部署好后,Servlet容器启动时会加载Web应用,并为每个应用创建唯一的ServletContext对象。你可以把ServletContext看成是一个全局对象,一个Web应用可以有多个Servlet,这些Servlet可以通过全局的ServletContext来共享数据,这些数据包括Web应用的初始化参数,Web应用目录下的文件资源等。由于ServletContext持有所有Servlet实例,我们还可以通过ServletContext来实现Servlet请求转发。

扩展机制

当我们引入Servlet规范之后我们不需要关心Socket网络通信、HTTP协议和我们的业务类是如何被调用的。我们只需要关系业务代码就可以了。但是当Servlet规范不能满足我们的需求的时候就出现了问题。所以Servlet规范提供了两种扩展机制Filter 和 Listener。

Filter

Filter 是过滤器,这个接口允许我们对请求和响应做一些统一的处理。

  • 实现原理
    Web应用部署完成后,Servlet容器需要实例化Filter并且把Filter链接成一个FilterChain。请求进来的时候,获取第一个Filter并且调用doFilter方法,doFilter方法负责调用这个FilterChain 中的下一个Filter。

Listener

Listener 是监听器,当Web应用在Servlet容器中运行时,Servlet容器内部会不断的发生各种事件,如Web应用的启动和停止、用户请求到达等。Servlet容器提供了一些默认的监听器来监听事件,当事件发生时,Servlet容器会负责调用监听器方法。当然我们可以定义自己的监听器去监听感兴趣的事件,将监听器配置在web.xml中。比如Spring就实现了自己的监听器,来监听ServletContent的启动事件,目的当Servlet容器启动时,创建并初始化全局的Spring 容器。

Servlet 容器和 Spirng 容器的关系

Tomcat 在启动的时候会给每个Web应用创建一个全局的上下文就是ServletContext,其为Spring容器提供了宿主环境。Tomcat 在启动时会触发容器初始化事件。Spring 的ContextLoaderListener会监听这个事件,然后调用contextInitialized方法会被调用,在这个方法中,Spring会初始化全局的Spring根容器,这个就是Spring的IOC容器,IOC容器初始化完毕后Spring将其存储到ServletContext中,便于以后获取。
Tomcat 在启动过程中会扫描Servlet,一个Web应用中可以有多个Servlet,比如SpringMVC中的DispatcherServlet,这个Servlet实际上是一个标准的前端控制器,用来转发、配置、处理每个Servlet请求。
Servlet一般会延迟加载,当第一个请求到达时,Tomcat发现DispatcherServlet还没有被实例化,就会调动DispatcherServlet的init 方法,DispatcherServlet初始化的时候会创建自己的容器,叫做SpringMVC容器。并且将Sping根容器设置为SpingMVC容器的父容器,这里注意SpingMVC 容器可以访问父容器中的Bean,但是父容器不能访问子容器中的Bean,也就是说Spring根容器不能访问SpringMVC容器中的Bean。其实就是Controller里可以访问Service 对象,但是Service里不能访问Controller对象。

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