Servlet 和 Servlet容器

Servlet

很多同学可能跟我一样始终没有搞清楚到底什么是 Servlet，什么是 Servlet 容器。网上看了很多帖子，或许人家说的很清楚，但是自己的那个弯弯就是拐不过来。

想了很久说一下自己的理解。

Java web 开发中为啥要有 Servlet 呢？是否可以不要。

web开发的本质就一句话：客户端和服务器交换数据。于是你使用 Java 的 Socket 套接字进行编程，去处理客户端来的 tcp 请求，经过编解码处理读取请求体，获取请求行，然后找到请求行对应的处理逻辑步入服务器的处理中，处理完毕把对应的结果返回给当前的 Socket 链接，响应完毕，关闭 Socket。

以上过程，你有没有发现其实是两个部分：

1. 建立连接，传输数据，关闭连接，你肯定知道这些步骤不是你所开发的web服务去处理的，而是tomcat容器帮你做了这些事情。

2. 拿到请求行之后去找对应的 url 路由，这一部分是谁做的呢？在如今 SpringBoot 横行的时代，去配置化已经成为趋势，编程越来越简单导致的后果就是越来越难以理解事物最开始的样子。还记得 SpringMVC工程中的 web.xml文件吗？是否还记得在web.xml中有这么一段配置呢：

<servlet>
	<servlet-name>SpringMVC</servlet-name>
	<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
	</servlet-class>
	<init-param>
		<param-name>contextConfigLocation</param-name>
		<param-value>classpath*:/spring/SpringMVC-servlet.xml</param-value>
	</init-param>
	<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

<servlet-mapping>
	<servlet-name>SpringMVC</servlet-name>
	<url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

Spring 的核心就是一个 Servlet,它拦截了所有的请求,将请求交给 DispatcherServlet 去处理。

我们再来问一遍，Servlet 到底是什么，它就是一段处理 web 请求的逻辑，并不是很高深的东西。

再来看 Java 中的 Servlet，它只是一个接口：

package javax.servlet;

import java.io.IOException;

public interface Servlet {

    public void init(ServletConfig config) throws ServletException;

    public ServletConfig getServletConfig();

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws ServletException, IOException;

    public String getServletInfo();

    public void destroy();
}

Servlet 接口规定请求从容器到达 web 服务端的规范，最重要的三个步骤是:

1. init()：初始化请求的时候要做什么；
2. service()：拿到请求的时候要做什么；
3. destory()：处理完请求销毁的时候要做什么。

所有实现 Servlet 的实现方都是在这个规范的基础上进行开发。那么 Servlet 中的数据是从哪里来的呢？答案就是 Servlet 容器。容器才是真正与客户端打交道的那一方。Servlet容器只有一个，而 Servlet 可以有多个。常见的Servlet容器Tomcat,它监听了客户端的请求端口,根据请求行信息确定将请求交给哪个Servlet 处理，找到处理的Servlet之后，调用该Servlet的 service() 方法，处理完毕将对应的处理结果包装成ServletResponse 对象返回给客户端。

Servlet 容器

上面说过，Servlet 只是一个处理请求的应用程序，光有Servlet是无法运行起来的，需要有一个 main 方法去调用你的这段 Servlet 程序才行。所以这里出现了Servlet 容器的概念。Servlet容器的主要作用是：

1. 建立连接；
2. 调用Servlet处理请求；
3. 响应请求给客户端；
4. 释放连接；

这上面的四步，如果是你来设计的话是否可以用一个模板方法搞定，1，3，4都是固定的步骤，不会因为请求不同而有很大的变化。2却会因为对应的请求不同需要业务逻辑自己去实现不同的处理。所以这里抽象出来了 Servlet，Servlet想怎么玩就怎么玩，这是你自己的事情。容器帮你做的是你不想做的脏活累活。

另外，既然叫做容器肯定是能装多个Servlet，并且可以管理Servlet的声明周期。这些功能应该是容器必备的。

上面提到了 web.xml 中的 DispatcherServlet，它是 Spring 中定义的一个 Servlet，实现了 Servlet 接口，本质也是一个 Servlet。只是它是 HttpServlet 的继承者，主要处理 http 请求。所以 Spring 程序本质是就是一个 Servlet。SpringMVC 帮你做了本该你去实现的逻辑，你看不到并不代表它不是。

好啦，以上通俗的语言解释了什么是 Servlet，什么是 Servlet 容器，以及 Servlet 和 Servlet 容器之间的关系。

Tomcat

Tomcat是啥呢？本质上是一个 Servlet 容器，实现了对 Java Servlet 规范的支持。同时 Tomcat 也提供了处理HTTP请求的能力，所以也可以作为一个Web服务器。了解到Tomcat有 Web服务器和 Servlet容器的功能，那么 Tomcat总体是如何设计的呢？我们来看一张简图：

Java web 应用如果部署到 Tomcat 中，一个Tomcat就表示一个服务。一个 Server 服务器可以包含多个 Service 服务，Tomcat 默认的 Service 服务是 Catalina，而一个 Service 服务可以包含多个连接器，因为 Tomcat 支持多种网络协议，包括 HTTP/1.1、HTTP/2、AJP 等等，一个 Service 服务还会包括一个容器，容器外部会有一层 Engine 引擎所包裹，负责与处理连接器的请求与响应，连接器与容器之间通过 ServletRequest 和 ServletResponse 对象进行交流。

Tomcat容器的设计提现在一个核心文件中：server.xml。这个文件充分展示了Tomcat的高度抽象设计：

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
    <Service name="Catalina">
        <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
                   connectionTimeout="20000"
                   redirectPort="8443"/>
      	<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443"/>
				<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
          	<Host name="localhost" appBase="webapps"
                    	unpackWARs="true" autoDeploy="true">

            </Host>
        </Engine>
    </Service>
</Server>

其中：

1. Server 组件是管理 tomcat 实例的组件，可以监听一个端口，从此端口上可以远程向该实例发送 shutdown 关闭命令。

2. Service 组件是一个逻辑组件，用于绑定 connector 和 container，有了 service 表示可以向外提供服务，就像是一般的 daemon 类服务的 service。可以认为一个 service 就启动一个JVM，更严格地说，一个 engine 组件才对应一个 JVM （定义负载均衡时，jvmRoute 就定义在 Engine 组件上用来标识这个 JVM ），只不过 connector 也工作在 JVM 中。

   小故事：

   是否关注到 Service name = Catalina，实际上 Tomcat 的前身就是 Catalina，这是一个岛的名字，而

   Catalina 只是一个 Servlet 容器，为Servlet和 JavaServer Pages（JSP）实现了Sun Microsystems的规范。

   Tomcat 的作者 詹姆斯·邓肯·戴维森，Sun Microsystems 的软件架构师在后来 Sun Microsystems 向 Apache Software Foundation 捐赠该项目中发挥了重要作用。当时他认为许多开源项目都有与 O'Reilly 相关的书籍，封面上有动物，所以他想以动物命名。后来这位老哥想到了猫