Web服務(wù)器工作原理概述

很多時候我們都想知道，web容器或web服務(wù)器（比如Tomcat或者jboss）是怎樣工作的？它們是怎樣處理來自全世界的http請求的？它們在幕后做了什么動作？Java Servlet API（例如ServletContext，ServletRequest，ServletResponse和Session這些類）在其中扮演了什么角色？這些都是web應(yīng)用開發(fā)者或者想成為web應(yīng)用開發(fā)者的人必須要知道的重要問題或概念。在這篇文章里，我將會盡量給出以上某些問題的答案。

文章章節(jié)

• 什么是web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和web容器？
• 什么是Servlet？他們有什么作用？
• 什么是ServletContext？它由誰創(chuàng)建？
• ServletRequest和ServletResponse從哪里進(jìn)入生命周期？
• 如何管理Session？知道cookie嗎？
• 如何確保線程安全？

什么是web服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器和web容器？

我先討論web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。讓我在用一句話大概講講：

“在過去它們是有區(qū)別的，但是這兩個不同的分類慢慢地合并了，而如今在大多在情況下和使用中可以把它們看成一個整體。”

在Mosaic瀏覽器（通常被認(rèn)為是第一個圖形化的web瀏覽器）和超鏈接內(nèi)容的初期，演變出了“web服務(wù)器”的新概念，它通過HTTP協(xié)議來提供靜態(tài)頁面內(nèi)容和圖片服務(wù)。在那個時候，大多數(shù)內(nèi)容都是靜態(tài)的，并且HTTP 1.0只是一種傳送文件的方式。但在不久后web服務(wù)器提供了CGI功能。這意味著我們可以為每個web請求啟動一個進(jìn)程來產(chǎn)生動態(tài)內(nèi)容。現(xiàn)在，HTTP協(xié)議已經(jīng)很成熟了并且web服務(wù)器變得更加復(fù)雜，擁有了像緩存、安全和session管理這些附加功能。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，我們從Kiva和NetDynamics學(xué)會了公司專屬的基于Java的服務(wù)器端技術(shù)。這些技術(shù)最終全都融入到我們今天依然在大多數(shù)應(yīng)用開發(fā)里使用的JSP中。

以上是關(guān)于web服務(wù)器的。現(xiàn)在我們來討論應(yīng)用服務(wù)器。

在同一時期，應(yīng)用服務(wù)器已經(jīng)存在并發(fā)展很長一段時間了。一些公司為Unix開發(fā)了Tuxedo（面向事務(wù)的中間件）、TopEnd、Encina等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是從類似IMS和CICS的主機(jī)應(yīng)用管理和監(jiān)控環(huán)境衍生而來的。大部分的這些產(chǎn)品都指定了“封閉的”產(chǎn)品專用通信協(xié)議來互連胖客戶機(jī)(“fat” client)和服務(wù)器。在90年代，這些傳統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器產(chǎn)品開始嵌入HTTP通信功能，剛開始要利用網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)。不久后它們之間的界線開始變得模糊了。

同時，web服務(wù)器越來越成熟，可以處理更高的負(fù)載、更多的并發(fā)和擁有更好的特性；應(yīng)用服務(wù)器開始添加越來越多的基于HTTP的通信功能。所有的這些導(dǎo)致了web服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器的界線變得更窄了。

目前，“應(yīng)用服務(wù)器”和“web服務(wù)器”之間的界線已經(jīng)變得模糊不清了。但是人們還把這兩個術(shù)語區(qū)分開來，作為強(qiáng)調(diào)使用。

當(dāng)有人說到“web服務(wù)器”時，你通常要把它認(rèn)為是以HTTP為核心、web UI為向?qū)У膽?yīng)用。當(dāng)有人說到“應(yīng)用服務(wù)器”時，你可能想到“高負(fù)載、企業(yè)級特性、事務(wù)和隊(duì)列、多通道通信（HTTP和更多的協(xié)議）”。但現(xiàn)在提供這些需求的基本上都是同一個產(chǎn)品。

以上就是關(guān)于web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器的全部內(nèi)容。現(xiàn)在我們來看看第三個術(shù)語，即web容器。

在Java方面，web容器一般是指Servlet容器。Servlet容器是與Java Servlet交互的web容器的組件。web容器負(fù)責(zé)管理Servlet的生命周期、把URL映射到特定的Servlet、確保URL請求擁有正確的訪問權(quán)限和更多類似的服務(wù)。綜合來看，Servlet容器就是用來運(yùn)行你的Servlet和維護(hù)它的生命周期的運(yùn)行環(huán)境。

什么是Servlet？他們有什么作用？

在Java里，Servlet使你能夠編寫根據(jù)請求動態(tài)生成內(nèi)容的服務(wù)端組件。事實(shí)上，Servlet是一個在javax.servlet包里定義的接口。它為Servlet的生命周期聲明了三個基本方法——init()、service()和destroy()。每個Servlet都要實(shí)現(xiàn)這些方法（在SDK里定義或者用戶定義）并在它們的生命周期的特定時間由服務(wù)器來調(diào)用這些方法。

類加載器通過懶加載（lazy-loading）或者預(yù)加載（eager loading）自動地把Servlet類加載到容器里。每個請求都擁有自己的線程，而一個Servlet對象可以同時為多個線程服務(wù)。當(dāng)Servlet對象不再被使用時，它就會被JVM當(dāng)做垃圾回收掉。

什么是ServletContext？它由誰創(chuàng)建？

當(dāng)Servlet容器啟動時，它會部署并加載所有的web應(yīng)用。當(dāng)web應(yīng)用被加載時，Servlet容器會一次性為每個應(yīng)用創(chuàng)建Servlet上下文（ServletContext）并把它保存在內(nèi)存里。Servlet容器會處理web應(yīng)用的web.xml文件，并且一次性創(chuàng)建在web.xml里定義的Servlet、Filter和Listener，同樣也會把它們保存在內(nèi)存里。當(dāng)Servlet容器關(guān)閉時，它會卸載所有的web應(yīng)用和ServletContext，所有的Servlet、Filter和Listner實(shí)例都會被銷毀。

從Java文檔可知，ServletContext定義了一組方法，Servlet使用這些方法來與它的Servlet容器進(jìn)行通信。例如，用來獲取文件的MIME類型、轉(zhuǎn)發(fā)請求或者編寫日志文件。在web應(yīng)用的部署文件（deployment descriptor）標(biāo)明“分布式”的情況下，web應(yīng)用的每一個虛擬機(jī)都擁有一個上下文實(shí)例。在這種情況下，不能把Servlet上下文當(dāng)做共享全局信息的變量（因?yàn)樗男畔⒁呀?jīng)不具有全局性了）。可以使用外部資源來代替，比如數(shù)據(jù)庫。

ServletRequest和ServletResponse從哪里進(jìn)入生命周期？

Servlet容器包含在web服務(wù)器中，web服務(wù)器監(jiān)聽來自特定端口的HTTP請求，這個端口通常是80。當(dāng)客戶端（使用web瀏覽器的用戶）發(fā)送一個HTTP請求時，Servlet容器會創(chuàng)建新的HttpServletRequest和HttpServletResponse對象，并且把它們傳遞給已經(jīng)創(chuàng)建的Filter和URL模式與請求URL匹配的Servlet實(shí)例的方法，所有的這些都使用同一個線程。

request對象提供了獲取HTTP請求的所有信息的入口，比如請求頭和請求實(shí)體。response對象提供了控制和發(fā)送HTTP響應(yīng)的便利方法，比如設(shè)置響應(yīng)頭和響應(yīng)實(shí)體（通常是JSP生成的HTML內(nèi)容）。當(dāng)HTTP響應(yīng)被提交并結(jié)束后，request和response對象都會被銷毀。

如何管理Session？知道cookie嗎？

當(dāng)客戶端第一次訪問web應(yīng)用或者第一次使用request.getSession()獲取HttpSession時，Servlet容器會創(chuàng)建Session，生成一個long類型的唯一ID（你可以使用session.getId()獲取它）并把它保存在服務(wù)器的內(nèi)存里。Servlet容器同樣會在HTTP響應(yīng)里設(shè)置一個Cookie，cookie的名是JSESSIONID并且cookie的值是session的唯一ID。

根據(jù)HTTP cookie規(guī)范（正規(guī)的web瀏覽器和web服務(wù)器必須遵守的約定），在cookie的有效期間，客戶端（web瀏覽器）之后的請求都要把這個cookie返回給服務(wù)器。Servlet容器會利用帶有名為JSESSIONID的cookie檢測每一個到來的HTTP請求頭，并使用cookie的值從服務(wù)器內(nèi)容里獲取相關(guān)的HttpSession。

HttpSession會一直存活著，除非超過一段時間沒使用。你可以在web.xml里設(shè)定這個時間段，默認(rèn)時間段是30分鐘。因此，如果客戶端已經(jīng)超過30分鐘沒有訪問web應(yīng)用的話，Servlet容器就會銷毀Session。之后的每一個請求，即使帶有特定的cookie，都再也不會訪問到同一個Session了。servletcontainer會創(chuàng)建一個新的Session。

另外，在客戶端的session cookie擁有一個默認(rèn)的存活時間，這個時間與瀏覽器的運(yùn)行時間相同。因此，當(dāng)用戶關(guān)閉瀏覽器后（所有的標(biāo)簽或者窗口），客戶端的Session就會被銷毀。重新打開瀏覽器后，與之前的Session關(guān)聯(lián)的cookie就再也不會被發(fā)送出去了。再次使用request.getSession()會返回一個全新的HttpSession并且使用一個全新的session ID來設(shè)置cookie。

如何確保線程安全?

你現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)知道所有的請求都在共享Servlet和Filter。這是Java的一個很棒的特性，它是多線程的并且不同的線程（即HTTP請求）可以使用同一個實(shí)例。否則，對每一個請求都重新創(chuàng)建一個實(shí)體會耗費(fèi)很多的資源。

你同樣要知道，你不應(yīng)該使用Servlet或者Filter的實(shí)例變量來存放任何的請求或者會話范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)會被其他Session的所有請求共享。這是非線程安全的！下面的例子說明了這個問題：

public class MyServlet extends HttpServlet

{

    private Object thisIsNOTThreadSafe; //Don't to this

 

    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException

    {

        Object thisIsThreadSafe;

 

        thisIsNOTThreadSafe = request.getParameter("foo"); // BAD!! Shared among all requests!

        thisIsThreadSafe = request.getParameter("foo"); // OK, this is thread safe.

    }

}

不要這樣做，這會導(dǎo)致軟件出bug。

本文轉(zhuǎn)載自 ImportNew