Servlet

简介：Servlet 的发展历史，各版本特性，Servlet 新特性的使用，WebSocket 的开发，Web 3大组件（Servlet/Filter/Listener ）的详细说明

Servlet 简介

历史版本

Servlet版本	发布日期	JAVA EE/JDK版本	WebSocket 支持	tomcat 版本
Servlet 1.0	1997年06月	—	—	—
Servlet 2.2	1999年08月	J2EE 1.2, J2SE 1.2	—	3.3.x
Servlet 2.3	2001年08月	J2EE 1.3, J2SE 1.2	—	4.1.x
Servlet 2.5	2005年10月	JavaEE 5, JavaSE 5	—	6.0.x
Servlet 3.0	2009年12月	JavaEE 6, JavaSE 6	1.1	7.0.x
Servlet 3.1	2013年05月	JavaEE 7	1.1	8.5.x

各版本特性

• servlet2.2 ： 引入了 self-contained Web applications 的概念。
• servlet2.3 ： Servlet API 2.3中最重大的改变是增加了 filters

• servlet2.4 ： 增加了新的最低需求，新的监测 request 的方法，新的处理 response 的方法，新的国际化支持，RequestDispatcher 的几个处理，新的 request listener 类，session 的描述，和一个新的基于 Schema 的并拥有 J2EE 元素的发布描述符。这份文档规范全面而严格的进行了修订，除去了一些可能会影响到跨平台发布的模糊不清的因素。总而言之，这份规范增加了四个新类，七个新方法，一个新常量，不再推荐使用一个类

• servlet2.5 ：
  1) 基于最新的 J2SE 5.0 开发的。
  2) 支持 annotations 。
  3) web.xml 中的几处配置更加方便。
  4) 去除了少数的限制。
  5) 优化了一些实例

• servlet3.0 ： 作为 Java EE 6 规范体系中一员，随着 Java EE 6 规范一起发布。该版本在前一版本(Servlet 2.5)的基础上提供了若干新特性用于简化 Web 应用的开发和部署。

• servlet4.0草案 ：
  从3.1到4.0将是对Servlet 协议的一次大改动，而改动的关键之处在于对HTTP/2的支持。HTTP2将是是继上世纪末HTTP1.1协议规范化以来首个HTTP协议新版本，相对于HTTP1.1，HTTP2将带来许多的增强。在草案提议中，Shing Wai列举出了一些HTTP2的新特性，而这些特性也正是他希望在Servlet 4.0 API中实现并暴露给用户的新功能，这些新特性如下:
  1) 请求/响应复用(Request/Response multiplexing)
  2) 流的优先级(Stream Prioritization)
  3) 服务器推送(Server Push)
  4) HTTP1.1升级(Upgrade from HTTP 1.1)

Servlet 3.0 新特性

异步处理支持

有了该特性，Servlet 线程不再需要一直阻塞，直到业务处理完毕才能再输出响应，最后才结束该 Servlet 线程。在接收到请求之后，Servlet 线程可以将耗时的操作委派给另一个线程来完成，自己在不生成响应的情况下返回至容器。针对业务处理较耗时的情况，这将大大减少服务器资源的占用，并且提高并发处理速度

如何开启异步

1) 对于使用传统的部署描述文件 (web.xml) 配置 Servlet 和过滤器的情况，Servlet 3.0 为 和 标签增加了 子标签，该标签的默认取值为 false，要启用异步处理支持，则将其设为 true 即可。以 Servlet 为例，其配置方式如下所示：

<servlet> 
    <servlet-name>DemoServlet</servlet-name> 
    <servlet-class>footmark.servlet.Demo Servlet</servlet-class> 
    <async-supported>true</async-supported> 
</servlet>

2) 对于使用 Servlet 3.0 提供的 @WebServlet 和 @WebFilter 进行 Servlet 或过滤器配置的情况，这两个注解都提供了 asyncSupported 属性，默认该属性的取值为 false，要启用异步处理支持，只需将该属性设置为 true 即可。以 @WebFilter 为例，其配置方式如下所示：

@WebFilter(urlPatterns = "/demo",asyncSupported = true) 
public class DemoFilter implements Filter{...}

一个简单的模拟异步处理的 Servlet 示例如下：

@WebServlet(urlPatterns = "/demo", asyncSupported = true)
public class AsyncDemoServlet extends HttpServlet {
    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
    throws IOException, ServletException {
        resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("进入Servlet的时间：" + new Date() + ".");
        out.flush();
 
        //在子线程中执行业务调用，并由其负责输出响应，主线程退出
        AsyncContext ctx = req.startAsync();
        new Thread(new Executor(ctx)).start();
 
        out.println("结束Servlet的时间：" + new Date() + ".");
        out.flush();
    }
}
 
public class Executor implements Runnable {
    private AsyncContext ctx = null;
    public Executor(AsyncContext ctx){
        this.ctx = ctx;
    }
 
    public void run(){
        try {
            //等待十秒钟，以模拟业务方法的执行
            Thread.sleep(10000);
            PrintWriter out = ctx.getResponse().getWriter();
            out.println("业务处理完毕的时间：" + new Date() + ".");
            out.flush();
            ctx.complete();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

异步处理监听器

Servlet 3.0 还为异步处理提供了一个监听器，使用 AsyncListener 接口表示。它可以监控如下四种事件：

• 异步线程开始时，调用 AsyncListener 的 onStartAsync(AsyncEvent event) 方法；
• 异步线程出错时，调用 AsyncListener 的 onError(AsyncEvent event) 方法；
• 异步线程执行超时，则调用 AsyncListener 的 onTimeout(AsyncEvent event) 方法；
• 异步执行完毕时，调用 AsyncListener 的 onComplete(AsyncEvent event) 方法；
• 要注册一个 AsyncListener，只需将准备好的 AsyncListener 对象传递给 AsyncContext 对象的 addListener() 方法即可，如下所示：

AsyncContext ctx = req.startAsync(); 
ctx.addListener(new AsyncListener() { 
    public void onComplete(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException { 
        // 做一些清理工作或者其他
    } 
    ... 
});

新增的注解支持

新增的注解支持：用于简化Servlet、过滤器（Filter）和监听器（Listener）的声明，这使得 web.xml 部署描述文件从该版本开始不再是必选的了。

@WebServlet
@WebInitParam
@WebFilter
@WebListener
@MultipartConfig

可插性支持

使用该特性，现在我们可以在不修改已有 Web 应用的前提下，只需将按照一定格式打成的 JAR 包放到 WEB-INF/lib 目录下，即可实现新功能的扩充，不需要额外的配置

Servlet 3.0 引入了称之为“Web 模块部署描述符片段”的 web-fragment.xml 部署描述文件，该文件必须存放在 JAR 文件的 META-INF 目录下，该部署描述文件可以包含一切可以在 web.xml 中定义的内容。JAR 包通常放在 WEB-INF/lib 目录下，除此之外，所有该模块使用的资源，包括 class 文件、配置文件等，只需要能够被容器的类加载器链加载的路径上，比如 classes 目录等。

编写一个类继承自 HttpServlet，将该类打成 JAR 包，并且在 JAR 包的 META-INF 目录下放置一个 web-fragment.xml 文件，该文件中声明了相应的 Servlet 配置。web-fragment.xml 文件示例如下：
示例：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-fragment
    xmlns=http://java.sun.com/xml/ns/javaee
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" version="3.0"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee
    http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-fragment_3_0.xsd"
    metadata-complete="true">
    <servlet>
        <servlet-name>fragment</servlet-name>
        <servlet-class>footmark.servlet.FragmentServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>fragment</servlet-name>
        <url-pattern>/fragment</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-fragment>

从上面的示例可以看出，web-fragment.xml 与 web.xml 除了在头部声明的 XSD 引用不同之外，其主体配置与 web.xml 是完全一致的。
由于一个 Web 应用中可以出现多个 web-fragment.xml 声明文件，加上一个 web.xml 文件，加载顺序问题便成了不得不面对的问题。Servlet 规范的专家组在设计的时候已经考虑到了这个问题，并定义了加载顺序的规则。

ServletContext性能增强

该对象支持在运行时动态部署 Servlet、过滤器、监听器，以及为 Servlet 和过滤器增加 URL 映射等

• HttpServletRequest 对上次文件的支持
  HttpServletRequest 提供了两个方法用于从请求中解析出上传的文件

Part getPart(String name)
Collection<Part> getParts()

Part photo = request.getPart("photo"); 
photo.write("/tmp/photo.jpg"); 
// 可以将两行代码简化为 
request.getPart("photo").write("/tmp/photo.jpg") 一行。

需要注意的是，如果请求的 MIME 类型不是 multipart/form-data，则不能使用上面的两个方法，否则将抛异常。

WEB 3大组件

• Servlet
• Filter [翻译：过滤器]
• Listener [翻译：监听器]

概念

• Servlet ：动态的处理业务请求，完成响应
• Filter ：可复用代码，在Servlet处理请求之前按规则进行拦截，可用来转换Http请求头，修改响应等
• Listener ：监听容器某些动作执行或操作，通俗来说，及session，application，request等对象的创建消亡，键值的添加，删除的监听

  • 第一类：与servletContext有关的listner接口。包括：ServletContextListener、ServletContextAttributeListener
  • 第二类：与HttpSession有关的Listner接口。包括：HttpSessionListner、HttpSessionAttributeListener、HttpSessionBindingListener、 HttpSessionActivationListener
  • 第三类：与ServletRequest有关的Listener接口，包括：ServletRequestListner、ServletRequestAttributeListener

生命周期

• Servlet：servlet的生命周期始于它被装入web服务器的内存时，并在web服务器终止或重新装入servlet时结束。servlet一旦被装入web服务器，一般不会从web服务器内存中删除，直至web服务器关闭或重新结束。(单例,extends HttpServlet)
  

• Filter：一定要实现javax.servlet包的Filter接口的三个方法init()、doFilter()、destroy()，空实现也行 (启动服务器初始 implements Filter)

• Listener:针对不同监听，继承/实现某些类 生命周期类似Filter

  常用的Web事件的监听接口如下：
  1) ServletContextListener：用于监听Web的启动及关闭
  2) ServletContextAttributeListener：用于监听ServletContext范围内属性的改变
  3) ServletRequestListener：用于监听用户请求
  4) ServletRequestAttributeListener：用于监听ServletRequest范围属性的改变
  5) HttpSessionListener：用于监听用户session的开始及结束
  6) HttpSessionAttributeListener：用于监听HttpSession范围内的属性改变

特别说明:chain.doFilter() 链式传递
特别说明:Filter执行流程，是会 来回执行 的 ，如下图

Interceptor [翻译：拦截器]

功能类似于Filter,如Springmvc中 HandlerInterceptorAdapter

public abstract class HandlerInterceptorAdapter implements AsyncHandlerInterceptor {

	
	@Override
	public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
		throws Exception {
		return true;
	}

	
	@Override
	public void postHandle(
			HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView)
			throws Exception {
	}


	@Override
	public void afterCompletion(
			HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)
			throws Exception {
	}

	
	@Override
	public void afterConcurrentHandlingStarted(
			HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
			throws Exception {
	}

}

WebSocket

简介

HTML5 定义的WenSocket 协议是基于TCP的一种新的网络协议，实现了游览器与服务器全双工通信（full-duplex），具有以下特点

• 较小的控制开销：建立连接后，用于协议控制的数据包头较小
• 更强的实时性
• 保持连接状态
• 更好的二进制
• 可扩展协议
• 更好的压缩效果

Java 使用

有两种方式，一种使用容器的websocket实现，一种使用spring的websocket （spring与websocket整合需要spring 4.x，并且使用了socketjs，对不支持websocket的浏览器可以模拟websocket）

• 容器支持

目前支持的容器大体有:Tomcat 7.0.47+,jetty 9.1+,GlassFish 4.1+,WebLogic 12.1.3+

api 需要引入，容器自身含有

<dependency>
            <groupId>javax.websocket</groupId>
            <artifactId>javax.websocket-api</artifactId>
            <version>1.1</version>
            <scope>provided</scope>
</dependency>

需要游览器支持

if (typeof WebSocket != 'undefined') {
	    console.log("您的浏览器支持Websocket通信协议")
	}else{
		alert("您的浏览器不支持Websocket通信协议，请使用Chrome或者Firefox浏览器！")
	}

处理类

@ServerEndpoint("/websocket/container")
public class WebSocketService {

	/**
	 * open 收到客户端连接请求
	 * @param session
	 * @Exception 异常描述
	 */
	@OnOpen
	public void open(Session session) {
	}

	/**
	 * onMessage 收到 客户端消息
	 * @param message
	 * @param session
	 * @Exception 异常描述
	 */
	@OnMessage
	public void onMessage(String message, Session session) {
	}

	@OnClose
	public void close(Session session) {
	}

	@OnError
	public void error(Session session,Throwable t) {
	}
}

附录：

• JavaWeb三大组件（Servlet、Filter、Listener）
• servlet/filter/listener区别与联系