Servlet原理

Servlet 体系结构的类层次关系

Servlet（接口）：定义了 Servlet 的核心生命周期方法（如 init()、service()、destroy()），是所有 Servlet 的顶层规范，任何 Servlet 都需实现该接口。
GenericServlet（抽象类）：实现了 Servlet 接口，提供了与协议无关的通用功能（如初始化、销毁等），但未具体处理 HTTP 协议相关逻辑，保留抽象方法。
HttpServlet（抽象类）：继承 GenericServlet，针对 HTTP 协议进行扩展，实现了基于 HTTP 方法（如 GET、POST）的请求分发逻辑（如 doGet()、doPost() 等方法），专注于处理 HTTP 场景。
自定义 Servlet 类：通过继承 HttpServlet，重写对应的方法（如 doGet()、doPost()），实现具体的业务逻辑，以处理客户端的 HTTP 请求。

Servlet资源准备

1、Servlet接口：

Servlet接口的作用：实现Servlet生命周期，定义init()、service(request，response)和destroy()方法。
接口中的方法全都是抽象方法，只定义不实现，方法头默认为public abstract。

import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;public interface Servlet {void init();void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception;void destroy();
}

init() 方法
- 功能：初始化 Servlet 实例。
- 调用时机：Servlet 容器（如 Tomcat）创建 Servlet 实例后立即调用，通常用于资源初始化（如加载配置文件、建立数据库连接等）。
- 注意事项：该方法在 Servlet 的生命周期中仅调用一次。
service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 方法
- 功能：处理客户端请求并返回响应。
- 参数：
  - HttpServletRequest：封装客户端请求信息（如请求头、请求参数、URL 等）。
  - HttpServletResponse：封装服务器响应信息（如状态码、响应头、响应体等）。
- 异常处理：声明抛出 Exception，允许实现类处理各类异常（如 IO 异常、业务异常等）。
- 调用时机：每次接收到客户端请求时，容器会调用该方法。
destroy() 方法
- 功能：销毁 Servlet 实例。
- 调用时机：Servlet 容器关闭或重新加载 Servlet 时调用，通常用于资源释放（如关闭数据库连接、释放文件句柄等）。
- 注意事项：该方法在 Servlet 的生命周期中仅调用一次。

2、GenericServlet抽象类

GenericServlet抽象类实现Servlet接口中的init()方法和destroy()方法。

为什么GenericServlet类是抽象类？

我们知道当一个普通类继承一个接口时，需要对接口中的所有方法进行实现，但这里我们不实现Servlet接口中的service(request，response)方法，因此我们需要把GenericServlet类变成抽象类，因为抽象类不必实现接口中的全部方法。

public abstract class GenericServlet implements Servlet {public void init(){System.out.println("初始化成功");}public void destroy(){System.out.println("销毁成功");}
}

3、HttpServlet抽象类

HttpServlet抽象类实现Servlet接口中的service(request，response)方法

为什么HttpServlet类也是抽象类？

之所以HttpServlet类也是抽象类，是因为普通类中必须对方法进行实现，而在HttpServlet类中，实现service（request，response）方法的逻辑为：如果接收到GET请求，那么执行doGet方法；如果接收到POST请求，那么执行doPost方法。在此我们只需要对doGet和doPost方法进行定义不需要实现，所以HttpServlet只有成为抽象类，才不必实现doGet和doPost方法。

import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;public abstract class HttpServlet  extends GenericServlet {//实现Servlet生命周期的service方法public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {//如果接收到GET请求，那么执行doGet方法if(request.getMethod().equals("GET")){doGet(request,response);}//如果接收到POST请求，那么执行doPost方法else if(request.getMethod().equals("POST")){doPost(request,response);}}protected abstract void doGet(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) throws Exception;protected abstract void doPost(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)throws Exception;
}

4、HttpRequest类

HttpRequest类实现请求路径和请求方法的获取与输出。

public class HttpServletRequest {private String path;private String method;public String getPath(){return path;};public void setPath(String path){this.path = path;}public String getMethod(){return method;}public void setMethod(String method){this.method = method;}
}

5、HttpResponse类

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class HttpServletResponse {private OutputStream outputStream;public HttpServletResponse(OutputStream outputStream){this.outputStream = outputStream;}public void writeServlet(String context) throws IOException{outputStream.write(context.getBytes());}
}

I/0请求

客户端向浏览器发出的请求，浏览器不会主动向客户端发送请求

1、请求方式
HTTP协议的请求方式有很多，在这里我们只介绍GET请求和POST请求。

（1）GET请求
通过URL传递参数，URL与参数之间用？隔开，多个参数用&隔开，也是表单的默认提交方式。
GET传送的数据量较小，这主要是因为受到URL长度的限制。
GET会将数据显示到URL当中不安全。
基于以上三个特点，GET一般用于直接获取数据，提高查询速度。

请求头

Accept-Encoding：gzip，deflate，br----浏览器所使用的语言
Host：www.baidu.com----远程主机
Cookie----cookie
User-Agent----浏览器类型

请求正文

即我们想要请求的信息。

Socket

Socket（套接字）是计算机网络编程中用于实现网络通信的关键编程接口（API），它是对底层网络协议（如 TCP/IP）的封装，为开发者提供了便捷的网络通信能力，屏蔽了协议底层的复杂实现细节。

一、Socket 的核心作用

标识进程通信：网络中主机靠 IP 地址唯一标识，而主机内的进程通信依赖 “协议 + 端口”。Socket 结合 IP 地址与端口号（如 IP 地址:端口号），唯一标识网络中的进程，实现不同主机进程间的数据交互。
提供通信能力：如同 “发动机”，为程序提供发送和接收数据的网络通信基础能力，支持多种网络协议的应用开发。

二、Socket 的常见类型

流式套接字（SOCK_STREAM）
- 基于 TCP 协议，提供面向连接、可靠的数据传输。
- 确保数据无差错、无重复发送，并按顺序接收，内置流量控制（如网页浏览、文件传输）。
数据包套接字（SOCK_DGRAM）
- 基于 UDP 协议，提供无连接服务。
- 不保证数据传输的可靠性，可能丢失、重复或乱序（如视频会议、在线游戏）。
原始套接字（SOCK_RAW）
- 允许直接访问较低层次协议（如 IP、ICMP），用于网络底层机制调试、新协议开发或网络监听。

三、Socket 的工作流程

服务端：
1. 初始化 Socket 对象，指定协议族（如 AF_INET 表示 IPv4）和套接字类型（如 SOCK_STREAM）。
2. 绑定（bind）服务端的 IP 地址和端口号。
3. 对端口进行监听（listen），等待客户端连接。
4. 接受连接（accept），与客户端建立通信链路后，通过读写操作（如 read/write、recv/send）传输数据。
5. 通信结束后关闭连接。
客户端：
1. 初始化 Socket 对象。
2. 连接（connect）到服务端的 IP 地址和端口。
3. 连接成功后，发送请求数据并接收响应。
4. 通信结束后关闭连接。

四、Socket 与协议的关系

Socket 是工具层：它是网络通信的编程接口，而非具体协议，支持基于 TCP、UDP 等协议的通信。
TCP 和 UDP 是实现方式：
- TCP 是面向连接的可靠协议，适合对数据准确性要求高的场景。
- UDP 是无连接的轻量级协议，适合对实时性要求高、容忍少量丢包的场景。

五、通俗比喻辅助理解

将 Socket 比作 “邮局”：

每个程序（进程）如同 “城市”，需通过 “邮局（Socket）” 收发信息（数据）。
邮局（Socket）负责处理邮件（数据）发送的复杂细节（如分类、路由），程序员无需关心底层网络协议（如 TCP/IP）的复杂实现，只需通过简单接口（如发信、收信操作）即可完成通信。
不同的邮寄方式（如普通信件、快递）类似 Socket 支持的不同协议（TCP 可靠、UDP 快速但不保证送达）。

package Servlet.test;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Server {public static void main(String[] args) {// 使用try-with-resources自动关闭ServerSockettry (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {System.out.println("服务器启动，监听端口: 8080");// 循环监听多个客户端连接while (true) {try (Socket socket = serverSocket.accept();InputStream inputStream = socket.getInputStream();BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8"))) {System.out.println("客户端连接成功: " + socket.getInetAddress());// 读取HTTP请求String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {if (line.isEmpty()) { // 空行表示HTTP请求头结束break;}System.out.println("请求行: " + line);}// 返回简单的HTTP响应String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +"Content-Type: text/html\r\n" +"\r\n" +"<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>";socket.getOutputStream().write(response.getBytes("UTF-8"));} catch (IOException e) {System.err.println("处理客户端连接时发生异常: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}} catch (IOException e) {System.err.println("服务器启动失败: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}