Java Web 深入分析（8） Servlet工作原理解析

Servlet

Servlet（Server Applet）是Java Servlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。

Servlet容器

• servlet容器启动过程：
  在tomcat容器管理等级中，Context直接管理着Servlet在容器中的包装类Wrapper，所以Servelt容器如何运行就影响这servlet，下面就是servlet容器启动过程
  Servlet容器启动时，触发servletContextEvent事件,并通知相应的监听器servletContextListener；
  Servlet容器在启动的过程中通过servletContextListener监视servletContext的状态（初始化或者销毁servletContext）；
  servletContextListener中通过contextInitialized初始化方法，根据web.xml对servletContext进行配置，即将Context容器的属性缓存在内存中，供Service服务利用；

• web应用初始化工作：
  web的初始化是在contextConfig中实现的，应用的初始化主要是对web.xml进行解析，这个文件描述了Web应用的关键信息，也是整个Web应用的入口。
  Tomcat将web.xml文件解析后，将其中的属性设置到Context容器中，这里包括创建Servlet实例，Filter和Listener。将Servlet包装成Context中的包装类Wrapper。
  Tomcat的context容器中的StrandWrapper对象就是tomcat中对于Servlet的包装也就是，Servlet是一种JavaWeb规范而不是直接耦合成一个类包装在tomcat容器里面，这是standwapper对象的设计初衷。

  Servlet实例

• 创建Servlet对象
  如果Servlet在web.xml中load-on-startup的配置大于0，那么在Context容器启动时就会被实例化。在tomcat/conf/web.xml文件中，配置了2个load-on-startup为1，3的默认启动类，分别是Servlets.DefaultServlet、org.apache.servlet.JspServlet

• 初始化Servlet
  前面讲了Servlet规范在tomcat的实现就是context中StandardWrapper。所以初始化的时候就是通过调用Servlet的init方法，同时把包装了StandarWrapper对象的StandarWrapperFacade作为ServletConfig传给Servlet。
  Servlet从web.xml被解析到初始化。ServletConfig 和 ServletContext的区别ServletConfig:从一个servlet被实例化后，对任何客户端在任何时候访问有效，但仅对本servlet有效，一个servlet的ServletConfig对象不能被另一个servlet访问。

Servlet体系结构

• 如果说javaweb规范，概况来讲肯定离不开 servlet规范。而servlet规范主要有这3个类ServletConfig、ServletRequest、ServletResponse。ServletConfig在servlet初始化的过程中就传给了servlet了，而ServletRequest和ServletResponse在servlet运行中我很清楚的知道他们的用法。这个Servletconfig对象和Servlet采用典型的“握手型的交互”根据交互场景来组装数据。而实际上servletconfig通过其门面设计模式的servletcontext类给servlet引用，通过servletcontext 可以获得context容器的相关信息如路径 和最小版本。servletRequest和servletresponse又通过web容器封装成了 httpservletRequest和httpservletresponse对象
  

Servlet如何工作

• 先看一个典型的访问路径 http://localhost:80/test ，HTTP协议 +host名+port端口+url ，其中HTTP和host名用于服务器和客户机之间建立TCP/IP连接，而后面的url就是确立这个客户机浏览器将访问服务器web容器里面哪个servlet的。服务器的web容器中有一个mapper专门管理这种url<->servlet的映射关系!
  

• 然后这个请求URL进入到这个servlet容器中之后，就会调用相应的的service方法，通常我们不是直接去实现javax.servlet.servlet类，而是实现简单点的httpservlet或者genericServlet类，然后选择性覆盖相应方法去实现我们的功能。
• 然后再现在的MVC框架中，对于所有请求的处理的基本原理就是将它们都映射到一个Servlet，然后再去实现其service方法，这个方法也就是MVC的入口。

• 最后当servlet从web容器中移除后，这个servlet的生命周期也就相应的结束了由容器调用相应的destroy方法。

Servlet中的Listener

• 在整个tomcat容器的设计中，其实很多容器诸如此类，listener使用的非常广泛，它是基于观察者模式而设计的。类图如下
  

Filter如何工作

• 其实在web.xml 中，filter也是一个常用的配置项，与servlet对象相比 ，除了有request和response对象，它还有一个filterchain对象，类图如下。
  
• 在tomcat容器中，FilterConifg 和FilterChain的实现类分别是ApplicationFilterConfig和ApplicationFilterChain，而Filter接口由用户自己去实现，是这3个接口与Servlet中的类似，只不过ApplicationFilterChain可以把这些Filter串联起来，组成一个Filter链，这点和Jetty的Handler链在设计上有异曲同工之妙。
• 再看下如图的Filter类三个接口方法:
  
• Filter的一个比喻，如果有2条往返的加工流水线，我们可把这2条流水线看做 web交互中的request和response ，即请求和响应，在这2条流水线的远转图中，Filter就好比一个流水线工人对流动的产品进行处理，可以在某个工位存放或者取出或者拦截一些数据。

Servlet中的url-pattern

• 前面我们说过 Servlet 和 URL之间的对象关系 ，在tomcat有一个Mapper类实现请求访问时去对应哪个Servlet。而Filter的url匹配是在创建 ApplicationFilterChain时，对匹配的Url相应的Filter放入到ApplicationFilterChain对象的Filters数组中，然后FilterChain依次调用这些Filter。
• Url在web.xml被加载时会校验这些url-pattern是否合法，这个检查是在StandardContext的ValidateURLPattern中进行，吐过不通过就会报这个java.lang.IllegalArgumentException:Invalid ...
• 解析规则如下