一、前言

本文介绍了关于Java Web开发中的Servlet技术的基本概念和相关内容。Servlet是一种用于构建动态Web应用程序的Java组件，它可以处理客户端的HTTP请求并生成响应。

在本文中，我们探讨了Servlet的发展历史、BS模式的执行流程、请求与响应、J2EE、Tomcat与Servlet、JavaWeb工程结构、Servlet的开发步骤与访问、请求参数的发送与接收、GET和POST请求、Servlet的生命周期、使用注解配置Servlet以及预加载Servlet等方面的内容。

二、内容

2.1 软件结构发展史

随着科技的不断演进，软件结构也经历了多个时代的变革和发展。这些变革不仅改变了软件开发的方式，也影响了我们的日常生活和工作方式。

单机时代-桌面应用：

在计算机的早期阶段，软件主要是以单机桌面应用的形式存在的。用户必须在自己的计算机上安装软件，并且所有的数据和处理都在本地进行。这个时代的软件结构相对简单，通常是单一的可执行文件。这种模式的优点是速度快、响应迅速，但缺点是局限于单一机器，无法实现多用户协作和远程访问。

联机时代(Client-Server模式)：

随着计算机网络的普及，软件结构迈入了联机时代。在这个时代，软件通常采用客户端-服务器模式，其中客户端是用户的终端设备，而服务器是存储和处理数据的中央计算机。这种结构允许多个用户同时访问共享的数据和资源，实现了协作和远程访问的可能性。这个时代的代表性应用包括数据库管理系统和电子邮件客户端。

互联网时代 (Browser-Server模式)：

随着互联网的兴起，软件结构经历了巨大的变革。在互联网时代，我们看到了浏览器-服务器模式的崭露头角。这种模式允许用户通过标准的Web浏览器访问远程服务器上的应用程序和数据。这个时代的代表性应用包括Web应用、社交媒体平台和云计算服务。互联网时代的软件结构具有以下特点：

客户端轻量化：用户无需安装庞大的客户端应用，只需一个Web浏览器就能访问应用。
跨平台：Web应用通常不受操作系统的限制，因此可以在不同的设备和平台上运行。
实时协作：多用户可以实时协作，共享和编辑文档、数据和多媒体内容。
可扩展性：云计算技术使服务器资源能够根据需求进行动态扩展，以满足不断增长的用户需求。

互联网时代的软件结构以其跨平台性、实时协作和可扩展性而脱颖而出，成为现代应用开发的主流模式。

2.2 BS 模式执行流程

下面是BS模式的基本执行流程：

客户端请求：
- 浏览器（客户端）向服务器发起HTTP请求，请求特定的网页或资源。
- 请求通常包括URL、HTTP方法（如GET、POST等）以及可能的请求参数。
服务器响应：
- 服务器接收到客户端的请求后，会根据请求的内容和参数执行相应的处理。
- 服务器通常会与数据库或其他后端服务进行通信，获取所需的数据或进行计算。
- 服务器生成一个HTTP响应，包括HTTP状态码、响应头和响应体。
- 响应体通常包括HTML、CSS、JavaScript和其他资源，用于构建Web页面或提供数据。
数据传输：
- 服务器将HTTP响应发送回客户端，通常通过互联网进行数据传输。
- 客户端的浏览器接收到响应后，开始解析HTML和其他资源。
页面渲染：
- 浏览器解析HTML并构建DOM（文档对象模型）树。
- 浏览器解析CSS并构建CSSOM（CSS对象模型）树。
- 浏览器将DOM和CSSOM组合，生成渲染树。
- 渲染树用于绘制页面的布局和样式。
- 浏览器执行JavaScript代码，以便动态修改页面内容或处理用户交互。
用户交互：
- 用户与页面进行交互，例如点击链接、填写表单或执行其他操作。
- 交互触发事件，浏览器执行相应的JavaScript代码来响应这些事件。
- 如果需要与服务器进行进一步的通信（例如提交表单数据或获取动态内容），客户端可以发起新的HTTP请求。
更新页面：
- 如果需要更新页面内容，客户端会再次向服务器发起HTTP请求。
- 服务器执行相应的处理，生成新的HTTP响应。
- 新的响应被浏览器接收，页面内容得以更新。
页面加载完成：
- 当所有资源都被下载和渲染完毕，页面加载完成。
- 用户可以与页面进行交互，浏览和使用应用程序。

2.3 请求与响应

请求(Request)和响应(Response)是Web应用程序中的关键概念，它们描述了浏览器和服务器之间的通信过程。

（1）请求(Request)

请求是浏览器向服务器发送的数据包，其中包含了客户端的需求和指令。

请求通常包括以下重要信息：

HTTP方法（例如，GET、POST、PUT、DELETE等）：指定了请求的类型和操作。
URL（统一资源定位符）：用于标识请求的目标资源或服务的地址。
请求头：包含了与请求相关的元信息，如用户代理信息、Cookies、认证信息等。
请求体（对于POST请求等）：包含了向服务器传输的数据，如表单数据或请求体内容。

（2）响应(Response)

响应是服务器对客户端请求的回应，包含了所请求资源的数据以及相关的元信息。

响应通常包括以下主要部分：

HTTP状态码：用于表示请求的结果，例如200表示成功，404表示资源未找到，500表示服务器错误等。
响应头：包含了与响应相关的元信息，如服务器信息、日期、内容类型、Cookie等。
响应体：包含了实际的数据或资源，例如HTML网页、图片、JSON数据等。

请求和响应是Web应用程序中的核心，它们通过HTTP协议进行传输和交换，使浏览器和服务器能够互相通信。通过请求，浏览器告诉服务器它需要什么，而通过响应，服务器提供了所需的资源或信息。这个通信过程是Web应用程序的基础，使用户能够浏览网页、提交表单、获取数据等各种操作成为可能。

2.4 J2EE

J2EE（Java 2 Platform, Enterprise Edition）是Java平台的一种企业级扩展，旨在支持开发和部署分布式、可伸缩、安全和可维护的企业级应用程序。J2EE提供了一组规范和API，使开发人员能够构建复杂的多层次应用程序，这些应用程序可以在不同的计算机和平台上运行，并且能够满足企业级应用的高要求，如性能、安全性和可维护性。

J2EE的目标是简化企业级应用程序的开发过程，提供一组标准化的工具和组件，以便开发者能够更容易地构建可扩展、安全和高性能的应用程序。它已经演进为Java EE（Java Platform, Enterprise Edition），并在不同版本中引入了新的功能和技术，以适应不断变化的企业级应用需求。

2.5 Tomcat 与 Servlet

Tomcat 是一款轻量级的Web服务器，专门设计用于托管Java Web应用程序。它的主要功能是接收HTTP请求并将它们路由到合适的Web应用程序。Tomcat提供了一个运行环境，让Java Web应用能够在服务器上顺利运行。

Tomcat的关键功能包括：

Servlet 容器：Tomcat充当了Servlet容器的角色，可以解释和执行Servlet代码，处理来自客户端的请求，并生成响应。
JSP 支持：Tomcat还支持JavaServer Pages（JSP），这是一种用于创建动态Web页面的技术，它们可以与Servlet无缝集成。
管理和部署：Tomcat提供了管理工具，帮助开发人员轻松部署和管理Web应用程序。
安全性：Tomcat提供了许多安全特性，如身份验证和授权，以确保Web应用程序的数据和资源受到保护。
性能优化：Tomcat经过优化，具备高性能和可伸缩性，能够处理大量并发请求。

而 Servlet（服务器小程序）则是Java Web应用程序的关键组成部分，它们用于生成动态Web内容。事实上，Tomcat和Servlet之间的关系密不可分。Tomcat充当了Servlet容器的角色，它负责加载、初始化和执行Servlet，以响应客户端的HTTP请求。当客户端发起请求时，Tomcat会将请求路由到相应的Servlet，Servlet然后处理请求并生成响应。

Servlet是在Tomcat中运行的Java类，通过Tomcat提供的Servlet容器来执行。Servlet可以看作是Tomcat的客户端应用程序，它们与Tomcat之间通过一组规范和API进行通信，这些规范和API定义了Servlet的生命周期、请求处理方式以及与容器的交互方式。

2.6 Servlet 开发步骤

首先我们创建一个工程firstServlet（这里使用的是 eclipse ）。

（1）创建 Servlet 类，继承 HttpServlet

这里，我们创建一个servlet 包。在这个包下创建一个 Servlet 类为 FirstServlet，该类继承于 HttpServlet。

java 复制代码

package servlet;

import javax.servlet.http.HttpServlet;

public class FirstServlet extends HttpServlet {

}

（2）重写 service 方法，编写程序代码

（3）配置 web.xml，绑定 URL

xml 复制代码

<servlet>
	<servlet-name>first</servlet-name>
	<servlet-class>servlet.FirstServlet</servlet-class>
</servlet>  
  
<servlet-mapping>
	<servlet-name>first</servlet-name>
	<url-pattern>/baidu</url-pattern>
</servlet-mapping>

（4）修改配置服务器上的资源

这里，我们需要修改配置服务器（Tomcat）上的资源，将我们的工程添加过去：

接着，我们启动 Tomcat 服务器。

（5）访问 URL

综合来说，Servlet的访问URL的格式如下：

bash 复制代码

http://IP地址:端口/上下文路径/URL映射

记录如下：

IP地址：这是服务器的IP地址。如果在本地运行Servlet，则可以使用"localhost"或"127.0.0.1"来代表本地主机。
端口：这是Web服务器监听的端口号。默认情况下，HTTP使用端口80，HTTPS使用端口443。我们可以在Web服务器的配置中更改端口号。
上下文路径（Context Path）：上下文路径是Web应用程序的根路径。它通常与Web应用程序的名称或工程名相关联。如果未显式指定上下文路径，它通常默认为工程名。
URL映射（URL Mapping）：URL映射是与Servlet关联的路径。当客户端请求匹配该路径的URL时，Servlet容器将调用相应的Servlet来处理请求。

在示例中，本地运行一个名为"firstServlet"的Web应用程序，其中一个Servlet映射到"/baidu"路径，那么可以通过以下URL来访问它：

bash 复制代码

http://localhost:8080/firstServlet/baidu

这将触发服务器调用"/baidu"路径下的Servlet来处理请求。

效果如下：

2.7 请求参数的发送与接收

请求参数是通过HTTP请求向服务器提交的数据，通常是用户输入的数据，用于与Servlet进行交互和处理。

在地址栏中的格式如下：

ini 复制代码

参数名1=值1&参数名2=值2&参数名n=值n...

在Servlet中，可以使用HttpServletRequest对象来接收请求参数。具体来说，可以使用以下方法来获取请求参数：

request.getParameter(String name)：用于接收单个参数。它接受参数名作为输入，并返回与该参数名关联的值。如果存在多个同名参数，它将返回第一个匹配的参数值。
java 复制代码
```
String paramName = request.getParameter("paramName");
```
request.getParameterValues(String name)：用于接收多个同名参数。如果有多个同名参数，它将返回一个包含所有这些参数值的字符串数组。
java 复制代码
```
String[] paramValues = request.getParameterValues("paramName");
```

这些方法允许Servlet获取HTTP请求中的数据，以便进一步处理和响应。在处理请求参数时，要小心处理可能的空值或不存在的参数，以防止NullPointerException等异常。

2.8 GET和POS

GET 和 POST是 HTTP 请求方法，用于与服务器进行交互并传递数据。

（1）GET请求

GET请求通过URL的查询字符串参数将数据附加到请求中，这些参数是在URL中可见的，因此是显性的。GET请求通常用于不包含敏感信息的查询操作，因为查询字符串参数可能会在URL中被记录，而且有长度限制。

在Servlet中，GET请求通常由doGet方法处理。这个方法用于处理HTTP的GET请求。当客户端向服务器发送一个GET请求时，Servlet容器会调用doGet方法，并传递HTTP请求和响应对象作为参数。我们可以在doGet方法中编写代码来处理这些请求，并向客户端发送响应。

如下所示：

java 复制代码

protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    // 处理GET请求的代码
}

（2）POST请求

POST请求将数据存储在HTTP请求的请求体中，而不是通过URL传递，因此数据是隐性的。POST请求通常用于对服务器执行更改（如创建、更新或删除资源）或包含敏感信息的操作，因为请求体中的数据不会在URL中可见。

在Servlet中，POST请求通常由doPost方法处理。这个方法用于处理HTTP的POST请求。当客户端向服务器发送一个POST请求时，Servlet容器会调用doPost方法，并传递HTTP请求和响应对象作为参数。我们可以在doPost方法中编写代码来处理这些请求，并向客户端发送响应。

如下所示：

java 复制代码

protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
        throws ServletException, IOException {
    // 处理POST请求的代码
}

（3）应用场景

通常情况下，GET请求用于从服务器获取数据，例如搜索引擎查询、获取新闻文章、查看产品信息等。而POST请求用于向服务器提交数据，例如用户登录、注册、提交表单、上传文件等需要传递敏感信息或执行写操作的场景。这两种方法可以在同一个Servlet类中定义，以便根据请求类型执行不同的操作。

2.9 Servlet 生命周期

Servlet的生命周期通常包括装载、初始化、创建对象、提供服务和销毁等阶段。

在Web应用启动时，Servlet容器会根据配置信息（通常在web.xml中）来装载Servlet。

当首次请求到达时（或配置的Servlet被访问时），Servlet实例会被创建，容器会调用其init()方法。init()方法用于执行一次性的初始化工作，例如配置参数、建立数据库连接或加载资源。Servlet在其生命周期内只会被初始化一次。这意味着init()方法是在Servlet实例化后立即调用的，但在处理任何实际请求之前。

注意，Servlet实例将在Servlet的整个生命周期内被重用，以处理多个客户端请求。每个请求都不会创建一个新的Servlet实例，而是重复使用现有的实例。

Servlet的主要任务是提供服务，也就是处理来自客户端的HTTP请求。一旦Servlet被初始化，它可以处理来自客户端的多个请求。对于每个请求，容器会调用Servlet的service()方法，并将请求和响应对象传递给它。service()方法通常会根据请求的HTTP方法（如GET、POST等）将请求分派到适当的方法（如doGet()、doPost()等）来处理请求。

Servlet的生命周期的最后阶段是销毁阶段。当Web应用关闭或Servlet容器需要释放资源时，它会调用Servlet的destroy()方法。在destroy()方法中，您可以执行一些清理操作，如关闭数据库连接、释放资源等。destroy()方法只会在Servlet被销毁时调用一次。

2.10 使用注解配置Servlet

Servlet 3.0及更高版本引入了注解（Annotations）特性，其中@WebServlet是用于配置Servlet的核心注解。使用注解配置Servlet可以更简单地定义Servlet的映射和属性，而无需在web.xml中进行繁琐的配置。

还是之前那个例子，我们在 web.xml 中注释掉之前的代码：

接着，在 FirstServlet 中设置注解：

这样配置后，我们就指定了URL模式 "/baidu"，当我们刷新后重新访问 http://localhost:8080/firstServlet/baidu 后，结果一样。

我们发现，通过注解配置Servlet的有如下优点：

简化配置 ：无需在web.xml中进行Servlet的详细配置，而是使用注解直接在Servlet类上进行配置。
更易读的代码：Servlet的映射信息与Servlet类紧密相关，使代码更具可读性和可维护性。

2.11 预加载 Servlet

在Servlet中，可以使用<load-on-startup>元素来设置Servlet的启动加载顺序。这个元素可以在web.xml文件中配置，它指定了Servlet的初始化时机，即Servlet在Web应用启动时是否立即加载以及加载的顺序。

<load-on-startup>元素的值通常是一个整数，表示Servlet的加载顺序。Servlet容器会按照这个值的顺序来初始化Servlet，较小的值先加载，较大的值后加载。如果多个Servlet都有<load-on-startup>元素，并且它们的值相同，那么Servlet容器会按照它们在web.xml文件中的出现顺序来加载。

比如：

xml 复制代码

<servlet>
    <servlet-name>MyServlet</servlet-name>
    <servlet-class>com.example.MyServlet</servlet-class>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

在这个示例中，<load-on-startup>的值为1，表示MyServlet将会在Web应用启动时立即加载。

这种配置对于需要在应用启动时执行一些初始化工作的Servlet非常有用，例如初始化数据库连接池、加载配置文件等。这确保了这些Servlet在应用启动时就准备好工作，而不是等到第一次请求到达时再进行初始化。

另外，我们还可以使用注解来实现Servlet的预加载功能。即使用@WebServlet注解的loadOnStartup属性来配置Servlet的加载顺序。

举个例子：

java 复制代码

import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;

@WebServlet(value = "/myservlet", loadOnStartup = 1)
public class MyServlet extends HttpServlet {
    // Servlet代码
}

在这个示例中，我们使用了loadOnStartup属性并将其值设置为1，这意味着MyServlet将会在Web应用启动时预加载，并且是第一个加载的Servlet。通过注解方式设置加载顺序具有与<load-on-startup>元素类似的效果，但更加简洁和直观。

三、小结

本文介绍了Java Web开发中的Servlet技术，了解Servlet是构建Web应用程序的重要基础，通过本文的学习，读者可以更好地理解和应用Servlet技术，同时，了解Servlet的生命周期和配置方式也有助于更好地管理和维护Web应用。

【Java Web】Servlet 技术解析与应用指南

一、前言

二、内容

2.1 软件结构发展史

2.2 BS 模式执行流程

2.3 请求与响应

（1）请求(Request)

（2）响应(Response)

2.4 J2EE

2.5 Tomcat 与 Servlet

2.6 Servlet 开发步骤

（1）创建 Servlet 类，继承 HttpServlet

（2）重写 service 方法，编写程序代码

（3）配置 web.xml，绑定 URL

（4）修改配置服务器上的资源

（5）访问 URL

2.7 请求参数的发送与接收

2.8 GET和POS

（1）GET请求

（2）POST请求

（3）应用场景

2.9 Servlet 生命周期

2.10 使用注解配置Servlet

2.11 预加载 Servlet

三、小结