1.Tomcat如何调用Servlet

1.1Servlet原理

Servlet是属于上层建筑，它处在应用层，它的下层有传输层，网络层，数据链路层，硬件，属于“经济基础”，毕竟下层经济基础决定上层建筑。前面说过，Servlet是一组操作HTTP的API，Tomcat可作为HTTP服务器来处理请求，这个处理请求的关键就是调用Servlet来操作HTTP给客户端做出响应。

我们所写的Servlet代码没有main方法，那他是如何运行的呢？其实是Tomcat在调用Servlet，Tomcat其实就是一个应用程序，是运行在用户态上的一个普通的Java进程。

 

当浏览器发送请求给服务器的时候，Tomcat作为HTTP Server会调用Serlvet API，然后执行我们所写的Servlet程序来处理请求。

 处理请求的过程中牵涉的不仅仅只有HTTP，还有其他层的协议，但是我们并没有感知到其他层协议的细节，只关注了应用层HTTP协议的细节，这就是协议分层好处，程序员在实现处理请求时，不必去关心应用层下面的细节。

 

1.2Tomcat的执行逻辑

为了方便描述Tomcat的执行逻辑，我们使用伪代码的形式来分析：

初始化与收尾工作，又细分为以下几部分:

1)从指定的目录中找到Servlet类，并加载。

2根据加载的结果，给这些类型创建实例。

3)创建好实例后，调用Servlet对象中的 init 方法。

4)创建TCP socket对象，监听8080端口，等待客户端来连接。

5)如果请求处理完毕，也就是处理请求的循环退出了，那Tomcat也结束了，调用 destroy 方法结束进程，但是这个环节不一定可靠，正常退出的情况下，需要在管理端口（8005）去调用 destroy ，将Tomcat关闭，但很多时候都是直接杀死进程来达到关闭的目的，此时根本来不及调用 dsetroy 方法。

class Tomcat {     // 用来存储所有的 Servlet 对象    private List<Servlet> instanceList = new ArrayList<>();    public void start() {         // 根据约定，读取 WEB-INF/web.xml 配置文件;        // 并解析被 @WebServlet 注解修饰的类        // 假定这个数组里就包含了我们解析到的所有被 @WebServlet 注解修饰的类.         Class<Servlet>[] allServletClasses = ...;        // 这里要做的的是实例化出所有的 Servlet 对象出来;        for (Class<Servlet> cls : allServletClasses) {             // 这里是利用 java 中的反射特性做的            // 实际上还得涉及一个类的加载问题，因为我们的类字节码文件，是按照约定的            // 方式（全部在 WEB-INF/classes 文件夹下）存放的，所以 tomcat 内部是            // 实现了一个自定义的类加载器(ClassLoader)用来负责这部分工作。            Servlet ins = cls.newInstance();            instanceList.add(ins);        }        // 调用每个 Servlet 对象的 init() 方法，这个方法在对象的生命中只会被调用这一次;        for (Servlet ins : instanceList) {             ins.init();        }        // 利用我们之前学过的知识，启动一个 HTTP 服务器        // 并用线程池的方式分别处理每一个 Request        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);        // 实际上 tomcat 不是用的固定线程池，这里只是为了说明情况        ExecuteService pool = Executors.newFixedThreadPool(100);        while (true) {             Socket socket = ServerSocket.accept();            // 每个请求都是用一个线程独立支持，这里体现了我们 Servlet 是运行在多线程环境下的            pool.execute(new Runnable() {                 doHttpRequest(socket);//处理请求            });        }        // 调用每个 Servlet 对象的 destroy() 方法，这个方法在对象的生命中只会被调用这一次;        for (Servlet ins : instanceList) {             ins.destroy();        }    }    public static void main(String[] args) {         new Tomcat().start();    }}

Tomcat处理请求工作：

1）读取socket中的数据，并按照HTTP协议的格式来进行解析，获取请求。

2）判断请求是需要静态内容还是动态内容，如果是静态内容，可以在根路径上找到目的文件，返回请求

3）如果是动态文件，则需要通过URL上的一级路径与二级路径来确定通过哪一个Servlet类来进行处理，没有的话就会返回404

4）找到对应Servlet对象，调用对象里面的 service 方法，根据请求的方法来调用对应的 do... 方法

class Tomcat {     void doHttpRequest(Socket socket) {         // 参照我们之前学习的 HTTP 服务器类似的原理，进行 HTTP 协议的请求解析，和响应构建        HttpServletRequest req = HttpServletRequest.parse(socket);        HttpServletRequest resp = HttpServletRequest.build(socket);                // 判断 URL 对应的文件是否可以直接在我们的根路径上找到对应的文件，如果找到，就是静态        // 直接使用我们学习过的 IO 进行内容输出        if (file.exists()) {             // 返回静态内容            return;       }                // 走到这里的逻辑都是动态内容了                // 根据我们在配置中说的，按照 URL -> servlet-name -> Servlet 对象的链条        // 最终找到要处理本次请求的 Servlet 对象        Servlet ins = findInstance(req.getURL());                // 调用 Servlet 对象的 service 方法        // 这里就会最终调用到我们自己写的 HttpServlet 的子类里的方法了        try {        ins.service(req, resp);        } catch (Exception e) {             // 返回 500 页面，表示服务器内部错误       }   }}

service方法执行逻辑：

class Servlet {     public void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {         String method = req.getMethod();        if (method.equals("GET")) {             doGet(req, resp);       } else if (method.equals("POST")) {             doPost(req, resp);       } else if (method.equals("PUT")) {             doPut(req, resp);       } else if (method.equals("DELETE")) {             doDelete(req, resp);       }        ......   }}

在整个流程中，有三个关键的方法：

init

2.Servlet中关键的几个API

2.1常用方法列举

HttpServlet关键方法：

这些方法的调用时机，就构成了“Servlet”的生命周期。

 

HttpServletRequest关键方法：

HttpServletResponse关键方法：

2.2Post请求的构造

在同一webapp里面，关联路径不能够相同，不然Tomcat跑不起来，对于GET请求，可以使用URL的查询字符串进行构造，但是POST请求不行，需要使用form或者ajax。

构造Post请求（使用ajax构造）：

在webapp目录下创建一个HTML文件，用来构造POST请求，首先我们先的引入 jquery 依赖（博主使用的是本地导入，你可以如果网络地址：
https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.6.0/jquery.min.js 导入依赖），然后调用ajax构造请求。

<script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.6.0/jquery.min.js">script>    <script>        $.ajax({               type: "post",            url: "method",            success: function (body){                   console.log(body);            }        })    script>

注意上面的URL属性不能加 / ，加上表示的就是绝对路径了，当然你也可以使用 ./ 来表示相对路径，但是在Servlet注解关联路径必须得加上 / 。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/method")public class MethodServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         resp.getWriter().write("POST请求");    }}

我们访问
http://127.0.0.1:8080/hello_servlet/test.html 来看控制台输出的返回结果。

 

我们发现与我们的预期不一致，我们处理请求的时候返回了 POST请求 ，而这里显示了 POST?? ，原因是发生了乱码，idea默认编码格式为 utf-8 ，Windows默认的编码格式是 gbk ，那浏览器解析body的时候也是以 gbk 格式去进行解析，要想统一格式，就得先告诉浏览器响应数据的编码格式是什么，我们需要在Servlet程序里面设置字符格式，设置方法为调用HttpServletResponse对象的 setContentType 方法，传入参数 text/html; charset=utf8 。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/method")public class MethodServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         resp.setContentType("text/html; charset=utf8");        resp.getWriter().write("POST请求");    }}

重新打包部署，刷新页面：

 

2.3获取请求信息

对于请求的信息，我们运用HttpServletRequest类的方法来进行请求信息的获取：

比如我们访问的url为
http://127.0.0.1:8080/hello_servlet/showreq?key=10&a=100&b=200 ，很明显这是使用查询字符串构造的一个GET请求，通过HttpServletRequest类一系列对应的方法，我们可以获取到这个请求的方法类型，协议版本，URL，查询字符串，头部的一些信息等。其中查询字符串与头部信息的获取先要使用getParameterNames方法或者getHeaderNames方法获取所有的查询字符串或头部信息的所有 key 值，这个一个枚举对象，然后在根据getParameter或者getHeader方法通过 key 值遍历枚举对象获取 value 。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;import java.util.Enumeration;@WebServlet("/showreq")public class ShowRequestServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {     //访问链接：http://127.0.0.1:8080/hello_servlet/showreq?key=10&a=100&b=200        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();        resp.setContentType("text/html; charset=utf-8");        //1协议名称与版本        stringBuilder.append("协议版本:");        stringBuilder.append(req.getProtocol());        stringBuilder.append("
");        //2方法类型        stringBuilder.append("方法:");        stringBuilder.append(req.getMethod());        stringBuilder.append("
");        //3获取查URL路径        stringBuilder.append("URL路径:");        stringBuilder.append(req.getRequestURI());        stringBuilder.append("
");        //4URL（不包括查询字符串后面的部分）        stringBuilder.append("URL（不包括查询字符串后面的部分）:");        stringBuilder.append(req.getRequestURL());        stringBuilder.append("
");        //5一级路径        stringBuilder.append("一级路径:");        stringBuilder.append(req.getContextPath());        stringBuilder.append("
");        //6查询字符串        stringBuilder.append("查询字符串:");        stringBuilder.append(req.getQueryString());        stringBuilder.append("
");        //7正文编码格式        stringBuilder.append("正文编码格式:");        stringBuilder.append(req.getCharacterEncoding());        stringBuilder.append("
");        //8mine        stringBuilder.append("mine:");        stringBuilder.append(req.getContentType());        stringBuilder.append("
");        //9正文长度        stringBuilder.append("正文长度:");        stringBuilder.append(req.getContentLength());        stringBuilder.append("
");        //10获得每一个查询字符串的键值：        stringBuilder.append("
获得每一个查询字符串的键值：
");        Enumeration query = req.getParameterNames();        while(query.hasMoreElements()) {             String key = (String)query.nextElement();            stringBuilder.append(key);            stringBuilder.append(":");            stringBuilder.append(req.getParameter(key));            stringBuilder.append("
");        }        //11获得头部的键值        stringBuilder.append("
获得头部的键值：
");        Enumeration header = req.getHeaderNames();        while(header.hasMoreElements()) {             String key = (String)header.nextElement();            stringBuilder.append(key);            stringBuilder.append(":");            stringBuilder.append(req.getHeader(key));            stringBuilder.append("
");        }        resp.getWriter().write(stringBuilder.toString());    }}

结果：

 

2.4Post请求信息的获取

我们知道post请求的请求信息在http格式中的 body 部分当中，而 body 中的请求内容的格式是有很多种的，比如最常见的有：

1. x-www-form-urlencode格式，通过form表单或者postman构造。
2. json格式
3. form-data格式

x-www-form-urlencode格式：

k e y = v a l u e & k e y = v a l u e & . . . key=value\&key=value\&... k e y = v a l u e & k e y = v a l u e & . . .

form表单创建 x-www-form-urlencode格式 请求：

html><html lang="ch"><head>    <meta charset="UTF-8">    <title>posttitle>head><body>    <form action="./postParameter" method="post" accept-charset="utf-8">        <span>userIdspan>        <input type="text" name="userId">        <span>classIdspan>        <input type="text" name="classId">        <input type="submit" value="提交">    form>body>html>

Servlet程序接收和处理请求：

对于 x-www-form-urlencode格式 请求可以直接使用 HttpServletRequest 中的 getParameter 方法依据 key 来获取 value ，然后再将获取到的数据返回，form表单构造的请求会自动跳转页面。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/postParameter")public class GetPostParameterServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //获取post请求body请求中的参数        //设置请求与响应编码格式        req.setCharacterEncoding("utf-8");        resp.setContentType("text/html; charset=utf8");        //比如useId =   classId=        String userId = req.getParameter("userId");        String classId = req.getParameter("classId");        //写会数据        resp.getWriter().write("userId=" + userId + ", " + "classId=" + classId);    }}

运行结果：

 

json格式:

{ \{ {

k e y : v a l u e , key:value, k e y : v a l u e ,

k e y : v a l u e , key:value, k e y : v a l u e ,

k e y : v a l u e , key:value, k e y : v a l u e ,

. . . ... . . .

} \} }

对于json格式，手动解析不容易，因为json里面的字段是可以嵌套的，但我们可以借助第三方库来解析处理json，比如Jackson，Jackson依赖导入过程如下：

 

 

 

 

处理json请求步骤：

第一步，在前端js代码中构造出格式为 json 格式的请求。

其中 ajax 构造 post 请求，使用 contentType 来说明请求的类型， data 属性来设置 body 的内容。

html><html lang="cn"><head>    <meta charset="UTF-8">    <title>jsontitle>head><body>        <input type="text" id="userId">     <input type="text" id="classId">    <input type="button" id="submit" value="提交">     <script src="./jquery3.6.0.js">script>    <script>        let userIdInput = document.querySelector("#userId");        let classIdInput = document.querySelector("#classId");        let button = document.querySelector("#submit");        button.onclick = function() {               $.ajax({                   type : "post",                url: "getJsonPost",                contentType: "appliaction/json",                data:JSON.stringify({                       userId: userIdInput.value,                    classId:classIdInput.value                }),                success: function(body){                       console.log(body);                }            })        }    script>body>html>

第二步，在java后端代码中使用Jackson处理。

• 1）创建Jackson核心对象ObjectMapper对象。
• 2）读取请求中的body信息，该过程通过ObjectMapper对象的 readValue 方法实现。
• 3）创建用来接受 json 数据的类。
• 4） readValue 方法的参数有两个，第一个参数用来表示请求的来源，可以是路径字符串，与可以是 InputSream 对象，也可以是 File 对象，第二个参数表示接收json数据的类对象。
• 5）处理并响应请求。

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;class User {     public String userId;    public String classId;}@WebServlet("/getJsonPost")public class GetJsonPostServlet extends HttpServlet {     //1.创建一个Jackson的核心对象    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();    @Override    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //格式        resp.setContentType("text/html; charset=utf8");        //处理        //2.读取body请求的内容，使用ObjectMapper对象的readValue方法来解析        //就是将字符串转换成java的对象，readValue方法的第一个参数可以是路径字符串可以是输入流对象，引入可以是File对象        //第二个参数，表示需要将请求的json格式数据转换成哪一个java对象        User user = objectMapper.readValue(req.getInputStream(), User.class);        System.out.println(user.userId);        System.out.println(user.classId);        resp.getWriter().write("userId=" + user.userId + "  ,classId=" + user.classId);    }}

运行结果：

 

readValue 方法基本原理：

1. 读取json格式的数据，并解析成键值对。
2. 便利这些键值对，获得 key ，并与所需传入的对象中的属性（反射）相比，如果 key 与属性的名字相同，则把 key 对应的 value 赋值给这个属性，否则就跳过，所有的键值对便利完后，这个对象差不多就被构造的差不多了。

2.5响应的构造

案例1：设置响应状态码

设置方法很简单，只需要调用 httpServletResponse 对象中的 setStatus 方法就可以了

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/status")public class StatusServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //格式        resp.setContentType("text/html; charset=utf8");        //设置状态码        int status = 200;        resp.setStatus(status);        resp.getWriter().write("hello,这是" + status + "状态码的响应内容!");    }}

启动程序，网页显示如下：

 

我把状态码修改为 404 ，网页显示如下：

 那为什么不是之前我们所遇到的那种404页面呢？这是因为我们设置的页面响应内容就是 hello,这是404状态码的响应内容! ，可以理解为自定义的 404 状态响应页面，就像其他的网站，如果访问不到页面，显示的提醒页面也是不一样的，比如b站的页面是这个样子的：

 

案例2：自动页面刷新

自动页面刷新只要在响应中设置一个header: Refresh就能实现页面的定时刷新了，对于响应 header 的设置，我们可以通过 HttpServletResponse 对象中的 setHeader 方法来设置Refresh属性和刷新频率。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/autorefresh")public class AutoRefreshServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //格式        resp.setContentType("text/html; charset = utf8");        //设置Refresh，第二个参数表示刷新频率，单位是秒        resp.setHeader("Refresh", "1");        //响应        resp.getWriter().write("时间戳：" + System.currentTimeMillis());    }}

效果：

 

案例3：重定向案例

第一步，设置状态码为 302 。

第二步，设置header:Location，调用 setHeader 方法时，第一个参数填 Location ，表示设置 header 字段为 Location ，第二个参数为重定向的目的地址，你要重定向到哪一个网址就传入哪一个地址的字符串。

import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.annotation.WebServlet;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@WebServlet("/redirect")public class RedirectServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //格式        resp.setContentType("text/html; charset = utf8");        //设置状态码        resp.setStatus(302);        //设置重定向字段与地址,如跳转到力扣官网        resp.setHeader("Location", "https://leetcode.cn/");    }}

效果：

 

当然，servlet提供了更为简便的重定向方法，就是使用 HttpServletResponse 类中的 sendRedirect 方法。

@WebServlet("/redirect")public class RedirectServlet extends HttpServlet {     @Override    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {         //格式        resp.setContentType("text/html; charset = utf8");        //设置状态码//        resp.setStatus(302);//        //设置重定向字段与地址,如跳转到力扣官网//        resp.setHeader("Location", "https://leetcode.cn/");        resp.sendRedirect("https://leetcode.cn/");    }}

效果与上面第一种方法是一样的。