java中servlet的工作原理

鱼跃家庭制氧机要介绍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，这一切都是为了适应工业化生产的结果。从技术角度来说是为了解耦，通过标准化接口来相互协作。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。前面说了Servlet容器作为一个独立发展的标准化产品，目前它的种类很多，但是它们都有自己的市场定位，很难说谁优谁劣，各有特点。例如现在比较流行的Jetty，在定制化和移动领域有不错的发展，我们这里还是以大家最为熟悉Tomcat为例来介绍Servlet容器如何管理Servlet。Tomcat本身也很复杂，我们只从Servlet与Servlet容器的接口部分开始介绍，关于Tomcat的详细介绍可以参考我的另外一篇文章《Tomcat系统架构与模式设计分析》。Tomcat的容器等级中，Context容器是直接管理Servlet在容器中的包装类Wrapper，所以Context容器如何运行将直接影响Servlet的工作方式。图1.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的配置文件中可以很容易发现这一点，如下：清单1Context配置参数Contextpath=/projectOnedocBase=D:\projects\projectOnereloadable=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。Servlet容器的启动过程Tomcat7也开始支持嵌入式功能，增加了一个启动类org.apache.catalina.startup.Tomcat。创建一个实例对象并调用start方法就可以很容易启动Tomcat，我们还可以通过这个对象来增加和修改Tomcat的配置参数，如可以动态增加Context、Servlet等。下面我们就利用这个Tomcat类来管理新增的一个Context容器，我们就选择Tomcat7自带的examplesWeb工程，并看看它是如何加到这个Context容器中的。鱼跃家庭制氧机清单2.给Tomcat增加一个Web工程Tomcattomcat=getTomcatInstance();FileappDir=newFile(getBuildDirectory(),webapps/examples);tomcat.addWebapp(null,/examples,appDir.getAbsolutePath());tomcat.start();ByteChunkres=getUrl(()+/examples/servlets/servlet/HelloWorldExample);assertTrue(res.toString().indexOf(h1HelloWorld!/h1)0);清单1的代码是创建一个Tomcat实例并新增一个Web应用，然后启动Tomcat并调用其中的一个HelloWorldExampleServlet，看有没有正确返回预期的数据。Tomcat的addWebapp方法的代码如下：清单3.Tomcat.addWebapppublicContextaddWebapp(Hosthost,Stringurl,Stringpath){silence(url);Contextctx=newStandardContext();ctx.setPath(url);ctx.setDocBase(path);if(defaultRealm==null){initSimpleAuth();}ctx.setRealm(defaultRealm);ctx.addLifecycleListener(newDefaultWebXmlListener());ContextConfigctxCfg=newContextConfig();ctx.addLifecycleListener(ctxCfg);ctxCfg.setDefaultWebXml(org/apache/catalin/startup/NO_DEFAULT_XML);if(host==null){getHost().addChild(ctx);}else{host.addChild(ctx);}returnctx;}前面已经介绍了一个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，这个两个参数与清单1鱼跃家庭制氧机中的两个参数是一致的。其中最重要的一个配置是ContextConfig，这个类将会负责整个Web应用配置的解析工作，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，如果你清楚Tomcat的系统架构，你会容易理解Tomcat的启动逻辑，Tomcat的启动逻辑是基于观察者模式设计的，所有的容器都会继承Lifecycle接口，它管理者容器的整个生命周期，所有容器的的修改和状态的改变都会由它去通知已经注册的观察者（Listener），关于这个设计模式可以参考《Tomcat的系统架构与设计模式，第二部分：设计模式》。Tomcat启动的时序图可以用图2表示。图2.Tomcat主要类的启动时序图上图描述了Tomcat启动过程中，主要类之间的时序关系，下面我们将会重点关注添加examples应用所对应的StandardContext容器的启动过程。当Context容器初始化状态设为init时，添加在Contex容器的Listener将会被调用。ContextConfig继承了LifecycleListener接口，它是在调用清单3时被加入到StandardContext容器中。ContextConfig类会负责整个Web应用的配置文件的解析工作。ContextConfig的init方法将会主要完成以下工作：1.创建用于解析xml配置文件的contextDigester对象2.读取默认context.xml配置文件，如果存在解析它3.读取默认Host配置文件，如果存在解析它鱼跃家庭制氧机4.读取默认Context自身的配置文件，如果存在解析它5.设置Context的DocBaseContextConfig的init方法完成后，Context容器的会执行startInternal方法，这个方法启动逻辑比较复杂，主要包括如下几个部分：1.创建读取资源文件的对象2.创建ClassLoader对象3.设置应用的工作目录4.启动相关的辅助类如：logger、realm、resources等5.修改启动状态，通知感兴趣的观察者（Web应用的配置）6.子容器的初始化7.获取ServletContext并设置必要的参数8.初始化“loadonstartup”的ServletWeb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，应用的初始化主要是要解析web.xml文件，这个文件描述了一个Web应用的关键信息，也是一个Web应用的入口。Tomcat首先会找globalWebXml这个文件的搜索路径是在engine的工作目录下寻找以下两个文件中的任一个org/apache/catalin/startup/NO_DEFAULT_XML或conf/web.xml。接着会找hostWebXml这个文件可能会在System.getProperty(catalina.base)/conf/${EngineName}/${HostName}/web.xml.default，接着寻找应用的配置文件examples/WEB-INF/web.xml。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。如果当前应用支持Servlet3.0，解析还将完成额外9项工作，这个额外的9项工作主要是为Servlet3.0新增的特性，包括jar包中的META-INF/web-fragment.xml的解析以及对annotations的支持。接下去将会将WebXml对象中的属性设置到Context容器中，这里包括创建Servlet对象、filter、listener等等。这段代码在WebXml的configureContext方法中。下面是解析Servlet的代码片段：清单4.创建Wrapper实例for(ServletDefservlet:servlets.values()){Wrapperwrapper=context.createWrapper();StringjspFile=servlet.getJspFile();if(jspFile!=null){wrapper.setJspFile(jspFile);}if(servlet.getLoadOnStartup()!=null){wrapper.setLoadOnStartup(servlet.getLoadOnStartup().intValue());}if(servlet.getEnabled()!=null){wrapper.setEnabled(servlet.getEnabled().booleanValue());}wrapper.setName(servlet.getServletName());MapString,Stringparams=servlet.getParameterMap();for(EntryString,Stringentry:params.entrySet()){wrapper.addInitParameter(entry.getKey(),entry.getValue());鱼跃家庭制氧机}wrapper.setRunAs(servlet.getRunAs());SetSecurityRoleRefroleRefs=servlet.getSecurityRoleRefs();for(SecurityRoleRefroleRef:roleRefs){wrapper.addSecurityReference(roleRef.getName(),roleRef.getLink());}wrapper.setServletClass(servlet.getServletClass());MultipartDefmultipartdef=servlet.getMultipartDef();if(multipartdef!=null){if(multipartdef.getMaxFileSize()!=null&&multipartdef.getMaxRequestSize()!=null&&multipartdef.getFileSizeThreshold()!=null){wrapper.setMultipartConfigElement(newMultipartConfigElement(multipartdef.getLocation(),Long.parseLong(multipartdef.getMaxFileSize()),Long.parseLong(multipartdef.getMaxRequestSize()),Integer.parseInt(multipartdef.getFileSizeThreshold())));}else{wrapper.setMultip