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（一）Servlet 工作原理解析 -- 第一讲 Servlet 容器

阿凯

发布于 2018-06-29 04:34:28

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初学 Java Web 开发，请远离各种框架，从 Servlet 开始。那么Servlet 到底是什么呢？

先说概念：事实上，Servlet 就是一个 Java 接口，interface

那 Servlet 是干嘛的？很简单，接口的作用是什么？

一样的定义规范...

Servlet 接口定义的是一套处理网络请求的规范，所有实现 Servlet 的类，都需要实现它那五个方法，其中最主要的是两个生命周期方法 init() 和 destroy() ，还有一个处理请求的 service() ，也就是说，所有实现 Servlet 接口的类，或者说，所有想要处理网络请求的类，都需要回答这三个问题：

- 你初始化时要做什么
- 你接受到请求时要做什么
- 你销毁时要做什么

这是Java给的一种规范！

Servlet 是一个规范，那实现了 Servlet 的类，就能直接处理请求了吗？

不能，Servlet 并不会直接和客户端打交道！我们写的 Servlet 程序都需要部署到一个容器中，不然你的 Servlet 压根不会起作用。比如我们最常用的 Tomcat。

Tomcat才是与客户端直接打交道的家伙，他监听了端口，请求过来后，根据 url 等信息，确定要将请求交给哪个Servlet 去处理，然后调用那个 Servlet 的 service() 方法，service 方法返回一个 response 对象，tomcat再把这个 response 返回给客户端。

要介绍 Servlet 必须要先把 Servlet 容器说清楚

Servlet 与 Servlet 容器的关系有点像枪和子弹的关系，枪是为子弹而生，而子弹又让枪有了杀伤力。

虽然它们是彼此依存的，但是又相互独立发展，从技术角度来说是为了解耦，通过标准化接口来相互协作。Servlet 要求必须运行在 Web 服务器当中，与 Web 服务器之间属于分工和互补关系。

确切的说，在实际运行的时候 Servlet 与 Web 服务器会融为一体，如同一个程序一样，运行在同一个Java虚拟机（JVM）当中。因为JavaServlet 是运行在虚拟机之上的，也就解决了跨平台问题。如果没有 Servlet 的出现，也就没有互联网的今天。

我们这里以大家最为熟悉 Tomcat 为例来介绍 Servlet容器 如何管理 Servlet 。

Tomcat 容器模型

从上图可以看出 Tomcat 的容器分为四个等级，真正管理 Servlet 的容器是 Context 容器，一个 Context 对应一个 Web 工程，在 Tomcat 的配置文件(server.xml) 中可以很容易发现这一点，如下：

1<Context path="/projectxxx " docBase= "D:\projects\projectxxx" reloadable="true" />

下面详细介绍一下 Tomcat 解析 Context 容器的过程，包括如何构建 Servlet 的过程。既然接口是连接 Servlet 与 Servlet 容器的关键，那我们就从它们的接口说起。

1.Servlet 容器的启动过程

创建一个Tomcat的一个实例对象，新增了一个WEB应用 (Tomcat的addWebap方法 )，并调用start方法就可以启动 tomcat。

1Tomcat tomcat = getTomcatInstance(); 
2File appDir = new File(getBuildDirectory(), "webapps/examples"); 
3tomcat.addWebapp(null, "/examples", appDir.getAbsolutePath()); 
4tomcat.start();

 1public Context addWebapp(Host host, String url, String path) {  
 2    silence(url);  
 3    Context ctx = new StandardContext();  
 4    ctx.setPath( url );  
 5    ctx.setDocBase(path);  
 6    if (defaultRealm == null) {  
 7        initSimpleAuth();  
 8    }  
 9    ctx.setRealm(defaultRealm);  
10    ctx.addLifecycleListener(new DefaultWebXmlListener());  
11    ContextConfig ctxCfg = new ContextConfig();  
12    ctx.addLifecycleListener(ctxCfg);  
13    ctxCfg.setDefaultWebXml("org/apache/catalin/startup/NO_DEFAULT_XML");  
14    if (host == null) {  
15        getHost().addChild(ctx);  
16    } else {  
17        host.addChild(ctx);  
18    }  
19    return ctx;  
20}

一个 Web 应用对应一个 Context 容器，也就是 Servlet 运行时的 Servlet 容器。

添加一个 Web 应用时将会创建一个 StandardContext 容器，并且给这个 Context 容器设置必要的参数，url 和 path 分别代表这个应用在 Tomcat 中的访问路径和这个应用实际的物理路径，这两个参数与 Tomcat 配置中的两个参数是一致的。

其中最重要的一个配置是 ContextConfig，ContextConfig 类负责整个WEB应用的配置文件的解析工作，后面将会详细介绍。

最后将这个 Context 容器加到父容器 Host 中。接下去将会调用 Tomcat 的 start 方法启动 Tomcat。

◆

2.Web应用的初始化工作

WEB应用的初始化工作是在 ContextConfig 的 configureStart 方法中实现的，应用的初始化工作主要是解析 web.xml文件，这个文件是一个WEB应用的入口。

Tomcat 首先会找 globalWebXml，以及应用的配置文件 web.xml 文件中的各个配置项将会被解析成相应的属性保存在 WebXml 对象中。接下来会将 WebXml 对象中的属性设置到 context 容器中，这里包括创建 Servlet 对象，filter，listerner等。

将 Servlet 容器包装成 context 容器中的 StandardWrapper。

StandardWrapper 是 Tomcat 容器中的一部分，它具有容器的特征，而 Servlet 作为一个独立的 web 开发标准，不应该强制耦合在Tomcat中。

◆

3.创建Servlet对象

前面完成了Servlet 的解析工作，并且被包装成了 StandardWrapper 添加到Context 容器中，但是它仍然不能为我们工作，它还没有被实例化。

如果Servlet的 load-on-startup 配置项大于 0，那么在Context容器启动时就会被实例化。

前面提到的在解析配置文件时会读取默认的 globalWebXml ，在conf 下的web.xml 文件中定义了一些默认的配置项，其中定义了两个Servlet，分别是org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet 和 org.apache.jsper.Servlet .JspServelt，它们的 load-on-startup 分别是1和3，也就是当 tomcat 启动时这两个Servlet 就会被启动。

创建 Servlet 实例的方式是从 Wrapper.loadServlet 开始的，loadServlet 方法要完成的就是获取 servletClass，然后把它交给 InstanceManager 去创建一个基于 servletClass.class 的对象。

◆

4.初始化Servlet对象

初始化 Servlet 在 StandardWrapper 的 initServlet() 方法中，这个方法很简单，就是调用 Servlet 的 init()方法，同时把包装了 StandardWrapper 对象的 StandardWrapperFacade 作为 ServletConfig传给 Servlet。

如果该 Servlet 关联的是一个 JSP 文件，那么前面初始化的就是 JspServlet，接下来会模拟一次简单请求，请求调用这个JSP文件，以便编译这个JSP文件为类，并初始化这个类。

这样Servlet对象的初始化就完成了。