JDoodle上的Java Web开发：Servlet与JSP的快速掌握

# 1. Java Web开发与JDoodle概述

Java Web开发历经多年的发展，已经形成了一套成熟的体系，其核心就是Servlet和JSP技术。本章将简要介绍Java Web开发的重要组件，同时将涉及JDoodle这个在线开发平台的基本信息。

## 1.1 Java Web开发简介

Java Web开发主要指的是利用Java语言和相关技术开发运行在Web服务器上的应用。随着互联网技术的发展，Java Web应用已成为企业级应用的主流选择之一。Java Web开发以Java EE为标准，其中Servlet和JSP是Java EE的核心组件，用于处理客户端请求和生成动态网页。

## 1.2 JDoodle平台概述

JDoodle是一个基于云计算的在线编译器和开发环境，支持多种编程语言，包括Java。它为开发者提供了一个快速编写、测试、分享代码的平台。JDoodle特别适合初学者和进行小型项目的快速原型开发，无需本地环境配置即可直接在线编写Java代码。

在了解Java Web开发和JDoodle平台的基础知识之后，我们将在后续章节深入探讨Servlet和JSP技术的细节，并通过JDoodle平台实践这些知识。

# 2. Servlet基础与深入理解

## 2.1 Servlet技术的核心概念

### 2.1.1 Servlet的生命周期

Servlet 是 Java EE 规范中用于处理客户端请求并产生响应的重要组件。了解 Servlet 的生命周期是掌握其工作原理的关键。Servlet 的生命周期包含了三个主要阶段：实例化、初始化和请求服务。

- **实例化**：当 Web 容器确定需要一个 Servlet 实例来响应请求时，它首先调用 Servlet 的默认构造器来创建 Servlet 实例。
- **初始化**：实例创建后，容器调用 `init()` 方法对 Servlet 进行初始化。`init()` 方法只被调用一次。在这个方法中，你可以执行初始化工作，如加载资源、初始化数据库连接等。
- **请求服务**：一旦 Servlet 被初始化，它就可以接受客户端请求并产生响应了。每次对 Servlet 的请求都会触发调用 `service()` 方法，该方法将请求转给相应的方法处理，如 `doGet()` 或 `doPost()`。
- **销毁**：当 Servlet 容器决定不再保留 Servlet 实例时，会调用 `destroy()` 方法。在这之后，实例最终会被垃圾回收器回收。此方法通常用于释放 Servlet 所占用的资源。

### 2.1.2 Servlet API的基本结构

Servlet API 是一组定义 Servlet 行为的 Java 接口和类。这些 API 允许开发者编写响应 HTTP 请求的代码并动态生成响应内容。Servlet API 的核心组件包括：

- `javax.servlet.Servlet` 接口：定义了所有 Servlet 必须实现的方法，如 `init`, `service`, `destroy` 等。
- `javax.servlet.GenericServlet` 类：一个实现了 `Servlet` 接口的通用 Servlet 类，它为非特定协议的操作提供了默认实现。
- `javax.servlet.http.HttpServlet` 类：扩展自 `GenericServlet`，专门为处理 HTTP 请求而设计。它提供了 `doGet`, `doPost`, `doPut`, `doDelete` 等 HTTP 方法的默认实现。
- Servlet 的配置接口和类：例如 `javax.servlet.ServletConfig` 和 `javax.servlet.ServletContext`，用于管理和访问 Servlet 初始化参数和上下文信息。
- 请求和响应接口和类：例如 `javax.servlet.http.HttpServletRequest` 和 `javax.servlet.http.HttpServletResponse`，提供了对 HTTP 请求和响应对象的方法。

Servlet API 的设计允许开发者编写一次，到处运行的 Web 应用。无论是小型项目还是大型企业级应用，遵循 Servlet 规范可以确保应用的可移植性和可扩展性。

## 2.2 Servlet的请求处理与响应机制

### 2.2.1 GET与POST请求处理

HTTP 协议定义了多种请求方法，其中最常见的是 GET 和 POST。Servlet 程序必须能够处理这两种请求类型。

- **GET 请求处理**：GET 请求通常用于请求静态资源或者执行查询操作。它们将查询参数拼接在 URL 之后。在 Servlet 中，处理 GET 请求通常意味着在 `doGet` 方法中实现逻辑。例如，如果用户想要获取某个产品的信息，Web 容器会调用 `doGet` 方法，并将查询参数（产品ID）传递给 Servlet，然后 Servlet 再将请求转发到相应的资源或处理逻辑。

- **POST 请求处理**：POST 请求通常用于提交数据或上传文件。它们不会在 URL 中包含查询参数，而是将数据包含在 HTTP 请求体中。在 Servlet 中，处理 POST 请求一般在 `doPost` 方法中实现。例如，当用户提交表单时，表单数据作为请求体发送给服务器。Servlet 接收这些数据，并执行相应的业务逻辑，如存储数据或进行处理。

两种方法的处理逻辑虽有不同，但都可以通过请求对象 `HttpServletRequest` 获取所需的信息，并通过响应对象 `HttpServletResponse` 向客户端发送响应。

### 2.2.2 HTTP状态码的应用

HTTP 状态码用于表达服务器对请求的响应状态。每个状态码都有其特定含义，例如：

- `200 OK` 表示请求成功。
- `404 Not Found` 表示请求的资源未找到。
- `500 Internal Server Error` 表示服务器遇到了意外情况，导致其无法完成对请求的处理。

在 Servlet 中，开发者可以在 `HttpServletResponse` 对象上调用 `sendError` 方法来发送一个状态码和（可选的）错误消息。例如，如果请求的资源不存在，Servlet 可以发送 `404` 状态码。

### 2.2.3 输出类型与字符编码

Servlet 在生成响应内容时，需要考虑到内容类型和字符编码。`HttpServletResponse` 对象提供了 `setContentType` 方法来指定输出内容的类型，如 `text/html` 或 `application/json`。正确的设置内容类型是非常重要的，因为客户端依赖于这个信息来决定如何解析响应数据。

字符编码是另一个需要考虑的要点。`response.setContentType` 方法可以接受字符编码作为参数的一部分，例如：

response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");

上面的代码设置响应内容类型为 HTML，并指定了使用 UTF-8 字符编码。正确的字符编码确保了不同语言和符号可以被正确地传输和展示。

## 2.3 Servlet高级特性

### 2.3.1 Servlet过滤器（Filters）

Servlet 过滤器是 Servlet 技术中的一个重要组件，用于在请求到达目标资源之前或响应离开目标资源之后执行额外的处理逻辑。过滤器可以拦截请求，修改请求头或数据，也可以拦截响应，修改响应头或数据。

过滤器由实现了 `javax.servlet.Filter` 接口的类构成，该接口包含三个方法：

- `init(FilterConfig filterConfig)`：在过滤器被容器初始化时调用。
- `doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)`：用于执行过滤逻辑，必须调用 `chain.doFilter(request, response)` 继续请求的处理。
- `destroy()`：在过滤器被容器销毁时调用。

public class MyFilter implements Filter {
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        // 初始化逻辑
    }

    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
        throws IOException, ServletException {
        // 在请求被传递到目标资源之前执行的逻辑
        chain.doFilter(request, response); // 继续请求的处理
        // 在响应被发送到客户端之前执行的逻辑
    }

    public void destroy() {
        // 销毁逻辑
    }
}

通过使用过滤器，开发者可以实现许多高级功能，如身份验证、日志记录、请求处理（如字符集处理、压缩等）、安全检查等。

### 2.3.2 Servlet监听器（Listeners）

Servlet 监听器是另一种高级组件，用于监控 Servlet 容器的事件。监听器可以监控和响应以下事件：

- Servlet 上下文事件（`ServletContextEvent`）：容器初始化和销毁事件。
- Servlet 请求事件（`ServletRequestEvent`）：请求创建和销毁事件。
- Session 事件（`HttpSessionEvent`）：会话创建和销毁事件。

监听器是实现了特定监听器接口的类。例如，一个实现了 `ServletContextListener` 接口的类可以响应上下文的启动和关闭事件。

public class MyServletContextListener implements ServletContextListener {
    public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
        // Servlet 容器初始化时调用
    }

    public void contextDestroyed(ServletContextEvent event) {
        // Servlet 容器销毁时调用
    }
}

通过使用监听器，开发者可以执行初始化任务，比如加载资源、设置监听器、初始化应用范围内的变量等。

### 2.3.3 会话管理

Web 应用中经常需要管理用户的会话，Servlet 提供了强大的会话管理机制。开发者可以利用 `HttpSession` 对象来跟踪用户的状态。`HttpSession` 是存储用户特定信息（如用户登录状态、购物车内容）的机制。

// 获取当前的会话对象，如果不存在则创建一个新的会话对象
HttpSession session = request.getSession(true);

// 设置会话属性
session.setAttribute("user", user);

// 获取会话属性
User user = (User) session.getAttribute("user");

// 销毁会话
session.invalidate();

会话管理机制在 Web 应用中至关重要，它允许应用提供更加个性化的用户体验，并且可以处理诸如用户登录、购物车等场景。

graph LR
    A[用户发起请求] -->|包含会话标识| B[服务器查找会话]
    B -->|会话存在| C[服务器检索会话]
    B -->|会话不存在