Servlet 规范

gongchengship / 2025-02-15 / 原文

Java Servlet 规范是由 Java 社区流程（Java Community Process, JCP）开发的一组标准接口和协议，定义了 Java Web 应用程序中的 Servlet 和相关组件如何与 Web 服务器交互。Servlet 规范旨在为 Java Web 应用开发者提供一个统一的、平台无关的标准，使得开发、部署和管理 Java Web 应用变得更高效和便捷。

Servlet 规范的核心内容包括 Servlet 生命周期、请求和响应处理、会话管理、安全性等。以下是 Java Servlet 规范的详细描述：

1. Servlet 生命周期

Servlet 生命周期描述了 Servlet 的创建、运行和销毁过程，由 Servlet 容器（如 Tomcat）进行管理。主要包含以下方法：

init()：当容器加载和初始化 Servlet 时调用。通常用于初始化资源，例如数据库连接、文件资源等。init() 方法在 Servlet 的整个生命周期内仅执行一次。
service()：每当有请求到达 Servlet 时调用，负责响应 HTTP 请求。service() 方法会根据请求的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE 等）分发到相应的 doGet()、doPost() 等方法。
destroy()：在 Servlet 被卸载或应用停止时调用。该方法用于释放 Servlet 占用的资源。destroy() 方法在 Servlet 的生命周期内只执行一次。

2. 请求和响应

Servlet 规范规定了如何处理客户端请求和生成响应。ServletRequest 和 ServletResponse 是处理请求和响应的核心接口。

ServletRequest：封装了客户端的请求信息，包括请求参数、请求头、请求体、客户端 IP 地址等。ServletRequest 的子接口 HttpServletRequest 专门用于 HTTP 请求，提供了更丰富的 HTTP 特定信息和方法。
ServletResponse：用于将响应返回给客户端，包括设置响应状态码、响应头和响应体。ServletResponse 的子接口 HttpServletResponse 允许设置 HTTP 状态码、Cookie、重定向等 HTTP 特定的响应。

3. Servlet 线程模型

Servlet 规范规定了 Servlet 的线程模型，以确保线程安全：

单实例多线程：Servlet 容器通常为每个 Servlet 创建一个实例，并使用该实例的多线程来处理多个请求。这意味着 Servlet 必须是线程安全的，避免使用实例变量或确保实例变量的线程安全。
SingleThreadModel（已废弃）：早期版本提供了 SingleThreadModel 接口来确保每个请求都使用单独的 Servlet 实例处理，但这种方法效率较低，已在现代 Servlet 规范中废弃。

4. 会话管理

Servlet 规范提供了会话管理的机制，用于在客户端和服务器之间保持状态：

HTTP Session：HttpSession 用于在多个请求之间保存用户会话数据。HttpSession 可以在会话期间存储数据，通常以 Cookie 或 URL 重写的方式在客户端和服务器间传递会话 ID。
Cookie 和 URL 重写：HttpServletResponse 提供了设置 Cookie 的方法。若客户端不支持 Cookie，容器可以通过 URL 重写的方式将会话 ID 添加到 URL 中，以确保会话的连续性。

5. 过滤器和监听器

Servlet 规范提供了 Filter 和 Listener 的机制，用于在请求和响应的生命周期中进行预处理和事件监听：

Filter：Filter 允许在请求到达 Servlet 之前和响应返回客户端之前对请求或响应进行处理。典型应用场景包括身份验证、日志记录、编码设置等。
Listener：Listener 是事件监听器，用于监听和处理特定事件（如会话创建、销毁等）。常用的监听器包括 ServletContextListener、HttpSessionListener 和 ServletRequestListener 等，分别用于监控应用、会话、请求的生命周期事件。

6. 安全性

Servlet 规范规定了基于角色的访问控制和认证机制，确保 Web 应用的安全：

基于角色的访问控制：Servlet 规范支持基于角色的访问控制（Role-Based Access Control, RBAC）。可以通过 web.xml 中的 <security-constraint> 定义受保护的资源，并使用 <auth-constraint> 配置访问角色。
认证和授权：Servlet 规范支持基本认证（Basic Authentication）、摘要认证（Digest Authentication）、表单认证（Form-Based Authentication）和客户端证书认证（Client Certificate Authentication）等多种认证方式。
SSL/TLS 支持：Servlet 容器可以配置为支持 SSL/TLS 加密，以确保客户端和服务器之间通信的安全性。

7. 异步处理

从 Servlet 3.0 开始，Servlet 规范引入了异步处理能力，使 Servlet 能够在处理长时间任务时不阻塞线程：

异步请求：通过 HttpServletRequest 的 startAsync() 方法开启异步模式，使请求在执行耗时任务时释放容器线程，待任务完成后再由容器将响应返回客户端。
异步监听器：异步处理过程中，可以通过 AsyncListener 监听任务的开始、完成、超时等事件，以便在特定事件上执行相应操作。

8. 文件上传和下载支持

Servlet 3.0 引入了对文件上传的支持，允许使用 @MultipartConfig 注解和 getPart() 方法来简化文件上传处理。

@MultipartConfig：通过在 Servlet 上使用 @MultipartConfig 注解，允许处理 multipart/form-data 类型的请求，从而轻松实现文件上传。
getPart() 方法：HttpServletRequest 提供了 getPart() 和 getParts() 方法，分别用于获取单个或多个上传文件的内容。

9. 配置和部署

Servlet 规范允许通过注解和配置文件定义 Servlet 的部署描述：

注解：通过注解（如 @WebServlet、@WebFilter、@WebListener）可以定义 Servlet、Filter 和 Listener，使得不需要依赖 web.xml 文件即可配置 Web 应用。
web.xml：web.xml 是 Web 应用的部署描述符文件，包含了应用的 Servlet、Filter、Listener 配置以及安全、会话等相关配置信息。