Web开发基础|青训营笔记（一）访问网站、使用App时，都是基于Web的Browser/Server模式，简称BS架构。

Web基础

BS架构

访问网站、使用App时，都是基于Web的Browser/Server模式，简称BS架构

客户端只需要浏览器，应用程序的逻辑和数据都存储在服务器端

浏览器只需要请求服务器，获取Web页面并展示给用户即可

BS架构下，服务器端升级后，客户端无需任何部署就可以使用到新的版本

Servlet接口

Servlet基础

编写Web应用程序就是编写Servlet处理HTTP请求；
Servlet API提供HttpServletRequest和HttpServletResponse两个高级接口封装HTTP请求和响应；
Web应用程序必须按固定结构组织并打包为.war文件；
需要启动Web服务器来加载webapps中的war包并运行Servlet

完整web开发流程

编写Servlet；

打包为war文件；

复制到Tomcat的webapps目录下；

启动Tomcat

使用web服务器提供的Servlet API编写Servlet来处理HTTP请求，从而将处理TCP连接、解析HTTP协议等底层工作都交给现成的Web服务器去实现，以实现高效、可靠的开发。因此，编写Web应用程序就是编写Servlet处理HTTP请求。

如下图，浏览器与web server通过HTTP协议建立连接，web server提供Servlet API，web应用程序利用这些接口来处理HTTP请求！

简单的Servlet

// WebServlet注解：这是一个Servlet，并映射到地址/:
@WebServlet(urlPatterns = "/")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        // 设置响应类型:
        resp.setContentType("text/html");
        // 获取输出流:
        PrintWriter pw = resp.getWriter();
        // 写入响应:
        pw.write("<h1>Hello, world!</h1>");
        // 最后不要忘记flush强制输出:
        pw.flush();
    }
}
Servlet类总是继承自HttpServlet，并覆写doGet()或doPost()方法

doGet()方法传入HttpServletRequest和HttpServletResponse两个对象代表HTTP请求和响应

使用Servlet API时，并不直接与底层TCP交互，也不需要解析HTTP协议，因为HttpServletRequest和HttpServletResponse已封装好了请求和响应。以发送响应为例，只需要设置正确的响应类型，然后获取PrintWriter输出流，写入响应即可。

Servlet API获取

Servlet API是一个jar包，需要通过Maven引入才能正常编译。jar包的引入方式编写在pom.xml文件中：

<packaging>war</packaging>	//打包类型：war包(Java Web Application Archive)

<dependency>
    <groupId>javax.servlet</groupId>
    <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
    <scope>provided</scope> //provided表示编译时使用，不会打包到.war文件中
</dependency>				//因为运行期Web服务器已提供Servlet API相关的jar包

执行war包

运行maven命令得到war文件，即打包后的web应用程序

将war包放入web server的webapps目录下

启动web服务器并加载自编Servlet类

Servlet类处理浏览器请求并响应

支持Servlet API的常用Web服务器有：

Tomcat：由Apache开发的开源免费服务器；

Jetty：由Eclipse开发的开源免费服务器；

GlassFish：一个开源的全功能JavaEE服务器。

Servlet容器

实际上，类似Tomcat这样的服务器也是Java编写的，启动Tomcat服务器实际上是启动Java虚拟机，执行Tomcat的main()方法，然后由Tomcat负责加载我们的.war文件，并创建一个HelloServlet实例，最后以多线程的模式来处理HTTP请求。如果Tomcat服务器收到的请求路径是/（假定部署文件为ROOT.war），就转发到HelloServlet并传入HttpServletRequest和HttpServletResponse两个对象。

编写的Servlet并不直接运行，而是由Web服务器加载后创建实例运行，所以Web服务器也称Servlet容器。

Servlet容器中运行的Servlet具有如下特点：

无法在代码中直接通过new创建Servlet实例，必须由Servlet容器自动创建Servlet实例；

Servlet容器只会给每个Servlet类创建唯一实例；

Servlet容器会使用多线程执行doGet()或doPost()方法。

复习Java多线程的内容，可以得出结论：

在Servlet中定义的实例变量会被多个线程同时访问，要注意线程安全；

HttpServletRequest和HttpServletResponse实例是由Servlet容器传入的局部变量，它们只能被当前线程访问，不存在多个线程访问的问题；

在doGet()或doPost()方法中，如果使用了ThreadLocal，但没有清理，那么它的状态很可能会影响到下次的某个请求，因为Servlet容器很可能用线程池实现线程复用。

因此，正确编写Servlet，要清晰理解Java的多线程模型，需要同步访问的必须同步。

Servlet开发

Servlet开发时通过main()方法启动Tomcat服务器并加载webapp有如下好处：

启动简单，无需下载Tomcat或安装任何IDE插件；
调试方便，可在IDE中使用断点调试；
使用Maven创建war包后，也可以正常部署到独立的Tomcat服务器中

引入嵌入式Tomcat服务器

开发Servlet时，可使用main()方法启动嵌入式Tomcat服务器并加载当前工程的webapp，便于开发调试，且不影响打包部署，能极大地提升开发效率。

pom.xml中仍定义<packaging>类型仍然为war，需要引入依赖tomcat-embed-core和tomcat-embed-jasper，并定义引入的Tomcat版本<tomcat.version>为9.0.26。不必引入Servlet API，因为引入Tomcat依赖后自动引入了Servlet API。

编写main()方法，启动Tomcat服务器

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 启动Tomcat:
        Tomcat tomcat = new Tomcat();
        tomcat.setPort(Integer.getInteger("port", 8080));
        tomcat.getConnector();
        // 创建webapp:
        Context ctx = tomcat.addWebapp("", 
                      new File("src/main/webapp").getAbsolutePath());
        WebResourceRoot resources = new StandardRoot(ctx);
        resources.addPreResources(
                new DirResourceSet(resources, "/WEB-INF/classes", 
                new File("target/classes").getAbsolutePath(), "/"));
        ctx.setResources(resources);
        tomcat.start();
        tomcat.getServer().await();
    }
}

直接运行main()方法，无需用mvn打包成war包，即可启动嵌入式Tomcat服务器，然后，通过预设的tomcat.addWebapp("", new File("src/main/webapp")，Tomcat会自动加载当前工程作为根webapp，可直接在浏览器访问http://localhost:8080/

Servlet进阶

1. 请求响应处理

一个Webapp可以有多个Servlet，分别映射不同的路径，从而处理不同的请求；
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。

路径转发Dispatcher

一个Webapp完全可以有多个Servlet，分别映射不同的路径：
@WebServlet(urlPatterns = "/hello")		//路径hello转发到HelloServlet进行处理
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

Dispatcher的映射逻辑描述
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);
}
所以在浏览器输入http://localhost:8080/abc也会看到IndexServlet生成的页面

HttpServletRequest

HttpServletRequest封装了一个HTTP请求。它从ServletRequest继承而来。从其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：

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。

HttpServletResponse

HttpServletResponse封装了一个HTTP响应。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。

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

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。

写入完毕后，对输出流调用flush()而不是close()方法

必须调用flush()，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。

不能调用close()，因为大部分Web服务器都基于HTTP/1.1协议，如果关闭写入流，TCP将被关闭，导致无法复用

HttpServletRequest和HttpServletResponse两个高级接口使得编程时无需直接处理HTTP协议，只需关心接口方法，具体实现类由各服务器提供，从而降低编程难度、增加效率。

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。