Servlet进阶

一个Web App就是由一个或多个Servlet组成的，每个Servlet通过注解说明自己能处理的路径。例如：

@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    ...
}

上述HelloServlet能处理/hello这个路径的请求。

提示

早期的Servlet需要在web.xml中配置映射路径，但最新Servlet版本只需要通过注解就可以完成映射。

因为浏览器发送请求的时候，还会有请求方法（HTTP Method）：即GET、POST、PUT等不同类型的请求。因此，要处理GET请求，我们要覆写doGet()方法：

@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        ...
    }
}

类似的，要处理POST请求，就需要覆写doPost()方法。

如果没有覆写doPost()方法，那么HelloServlet能不能处理POST /hello请求呢？

我们查看一下HttpServlet的doPost()方法就一目了然了：它会直接返回405或400错误。因此，一个Servlet如果映射到/hello，那么所有请求方法都会由这个Servlet处理，至于能不能返回200成功响应，要看有没有覆写对应的请求方法。

一个Webapp完全可以有多个Servlet，分别映射不同的路径。例如：

@WebServlet(urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    ...
}

@WebServlet(urlPatterns = "/signin")
public class SignInServlet extends HttpServlet {
    ...
}

@WebServlet(urlPatterns = "/")
public class IndexServlet extends HttpServlet {
    ...
}

浏览器发出的HTTP请求总是由Web Server先接收，然后，根据Servlet配置的映射，不同的路径转发到不同的Servlet：

               ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

               │            /hello    ┌───────────────┐│
                          ┌──────────▶│ HelloServlet  │
               │          │           └───────────────┘│
┌───────┐    ┌──────────┐ │ /signin   ┌───────────────┐
│Browser│───▶│Dispatcher│─┼──────────▶│ SignInServlet ││
└───────┘    └──────────┘ │           └───────────────┘
               │          │ /         ┌───────────────┐│
                          └──────────▶│ IndexServlet  │
               │                      └───────────────┘│
                              Web Server
               └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

这种根据路径转发的功能我们一般称为dispatch。映射到/的IndexServlet比较特殊，它实际上会接收所有未匹配的路径，相当于/*，因为Dispatcher的逻辑可以用伪代码实现如下：

String path = ...
if (path.equals("/hello")) {
    dispatchTo(helloServlet);
} else if (path.equals("/signin")) {
    dispatchTo(signinServlet);
} else {
    // 所有未匹配的路径均转发到"/"
    dispatchTo(indexServlet);
}

所以我们在浏览器输入一个http://localhost:8080/abc也会看到IndexServlet生成的页面。

HttpServletRequest

HttpServletRequest封装了一个HTTP请求，它实际上是从ServletRequest继承而来。最早设计Servlet时，设计者希望Servlet不仅能处理HTTP，也能处理类似SMTP等其他协议，因此，单独抽出了ServletRequest接口，但实际上除了HTTP外，并没有其他协议会用Servlet处理，所以这是一个过度设计。

我们通过HttpServletRequest提供的接口方法可以拿到HTTP请求的几乎全部信息，常用的方法有：

getMethod()：返回请求方法，例如，"GET"，"POST"；
getRequestURI()：返回请求路径，但不包括请求参数，例如，"/hello"；
getQueryString()：返回请求参数，例如，"name=Bob&a=1&b=2"；
getParameter(name)：返回请求参数，GET请求从URL读取参数，POST请求从Body中读取参数；
getContentType()：获取请求Body的类型，例如，"application/x-www-form-urlencoded"；
getContextPath()：获取当前Webapp挂载的路径，对于ROOT来说，总是返回空字符串""；
getCookies()：返回请求携带的所有Cookie；
getHeader(name)：获取指定的Header，对Header名称不区分大小写；
getHeaderNames()：返回所有Header名称；
getInputStream()：如果该请求带有HTTP Body，该方法将打开一个输入流用于读取Body；
getReader()：和getInputStream()类似，但打开的是Reader；
getRemoteAddr()：返回客户端的IP地址；
getScheme()：返回协议类型，例如，"http"，"https"；

此外，HttpServletRequest还有两个方法：setAttribute()和getAttribute()，可以给当前HttpServletRequest对象附加多个Key-Value，相当于把HttpServletRequest当作一个Map<String, Object>使用。

调用HttpServletRequest的方法时，注意务必阅读接口方法的文档说明，因为有的方法会返回null，例如getQueryString()的文档就写了：

... This method returns null if the URL does not have a query string...

HttpServletResponse

HttpServletResponse封装了一个HTTP响应。由于HTTP响应必须先发送Header，再发送Body，所以，操作HttpServletResponse对象时，必须先调用设置Header的方法，最后调用发送Body的方法。

常用的设置Header的方法有：

setStatus(sc)：设置响应代码，默认是200；
setContentType(type)：设置Body的类型，例如，"text/html"；
setCharacterEncoding(charset)：设置字符编码，例如，"UTF-8"；
setHeader(name, value)：设置一个Header的值；
addCookie(cookie)：给响应添加一个Cookie；
addHeader(name, value)：给响应添加一个Header，因为HTTP协议允许有多个相同的Header；

写入响应时，需要通过getOutputStream()获取写入流，或者通过getWriter()获取字符流，二者只能获取其中一个。

写入响应前，无需设置setContentLength()，因为底层服务器会根据写入的字节数自动设置，如果写入的数据量很小，实际上会先写入缓冲区，如果写入的数据量很大，服务器会自动采用Chunked编码让浏览器能识别数据结束符而不需要设置Content-Length头。

但是，写入完毕后调用flush()却是必须的，因为大部分Web服务器都基于HTTP/1.1协议，会复用TCP连接。如果没有调用flush()，将导致缓冲区的内容无法及时发送到客户端。此外，写入完毕后千万不要调用close()，原因同样是因为会复用TCP连接，如果关闭写入流，将关闭TCP连接，使得Web服务器无法复用此TCP连接。

注意

写入完毕后对输出流调用flush()而不是close()方法！

有了HttpServletRequest和HttpServletResponse这两个高级接口，我们就不需要直接处理HTTP协议。注意到具体的实现类是由各服务器提供的，而我们编写的Web应用程序只关心接口方法，并不需要关心具体实现的子类。

Servlet多线程模型

一个Servlet类在服务器中只有一个实例，但对于每个HTTP请求，Web服务器会使用多线程执行请求。因此，一个Servlet的doGet()、doPost()等处理请求的方法是多线程并发执行的。如果Servlet中定义了字段，要注意多线程并发访问的问题：

public class HelloServlet extends HttpServlet {
    private Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        // 注意读写map字段是多线程并发的:
        this.map.put(key, value);
    }
}

对于每个请求，Web服务器会创建唯一的HttpServletRequest和HttpServletResponse实例，因此，HttpServletRequest和HttpServletResponse实例只有在当前处理线程中有效，它们总是局部变量，不存在多线程共享的问题。

小结

一个Webapp中的多个Servlet依靠路径映射来处理不同的请求；

映射为/的Servlet可处理所有“未匹配”的请求；

如何处理请求取决于Servlet覆写的对应方法；

Web服务器通过多线程处理HTTP请求，一个Servlet的处理方法可以由多线程并发执行。