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JavaWeb核心篇（1）——HTTP/Tomcat/Servlet

秋落雨微凉

发布于 2022-10-25 10:18:53

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JavaWeb核心篇（1）——HTTP/Tomcat/Servlet

在正式讲解JavaWeb前，我们先来了解一下JavaWeb：

Web：全球广域网，也被称为万维网（www），能够通过浏览器访问的网站
JavaWeb：通过Java技术来解决相关Web互联网领域的技术栈

如果说网页是为了展现数据，数据库是为了存储和管理数据，那么JavaWeb就是为了进行逻辑处理

温馨提示：在学习JavaWeb前，需要先学习MYSQL，JDBC和前端三件套。

WEB核心技术栈介绍

既然我们想要学习JavaWeb，那么我们就要先来进行了解：

B/S框架：Browser/Server，浏览器/服务器构造模式，它的特点是，客户端只需要浏览器，应用程序和数据都存储在服务器端。浏览器只需要请求服务器，获得Web资源，服务器把Web资源发送给浏览器即可。
静态资源：HTML，CSS，JavaScript，图片等，负责页面展示
动态资源：Servlet，JSP等，负责逻辑处理
数据库：负责存储数据
HTTP协议：定义通信规则
Web服务器：负责解析HTTP协议，解析请求数据，并发送响应数据（常用Web服务器：Apache Tomcat）

HTTP

首先我们系统的介绍一下HTTP

概念：HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议，规定了浏览器和服务器之间数据传输的规则

HTTP特点：

基于TCP协议：面向连接，安全
基于请求-响应模型：一次请求对应一次响应
HTTP协议是无状态的协议：对于事务处理没有记忆能力；每次请求-响应都是独立的

HTTP优缺点：

优点：速度快
缺点：多次请求间不能共享数据。（Java中使用会话技术Cookie，Session来解决这个问题）

HTTP请求数据格式

HTTP请求数据分为三部分：

请求行：请求数据的第一行，其中GET表示请求方式（还有POST方法），/表示请求资源路径，HTTP/1.1表示协议版本
请求头：第二行开始，格式为key：value形式
请求体：POST请求的最后一部分

常见的请求头：

Host：表示请求的主机名
User-Agent：浏览器版本
Accept：表示浏览器能接收的资源类型，其中text/* , image/* 或者 */ *表示所有
Accept-Language：表示浏览器偏好的语言
Accept-Encoding：表示浏览器可以支持的压缩类型，类如gzip，deflate等

GET请求和POST请求的区别：

GET请求请求参数在请求行中，没有请求体；但是POST请求请求参数在请求体中
GET请求请求参数有限制，但是POST没有

下面给出GET和POST两个例子：

GET请求数据格式

GET/HTTP/1.1
Host:www.itcast.cn
Connection:keep-alive
Cache-Control:max-age=0 Upgrade-Insecure-Requests:1
User-Agent:Mozilla/5.0Chrome/91.0.4472.106
......

POST请求数据格式

POST/HTTP/1.1
Host:www.itcast.cn
Connection:keep-alive
Cache-Control:max-age=0 Upgrade-Insecure-Requests:1
User-Agent:Mozilla/5.0Chrome/91.0.4472.106

username=superbaby&password=123456

HTTP响应数据格式

响应数据分为三部分：

响应行：响应数据的第一行；其中HTTP/1.1表示协议版本，200表示响应状态码，OK表示状态码描述
响应头：第二行开始，格式为key：value形式
响应体：最后一部分，存放响应数据

常见HTTP响应头：

Content-Type：表示该响应内容的类型，类如text/html/image/jpeg
Content-Length：表示该响应内容的长度（字节数）
Content-Encoding：表示该响应压缩算法。例如gzip
Cache-Control：指示客户端应如何缓存，例如max-age=300，表示最多可以缓存300s

下面给出HTTP响应例子：

HTTP/1.1 200 OK
Server:Tengine
Content-Type:text/html
Transfer-Encoding:chunked...

<html>
<head>
	<title></titile>
</head>
<body>
</body>
</html>

重要状态码：

状态码分类	说明
1xx	响应中——临时状态码，表示请求已经接受，告诉客户端应该继续请求或者如果它已经完成则忽略它
2xx	成功——表示请求已经被成功接收，处理已经完成
3xx	重定位——重定义到其他地方；它让客户端再发起一个请求已完成整个处理
4xx	客户端错误——处理发生错误，责任在客户端，如：客户端请求一个不存在的资源
5xx	服务器端错误——处理发生错误，责任在服务端，如：服务端抛出异常，路由出错，HTTP版本不支持

状态码	英文描述	解释
200	OK	客户端请求成功，处理成功
404	NOT FOUND	请求资源不存在，通常为url错误或资源被删除
500	Internal Server Error	服务器发生不可预期的错误，服务器出现异常，可以查看日志

状态码大全：HTTP 状态码 | 菜鸟教程 (runoob.com)

Tomcat

首先我们知道Tomcat是Web服务器的一种，那么我们从头介绍：

Web服务器属于一个应用程序，对HTTP协议的操作进行封装，使得程序员不必直接对协议进行操作，让Web开发更加便捷。
其主要功能是“提供网上信息浏览服务”。

然后我们对Tomcat做出一个简单解释：

Tomcat是Apache软件基金会的一个核心项目，是一个开源免费的轻量级Web服务器，支持Servlet/JSP少量JavaEE规范
JavaEE：Java企业版，指Java企业级开发的技术规范总和，包含13门技术：JDBC，JSP，XML，Servlet等
Tomcat也被称为Web容器；Servlet需要依赖Tomcat才能运行
官网：Apache Tomcat® - Welcome!

通俗来讲，我们自制的HTML网页通常只能在自己电脑上使用如果我们希望将该网页上传到网络上被其他人阅读，就需要书写HTTP等原本不属于该网页的制造代码但是我们可以通过Web服务器（Tomcat等）来省略HTTP内容书写的过程，直接将该网页上传至网络被其他人阅读

Tomcat下载

Tomcat下载流程：

下载：官网下载即可（示例Tomcat为Tomcat8）
安装：绿色版本，直接安装即可（推荐安装在无汉字无空格的文件目录下）
启动：双击bin\startup.bat即为启动

Tomcat关闭流程：

强制关闭：直接按×关闭即可
正常关闭：双击bin\shutdown.bat 或者在cmd控制面板使用ctrl+c

我们给出Tomcat的文件目录展示并解释：

我们对文件夹进行解释翻译：

bin：可执行文件存放目录
conf：配置文件存放目录
lib：jar包存放目录
logs：日志文件
temp：临时文件
webapps：应用发布目录（我们把需要编译的文件放置在该文件夹下，在启动后，就可以在网页中直接搜索）
work：工作目录

Tomcat配置与项目部署

Tomcat的配置主要是修改端口号：

我们在conf/server.xml中找到如下代码，修改port端口号即可

    <Connector port="80" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

注意：HTTP协议默认端口号为80，如果将Tomcat端口号修改为80，则访问时不需要输入端口号

Tomcat部署项目：

将项目放在webapps目录下，即为部署成功

注意：我们的文件通常打包为war压缩包，放置在webapps下后会自动解压（加快速度）

IDEA创建Maven Web项目整体框架

首先我们先对Maven Web项目的整体框架进行解释：

我们对文件夹进行解释翻译：

src：主目录
java：java代码
resources：资源文件
webapp：Web项目特有目录
html：HTML文件目录（可自定义）
WEB-INF：Web项目核心目录（必须这个名字）
web.xml：Web项目配置文件
test：测试目录

在文件打包之后会创建一个target打包包，即为部署成功的JavaWeb项目包：

编译后的Java字节码文件和resources资源文件，放到WEB-INF下的class目录下
pom.xml中依赖坐标对应的jar包会放到WEB-INF下的lib目录下

IDEA创建Maven Web项目

创建方法分为使用骨架和不使用骨架（骨架：项目模板）

使用骨架：

在创建项目中使用Maven Archetype，直接创建即可
在创建后，删除掉pom.xml中的多余坐标（只保留自身groupId即可）
需要补全main下的Java目录和resources目录

不使用骨架：

直接创建Maven项目
在pom.xml中的groupId中添加war,使其打包方法为war（默认为jar）
补全webapp目录

IDEA中使用Tomcat

我们如果在Tomcat的下载地址下上传网页，需要不停刷新Tomcat，所以我们希望在IDEA中使用Tomcat

集成本地Tomcat（IDEA完整版）

我们需要在IDEA中添加配置（Add）中添加Tomcat即可

Tomcat Maven插件（Tomcat7版本之前）

直接在pom.xml中添加Tomcat插件

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
            <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <path>/</path>
                <port>8080</port>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

然后在Maven Helper插件中快速启动项目，选中项目，右键-> Run Maven ->tomcat7:run

Servlet

最后我们介绍一下Servlet：

Servlet是Java提供的一门动态Web资源开发技术
Servlet是JavaEE规范之一，其实就是一个接口，将来我们需要定义Servlet类实现Servlet接口，并由Web服务器运行Servlet

如果说Tomcat是Java网页与互联网连接的一个框架，那么Servlet就是Java网页在登陆互联网后的动态资源

Servlet入门

下面我们通过一个简单的步骤来介绍Servlet的使用过程：

创建Web项目，在pom.xml中导入Servlet依赖坐标

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>org.example</groupId>
    <artifactId>web-demo</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>war</packaging>
    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>

	<!-- servlet依赖坐标 -->
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.1.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <!-- tomcat 插件 为了方便使用 -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
                <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
                <version>2.2</version>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

在Java文件夹下创建一个类，并实现Servlet接口，重写所有方法

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import java.io.IOException;

@WebServlet("/demo1")
public class ServletDemo1 implements Servlet {


    // service 在每次开启网页后都会启动一次（是主要代码）
    @Override
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("servlet hello world~");
    }

    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() {

    }

    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {

    }

    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;package com.itheima.web;

在类上方使用@WebServlet注解，配置该Servlet的访问路径

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import java.io.IOException;


// 这里使用注解，后面括号内为访问路径
@WebServlet("/demo1")
public class ServletDemo1 implements Servlet {


    @Override
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("servlet hello world~");
    }

    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() {

    }

    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {

    }

    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }
}

    }
}

访问：启动Tomcat，输入URL即可访问，并且触动Servlet中的service方法

// /web-demo 是Web项目名称
// /demo1是配置访问路径

http://localhost:8080/web-demo/demo1

Servlet生命周期

在分析执行流程前，我们先明白两个问题：

Servlet由Web服务器创建，Servlet方法由Web服务器调用
因为我们自定义的Servlet，必须实现Servlet接口并复写其方法，所以Servlet接口中必定存在service方法

生命周期概念：

生命周期：指一个对象从被创建到被销毁的全过程

Servlet生命周期：

加载和实例化：
- 默认情况下，当Servlet第一次被访问时，由容器创建Servlet对象
初始化：
- 在Servlet实例化之后，容器将调用Servlet的init（）方法初始化这个对象，完成一些如加载配置文件，创建连接等初始化的工作，该方法只调用一次！
请求处理：
- 每次请求Servlet时，Servlet容器都会调用Service方法来对请求进行处理
服务终止：
- 当需要释放内存或容器关闭时，容器就会调用Servlet实例的destroy（）方法完成资源的释放；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的垃圾收集器回收

注意：@WebServlet（urlPatterns = “/demo1”，loadOnStartup = 1） loadOnStartup：当为负整数，表示第一次被访问时创建；当为正整数或0，表示服务器启动时创建，数字越小优先级越高

Servlet方法介绍

Servlet存在五种方法，我们在代码中进行介绍：

package com.itheima.web;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import java.io.IOException;

/**
 * Servlet 生命周期方法
 */
@WebServlet(urlPatterns="/demo2",loadOnStartup = 1)
public class ServletDemo2 implements Servlet {

    /**
     * 初始化方法
     * 1. 调用时机：默认情况下，Servlet被第一次访问时，调用
     *      * loadOnStartup:
     * 2. 调用次数：1次
     * @param config
     * @throws ServletException
     */
    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        System.out.println("init...");
    }


    /**
     * 提供服务
     * 1. 调用时机：每一次Servlet被访问时，调用
     * 2. 调用次数：多次
     *
     *
     * @param req
     * @param res
     * @throws ServletException
     * @throws IOException
     */
    @Override
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("servlet hello world~");
    }


    /**
     * 销毁方法
     * 1. 调用时机：内存释放或者服务器关闭的时候，Servlet对象会被销毁，调用
     * 2. 调用次数：1次
     */
    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("destroy...");
    }

    // 用于获取Servlet的具体信息
    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    // 用于获取ServletConfig对象
    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }
}

Servlet体系结构

Servlet属于最高级根接口，为了更加契合HTTP的使用

我们又以Servlet创建了GennericServlet类，再以GennericServlet类为模板创建了HTTPServlet类

在这部分我们将介绍HTTPServlet类：

我们的B/S构架的Web的开发，都是针对HTTP协议的，所以我们自定义的Servlet类可以继承HTTPServlet类

HTTPServlet使用步骤：

继承HTTPServlet类
重写doGet和doPost方法

HttpServlet原理：

获得请求方式，并根据不同请求方法，调用不同的do方法

我们给出一个具体实例：

package com.itheima.web;

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("/demo4")
public class ServletDemo4 extends HttpServlet {

    // HTTPServlet根据其请求的GET或POST方法提供不同的返回信息
    
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("get...");
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        System.out.println("post...");
    }
}

Servlet urlPattern配置

Servlet如果想被访问，就必须要配置urlPattern信息（访问路径）

首先我们阐明一个道理：

一个Servlet，可以配置多个urlPattern

@WebServlet(urlPattern = {"/demo1","/demo2"})

然后我们介绍Servlet的urlPattern匹配规则：

精准匹配

// Java源码
@WebServlet(urlPattern = "/user/select")

// 查询网站
localhost8080/web-demo/user/select

// Java源码
@WebServlet(urlPattern = "/user/*")

// 查询网站
localhost8080/web-demo/user/aaa
localhost8080/web-demo/user/bbb

扩展名匹配

// Java源码
@WebServlet(urlPattern = "*.do")

// 查询网站
localhost8080/web-demo/aaa.do
localhost8080/web-demo/bbb.do

任意匹配

// Java源码
@WebServlet(urlPattern = "/")
@WebServlet(urlPattern = "/*")

// 查询网站
localhost8080/web-demo/hehe
localhost8080/web-demo/haha
    
/*
介绍一下 / 和 /* 区别：

/*： 可以匹配任意访问路径

/: 当我们的项目中配置了"/"后，会覆盖掉tomcat中的DefaultServlet，这样就会导致你的静态内容（html）都无法被访问，所以尽量不要使用
*/

优先级：精确路径 > 目录路径 > 扩展名路径 > /* > /

XML配置方法编写Servlet

Servlet在3.0版本后才可以使用注解配置（@注解）

在3.0版本之前我们需要采用XML配置文件的配置方法

配置方法：

编写Servlet类
在web.xml中配置该Servlet

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">


    
    <!--
        Servlet 全类名
    -->
    
    <servlet>
        <servlet-name>demo13</servlet-name>
        <servlet-class>com.itheima.web.ServletDemo13</servlet-class>
    </servlet>
    
    
    <!--
        Servlet 访问路径
    -->
    
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>demo13</servlet-name>
        <url-pattern>/demo13</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>