Web 基础知识

Web 应用的基本组成

Web 应用通常由前端、后端、数据库和 Web 服务器等部分组成。

• 前端：运行在浏览器中，负责页面展示、用户交互和部分数据处理。常见技术包括 HTML、CSS、JavaScript、jQuery 和 Bootstrap。

• 后端：运行在服务器中，负责接收请求、处理业务、访问数据库并返回结果。Java Web 中常见技术包括 Servlet 和 Spring MVC。

• 接口：约定请求地址、请求方式、参数格式和响应格式，使前后端能够协作。

前后端集成开发

前端页面和后端程序放在同一个项目或同一个服务器应用中部署。启动服务后，页面资源和后端接口通常一起运行。

在这种模式中，后端除了处理业务数据，还可能负责页面跳转和服务器端页面渲染。前端与后端对同一项目结构和页面模板的依赖较强，因此耦合度通常较高。

以登录页面为例：

前后端分离开发

前端和后端作为两个相对独立的应用开发和部署。前端负责页面展示、用户交互和路由跳转，后端负责业务处理和数据访问。

双方按照接口文档交换数据，常见数据格式为 JSON。通常是前端向后端发送请求数据，后端处理后返回 JSON 结果，前端再根据结果更新页面。

这种模式可以降低前后端在代码和部署上的直接依赖，并支持前后端并行开发，但双方仍需要共同遵守接口约定。

MVC 分层模式

MVC 将应用职责划分为 Model、View 和 Controller：

View 视图层

负责展示数据并接收用户操作。在前后端集成项目中，View 可能是 JSP 或 HTML 模板；在前后端分离项目中，View 通常由独立前端应用实现。

Controller 控制器层

负责接收客户端请求、读取请求参数、调用业务层，并将处理结果返回给客户端。

在前后端集成模式中，Controller 可能返回页面视图；在前后端分离模式中，Controller 通常返回 JSON 数据。

Model 模型层

负责业务数据和处理逻辑。实际 Java Web 项目通常会继续拆分为：

• Service 层：处理业务逻辑和事务。

• DAO 或 Repository 层：访问数据库或其他数据源。

MVC 描述的是职责划分，实际项目中的具体分层方式可以根据框架和业务规模调整。

Servlet API

Servlet API 提供了 Java Web 开发所需的一组接口和类，用于处理 HTTP 请求、生成 HTTP 响应、管理会话及访问 Web 应用上下文。

添加 Maven 依赖

以下依赖适用于基于 javax.servlet 命名空间的 Servlet 4.0 项目：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>javax.servlet</groupId>
        <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
        <version>4.0.0</version>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>
</dependencies>

provided 表示编译时需要该依赖，但运行时通常由 Tomcat 等 Servlet 容器提供。

创建 Servlet

Servlet 可以通过注解与 URL 路径建立映射。客户端访问对应路径时，Servlet 容器会调用相应方法：

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

@WebServlet("/test")
public class TestController extends HttpServlet {
    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        // 读取请求参数
        // 调用业务层
        // 将结果写入响应
        System.out.println("客户端访问了 /test，执行了 TestController 的 service 方法");
    }
}

Servlet 实例通常由容器创建和管理。一次 HTTP 请求会对应一组请求对象和响应对象，但多个请求可能由同一个 Servlet 实例处理，因此不要把单次请求的数据保存在 Servlet 的实例字段中。

HttpServletRequest 请求对象

HttpServletRequest 封装客户端发送的 HTTP 请求。一次请求处理结束后，该请求对象通常不再使用。

常见操作包括：

• 获取请求方法：request.getMethod()。

• 获取请求 URL：request.getRequestURL()。

• 获取上下文路径：request.getContextPath()。

• 获取请求头：request.getHeader("请求头名称")。

• 获取单个请求参数：request.getParameter("参数名")。

• 获取同名的多个参数：request.getParameterValues("参数名")。

• 保存请求范围属性：request.setAttribute("name", value)。

• 读取请求范围属性：request.getAttribute("name")。

请求属性常用于服务器内部转发时传递数据，其生命周期通常只覆盖当前请求。

HttpServletResponse 响应对象

HttpServletResponse 用于设置状态码、响应头、字符编码和响应体。

response.setContentType("text/plain;charset=UTF-8");
response.getWriter().write("响应给浏览器的数据");

常见操作包括：

• 设置响应状态码。

• 设置响应头。

• 设置响应内容类型和字符编码。

• 通过字符流或字节流写入响应体。

• 执行重定向。

HttpSession 会话对象

HttpSession 用于在服务器端保存与某个客户端会话相关的数据。第一次调用 request.getSession() 时，如果当前会话不存在，容器通常会创建新会话。

HttpSession session = request.getSession();
session.setAttribute("test", "test");
Object value = session.getAttribute("test");

浏览器通常通过会话 Cookie 携带会话标识，使后续请求能够关联到同一个 HttpSession。

会话会在超时、主动失效或服务器处理后被销毁。超时时长由服务器或应用配置决定，并不固定为 20 分钟。

Cookie

Cookie 是由服务器发送给浏览器，并由浏览器按规则保存的小段数据。浏览器后续访问匹配的地址时，可以把 Cookie 随请求发送给服务器。

向客户端写入 Cookie

Cookie cookie = new Cookie("username", "tom");
cookie.setMaxAge(3600);
response.addCookie(cookie);

读取请求中的 Cookie

Cookie[] cookies = request.getCookies();

if (cookies != null) {
    for (Cookie cookie : cookies) {
        System.out.println(cookie.getName());
        System.out.println(cookie.getValue());
    }
}

Cookie 常用于保存会话标识、偏好设置等信息。不要在 Cookie 中直接保存明文密码等敏感数据；身份凭证还应结合 HttpOnly、Secure、SameSite 等安全属性和服务端校验机制。

ServletContext 应用上下文

ServletContext 表示当前 Web 应用的运行上下文。通常在应用启动时创建，在应用停止时销毁。同一个 Web 应用一般只有一个 ServletContext。

ServletContext context = getServletContext();
context.setAttribute("name", "abcde");
Object value = context.getAttribute("name");

应用范围属性可以被同一 Web 应用中的多个 Servlet 和多个请求共享。由于可能被多个线程同时访问，保存可变共享数据时需要考虑线程安全。

常见作用域对比