JavaWeb--深入Servlet與JSP（運行原理）
復習復習！！！搞起來！！Servlet和JSP是Java EE規范最基本成員，他們是Java Web開發的重點知識，即使我們經常使用框架開發后端，但是我們還是很必要去理解他們的原理的。
文章結構：（1）剖析Servlet；（2）剖析JSP；
一、剖析Servlet：
（1）概述：
Servlet是一種獨立於平台和協議的服務器端的Java應用程序，可以生成動態的web頁面。它擔當Web瀏覽器或其他http客戶程序發出請求、與http服務器上的數據庫或應用程序之間交互的中間層。
Servlet是用Java編寫的Server端程序，它與協議和平台無關。Servlet運行於Java服務器中。
Java Servlet可以動態地擴展服務器的能力，並采用請求-響應模式提供Web服務。
Servlet是使用Java Servlet應用程序設計接口及相關類和方法的Java程序。它在Web服務器上或應用服務器上運行並擴展了該服務器的能力。Servlet裝入Web服務器並在Web服務器內執行。
Servlet是以Java技術為基礎的服務器端應用程序組件，Servlet的客戶端可以提出請求並獲得該請求的響應，它可以是任何Java程序、瀏覽器或任何設備。
（2）基本知識：
1.配置：
編輯好的servlet源文件並不能響應用戶請求，還必須將其編譯成class文件，將編譯好的class文件放到WEB-INF/classes路徑下，如果servlet有包，則還需要將class文件放到包路徑下。
2.生命周期：
編寫的JSP頁面最終將由web容器編譯成對應的servlet，當servlet在容器中運行時，其實例的創建及銷毀等都不是有程序猿決定的，而是由web容器進行控制的。
servlet容器負責加載和實例化Servlet，在容器啟動時根據設置決定是在啟動時初始化（loadOnStartup大於等於0在容器啟動時進行初始化，值越小優先級越高），還是延遲初始化直到第一次請求前；
初始化：
init()，執行一些一次性的動作，可以通過ServletConfig配置對象，獲取初始化參數，訪問ServletContext上下文環境；
請求處理：
servlet容器封裝Request和Response對象傳給對應的servlet的service方法，對於HttpServlet，就是HttpServletRequest和HttpServletResponse； HttpServlet中使用模板方法模式，service方法根據HTTP請求方法進一步分派到doGet，doPost等不同的方法來進行處理；
對於HTTP請求的處理，只有重寫了支持HTTP方法的對應HTTP servlet方法（doGet），才可以支持，否則放回405（Method Not Allowed）。
3.訪問servlet的配置參數：
配置servlet時，還可以增加額外的配置參數，通過使用配置參數，可以實現提供更好的可移植性，避免將參數以編碼方式寫在程序代碼中。
配置參數有兩種方式：
（1）通過@WebServlet的initParams屬性來指定。
（2）通過在web.xml文件的
4.Servlet的數量：
Servlet默認是線程不安全的，一個容器中只有每個servlet一個實例。
StandardWrapper源碼中寫明，這個類負責Servlet的創建，其中SingleThreadModule模式下創建的實例數不能超過20個，也就是同時只能支持20個線程訪問這個Serlvet，因此，這種對象池的設計會進一步限制並發能力和可伸縮性。
5.缺點：
開發效率低、 程序可移植性差、 程序可維護性差
6.標准mvc模式中的servlet：
僅作為控制器使用，JavaEE應用架構正是遵循mvc模式的，其中JSP僅作為表現層技術，其作用有兩點：1.負責收集用戶請求參數；2. 將應用的處理結果、狀態、數據呈現給用戶。
7.線程不安全 ：
servlet中默認線程不安全，單例多線程，因此對於共享的數據（靜態變量，堆中的對象實例等）自己維護進行同步控制，不要在service方法或doGet等由service分派出去的方法，直接使用synchronized方法，很顯然要根據業務控制同步控制塊的大小進行細粒度的控制，將不影響線程安全的耗時操作移出同步控制塊；
Servlet多線程機制背后有一個線程池在支持，線程池在初始化初期就創建了一定數量的線程對象，通過提高對這些對象的利用率，避免高頻率地創建對象，從而達到提高程序的效率的目的。（由線程來執行Servlet的service方法，servlet在Tomcat中是以單例模式存在的， Servlet的線程安全問題只有在大量的並發訪問時才會顯現出來，並且很難發現，因此在編寫Servlet程序時要特別注意。線程安全問題主要是由實例變量造成的,因此在Servlet中應避免使用實例變量。如果應用程設計無法避免使用實例變量，那么使用同步來保護要使用的實例變量，但為保證系統的最佳性能，應該同步可用性最小的代碼路徑）
8.異步處理：
在Servlet中等待是一個低效的操作，因為這是阻塞操作。
異步處理請求能力，使線程可以返回到容器，從而執行更多的任務。當開始異步處理請求時，另一個線程或回調可以：（1）產生響應；或者，（2）請求分派；或者，（3）調用完成；
關鍵方法：
啟用：讓servlet支持異步支持：asyncSupported=true；
啟動AsyncContextasyncContext=req.startAsyncContext();或startAsyncContext(req,resp);
完成：asyncContext.complete();必須在startAsync調用之后，分派進行之前調用；同一個AsyncContext不能同時調用dispatch和complete
分派：asyncContext.dispatch();dispatch(Stringpath);dispatch(ServletContextcontext,Stringpath); 不能在complete之后調用； 從一個同步servlet分派到異步servlet是非法的；
超時：
asyncContext.setTimeout(millis); 超時之后，將不能通過asyncContext進行操作，但是可以執行其他耗時操作；
在異步周期開始后，容器啟動的分派已經返回后，調用該方法拋出IllegalStateException；如果設置成0或小於0就表示notimeout； 超時表示HTTP連接已經結束，HTTP已經關閉，請求已經結束了。
啟動新線程 ：
通過AsyncCOntext.start(Runnable)方法，向線程池提交一個任務，其中可以使用AsyncContext（未超時前）；
事件監聽：addListener(newAsyncListener{…})；
onComplete：完成時回調，如果進行了分派，onComplete方法將延遲到分派返回容器后進行調用；
onError：可以通過AsyncEvent.getThrowable獲取異常；
onTimeout：超時進行回調；
onStartAsync：在該AsyncContext中啟動一個新的異步周期（調用startAsyncContext）時，進行回調；
超時和異常處理，步驟：
（1）調用所有注冊的AsyncListener實例的onTimeout/onError；
（2）如果沒有任何AsyncListener調用AsyncContext.complete()或AsyncContext.dispatch()，執行一個狀態碼為HttpServletResponse .SC_INTERNAL_SERVER_ERROR出錯分派；
（3）如果沒有找到錯誤頁面或者錯誤頁面沒有調用AsyncContext.complete()/dispatch()，容器要調用complete方法；
servlet生命終止：
servlet容器確定從服務中移除servlet時，可以通過調用destroy()方法將釋放servlet占用的任何資源和保存的持久化狀態等。調用destroy方法之前必須保證當前所有正在執行service方法的線程執行完成或者超時；
之后servlet實例可以被垃圾回收，當然什么時候回收並不確定，因此destroy方法是是否必要的。
（3）運行原理：
當Web服務器接收到一個HTTP請求時，它會先判斷請求內容——如果是靜態網頁數據，Web服務器將會自行處理，然后產生響應信息；如果牽涉到動態數據，Web服務器會將請求轉交給Servlet容器。此時Servlet容器會找到對應的處理該請求的Servlet實例來處理，結果會送回Web服務器，再由Web服務器傳回用戶端。
針對同一個Servlet，Servlet容器會在第一次收到http請求時建立一個Servlet實例，然后啟動一個線程。第二次收到http請求時，Servlet容器無須建立相同的Servlet實例，而是啟動第二個線程來服務客戶端請求。所以多線程方式不但可以提高Web應用程序的執行效率，也可以降低Web服務器的系統負擔。
下圖粗暴解釋了請求到容器流程
下圖解釋了請求到容器到servlet周期流程
文字解說：
1.客戶發出請求—>Web 服務器轉發到Web容器Tomcat；
2.Tomcat主線程對轉發來用戶的請求做出響應創建兩個對象：HttpServletRequest和HttpServletResponse；
3.從請求中的URL中找到正確Servlet，Tomcat為其創建或者分配一個線程，同時把步驟2創建的兩個對象傳遞給該線程；
4.Tomcat調用Servlet的servic()方法，根據請求參數的不同調用doGet()或者doPost()方法；
5.假設是HTTP GET請求，doGet()方法生成靜態頁面，並組合到響應對象里；
Servlet線程結束時：Tomcat將響應對象轉換為HTTP響應發回給客戶，同時刪除請求和響應對象。
可以理解Servlet的生命周期：Servlet類加載（對應3步）；Servlet實例化（對應3步）；調用init方法（對應3步）；調用service()方法（對應4、5步）；；調用destroy()方法（對應6步）。
注意：
1.創建Servlet對象的時機：
Servlet容器啟動時：讀取web.xml配置文件中的信息，構造指定的Servlet對象，創建ServletConfig對象，同時將ServletConfig對象作為參數來調用Servlet對象的init方法。
在Servlet容器啟動后：客戶首次向Servlet發出請求，Servlet容器會判斷內存中是否存在指定的Servlet對象，如果沒有則創建它，然后根據客戶的請求創建HttpRequest、HttpResponse對象，從而調用Servlet 對象的service方法。
Servlet Servlet容器在啟動時自動創建Servlet，這是由在web.xml文件中為Servlet設置的屬性決定的。從中我們也能看到同一個類型的Servlet對象在Servlet容器中以單例的形式存在。
2.在Servlet接口和GenericServlet中是沒有doGet（）、doPost（）等等這些方法的，HttpServlet中定義了這些方法，但是都是返回error信息，所以，我們每次定義一個Servlet的時候，都必須實現doGet或doPost等這些方法。我們經常使用的httpServlet是繼承於GenericServlet實現的。
二、剖析JSP
（1）概述：
JSP和Servlet的本質是一樣的，因為JSP最終需要編譯成Servlet才能運行，換句話說JSP是生成Servler的草稿文件。
JSP就是在HTML中嵌入Java代碼，或者使用JSP標簽，包括使用用戶自定義標簽，從而可以動態的提供內容。早起JSP應用比較廣泛，一個web應用可以全部由JSP頁面組成，只需要少量的JavaBean即可，但是這樣導致了JSP職責過於復雜，這是Java EE標准的出現無疑是雪中送炭，因此JSP慢慢發展成單一的表現技術，不再承擔業務邏輯組件以及持久層組件的責任。
原理概述：（一會詳解）
JSP的本質是servlet，當用戶指定servlet發送請求時，servlet利用輸出流動態生成HTML頁面。由於包含大量的HTML標簽。靜態文本等格式導致servlet的開發效率極低，所有的表現邏輯，包括布局、色彩及圖像等，都必須耦合在Java代碼中，起靜態的部分無需Java程序控制，只有那些需要從數據庫讀取或者需要動態生成的頁面內容才使用Java腳本控制。
因此，JSP頁面內容有以下兩部分組成：
靜態部分：HTML標簽
動態部分：Java腳本
（2）基本知識：
指令就省略了吧，隨便查都有一堆。
重點講講它的內置對象：
首先，我們可以自己去一個目錄去看看jsp編譯成servlet的代碼。目錄是：你的eclipse的工作目錄下：比如：E:\eclipse\workplace.metadata.plugins\org.eclipse.wst.server.core\tmp0\work\
從中，我們可以看到有九個隱藏對象，一些就final了，一些沒有。
1.request（使用最多）：HttpServletRequest的一個對象（在JSP頁面可能會用到）。
Request范圍只針對服務器端跳轉。用於接收客戶端發送而來的請求信息。
注意：單一的參數可以使用getParameter()接收，而一組參數要用getParameterValues()接收。但要小心，如果getParameter和getParameterValues接收參數時，返回內容是null，就可能產生NullPointerException，所以最好判斷接收來的參數是否為null。
獲取頭信息的名稱，可使用request的getHeaderNames()方法；而要想取出每個頭信息的內容則需使用getHeader()方法。比如：語言、主機、Cookie等。
2.Response:
HttpServletResponse的一個對象（在JSP頁面中幾乎不會調用response的任何方法）
主要作用：對客戶端的請求進行回應，將Web服務器處理后的結果發回給客戶端。
設置頭信息：客戶端與服務器端經常需要發送許多額外信息。服務器端可通過setHeader方法，將頭信息設置為refresh，並指定刷新時間，還有跳轉的路徑URL。如：例子就是那些頁面經常提示的“3秒后跳轉到首頁”這樣的操作。
如果定時為0，則為無條件跳轉。注意：定時跳轉屬於客戶端跳轉。而且這種設置跳轉頭信息的方式，單純html也可以做，所以要結合實際考慮，如需請求的是動態頁則需JSP進行編寫
3.pageContext：
頁面的上下文，表示當前頁面，是一個PageContext的一個對象，可以從該對象中獲取到其他8個隱含對象，也可以從中獲取到當前頁面的其他信息。（學習自定義標簽時使用它，JSP頁面上很少直接使用，1`但很重要）。作用范圍僅在當前頁面。實際上pageContext可以設置任意范圍的屬性，而其他操作也是對這一功能的再度包裝而已。但一般習慣於使用pageContext對象設置保存在一頁范圍的屬性。很少使用他進行設置其他范圍的屬性。
4.session：
代表瀏覽器和服務器的一次會話，是HttpSession的一個對象，后面詳細學習。這個session屬性設置后，可在任何一個與設置頁面相關的頁面中獲取。也就是不管是客戶端跳轉還是服務器端跳轉都可以取得屬性。但是如果再打開一個新的瀏覽器訪問該jsp頁面，則無法取得session屬性。因為每個新的瀏覽器連接上服務器后就是一個新的session。
5.application：
代表當前web應用。是ServletContext對象。這個設置的屬性可讓所有用戶(session)都看得見。這樣的屬性保存在服務器上。
6.config：
前JSP對應的Servlet的ServletConfig對象（開發的時候幾乎不用）。若需要訪問當前JSP配置的初始化參數，需要通過映射的地址才可以。
映射JSP方式：
7.out：
作用：完成頁面的輸出操作。但在開發中，一般是使用表達式完成輸出的。
JspWriter對象，經常調用out.println() 可以直接把字符串打印到瀏覽器上。
8.page
指向當前JSP對應的Servlet對象的引用，但為Object類型，只能調用Object類的方法（幾乎不使用）。就是當前JSP對象。
9.exception：
在聲明了page 指令的isErrorPage=”true”時，才可以使用。<%@ page isErrorPage=”true”%>
大致使用頻率：
pageContext，request，session，application；（對屬性的作用域的范圍從小到大）
out，response，config，page，exception
（3）JSP運行原理：
