创建 Servlet 实例

[size=1.0625]前面已经完成了 Servlet 的解析工作，并且被包装成 StandardWrapper 添加在 Context 容器中，但是它仍然不能为我们工作，它还没有被实例化。下面我们将介绍 Servlet 对象是如何创建的，以及如何被初始化的。

创建 Servlet 对象

[size=1.0625]如果 Servlet 的 load-on-startup 配置项大于 0，那么在 Context 容器启动的时候就会被实例化，前面提到在解析配置文件时会读取默认的 globalWebXml，在 conf 下的 web.xml 文件中定义了一些默认的配置项，其定义了两个 Servlet，分别是：org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet 和 org.apache.jasper.servlet.JspServlet 它们的 load-on-startup 分别是 1 和 3，也就是当 Tomcat 启动时这两个 Servlet 就会被启动。

[size=1.0625]创建 Servlet 实例的方法是从 Wrapper. loadServlet 开始的。loadServlet 方法要完成的就是获取 servletClass 然后把它交给 InstanceManager 去创建一个基于 servletClass.class 的对象。如果这个 Servlet 配置了 jsp-file，那么这个 servletClass 就是 conf/web.xml 中定义的 org.apache.jasper.servlet.JspServlet 了。

[size=1.0625]创建 Servlet 对象的相关类结构图如下：

图 3. 创建 Servlet 对象的相关类结构初始化 Servlet

[size=1.0625]初始化 Servlet 在 StandardWrapper 的 initServlet 方法中，这个方法很简单就是调用 Servlet 的 init 的方法，同时把包装了 StandardWrapper 对象的 StandardWrapperFacade 作为 ServletConfig 传给 Servlet。Tomcat 容器为何要传 StandardWrapperFacade 给 Servlet 对象将在后面做详细解析。

[size=1.0625]如果该 Servlet 关联的是一个 jsp 文件，那么前面初始化的就是 JspServlet，接下去会模拟一次简单请求，请求调用这个 jsp 文件，以便编译这个 jsp 文件为 class，并初始化这个 class。

[size=1.0625]这样 Servlet 对象就初始化完成了，事实上 Servlet 从被 web.xml 中解析到完成初始化，这个过程非常复杂，中间有很多过程，包括各种容器状态的转化引起的监听事件的触发、各种访问权限的控制和一些不可预料的错误发生的判断行为等等。我们这里只抓了一些关键环节进行阐述，试图让大家有个总体脉络。

[size=1.0625]下面是这个过程的一个完整的时序图，其中也省略了一些细节。

图 4. 初始化 Servlet 的时序图（查看大图）Servlet 体系结构

[size=1.0625]我们知道 Java Web 应用是基于 Servlet 规范运转的，那么 Servlet 本身又是如何运转的呢？为何要设计这样的体系结构。

图 5.Servlet 顶层类关联图

[size=1.0625]从上图可以看出 Servlet 规范就是基于这几个类运转的，与 Servlet 主动关联的是三个类，分别是 ServletConfig、ServletRequest 和 ServletResponse。这三个类都是通过容器传递给 Servlet 的，其中 ServletConfig 是在 Servlet 初始化时就传给 Servlet 了，而后两个是在请求达到时调用 Servlet 时传递过来的。我们很清楚 ServletRequest 和 ServletResponse 在 Servlet 运行的意义，但是 ServletConfig 和 ServletContext 对 Servlet 有何价值？仔细查看 ServletConfig 接口中声明的方法发现，这些方法都是为了获取这个 Servlet 的一些配置属性，而这些配置属性可能在 Servlet 运行时被用到。而 ServletContext 又是干什么的呢？ Servlet 的运行模式是一个典型的“握手型的交互式”运行模式。所谓“握手型的交互式”就是两个模块为了交换数据通常都会准备一个交易场景，这个场景一直跟随个这个交易过程直到这个交易完成为止。这个交易场景的初始化是根据这次交易对象指定的参数来定制的，这些指定参数通常就会是一个配置类。所以对号入座，交易场景就由 ServletContext 来描述，而定制的参数集合就由 ServletConfig 来描述。而 ServletRequest 和 ServletResponse 就是要交互的具体对象了，它们通常都是作为运输工具来传递交互结果。

[size=1.0625]ServletConfig 是在 Servlet init 时由容器传过来的，那么 ServletConfig 到底是个什么对象呢？

[size=1.0625]下图是 ServletConfig 和 ServletContext 在 Tomcat 容器中的类关系图。

图 6. ServletConfig 在容器中的类关联图

[size=1.0625]上图可以看出 StandardWrapper 和 StandardWrapperFacade 都实现了 ServletConfig 接口，而 StandardWrapperFacade 是 StandardWrapper 门面类。所以传给 Servlet 的是 StandardWrapperFacade 对象，这个类能够保证从 StandardWrapper 中拿到 ServletConfig 所规定的数据，而又不把 ServletConfig 不关心的数据暴露给 Servlet。

[size=1.0625]同样 ServletContext 也与 ServletConfig 有类似的结构，Servlet 中能拿到的 ServletContext 的实际对象也是 ApplicationContextFacade 对象。ApplicationContextFacade 同样保证 ServletContex 只能从容器中拿到它该拿的数据，它们都起到对数据的封装作用，它们使用的都是门面设计模式。

[size=1.0625]通过 ServletContext 可以拿到 Context 容器中一些必要信息，比如应用的工作路径，容器支持的 Servlet 最小版本等。

[size=1.0625]Servlet 中定义的两个 ServletRequest 和 ServletResponse 它们实际的对象又是什么呢？，我们在创建自己的 Servlet 类时通常使用的都是 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse，它们继承了 ServletRequest 和 ServletResponse。为何 Context 容器传过来的 ServletRequest、ServletResponse 可以被转化为 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 呢？

图 7.Request 相关类结构图

[size=1.0625]上图是 Tomcat 创建的 Request 和 Response 的类结构图。Tomcat 一接受到请求首先将会创建 org.apache.coyote.Request 和 org.apache.coyote.Response，这两个类是 Tomcat 内部使用的描述一次请求和相应的信息类它们是一个轻量级的类，它们作用就是在服务器接收到请求后，经过简单解析将这个请求快速的分配给后续线程去处理，所以它们的对象很小，很容易被 JVM 回收。接下去当交给一个用户线程去处理这个请求时又创建 org.apache.catalina.connector. Request 和 org.apache.catalina.connector. Response 对象。这两个对象一直穿越整个 Servlet 容器直到要传给 Servlet，传给 Servlet 的是 Request 和 Response 的门面类 RequestFacade 和 RequestFacade，这里使用门面模式与前面一样都是基于同样的目的——封装容器中的数据。一次请求对应的 Request 和 Response 的类转化如下图所示：

图 8.Request 和 Response 的转变过程

创建 Servlet 实例

[size=1.0625]前面已经完成了 Servlet 的解析工作，并且被包装成 StandardWrapper 添加在 Context 容器中，但是它仍然不能为我们工作，它还没有被实例化。下面我们将介绍 Servlet 对象是如何创建的，以及如何被初始化的。

创建 Servlet 对象

[size=1.0625]如果 Servlet 的 load-on-startup 配置项大于 0，那么在 Context 容器启动的时候就会被实例化，前面提到在解析配置文件时会读取默认的 globalWebXml，在 conf 下的 web.xml 文件中定义了一些默认的配置项，其定义了两个 Servlet，分别是：org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet 和 org.apache.jasper.servlet.JspServlet 它们的 load-on-startup 分别是 1 和 3，也就是当 Tomcat 启动时这两个 Servlet 就会被启动。

[size=1.0625]创建 Servlet 实例的方法是从 Wrapper. loadServlet 开始的。loadServlet 方法要完成的就是获取 servletClass 然后把它交给 InstanceManager 去创建一个基于 servletClass.class 的对象。如果这个 Servlet 配置了 jsp-file，那么这个 servletClass 就是 conf/web.xml 中定义的 org.apache.jasper.servlet.JspServlet 了。

[size=1.0625]创建 Servlet 对象的相关类结构图如下：

图 3. 创建 Servlet 对象的相关类结构初始化 Servlet

[size=1.0625]初始化 Servlet 在 StandardWrapper 的 initServlet 方法中，这个方法很简单就是调用 Servlet 的 init 的方法，同时把包装了 StandardWrapper 对象的 StandardWrapperFacade 作为 ServletConfig 传给 Servlet。Tomcat 容器为何要传 StandardWrapperFacade 给 Servlet 对象将在后面做详细解析。

[size=1.0625]如果该 Servlet 关联的是一个 jsp 文件，那么前面初始化的就是 JspServlet，接下去会模拟一次简单请求，请求调用这个 jsp 文件，以便编译这个 jsp 文件为 class，并初始化这个 class。

[size=1.0625]这样 Servlet 对象就初始化完成了，事实上 Servlet 从被 web.xml 中解析到完成初始化，这个过程非常复杂，中间有很多过程，包括各种容器状态的转化引起的监听事件的触发、各种访问权限的控制和一些不可预料的错误发生的判断行为等等。我们这里只抓了一些关键环节进行阐述，试图让大家有个总体脉络。

[size=1.0625]下面是这个过程的一个完整的时序图，其中也省略了一些细节。

图 4. 初始化 Servlet 的时序图（查看大图）Servlet 体系结构

[size=1.0625]我们知道 Java Web 应用是基于 Servlet 规范运转的，那么 Servlet 本身又是如何运转的呢？为何要设计这样的体系结构。

图 5.Servlet 顶层类关联图

[size=1.0625]从上图可以看出 Servlet 规范就是基于这几个类运转的，与 Servlet 主动关联的是三个类，分别是 ServletConfig、ServletRequest 和 ServletResponse。这三个类都是通过容器传递给 Servlet 的，其中 ServletConfig 是在 Servlet 初始化时就传给 Servlet 了，而后两个是在请求达到时调用 Servlet 时传递过来的。我们很清楚 ServletRequest 和 ServletResponse 在 Servlet 运行的意义，但是 ServletConfig 和 ServletContext 对 Servlet 有何价值？仔细查看 ServletConfig 接口中声明的方法发现，这些方法都是为了获取这个 Servlet 的一些配置属性，而这些配置属性可能在 Servlet 运行时被用到。而 ServletContext 又是干什么的呢？ Servlet 的运行模式是一个典型的“握手型的交互式”运行模式。所谓“握手型的交互式”就是两个模块为了交换数据通常都会准备一个交易场景，这个场景一直跟随个这个交易过程直到这个交易完成为止。这个交易场景的初始化是根据这次交易对象指定的参数来定制的，这些指定参数通常就会是一个配置类。所以对号入座，交易场景就由 ServletContext 来描述，而定制的参数集合就由 ServletConfig 来描述。而 ServletRequest 和 ServletResponse 就是要交互的具体对象了，它们通常都是作为运输工具来传递交互结果。

[size=1.0625]ServletConfig 是在 Servlet init 时由容器传过来的，那么 ServletConfig 到底是个什么对象呢？

[size=1.0625]下图是 ServletConfig 和 ServletContext 在 Tomcat 容器中的类关系图。

图 6. ServletConfig 在容器中的类关联图

[size=1.0625]上图可以看出 StandardWrapper 和 StandardWrapperFacade 都实现了 ServletConfig 接口，而 StandardWrapperFacade 是 StandardWrapper 门面类。所以传给 Servlet 的是 StandardWrapperFacade 对象，这个类能够保证从 StandardWrapper 中拿到 ServletConfig 所规定的数据，而又不把 ServletConfig 不关心的数据暴露给 Servlet。

[size=1.0625]同样 ServletContext 也与 ServletConfig 有类似的结构，Servlet 中能拿到的 ServletContext 的实际对象也是 ApplicationContextFacade 对象。ApplicationContextFacade 同样保证 ServletContex 只能从容器中拿到它该拿的数据，它们都起到对数据的封装作用，它们使用的都是门面设计模式。

[size=1.0625]通过 ServletContext 可以拿到 Context 容器中一些必要信息，比如应用的工作路径，容器支持的 Servlet 最小版本等。

[size=1.0625]Servlet 中定义的两个 ServletRequest 和 ServletResponse 它们实际的对象又是什么呢？，我们在创建自己的 Servlet 类时通常使用的都是 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse，它们继承了 ServletRequest 和 ServletResponse。为何 Context 容器传过来的 ServletRequest、ServletResponse 可以被转化为 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 呢？

图 7.Request 相关类结构图

[size=1.0625]上图是 Tomcat 创建的 Request 和 Response 的类结构图。Tomcat 一接受到请求首先将会创建 org.apache.coyote.Request 和 org.apache.coyote.Response，这两个类是 Tomcat 内部使用的描述一次请求和相应的信息类它们是一个轻量级的类，它们作用就是在服务器接收到请求后，经过简单解析将这个请求快速的分配给后续线程去处理，所以它们的对象很小，很容易被 JVM 回收。接下去当交给一个用户线程去处理这个请求时又创建 org.apache.catalina.connector. Request 和 org.apache.catalina.connector. Response 对象。这两个对象一直穿越整个 Servlet 容器直到要传给 Servlet，传给 Servlet 的是 Request 和 Response 的门面类 RequestFacade 和 RequestFacade，这里使用门面模式与前面一样都是基于同样的目的——封装容器中的数据。一次请求对应的 Request 和 Response 的类转化如下图所示：

图 8.Request 和 Response 的转变过程