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Servlet和JSP工作原理

2016-01-12 15:36 781 查看

一、Servlet

Servlet 没有 main 方法，不能够独立的运行，它的运行需要容器的支持，Tomcat 是最常用的 JSP/Servlet 容器。

Servlet 运行在 Servlet 容器中，并由容器管理从创建到销毁的整个过程。

Servlet 的生命周期

(1) 加载和实例化

Servlet 容器装载和实例化一个 Servlet。创建出该 Servlet 类的一个实例。

(2) 初始化

在 Servlet 实例化完成之后，容器负责调用该 Servlet 实例的 init() 方法，在处理用户请求之前，来做一些额外的初始化工作。

(3) 处理请求

当 Servlet 容器接收到一个 Servlet 请求时，便运行与之对应的 Servlet 实例的 service() 方法，service() 方法再派遣运行与请求相对应的

doXX(doGet，doPost) 方法来处理用户请求。

(4) 销毁

当 Servlet 容器决定将一个 Servlet 从服务器中移除时 ( 如 Servlet 文件被更新 )，便调用该 Servlet 实例的 destroy() 方法，在销毁该 Servlet 实例之前，

来做一些其他的工作。

其中，(1)(2)(4) 在 Servlet 的整个生命周期中只会被执行一次。

Servlet 的工作原理

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。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。

若 Servlet 实例已经存在，则容器框架直接调用该实例的 service() 方法。

service() 方法在运行时，自动派遣运行与用户请求相对应的 doXX() 方法来响应用户发起的请求。

通常，每个 Servlet 类在容器中只存在一个实例，每当请求到来时，则分配一条线程来处理该请求。

二、JSP

JSP 工作原理

当客户端浏览器向服务器请求一个 JSP 页面时，服务器收到该请求后，首先检查所请求的这个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，如果是，那么，这个 JSP 文件就会在服务器端的 JSP 引擎作用下转化为一个
Servlet 类的 Java 源代码文件。紧接着，这个 Servlet 类会在 Java 编译器的作用下被编译成一个字节码文件，并装载到 jvm 解释执行。剩下的就等同于 Servlet 的处理过程了。

如果被请求的 JSP 文件内容 ( 代码 ) 没有被修改，那么它的处理过程也等同于一个 Servlet 的处理过程。即直接由服务器检索出与之对应的 Servlet 实例来处理。

需要注意的是，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 )。就 Tomcat 而言，打开目录 %Tomcat%/work/%您的工程文件目录%，然后会看到里面有 3个子目录：org/apache/jsp，若没有这 3 个目录，说明项目的 JSP 文件还没有被访问过，打开进到 jsp 目录下，会看到一些 *_jsp.java 和 *_jsp.class 文件，这就是 JSP 文件被转换成Servlet
类的源文件和字节码文件了。

1、Web服务器是如何调用并执行一个jsp页面的？

　　浏览器向服务器发请求，不管访问的是什么资源，其实都是在访问Servlet，所以当访问一个jsp页面时，其实也是在访问一个Servlet，服务器在执行jsp的时候，首先把jsp翻译成一个Servlet，所以我们访问jsp时，其实不是在访问jsp，而是在访问jsp翻译过后的那个Servlet，例如下面的代码：

index.jsp

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"
pageEncoding="UTF-8"%>
<%
String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";
%>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>First Jsp</title>
</head>
<body>
<%
out.print("hello jsp");
%>
</body>
</html>

当我们通过浏览器访问index.jsp时，服务器首先将index.jsp翻译成一个index_jsp.class，在Tomcat服务器的work\Catalina\localhost\项目名\org\apache\jsp目录下可以看到index_jsp.class的源代码文件index_jsp.java，index_jsp.java的代码如下：

/*
* Generated by the Jasper component of Apache Tomcat
* Version: Apache Tomcat/7.0.67
* Generated at: 2016-01-12 07:09:18 UTC
* Note: The last modified time of this file was set to
*       the last modified time of the source file after
*       generation to assist with modification tracking.
*/
package org.apache.jsp;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;

public final class index_jsp extends org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase
implements org.apache.jasper.runtime.JspSourceDependent {

private static final javax.servlet.jsp.JspFactory _jspxFactory =
javax.servlet.jsp.JspFactory.getDefaultFactory();

private static java.util.Map<java.lang.String,java.lang.Long> _jspx_dependants;

private volatile javax.el.ExpressionFactory _el_expressionfactory;
private volatile org.apache.tomcat.InstanceManager _jsp_instancemanager;

public java.util.Map<java.lang.String,java.lang.Long> getDependants() {
return _jspx_dependants;
}

public javax.el.ExpressionFactory _jsp_getExpressionFactory() {
if (_el_expressionfactory == null) {
synchronized (this) {
if (_el_expressionfactory == null) {
_el_expressionfactory = _jspxFactory.getJspApplicationContext(getServletConfig().getServletContext()).getExpressionFactory();
}
}
}
return _el_expressionfactory;
}

public org.apache.tomcat.InstanceManager _jsp_getInstanceManager() {
if (_jsp_instancemanager == null) {
synchronized (this) {
if (_jsp_instancemanager == null) {
_jsp_instancemanager = org.apache.jasper.runtime.InstanceManagerFactory.getInstanceManager(getServletConfig());
}
}
}
return _jsp_instancemanager;
}

public void _jspInit() {
}

public void _jspDestroy() {
}

public void _jspService(final javax.servlet.http.HttpServletRequest request, final javax.servlet.http.HttpServletResponse response)
throws java.io.IOException, javax.servlet.ServletException {

final javax.servlet.jsp.PageContext pageContext;
javax.servlet.http.HttpSession session = null;
final javax.servlet.ServletContext application;
final javax.servlet.ServletConfig config;
javax.servlet.jsp.JspWriter out = null;
final java.lang.Object page = this;
javax.servlet.jsp.JspWriter _jspx_out = null;
javax.servlet.jsp.PageContext _jspx_page_context = null;

try {
response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response,
null, true, 8192, true);
_jspx_page_context = pageContext;
application = pageContext.getServletContext();
config = pageContext.getServletConfig();
session = pageContext.getSession();
out = pageContext.getOut();
_jspx_out = out;

out.write('\r');
out.write('\n');

String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";

out.write("\r\n");
out.write("<!DOCTYPE html PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\" \"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd\">\r\n");
out.write("<html>\r\n");
out.write("<head>\r\n");
out.write("<meta http-equiv=\"Content-Type\" content=\"text/html; charset=UTF-8\">\r\n");
out.write("<title>First Jsp</title>\r\n");
out.write("</head>\r\n");
out.write("<body>\r\n");

out.print("hello jsp");

out.write("\r\n");
out.write("</body>\r\n");
out.write("</html>");
} catch (java.lang.Throwable t) {
if (!(t instanceof javax.servlet.jsp.SkipPageException)){
out = _jspx_out;
if (out != null && out.getBufferSize() != 0)
try {
if (response.isCommitted()) {
out.flush();
} else {
out.clearBuffer();
}
} catch (java.io.IOException e) {}
if (_jspx_page_context != null) _jspx_page_context.handlePageException(t);
else throw new ServletException(t);
}
} finally {
_jspxFactory.releasePageContext(_jspx_page_context);
}
}
}

我们可以看到，index_jsp这个类是继承 org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase这个类的，通过查看Tomcat服务器的源代码，可以知道在apache-tomcat-7.0.67-src\java\org\apache\jasper\runtime目录下存HttpJspBase这个类的源代码文件，如下图所示：

我们可以看看HttpJsBase这个类的源代码，如下所示：

/*
* Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
* contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
* this work for additional information regarding copyright ownership.
* The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
* (the "License"); you may not use this file except in compliance with
* the License.  You may obtain a copy of the License at
*
*      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 *
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/

package org.apache.jasper.runtime;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.jsp.HttpJspPage;

import org.apache.jasper.compiler.Localizer;

/**
* This is the super class of all JSP-generated servlets.
*
* @author Anil K. Vijendran
*/
public abstract class HttpJspBase extends HttpServlet implements HttpJspPage {

private static final long serialVersionUID = 1L;

protected HttpJspBase() {
}

@Override
public final void init(ServletConfig config)
throws ServletException
{
super.init(config);
jspInit();
_jspInit();
}

@Override
public String getServletInfo() {
return Localizer.getMessage("jsp.engine.info");
}

@Override
public final void destroy() {
jspDestroy();
_jspDestroy();
}

/**
* Entry point into service.
*/
@Override
public final void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException
{
_jspService(request, response);
}

@Override
public void jspInit() {
}

public void _jspInit() {
}

@Override
public void jspDestroy() {
}

protected void _jspDestroy() {
}

@Override
public abstract void _jspService(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException;
}

HttpJspBase类是继承HttpServlet的，所以HttpJspBase类是一个Servlet，而index_jsp又是继承HttpJspBase类的，所以index_jsp类也是一个Servlet，所以当浏览器访问服务器上的index.jsp页面时，其实就是在访问index_jsp这个Servlet，index_jsp这个Servlet使用_jspService这个方法处理请求。

2、Jsp页面中的html排版标签是如何被发送到客户端的？

浏览器接收到的这些数据

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>First Jsp</title>
</head>
<body>
<%
out.print("hello jsp");
%>
</body>
</html>

都是在_jspService方法中使用如下的代码输出给浏览器的：

out.write('\r');
out.write('\n');

String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";

out.write("\r\n");
out.write("<!DOCTYPE html PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\" \"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd\">\r\n");
out.write("<html>\r\n");
out.write("<head>\r\n");
out.write("<meta http-equiv=\"Content-Type\" content=\"text/html; charset=UTF-8\">\r\n");
out.write("<title>First Jsp</title>\r\n");
out.write("</head>\r\n");
out.write("<body>\r\n");

out.print("hello jsp");

out.write("\r\n");
out.write("</body>\r\n");
out.write("</html>");

在jsp中编写的java代码和html代码都会被翻译到_jspService方法中去，在jsp中编写的java代码会原封不动地翻译成java代码，如<%out.print("Hello Jsp");%>直接翻译成out.print("Hello Jsp");，而HTML代码则会翻译成使用out.write("<html标签>\r\n");的形式输出到浏览器。在jsp页面中编写的html排版标签都是以out.write("<html标签>\r\n");的形式输出到浏览器，浏览器拿到html代码后才能够解析执行html代码。

3、Jsp页面中的java代码服务器是如何执行的？

　　在jsp中编写的java代码会被翻译到_jspService方法中去，当执行_jspService方法处理请求时，就会执行在jsp编写的java代码了，所以Jsp页面中的java代码服务器是通过调用_jspService方法处理请求时执行的。

4、Web服务器在调用jsp时，会给jsp提供一些什么java对象？

　　查看_jspService方法可以看到，Web服务器在调用jsp时，会给Jsp提供如下的8个java对象

final javax.servlet.jsp.PageContext pageContext;
javax.servlet.http.HttpSession session = null;
final javax.servlet.ServletContext application;
final javax.servlet.ServletConfig config;
javax.servlet.jsp.JspWriter out = null;
final java.lang.Object page = this;
javax.servlet.jsp.JspWriter _jspx_out = null;
javax.servlet.jsp.PageContext _jspx_page_context = null;

其中page对象，request和response已经完成了实例化，而其它5个没有实例化的对象通过下面的方式实例化

_jspx_page_context = pageContext;
application = pageContext.getServletContext();
config = pageContext.getServletConfig();
session = pageContext.getSession();
out = pageContext.getOut();
_jspx_out = out;

这8个java对象在Jsp页面中是可以直接使用的，如下所示：

<%
session.setAttribute("name", "session对象");//使用session对象,设置session对象的属性
out.print(session.getAttribute("name")+"<br/>");//获取session对象的属性
pageContext.setAttribute("name", "pageContext对象");//使用pageContext对象,设置pageContext对象的属性
out.print(pageContext.getAttribute("name")+"<br/>");//获取pageContext对象的属性
application.setAttribute("name", "application对象");//使用application对象,设置application对象的属性
out.print(application.getAttribute("name")+"<br/>");//获取application对象的属性
out.print("Hello Jsp"+"<br/>");//使用out对象
out.print("服务器调用index.jsp页面时翻译成的类的名字是："+page.getClass()+"<br/>");//使用page对象
out.print("处理请求的Servlet的名字是："+config.getServletName()+"<br/>");//使用config对象
out.print(response.getContentType()+"<br/>");//使用response对象
out.print(request.getContextPath()+"<br/>");//使用request对象
%>

JSP 本质是一个 Servlet，它的运行也需要容器的支持。

在 JSP 和 Servlet 文件中都可以编写 Java 和 HTML 代码，不同的是，

Servlet 虽然也可以动态的生成页面内容，但更加偏向于逻辑的控制。

JSP 最终被转换成 Servlet 在 jvm 中解释执行，在 JSP 中虽然也可以编写 Java 代码，但它更加偏向于页面视图的展现。

在 MVC 架构模式中，就 JSP 和 Servlet 而言，C 通常由 Servlet 充当，V 通常由 JSP 来充当。

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