JSP&Servlet工作原理详解(基于Tomcat容器)

Tomcat概述

一、Tomcat的总体架构

Tomcat启动server服务器对外提供Service服务，Container作为Service的核心组件（Container可以连接多个Connector构成Service），有了Service就可以对外提供服务。

二、Tomcat容器模型

从上述知，Service对外提供Web应用服务，而Service核心组件Container的灵魂便是Servlet容器。而真正管理Servlet的是Context容器。Context容器直接管理Servlet在容器中的包装类Wrapper，一个Web应用对应一个Context容器。添加一个Web应用就会创建一个Context容器，并将这个Context容器加入到父容器Host中。

JSP概述

一、JSP基本概念

JSP全称是Java ServerPages，它和servle技术一样，都是SUN公司定义的一种用于开发动态web资源的技术。JSP这门技术的最大的特点在于，写jsp就像在写html，但它相比html而言，html只能为用户提供静态数据，而Jsp技术允许在页面中嵌套java代码，为用户提供动态数据。

二、常见JSP语法

    * 对于代码脚本，格式为<% java代码片段 %>;
    * 对于变量声明，格式为<%! int i=0; %>;
    * 对于表达式，格式为<%= 表达式 %>;
    * 对于注释，格式为<%-- JSP注释 --%>/<!-- JSP注释 -->;
    * 对于指令，格式为<%@page ...%>,<%@taglib ...%>,<%@include ...%>
    * 对于动作，格式为<jsp:include></jsp:include>,<jsp:useBean></jsp:useBean>,<jsp:setProperty/>,<jsp:getProperty/>,<jsp:forward></jsp:forward>,<jsp:attribute></jsp:attribute>,<jsp:plugin></jsp:plugin>
    * 对于对象，脚本中内置了九大对象：request,response,out,session,config,application,Exception,pageContext,page
    重点介绍几个对象：
    1、Exception对象：当jsp页面运行时发生了异常，容器会将异常信息封装到该对象，可以使用该对象提供的方法来输出异常的信息。另外，必须在页面设置isErrorPage="true"指令才能使用该隐含对象。
    2、pageContext对象：容器会为每一个JSP实例（JSP所对应的那个Servlet对象）创建唯一的一个符合pageContext接口的对象，称之为page上下文。该对象会一直存在，除非JSP实例被销毁。它作用：①绑定数据（绑定的数据只有对应的JSP实例才可以访问）：setAttribute、removeAttribute、getAttribute。②找到其他八个隐含对象（详情看JSP标签）。
    3、config对象：即ServletConfig，可以使用该对象获得初始化参数。
    4、page对象：JSP实例本身（一般不用）。

三、JSP工作原理

    客户端浏览器向服务器端发出request请求，服务端接受请求之后会先检查此JSP文件是否存在：
    1. 若不存在，则直接报错；
    2. 若存在，则接着检查所请求的这个JSP文件内容(代码)是否已经被更新，或者是否是JSP文件创建后的第一次被访问；
       2.1 如果是，那么这个JSP文件将会在服务器端的JSP引擎下转换成一个Servlet的java源文件；接着这个Servlet类会在java编译器的作用下被编译成字节码文件，并装载到JVM中去执行。
       2.2 如果不是，则直接由服务器端检索出它对应的Servlet实例来处理。
    注意：JSP 文件不是在服务器启动的时候转换成 Servlet 类的。而是在被客户端访问的时候才可能发生转换的 ( 如 JSP 文件内容没有被更新等，就不再发生 Servlet 转换 )。

四、JSP编译器详解
I、语法树的生成

    JasPer对JSP语法解析之后也会生成一棵树，这棵树中的各个节点保存了不同的信息，但对于JSP语法树来说比较简单，因为它只有一个父节点和N个子节点。

II、语法树的遍历

    对于语法树，最典型的处理模式就是访问者模式。它能很好的将将数据结构与处理相分离，提供很好的解耦作用。
    经过语法解析及使用访问者模式将HelloWorld.jsp文件编译成相对应的HelloWorld_jsp.java文件，可以看到，Servlet类名由JSP文件名加_jsp拼成，类包名默认为org.apache.jsp。
    JSP生成的JAVA类都必须继承org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase。这个类的结构图如上所示，它继承HttpServlet是为了将HttpServlet中所有的功能都继承下来。另外，又实现HttpJSPPage接口，定义了一个JSP类的Servlet的核心处理方法_JspService。除此之外，还有_JspInit和_JspDestroy方法，它们分别用于JSP的初始化和销毁。这些方法都由Servlet的service、init、destroy方法间接调用，多以JSP生成Servlet主要就是实现这几个方法。
    通过JSP编译器编译后，生成了对应的JAVA文件，接下来就需要将JAVA文件编译成Class文件，可以直接使用Eclipse JDT编译器对其进行编译即可。
    问:JSP判断重新编译的条件的是什么？(重新编译指的是将JSP文件编译成JAVA再编译成Class)
    答：当我们修改了某个JSP文件后或者某JSP文件引入的资源别修改后。所以最好的判断的标准就是某JSP或资源的最后修改时间——LastModified属性。

Servlet概述

一、Servlet基本概念

Servlet是JavaWeb的三大组件之一，它属于动态资源。Servlet的作用是处理请求，服务器会把接收到的请求交给Servlet来处理，在Servlet中通常需要：
    1. 接收请求数据
    2. 处理请求
    3. 完成响应

二、实现Servlet的方式（由我们自己来编写）

实现Servlet有三种方式：
实现javax.servlet.Servlet接口；
继承javax.servlet.GenericServlet类；
继承javax.servlet.http.HttpServlet类；

三、Servlet的生命周期
I、Servlet维基百科解释

1、当servlet被部署在应用服务器中（应用服务器中用于管理Java组件的部分被抽象成为容器）以后，由容器控制servlet的生命周期。
2、除非特殊制定，否则在容器启动的时候，servlet是不会被加载的，servlet只会在第一次请求的时候被加载和实例化。
3、servlet一旦被加载，一般不会从容器中删除，直至应用服务器关闭或重新启动。但当容器做内存回收动作时，servlet有可能被删除。也正是因为这个原因，第一次访问servlet所用的时间要大大多于以后访问所用的时间。

II、Servlet的实例化过程

（1）加载和实例化
 如果Servlet容器还没实例化一个Servlet对象，此时容器装载和实例化一个 Servlet。创建出该 Servlet 类的一个实例。如果已经存在一个Servlet对象，此时不再创建新实例。
（2）初始化
 在Servlet被创建后，服务器会马上调用Servlet的void init(ServletConfig)方法。请记住，Servlet出生后马上就会调用init()方法，而且一个Servlet的一生。这个方法只会被调用一次。
（3）处理请求
当服务器每次接收到请求时，都会去调用Servlet的service()方法来处理请求。服务器接收到一次请求，就会调用service() 方法一次，所以service()方法是会被调用多次的。
（4）销毁
通常都是在服务器关闭时Servlet才会离去！在服务器被关闭时，服务器会去销毁Servlet，在销毁Servlet之前服务器会先去调用Servlet的destroy()方法，所以我们可以将一些资源释放的代码放入其中。
其中，(1)(2)(4) 在 Servlet 的整个生命周期中只会被执行一次。

四、 Servlet工作原理

当客户端浏览器向服务器请求一个Servlet时，服务器收到该请求后，首先到容器中检索与请求匹配的Servlet实例是否已经存在。
    1. 若不存在，则Servlet容器负责加载并实例化出该类Servlet的一个实例对象，接着容器框架负责调用该实例的init()方法来对实例做一些初始化工作，然后Servlet容器运行该实例的service()方法。
    2. 若存在，则容器框架直接调用该实例的service()方法。
    在处理请求时：
    1、Servlet容器会创建一个请求对象ServletRequst，其中封装了用户请求的信息，以便处理客户端请求，此外还会创建一个响应对象ServletResponse，用于响应客户端请求，想客户端返回数据。
    2、然后Servlet容器把创建好的ServletRequst和ServletResponse对象传给用户所请求的Servlet。
    3、Servlet利用ServletResponse包含的数据和自身的业务逻辑处理请求，并把处理好的结果写在ServletResponse中，最后Servlet容器把响应结果传给用户。

五、Servlet接口相关类型

ServletRequest：service() 方法的参数，它表示请求对象，它封装了所有与请求相关的数据，它是由服务器创建的；
ServletResponse：service()方法的参数，它表示响应对象，在service()方法中完成对客户端的响应需要使用这个对象；
ServletConfig：init()方法的参数，它表示Servlet配置对象，它对应Servlet的配置信息，那对应web.xml文件中的元素。
ServletContext：Servlet的运行模式是一个典型的“握手型的交互式”运行模式。所谓“握手型的交互式”就是两个模块为了交换数据通常都会准备一个交易场景，这个场景一直跟随这个交易过程直到这次交易过程完成为止。这个场景的初始化是根据这次交易对象指定的参数来定制的。即交易场景就由ServletContext来描述，而定制的参数集合就由ServletConfig来描述，而ServletRequest和ServletResponse就是要交互的具体对象，它们通常都作为运输工具来传递交互结果。

参考文章：

JSP/Servlet工作原理
Servlet详解
《深入分析JavaWeb技术内幕》