簡介：Servlet 是 Java EE 規范體系的重要組成部分，也是 Java 開發人員必須具備的基礎技能， Servlet 3.0 是 Servlet 規范的最新版本。本文主要介紹了 Servlet 3.0 引入的若干重要新特性，包括 異步處理、新增的注解支持、可插性支持等等，為讀者順利向新版本過渡掃清障礙。
Servlet 3.0 新特性概述
Servlet 3.0 作為 Java EE 6 規范體系中一員，隨著 Java EE 6 規范一起發布。該版本在前一版本 （Servlet 2.5）的基礎上提供了若干新特性用於簡化 Web 應用的開發和部署。其中有幾項特性的引入讓 開發者感到非常興奮，同時也獲得了 Java 社區的一片贊譽之聲：
異步處理支持：有了該特性，Servlet 線程不再需要一直阻塞，直到業務處理完畢才能再輸出響應， 最後才結束該 Servlet 線程。在接收到請求之後，Servlet 線程可以將耗時的操作委派給另一個線程來 完成，自己在不生成響應的情況下返回至容器。針對業務處理較耗時的情況，這將大大減少服務器資源的 占用，並且提高並發處理速度。
新增的注解支持：該版本新增了若干注解，用於簡化 Servlet、過濾器（Filter）和監聽器 （Listener）的聲明，這使得 web.xml 部署描述文件從該版本開始不再是必選的了。
可插性支持：熟悉 Struts2 的開發者一定會對其通過插件的方式與包括 Spring 在內的各種常用框架 的整合特性記憶猶新。將相應的插件封裝成 JAR 包並放在類路徑下，Struts2 運行時便能自動加載這些 插件。現在 Servlet 3.0 提供了類似的特性，開發者可以通過插件的方式很方便的擴充已有 Web 應用的 功能，而不需要修改原有的應用。
下面我們將逐一講解這些新特性，通過下面的學習，讀者將能夠明晰了解 Servlet 3.0 的變化，並能 夠順利使用它進行日常的開發工作。
異步處理支持
Servlet 3.0 之前，一個普通 Servlet 的主要工作流程大致如下：首先，Servlet 接收到請求之後， 可能需要對請求攜帶的數據進行一些預處理；接著，調用業務接口的某些方法，以完成業務處理；最後， 根據處理的結果提交響應，Servlet 線程結束。其中第二步的業務處理通常是最耗時的，這主要體現在數 據庫操作，以及其它的跨網絡調用等，在此過程中，Servlet 線程一直處於阻塞狀態，直到業務方法執行 完畢。在處理業務的過程中，Servlet 資源一直被占用而得不到釋放，對於並發較大的應用，這有可能造 成性能的瓶頸。對此，在以前通常是采用私有解決方案來提前結束 Servlet 線程，並及時釋放資源。
Servlet 3.0 針對這個問題做了開創性的工作，現在通過使用 Servlet 3.0 的異步處理支持，之前的 Servlet 處理流程可以調整為如下的過程：首先，Servlet 接收到請求之後，可能首先需要對請求攜帶的 數據進行一些預處理；接著，Servlet 線程將請求轉交給一個異步線程來執行業務處理，線程本身返回至 容器，此時 Servlet 還沒有生成響應數據，異步線程處理完業務以後，可以直接生成響應數據（異步線 程擁有 ServletRequest 和 ServletResponse 對象的引用），或者將請求繼續轉發給其它 Servlet。如 此一來， Servlet 線程不再是一直處於阻塞狀態以等待業務邏輯的處理，而是啟動異步線程之後可以立 即返回。
異步處理特性可以應用於 Servlet 和過濾器兩種組件，由於異步處理的工作模式和普通工作模式在實 現上有著本質的區別，因此默認情況下，Servlet 和過濾器並沒有開啟異步處理特性，如果希望使用該特 性，則必須按照如下的方式啟用：
對於使用傳統的部署描述文件 (web.xml) 配置 Servlet 和過濾器的情況，Servlet 3.0 為 <servlet> 和 <filter> 標簽增加了 <async-supported> 子標簽，該標簽的默認取 值為 false，要啟用異步處理支持，則將其設為 true 即可。以 Servlet 為例，其配置方式如下所示：
<servlet>
<servlet-name>DemoServlet</servlet-name>
<servlet-class>footmark.servlet.Demo Servlet</servlet-class>
<async-supported>true</async-supported>
</servlet>
對於使用 Servlet 3.0 提供的 @WebServlet 和 @WebFilter 進行 Servlet 或過濾器配置的情況，這 兩個注解都提供了 asyncSupported 屬性，默認該屬性的取值為 false，要啟用異步處理支持，只需將該 屬性設置為 true 即可。以 @WebFilter 為例，其配置方式如下所示：
@WebFilter(urlPatterns = "/demo",asyncSupported = true)
public class DemoFilter implements Filter{...}
一個簡單的模擬異步處理的 Servlet 示例如下：
@WebServlet(urlPatterns = "/demo", asyncSupported = true)
public class AsyncDemoServlet extends HttpServlet {
@Override
public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
throws IOException, ServletException {
resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
PrintWriter out = resp.getWriter();
out.println("進入Servlet的時間：" + new Date() + ".");
out.flush();
//在子線程中執行業務調用，並由其負責輸出響應，主線程退出
AsyncContext ctx = req.startAsync();
new Thread(new Executor(ctx)).start();
out.println("結束Servlet的時間：" + new Date() + ".");
out.flush();
}
}
public class Executor implements Runnable {
private AsyncContext ctx = null;
public Executor(AsyncContext ctx){
this.ctx = ctx;
}
public void run(){
try {
//等待十秒鐘，以模擬業務方法的執行
Thread.sleep(10000);
PrintWriter out = ctx.getResponse().getWriter();
out.println("業務處理完畢的時間：" + new Date() + ".");
out.flush();
ctx.complete();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
除此之外，Servlet 3.0 還為異步處理提供了一個監聽器，使用 AsyncListener 接口表示。它可以監 控如下四種事件：
異步線程開始時，調用 AsyncListener 的 onStartAsync(AsyncEvent event) 方法；
異步線程出錯時，調用 AsyncListener 的 onError(AsyncEvent event) 方法；
異步線程執行超時，則調用 AsyncListener 的 onTimeout(AsyncEvent event) 方法；
異步執行完畢時，調用 AsyncListener 的 onComplete(AsyncEvent event) 方法；
要注冊一個 AsyncListener，只需將准備好的 AsyncListener 對象傳遞給 AsyncContext 對象的 addListener() 方法即可，如下所示：
AsyncContext ctx = req.startAsync();
ctx.addListener(new AsyncListener() {
public void onComplete(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException {
// 做一些清理工作或者其他
}
...
});
新增的注解支持
Servlet 3.0 的部署描述文件 web.xml 的頂層標簽 <web-app> 有一個 metadata-complete 屬 性，該屬性指定當前的部署描述文件是否是完全的。如果設置為 true，則容器在部署時將只依賴部署描 述文件，忽略所有的注解（同時也會跳過 web-fragment.xml 的掃描，亦即禁用可插性支持，具體請看後 文關於 可插性支持的講解）；如果不配置該屬性，或者將其設置為 false，則表示啟用注解支持（和可 插性支持）。
@WebServlet
@WebServlet 用於將一個類聲明為 Servlet，該注解將會在部署時被容器處理，容器將根據具體的屬 性配置將相應的類部署為 Servlet。該注解具有下表給出的一些常用屬性（以下所有屬性均為可選屬性， 但是 vlaue 或者 urlPatterns 通常是必需的，且二者不能共存，如果同時指定，通常是忽略 value 的 取值）：
表 1. @WebServlet 主要屬性列表
屬性名 類型 描述 name String 指定 Servlet 的 name 屬性，等價於 <servlet-name>。如果沒有顯式指定，則該 Servlet 的取值即為類的全限定名。 value String[] 該屬性等價於 urlPatterns 屬性。兩個屬性不能同時使用。 urlPatterns String[] 指定一組 Servlet 的 URL 匹配模式。等價於 <url-pattern> 標簽。 loadOnStartup int 指定 Servlet 的加載順序，等價於 <load-on-startup> 標簽。 initParams WebInitParam[] 指定一組 Servlet 初始化參數，等價於 <init-param> 標簽。 asyncSupported boolean 聲明 Servlet 是否支持異步操作模式，等價於 <async-supported> 標簽。 description String 該 Servlet 的描述信息，等價於 <description> 標簽。 displayName String 該 Servlet 的顯示名，通常配合工具使用，等價於 <display-name> 標簽。
下面是一個簡單的示例：
@WebServlet(urlPatterns = {"/simple"}, asyncSupported = true,
loadOnStartup = -1, name = "SimpleServlet", displayName = "ss",
initParams = {@WebInitParam(name = "username", value = "tom")}
)
public class SimpleServlet extends HttpServlet{ … }
如此配置之後，就可以不必在 web.xml 中配置相應的 <servlet> 和 <servlet- mapping> 元素了，容器會在部署時根據指定的屬性將該類發布為 Servlet。它的等價的 web.xml 配 置形式如下：
<servlet>
<display-name>ss</display-name>
<servlet-name>SimpleServlet</servlet-name>
<servlet-class>footmark.servlet.SimpleServlet</servlet-class>
<load-on-startup>-1</load-on-startup>
<async-supported>true</async-supported>
<init-param>
<param-name>username</param-name>
<param-value>tom</param-value>
</init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>SimpleServlet</servlet-name>
<url-pattern>/simple</url-pattern>
</servlet-mapping>
@WebInitParam
該注解通常不單獨使用，而是配合 @WebServlet 或者 @WebFilter 使用。它的作用是為 Servlet 或 者過濾器指定初始化參數，這等價於 web.xml 中 <servlet> 和 <filter> 的 <init- param> 子標簽。@WebInitParam 具有下表給出的一些常用屬性：
表 2. @WebInitParam 的常用屬性
屬性名 類型 是否可選 描述 name String 否 指定參數的名字，等價於 <param-name>。 value String 否 指定參數的值，等價於 <param-value>。 description String 是 關於參數的描述，等價於 <description>。@WebFilter
@WebFilter 用於將一個類聲明為過濾器，該注解將會在部署時被容器處理，容器將根據具體的屬性配 置將相應的類部署為過濾器。該注解具有下表給出的一些常用屬性 ( 以下所有屬性均為可選屬性，但是 value、urlPatterns、servletNames 三者必需至少包含一個，且 value 和 urlPatterns 不能共存，如 果同時指定，通常忽略 value 的取值 )：
表 3. @WebFilter 的常用屬性
屬性名 類型 描述 filterName String 指定過濾器的 name 屬性，等價於 <filter-name> value String[] 該屬性等價於 urlPatterns 屬性。但是兩者不應該同時使用。 urlPatterns String[] 指定一組過濾器的 URL 匹配模式。等價於 <url-pattern> 標簽。 servletNames String[] 指定過濾器將應用於哪些 Servlet。取值是 @WebServlet 中的 name 屬性的取值，或者是 web.xml 中 <servlet-name> 的取值。 dispatcherTypes DispatcherType 指定過濾器的轉發模式。具體取值包括：下面是一個簡單的示例：
@WebFilter(servletNames = {"SimpleServlet"},filterName="SimpleFilter")
public class LessThanSixFilter implements Filter{...}
如此配置之後，就可以不必在 web.xml 中配置相應的 <filter> 和 <filter-mapping> 元素了，容器會在部署時根據指定的屬性將該類發布為過濾器。它等價的 web.xml 中的配置形式為：
<filter>
<filter-name>SimpleFilter</filter-name>
<filter-class>xxx</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>SimpleFilter</filter-name>
<servlet-name>SimpleServlet</servlet-name>
</filter-mapping>
@WebListener
該注解用於將類聲明為監聽器，被 @WebListener 標注的類必須實現以下至少一個接口：
ServletContextListener
ServletContextAttributeListener
ServletRequestListener
ServletRequestAttributeListener
HttpSessionListener
HttpSessionAttributeListener
該注解使用非常簡單，其屬性如下：
表 4. @WebListener 的常用屬性
屬性名 類型 是否可選 描述 value String 是 該監聽器的描述信息。一個簡單示例如下：
@WebListener("This is only a demo listener")
public class SimpleListener implements ServletContextListener{...}
如此，則不需要在 web.xml 中配置 <listener> 標簽了。它等價的 web.xml 中的配置形式如 下：
<listener>
<listener-class>footmark.servlet.SimpleListener</listener-class>
</listener>
@MultipartConfig
該注解主要是為了輔助 Servlet 3.0 中 HttpServletRequest 提供的對上傳文件的支持。該注解標注 在 Servlet 上面，以表示該 Servlet 希望處理的請求的 MIME 類型是 multipart/form-data。另外，它 還提供了若干屬性用於簡化對上傳文件的處理。具體如下：
表 5. @MultipartConfig 的常用屬性
屬性名 類型 是否可選 描述 fileSizeThreshold int 是 當數據量大於該值時，內容將被寫入文件。 location String 是 存放生成的文件地址。 maxFileSize long 是 允許上傳的文件最大值。默認值為 -1，表示沒有限制。 maxRequestSize long 是 針對該 multipart/form-data 請求的最大數量，默認值為 -1，表示沒有限制。可插性支持
如果說 3.0 版本新增的注解支持是為了簡化 Servlet/ 過濾器 / 監聽器的聲明，從而使得 web.xml 變為可選配置， 那麼新增的可插性 (pluggability) 支持則將 Servlet 配置的靈活性提升到了新的高度 。熟悉 Struts2 的開發者都知道，Struts2 通過插件的形式提供了對包括 Spring 在內的各種開發框架 的支持，開發者甚至可以自己為 Struts2 開發插件，而 Servlet 的可插性支持正是基於這樣的理念而產 生的。使用該特性，現在我們可以在不修改已有 Web 應用的前提下，只需將按照一定格式打成的 JAR 包 放到 WEB-INF/lib 目錄下，即可實現新功能的擴充，不需要額外的配置。
Servlet 3.0 引入了稱之為“Web 模塊部署描述符片段”的 web-fragment.xml 部署描述文件，該文 件必須存放在 JAR 文件的 META-INF 目錄下，該部署描述文件可以包含一切可以在 web.xml 中定義的內 容。JAR 包通常放在 WEB-INF/lib 目錄下，除此之外，所有該模塊使用的資源，包括 class 文件、配置 文件等，只需要能夠被容器的類加載器鏈加載的路徑上，比如 classes 目錄等。
現在，為一個 Web 應用增加一個 Servlet 配置有如下三種方式 ( 過濾器、監聽器與 Servlet 三者 的配置都是等價的，故在此以 Servlet 配置為例進行講述，過濾器和監聽器具有與之非常類似的特性 ) ：
編寫一個類繼承自 HttpServlet，將該類放在 classes 目錄下的對應包結構中，修改 web.xml，在其 中增加一個 Servlet 聲明。這是最原始的方式；
編寫一個類繼承自 HttpServlet，並且在該類上使用 @WebServlet 注解將該類聲明為 Servlet，將該 類放在 classes 目錄下的對應包結構中，無需修改 web.xml 文件。
編寫一個類繼承自 HttpServlet，將該類打成 JAR 包，並且在 JAR 包的 META-INF 目錄下放置一個 web-fragment.xml 文件，該文件中聲明了相應的 Servlet 配置。web-fragment.xml 文件示例如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-fragment
xmlns=http://java.sun.com/xml/ns/javaee
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" version="3.0"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee
http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-fragment_3_0.xsd"
metadata-complete="true">
<servlet>
<servlet-name>fragment</servlet-name>
<servlet-class>footmark.servlet.FragmentServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>fragment</servlet-name>
<url-pattern>/fragment</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-fragment>
從上面的示例可以看出，web-fragment.xml 與 web.xml 除了在頭部聲明的 XSD 引用不同之外，其主 體配置與 web.xml 是完全一致的。
由於一個 Web 應用中可以出現多個 web-fragment.xml 聲明文件，加上一個 web.xml 文件，加載順 序問題便成了不得不面對的問題。Servlet 規范的專家組在設計的時候已經考慮到了這個問題，並定義了 加載順序的規則。
web-fragment.xml 包含了兩個可選的頂層標簽，<name> 和 <ordering>，如果希望為當 前的文件指定明確的加載順序，通常需要使用這兩個標簽，<name> 主要用於標識當前的文件，而 <ordering> 則用於指定先後順序。一個簡單的示例如下：
<web-fragment...>
<name>FragmentA</name>
<ordering>
<after>
<name>FragmentB</name>
<name>FragmentC</name>
</after>
<before>
<others/>
</before>
</ordering>
...
</web-fragment>
如上所示， <name> 標簽的取值通常是被其它 web-fragment.xml 文件在定義先後順序時引用 的，在當前文件中一般用不著，它起著標識當前文件的作用。
在 <ordering> 標簽內部，我們可以定義當前 web-fragment.xml 文件與其他文件的相對位置 關系，這主要通過 <ordering> 的 <after> 和 <before> 子標簽來實現的。在這兩 個子標簽內部可以通過 <name> 標簽來指定相對應的文件。比如：
<after>
<name>FragmentB</name>
<name>FragmentC</name>
</after>
以上片段則表示當前文件必須在 FragmentB 和 FragmentC 之後解析。<before> 的使用於此相 同，它所表示的是當前文件必須早於 <before> 標簽裡所列出的 web-fragment.xml 文件。
除了將所比較的文件通過 <name> 在 <after> 和 <begin> 中列出之外，Servlet 還提供了一個簡化的標簽 <others/>。它表示除了當前文件之外的其他所有的 web-fragment.xml 文件。該標簽的優先級要低於使用 <name> 明確指定的相對位置關系。
ServletContext 的性能增強
除了以上的新特性之外，ServletContext 對象的功能在新版本中也得到了增強。現在，該對象支持在 運行時動態部署 Servlet、過濾器、監聽器，以及為 Servlet 和過濾器增加 URL 映射等。以 Servlet 為例，過濾器與監聽器與之類似。ServletContext 為動態配置 Servlet 增加了如下方法：
ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName,Class<? extends Servlet> servletClass)
ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName, Servlet servlet)
ServletRegistration.Dynamic addServlet(String servletName, String className)
<T extends Servlet> T createServlet(Class<T> clazz)
ServletRegistration getServletRegistration(String servletName)
Map<String,? extends ServletRegistration> getServletRegistrations()
其中前三個方法的作用是相同的，只是參數類型不同而已；通過 createServlet() 方法創建的 Servlet，通常需要做一些自定義的配置，然後使用 addServlet() 方法來將其動態注冊為一個可以用於 服務的 Servlet。兩個 getServletRegistration() 方法主要用於動態為 Servlet 增加映射信息，這等 價於在 web.xml( 抑或 web-fragment.xml) 中使用 <servlet-mapping> 標簽為存在的 Servlet 增加映射信息。
以上 ServletContext 新增的方法要麼是在 ServletContextListener 的 contexInitialized 方法中 調用，要麼是在 ServletContainerInitializer 的 onStartup() 方法中調用。
ServletContainerInitializer 也是 Servlet 3.0 新增的一個接口，容器在啟動時使用 JAR 服務 API(JAR Service API) 來發現 ServletContainerInitializer 的實現類，並且容器將 WEB-INF/lib 目 錄下 JAR 包中的類都交給該類的 onStartup() 方法處理，我們通常需要在該實現類上使用 @HandlesTypes 注解來指定希望被處理的類，過濾掉不希望給 onStartup() 處理的類。
HttpServletRequest 對文件上傳的支持
此前，對於處理上傳文件的操作一直是讓開發者頭疼的問題，因為 Servlet 本身沒有對此提供直接的 支持，需要使用第三方框架來實現，而且使用起來也不夠簡單。如今這都成為了歷史，Servlet 3.0 已經 提供了這個功能，而且使用也非常簡單。為此，HttpServletRequest 提供了兩個方法用於從請求中解析 出上傳的文件：
Part getPart(String name)
Collection<Part> getParts()
前者用於獲取請求中給定 name 的文件，後者用於獲取所有的文件。每一個文件用一個 javax.servlet.http.Part 對象來表示。該接口提供了處理文件的簡易方法，比如 write()、delete() 等。至此，結合 HttpServletRequest 和 Part 來保存上傳的文件變得非常簡單，如下所示：
Part photo = request.getPart("photo");
photo.write("/tmp/photo.jpg");
// 可以將兩行代碼簡化為 request.getPart("photo").write("/tmp/photo.jpg") 一行。
另外，開發者可以配合前面提到的 @MultipartConfig 注解來對上傳操作進行一些自定義的配置，比 如限制上傳文件的大小，以及保存文件的路徑等。其用法非常簡單，故不在此贅述了。
需要注意的是，如果請求的 MIME 類型不是 multipart/form-data，則不能使用上面的兩個方法，否 則將拋異常。
總結
Servlet 3.0 的眾多新特性使得 Servlet 開發變得更加簡單，尤其是異步處理特性和可插性支持的出 現，必將對現有的 MVC 框架產生深遠影響。雖然我們通常不會自己去用 Servlet 編寫控制層代碼，但是 也許在下一個版本的 Struts 中，您就能切實感受到這些新特性帶來的實質性改變。
