如何基于 Servlet 进行开发

随着 spring 的崛起以及其功能的完善,现在可能绝大部分项目的开发都是使用 spring(全家桶) 来进行开发,spring也确实和其名字一样,是开发者的春天,spring 解放了程序员的双手,而等到 springboot出来之后配置文件大大减少,更是进一步解放了程序员的双手,但是也正是因为spring家族产品的强大,使得我们习惯了面向 spring 开发,那么假如有一天没有了 spring,是不是感觉心里一空,可能一下子连最基本的接口都不会写了,尤其是没有接触过servlet编程的朋友。因为加入没有了 spring 等框架,那么我们就需要利用最原生的 servlet 来自己实现接口路径的映射,对象也需要自己进行管理。
    # spring 能帮我们做什么
    spring 是为解决企业级应用开发的复杂性而设计的一款框架,spring 的设计理念就是:简化开发。
在 spring 框架中,一切对象都是 bean,所以其通过面向 bean 编程(bop),结合其核心思想依赖注入(di)和面向切面((aop)编程,spring 实现了其伟大的简化开发的设计理念。
      # 控制反转(ioc)
    ioc 全称为:inversion of control。控制反转的基本概念是:不用创建对象,但是需要描述创建对象的方式。
    简单的说我们本来在代码中创建一个对象是通过 new 关键字,而使用了 spring 之后,我们不在需要自己去 new 一个对象了,而是直接通过容器里面去取出来,再将其自动注入到我们需要的对象之中,即:依赖注入。
    也就说创建对象的控制权不在我们程序员手上了,全部交由 spring 进行管理,程序要只需要注入就可以了,所以才称之为控制反转
    # 依赖注入(di)   依赖注入(dependency injection,di)就是 spring 为了实现控制反转的一种实现方式,所有有时候我们也将控制反转直接称之为依赖注入。
    # 面向切面编程(aop)   aop 全称为:aspect oriented programming。aop是一种编程思想,其核心构造是方面(切面),即将那些影响多个类的公共行为封装到可重用的模块中,而使原本的模块内只需关注自身的个性化行为。
    aop 编程的常用场景有:authentication(权限认证)、auto caching(自动缓存处理)、error handling(统一错误处理)、debugging(调试信息输出)、logging(日志记录)、transactions(事务处理)等。
    # 利用 spring 来完成 hello world   最原生的 spring 需要较多的配置文件,而 springboot 省略了许多配置,相比较于原始的 spring 又简化了不少,在这里我们就以 springboot 为例来完成一个简单的接口开发。
    1、新建一个 maven 项目,pom 文件中引入依赖(省略了少部分属性):
org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.4.0 org.springframework.boot spring-boot-starter     org.springframework.boot spring-boot-starter-web     2、新建一个 hellocontroller 类:    package com.lonely.wolf.note.springboot.demo;import org.springframework.web.bind.annotation.getmapping;import org.springframework.web.bind.annotation.requestmapping;import org.springframework.web.bind.annotation.restcontroller;@restcontroller@requestmapping(/hello)public class hellocontroller { @getmapping(/demo) public string helloworld(string name){ return hello: + name; }}    3、最后新建一个 springboot 启动类:    package com.lonely.wolf.note.springboot;import org.springframework.boot.springapplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.springbootapplication;@springbootapplication(scanbasepackages = com.lonely.wolf.note.springboot)class myspringbootapplication { public static void main(string[] args) { springapplication.run(myspringbootapplication.class, args); }}    4、现在就可以输入测试路径:http://localhost:8080/hello/demo?name=双子孤狼 进行测试,正常输出:hello:双子孤狼。   我们可以看到,利用 springboot 来完成一个简单的应用开发非常简单,可以不需要任何配置完成一个简单的应用,这是因为 springboot 内部已经做好了约定(约定优于配置思想),包括容器 tomcat 都被默认集成,所以我们不需要任何配置文件就可以完成一个简单的 demo 应用。   # 假如没有了 spring   通过上面的例子我们可以发现,利用 spring 来完成一个 hello world 非常简单,但是假如没有了 spring,我们又该如何完成这样的一个 hello world 接口呢?   # 基于 servlet 开发   在还没有框架之前,编程式基于原始的 servlet 进行开发,下面我们就基于原生的 servlet 来完成一个简单的接口调用。   1、pom 文件引入依赖,需要注意的是,package 属性要设置成 war 包,为了节省篇幅,这里没有列出 pom 完整的信息:    war javax.servlet servlet-api 2.4         org.apache.commons commons-lang3 3.7         com.alibaba fastjson 1.2.72     2、在 src/main 下面新建文件夹 webapp/web-inf,然后在 web-inf 下面新建一个 web.xml 文件:     lonely wolf web application helloservlet com.lonely.wolf.mini.spring.servlet.helloservlet helloservlet /hello/*     这里面定义了 selvlet 和 servlet-mapping 两个标签,这两个标签必须一一对应,上面的标签定义了 servlet 的位置,而下面的 servlet-mapping 文件定义了路径的映射,这两个标签通过 servlet-name 标签对应。   3、新建一个 helloservlet 类继承 httpservlet:    package com.lonely.wolf.mini.spring.servlet;import javax.servlet.servletexception;import javax.servlet.http.httpservlet;import javax.servlet.http.httpservletrequest;import javax.servlet.http.httpservletresponse;import java.io.ioexception;/** * 原始servlet接口编写,一般需要实现get和post方法,其他方法可以视具体情况选择性继承 */public class helloservlet extends httpservlet { @override protected void doget(httpservletrequest request, httpservletresponse response) throws servletexception, ioexception { this.dopost(request,response);    } @override protected void dopost(httpservletrequest request, httpservletresponse response) throws servletexception, ioexception { response.setcontenttype(text/html;charset=utf-8); response.getwriter().write(hello: + request.getparameter(name)); }}    4、执行 maven 打包命令,确认成功打包成 war 包:
5、run-->edit configurations,然后点击左上角的 + 号,新建一个 tomcat server,如果是第一次配置,默认没有 tomcat server 选项,需要点击底部的 xx more items...:
6、点击右边的 deployment,然后按照下图依次点击,最后在弹框内找到上面打包好的 war 包文件:
7、选中之后,需要注意的是,下面 application context 默认会带上 war 包名,为了方便,我们需要把它删掉,即不用上下文路径,只保留一个根路径 / (当然上下文也可以保留,但是每次请求都要带上这一部分), 再选择 apply,点击 ok,即可完成部署:
8、最后我们在浏览器输入请求路径http://localhost:8080/hello?name=双子孤狼,即可得到返回:hello:双子孤狼。   上面我们就完成了一个简单的 基于servlet 的接口开发,可以看到,配置非常麻烦,每增加一个 servlet 都需要增加对应的配置,所以才会有许多框架的出现来帮我们简化开发,比如原来很流行的 struts2 框架,当然现在除了一些比较老的项目,一般我们都很少使用,而更多的是选择 spring 框架来进行开发。   # 模仿 spring   spring 的源码体系非常庞大,大部分人对其源码都敬而远之。确实,spring 毕竟经过了这么多年的迭代,功能丰富,项目庞大,不是一下子就能看懂的。虽然 spring 难以理解,但是其最核心的思想仍然是我们上面介绍的几点,接下来就基于 spring 最核心的部分来模拟,自己动手实现一个超级迷你版本的 spring(此版本并不包含 aop 功能)。   1、pom 依赖和上面保持不变,然后 web.xml 作如下改变,这里会拦截所有的接口 /*,然后多配置了一个参数,这个参数其实也是为了更形象的模拟 spring:    
mydispatcherservlet com.lonely.wolf.mini.spring.v1.mydispatcherservlet defaultconfig application.properties mydispatcherservlet /*    2、在 respurces 下面新建一个配置文件 application.properties,用来定义扫描的基本路径:  basepackages=com.lonely.wolf.mini.spring    3、创建一些相关的注解类:    package com.lonely.wolf.mini.spring.annotation;import java.lang.annotation.*;@target({elementtype.field})@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @interface wolfautowired { string value() default ;}package com.lonely.wolf.mini.spring.annotation;import java.lang.annotation.*;@target({elementtype.type})@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @interface wolfcontroller { string value() default ;}package com.lonely.wolf.mini.spring.annotation;import java.lang.annotation.*;@target({elementtype.method})@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @interface wolfgetmapping { string value() default ;}package com.lonely.wolf.mini.spring.annotation;import java.lang.annotation.*;@target({elementtype.parameter})@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @interface wolfrequestparam { string value() default ;}package com.lonely.wolf.mini.spring.annotation;import java.lang.annotation.*;@target({elementtype.type})@retention(retentionpolicy.runtime)@documentedpublic @interface wolfservice { string value() default ;}    4、这个时候最核心的逻辑就是 mydispatcherservlet 类了:    package com.lonely.wolf.mini.spring.v1;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.*;import com.lonely.wolf.mini.spring.v1.config.myconfig;import org.apache.commons.lang3.stringutils;import javax.servlet.servletconfig;import javax.servlet.servletexception;import javax.servlet.http.httpservlet;import javax.servlet.http.httpservletrequest;import javax.servlet.http.httpservletresponse;import java.io.file;import java.io.ioexception;import java.io.inputstream;import java.lang.annotation.annotation;import java.lang.reflect.field;import java.lang.reflect.method;import java.net.url;import java.util.*;public class mydispatcherservlet extends httpservlet { private myconfig myconfig = new myconfig(); private list classnamelist = new arraylist(); private map ioccontainermap = new hashmap();    private map handlermappingmap = new hashmap(); @override protected void doget(httpservletrequest request, httpservletresponse response) throws servletexception, ioexception { this.dopost(request,response);    } @override protected void dopost(httpservletrequest request, httpservletresponse response) throws servletexception, ioexception { try { this.dodispatch(request, response); } catch (exception e) { e.printstacktrace(); }    } private void dodispatch(httpservletrequest request, httpservletresponse response) throws exception{ string requesturl = this.formaturl(request.getrequesturi()); handlermapping handlermapping = handlermappingmap.get(requesturl); if (null == handlermapping){ response.getwriter().write(404 not found); return;        } //获取方法中的参数类型 class[] paramtypearr = handlermapping.getmethod().getparametertypes();        object[] paramarr = new object[paramtypearr.length]; for (int i=0;i 初始化配置文件,拿到配置文件中配置的参数信息(对应方法:doloadconfig)。
拿到第 1 步加载出来的配置文件,获取到需要扫描的包路径,然后将包路径进行转换成实际的磁盘路径,并开始遍历磁盘路径下的所有 class 文件,最终经过转换之后得到扫描路径下的所有类的全限定类型,存储到全局变量 classnamelist 中(对应方法:doscanpacakge)。
根据第 2 步中得到的全局变量 classnamelist 中的类通过反射进行初始化(需要注意的是只会初始化加了指定注解的类)并将得到的对应关系存储到全局变量 ioccontainermap 中(即传说中的 ioc 容器),其中 key 值为注解中的 value 属性,如 value 属性为空,则默认取首字母小写的类名作为 key 值进行存储(对应方法:doinitializedclass)。
这一步比较关键,需要对 ioc 容器中的所有类的属性进行赋值并且需要对 controller 中的请求路径进行映射存储,为了确保最后能顺利调用 controller 中的方法,还需要将方法的参数进行存储 。对属性进行映射时只会对加了注解的属性进行映射,映射时会从 ioc 容器中取出第 3 步中已经初始化的实例对象进行赋值,最后将请求路径和 controller 中方法的映射关系存入变量 handlermappingmap,key 值为请求路径,value 为方法的相关信息 (对应方法:dodependencyinjection)。
  6、存储请求路径和方法的映射关系时,需要用到 handlermapping 类来进行存储:    
package com.lonely.wolf.mini.spring.v1;import java.lang.reflect.method;import java.util.map;//省略了getter/setter方法public class handlermapping { private string requesturl; private object target;//保存方法对应的实例 private method method;//保存映射的方法 private map methodparams;//记录方法参数}    7、初始化完成之后,因为拦截了 /* ,所以调用任意接口都会进入 mydispatcherservlet ,而且最终都会执行方法 dodispatch,执行这个方法时会拿到请求的路径,然后和全局变量 handlermappingmap 进行匹配,匹配不上则返回 404,匹配的上则取出必要的参数进行赋值,最后通过反射调用到 controller 中的相关方法。   8、新建一个 hellocontroller 和 helloservice 来进行测试:    package com.lonely.wolf.mini.spring.controller;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.wolfautowired;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.wolfcontroller;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.wolfgetmapping;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.wolfrequestparam;import com.lonely.wolf.mini.spring.service.helloservice;import javax.servlet.http.httpservletrequest;import javax.servlet.http.httpservletresponse;import java.io.ioexception;@wolfcontrollerpublic class hellocontroller { @wolfautowired    private helloservice helloservice; @wolfgetmapping(/hello) public void query(httpservletrequest request,httpservletresponse response, @wolfrequestparam(name) string name) throws ioexception { response.setcontenttype(text/html;charset=utf-8); response.getwriter().write(hello: + name); }}package com.lonely.wolf.mini.spring.service;import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.wolfservice;@wolfservice(value = hello_service)//为了演示能否正常取value属性public class helloservice {}    9、输入测试路径:http://localhost:8080////hello?name=双子孤狼, 进行测试发现可以正常输出:hello:双子孤狼。   上面这个例子只是一个简单的演示,通过这个例子只是希望在没有任何框架的情况下,我们也能知道如何完成一个简单的应用开发。例子中很多细节都没有进行处理,仅仅只是为了体验一下 spring 的核心思想,并了解 spring 到底帮助我们做了什么,实际上 spring 能帮我们做的事情远比这个例子中多得多,spring 体系庞大,设计优雅,经过了多年的迭代优化,是一款非常值得研究的框架。   # 总结   本文从介绍 spring 核心功能开始入手,从如何利用 spring 完成一个应用开发,讲述到假如没有 spring 我们该如何基于 servlet 进行开发,最后再通过一个简单的例子体验了 spring 的核心思想。  


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