Servlet生命周期与Web容器架构及处理请求详解

Servlet生命周期与Web容器架构及处理请求详解

一、Servlet对象

Servlet对象运行在Servlet容器中，Servlet的生命周期由容器管理（Servlet容器的基本思想是在服务器端使用Java来动态生成网页）。

（一）Servlet对象生命周期（Servlet一生都做了什么事）1.加载和实例化 2.初始化 3.处理请求 4.终止服务

1.加载和实例化

Servlet容器负责加载和实例化Servlet。当Servlet容器启动时，或者在容器检测到需要这个Servlet来响应第一个请求时，创建Servlet对象（实例）。当Servlet容器启动后，它必须要知道所需的Servlet类在什么位置，Servlet容器可以从本地文件系统、远程文件系统或者其他的网络服务中通过类加载器加载Servlet类，成功加载后，容器创建Servlet的实例。因为容器是通过Java的反射API来创建Servlet实例，调用的是Servlet的默认构造方法（即不带参数的构造方法），所以我们在编写Servlet类的时候，不应该提供带参数的构造方法。

2.初始化

在Servlet实例化之后，容器将调用Servlet的init()初始化这个对象。初始化的目的是为了让Servlet对象在处理客户端请求前完成一些初始化的工作，如建立数据库的连接，获取配置信息等。对于每一个Servlet实例，init()方法只被调用一次。在初始化期间，Servlet实例可以使用容器为它准备的ServletConfig对象[1]从Web应用程序的配置信息（在web.xml中配置）中获取初始化的参数信息[2]。

注：[1] ServletConfig对象：在Servlet 的配置文件中（web.xml），可以用一个或多个标签为servlet配置一些初始化参数。当Servlet配置了初始化参数之后，web容器在创建servlet实例对象时，会自动将这些初始化参数封装到ServletConfig对象中，并在调用servlet的init方法时，将ServletConfig对象传递给Servlet。进而通过Servlet对象得到当前Servlet的初始化参数信息。[2] 在初始化期间，如果发生错误，Servlet实例可以抛出ServletException异常或者UnavailableException异常来通知容器；ServletException异常用于指明一般的初始化失败，例如没有找到初始化参数；而UnavailableException异常用于通知容器该Servlet实例不可用。例如，数据库服务器没有启动，数据库连接无法建立，Servlet就可以抛出UnavailableException异常向容器指出它暂时或永久不可用。

3.处理请求

Servlet容器调用Servlet的service()方法对请求进行处理。要注意的是，在service()方法调用之前，init()方法必须成功执行。在service()方法中[1]，Servlet实例通过ServletRequest对象得到客户端的相关信息和请求信息，在对请求进行处理后，调用ServletResponse对象的方法设置响应信息。

[1] 在service()方法执行期间，如果发生错误，Servlet实例可以抛出ServletException异常或者UnavailableException异常。如果UnavailableException异常指示了该实例永久不可用，Servlet容器将调用实例的destroy()方法，释放该实例。此后对该实例的任何请求，都将收到容器发送的HTTP 404（请求的资源不可用）响应。如果UnavailableException异常指示了该实例暂时不可用，那么在暂时不可用的时间段内，对该实例的任何请求，都将收到容器发送的HTTP 503（服务器暂时忙，不能处理请求）响应。

4.终止服务

当容器检测到一个Servlet实例应该从服务中被移除的时候，容器就会调用实例的destroy()，以便让该实例可以释放它所使用的资源，保存数据到持久存储设备中。当需要释放内存或者容器关闭时，容器就会调用Servlet实例的destroy()方法。在destroy()方法调用之后，容器会释放这个Servlet实例，该实例随后会被Java的垃圾收集器所回收。如果再次需要这个Servlet处理请求，Servlet容器会创建一个新的Servlet实例。

注：在整个Servlet的生命周期过程中，创建Servlet实例、调用实例的init()和destroy()方法都只进行一次，当初始化完成后，Servlet容器会将该实例保存在内存中，通过调用它的service()方法，为接收到的请求服务。

二、Web容器

Web容器最典型的就是Tomcat容器，以Tomcat为例

（一）tomcat架构

tomcat体系结构：

Tomcat的两个核心组件：Connector和Container

1.Connector组件：一个Connector组件将在某个指定的端口上侦听客户请求，接收浏览器发过来的tcp连接请求，创建一个Request和一个Response对象分别用于和其你去端交换数据，然后会产生一个线程来处理这个请求并把产生的Request和Response对象传给Engine，从Engine中获得响应并返回给客户端。 Tomcat有两个经典的Connector，一个直接侦听来自浏览器的HTTP请求，另外一个侦听来自其他的WebServer的请求。Cotote HTTP/1.1 Connector在端口8080处侦听来自客户浏览器的HTTP请求，Coyote JK2 Connector在端口8009处侦听其他WebServer的Servlet/JSP请求。 Connector 最重要的功能就是接收连接请求然后分配线程让 Container来处理这个请求，所以这必然是多线程的，多线程的处理是 Connector 设计的核心。

2.Container组件：Container组件的体系结构如下：

Container：Container是容器的父接口，该容器的设计用的是典型的责任链的设计模式，它由四个自容器组件构成，分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系，存在包含关系。通常一个Servlet class对应一个Wrapper，如果有多个Servlet则定义多个Wrapper，如果有多个Wrapper就要定义一个更高的Container，如Context。 Context定义在父容器 Host 中，其中Host 不是必须的，但是要运行 war 程序，就必须要 Host，因为 war 中必有 web.xml 文件，这个文件的解析就需要 Host 了，如果要有多个 Host 就要定义一个 top 容器 Engine 了。而 Engine 没有父容器了，一个 Engine 代表一个完整的 Servlet 引擎。

Engine：Engine 容器比较简单，它只定义了一些基本的关联关系 Host 容器

Host：Host 是 Engine 的字容器，一个 Host 在 Engine 中代表一个虚拟主机，这个虚拟主机的作用就是运行多个应用，它负责安装和展开这些应用，并且标识这个应用以便能够区分它们。它的子容器通常是 Context，它除了关联子容器外，还有就是保存一个主机应该有的信息。

Context：Context 代表 Servlet 的 Context，它具备了 Servlet 运行的基本环境，理论上只要有 Context 就能运行 Servlet 了。简单的 Tomcat 可以没有 Engine 和 Host。Context 最重要的功能就是管理它里面的 Servlet 实例，Servlet 实例在 Context 中是以 Wrapper 出现的，还有一点就是 Context 如何才能找到正确的 Servlet 来执行它呢？ Tomcat5 以前是通过一个 Mapper 类来管理的，Tomcat5 以后这个功能被移到了 request 中，在前面的时序图中就可以发现获取子容器都是通过 request 来分配的

Wrapper：Wrapper 代表一个 Servlet，它负责管理一个 Servlet，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器，它没有子容器了，所以调用它的 addChild 将会报错。 Wrapper 的实现类是 StandardWrapper，StandardWrapper 还实现了拥有一个 Servlet 初始化信息的 ServletConfig，由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。

（二）Tomcat处理Http请求

1.用户在浏览器中输入网址localhost:8080/test/index.jsp，请求被发送到本机端口8080，被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得；

2.Connector把该请求交给它所在的Service的Engine（Container）来处理，并等待Engine的回应；

3.Engine获得请求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host；

4.Engine匹配到名为localhost的Host（即使匹配不到也把请求交给该Host处理，因为该Host被定义为该Engine的默认主机），名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有Context。Host匹配到路径为/test的Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为“ ”的Context去处理）；

5.path=“/test”的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL Pattern为*.jsp的Servlet，对应于JspServlet类；

6.构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet()或doPost(),执行业务逻辑、数据存储等；

7.Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host；

8.Host把HttpServletResponse对象返回给Engine；

9.Engine把HttpServletResponse对象返回Connector；

10.Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

例题：

在Web应用程序中，（ ）负责将HTTP请求转换为HttpServletRequest对象

A.Servlet容器 B.HTTP服务器 C.Web容器 D.JSP网页

详解见上文

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