Server-side Programming: Java servlets Parte I

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1 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle Telecomunicazioni Corso di Reti di Applicazioni Telematiche Server-side Programming: Java servlets Parte I Simon Pietro Romano spromano@unina.it

2 Agenda Servlet: Parte I Concetti introduttivi Ciclo di vita delle servlet; servlet request, servlet response, servlet config, servlet context Learn by Example Esempi di servlet generiche Configurazione delle web application Introspezione della richiesta HttpServlet: HttpServletRequest, HttpServletResponse Learn by Example Un esempio di servlet HTTP Introspezione della richiesta HTTP

3 Le servlet Una servlet è un componente Java che può essere collegato ad un server per migliorarne ed estenderne le funzionalità Tali funzionalità possono includere: Nuovi servizi; Modifiche del contenuto al tempo di esecuzione; Modifiche della presentazione al tempo di esecuzione; Supporto di protocolli standard (ad es: FTP); Supporto di nuovi protocolli. Il server può essere di qualsiasi tipo, purché sia dotato del supporto Java: Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le servlet sono utilizzate per estendere i server Web

4 Servlet vs approccio CGI (1/3) Portabilità: Essendo scritte in Java, le servlet possono essere eseguite, potenzialmente, su qualsiasi server ed in qualunque sistema operativo Potenza: Le servlet possono sfruttare a pieno la potenza delle API Java tradizionali: Connessione in rete, multithreading, manipolazione immagini, compressione dati, connettività a database (JDBC), serializzazione di oggetti, invocazione dei metodi remoti, messaggistica, ecc. Efficienza e resistenza: Una volta caricata, una servlet rimane in memoria come singola istanza di oggetto in seguito, il server richiama la servlet per gestire una richiesta utilizzando una semplice invocazione di metodo Nessun processo da generare o interprete da richiamare Richieste concomitanti sono gestite da thread separati, a tutto vantaggio della scalabilità.

5 Servlet vs approccio CGI (2/3) Sicurezza: Ereditano la sicurezza a livello di tipi che caratterizza il linguaggio Java: I valori vengono manipolati dalle servlet con i loro tipi nativi: Es: un numero di porta è un intero, non una stringa (come avviene in CGI) La memoria è gestita in maniera efficiente grazie alla garbage collection ed all assenza di puntatori Il supporto degli errori è ottimizzato, grazie all uso delle eccezioni Un server ha il controllo completo sull accesso alle proprie servlet (grazie all utilizzo di un gestore di protezione o di un controllore di accesso)

6 Servlet vs approccio CGI (3/3) Eleganza: Il codice delle servlet è: Pulito ; Orientato agli oggetti; Modulare; Semplice! Integrazione: Le servlet sono strettamente integrate con il server che le ospita, rendendo estremamente semplice realizzare operazioni quali: Tradurre percorsi di file; Eseguire operazioni di logging; Verificare autorizzazioni; Estensibilità: La servlet API è concepita in modo da essere facilmente estensibile: Studieremo, ad esempio, nelle prossime lezioni, le SIP servlet

7 Servlet: paradigma di interazione Le servlet sono state progettate per funzionare in un contesto basato sul paradigma richiesta/risposta: Un cient invia un messaggio di richiesta ad un server; Il server risponde inviando al client un messaggio di risposta. Le richieste possono essere incapsulate in: messaggi di protocolli standard: HTTP: Hyper Text Transfer Protocol; FTP: File Transfer Protocol SMTP: Simple Mail Transport Protocol Messaggi di protocolli definiti ad-hoc

8 Il concetto di sessione Richiesta e relativa risposta riflettono lo stato del cliente e del servente al tempo della richiesta Normalmente, lo stato della connessione client/server non può essere preservato attraverso differenti coppie richiesta/risposta tuttavia, appositi meccanismi consentono alle servlet di definire il concetto di sessione, grazie al quale risulta possibile tenere traccia dello stato della comunicazione: questo argomento sarà trattato nella seconda parte della lezione

9 Funzioni svolte dalle servlet Leggere dati espliciti inviati da un client Es: all interno di una form HTML Leggere dati impliciti inviati da un client Es: header di una richiesta HTTP Elaborare una richiesta Inviare dati espliciti verso un client Es: una pagina HTML Inviare dati impliciti verso un client Es: header della risposta HTTP, o informazioni sullo stato della sessione

10 Perché costruire pagine Web dinamiche? Perché la risposta si basa sui dati inviati dall utente: risultati di ricerche; pagine di conferma di ordini effettuati on-line (ecommerce). Perché la risposta dipende da dati che cambiano di frequente: previsioni del tempo via Internet; notizie in tempo reale. Perché la risposta usa informazioni memorizzate in basi di dati o in altre sorgenti di informazioni disponibili presso il server: gestione del magazzino per i siti di commercio elettronico

11 Perché Java? L utilizzo di Java server-side sta guidando lo sviluppo del Web Salite a bordo o levatevi di mezzo*! J * Get on board or get out of the way, Marty Hall, autore di Core Servlets & JSP ---

12 Alcuni servlet container

13 Ruolo architetturale delle servlet Grazie alla loro potenza e flessibilità, le servlet giocano un ruolo fondamentale nell architettura di un sistema Esse possono: Svolgere le elaborazioni tipiche del middle tier* di applicazioni a tre livelli; Agire da proxy per i clienti; Migliorare le caratteristiche del sistema supporto di nuove funzionalità e nuovi protocolli. * Il middle tier svolge il ruolo dell application server nei sistemi client/server a tre livelli (three tier): esso si posiziona, cioè, tra un client leggero (tipo browser) ed una sorgente di dati persistenti (file system, base di dati, ecc.) Il modello three tier sarà oggetto di studio di questo corso

14 Le servlet nel middle-tier In molti sistemi, il livello centrale funge da collegamento tra i clienti ed i servizi cosiddetti di back-end Grazie all introduzione di tale livello, gran parte del carico di elaborazione può essere alleggerito: Lato client: applicazioni più leggere e più veloci Lato server: possibilità di focalizzarsi esclusivamente sulla propria missione

15 Le servlet ed il supporto ai protocolli La Servlet API fornisce uno stretto legame tra un server (o servlet container) e le servlet Ciò consente alle servlet di abilitare, in un server, il supporto di nuovi protocolli, purché basati sul paradigma richiesta/risposta: Oltre ad HTTP (che sarà oggetto di approfondimento), altri possibili esempi sono: FTP POP SMTP SIP

16 La Java Servlet API Si tratta di un Application Programming Interface che definisce in maniera esauriente il legame che intercorre tra un server e le servlet che esso ospita E definita come un estensione del Java Development Kit (JDK) standard A partire dalla versione 2.2 della API (la versione attuale è la 3.0), le servlet sono integrate nella specifica della piattaforma J2EE (Java 2 Enterprise Edition)

17 Servlet API: versioni ed evoluzione

18 Componenti della Servlet API javax.servlet Interfacce e classi necessarie per supportare servlet generiche, indipendenti dal protocollo javax.servlet.http Classi che estendono le precedenti per aggiungere funzionalità specifiche del protocollo HTTP NB: javax : nome del pacchetto di livello superiore, utilizzato per tutte le estensioni (extensions) standard del JDK

19 Funzioni della API La Servlet API fornisce il supporto per quattro funzioni fondamentali: Gestione del ciclo di vita delle servlet Accesso al servlet context Classi di utilità Classi specifiche per il supporto del protocollo HTTP

20 HTTP Servlet API e ciclo di vita Client Web Container Servlet Methods init() HTTP Request Rules servlet service() destroy() doget() HTTP Response HTTP Response HTTP Response dopost() doput() Error Response Error Response

21 Il ciclo di vita delle servlet Le servlet vanno in esecuzione all interno di un contenitore, rappresentato dalla piattaforma del web server che le ospita: Esse appartengono al medesimo processo che realizza le funzionalità del server web; Il server web è responsabile dell inizializzazione, dell invocazione e della distruzione di ciascuna istanza di servlet; Il server web comunica con una servlet attraverso una semplice interfaccia: javax.servlet.servlet Tale interfaccia consiste in: Tre metodi principali: init() service() destroy() Due metodi ausiliari: getservletconfig() getservletinfo()

22 Servlet ed applet Esiste una notevole somiglianza tra l interfaccia Servlet e l interfaccia delle applet Java Si tratta, in effetti, di una precisa scelta progettuale: Le servlet stanno ai server web come le applet stanno ai browser web Un applet gira in un browser, effettuando azioni che vengono richieste attraverso un interfaccia specifica Una servlet rispecchia il medesimo paradigma, ma è localizzata all interno di un server piuttosto che di un browser

23 Il metodo init() (1/2) Alla prima invocazione di una servlet, viene chiamato il suo metodo init() Ciò consente alla servlet di effettuare tutte le operazioni necessarie per la configurazione iniziale: apertura di file, connessione ad un database di backend, ecc. Se la servlet è stata installata nel server in maniera permanente, allora il server la carica non appena viene lanciato in esecuzione In caso contrario, il server attiva la servlet quando riceve la prima richiesta, da parte di un client, relativa a servizi da essa forniti

24 Il metodo init() (2/2) Tutte le implementazioni della servlet API garantiscono che il metodo init() abbia terminato l esecuzione prima che venga invocato uno qualsiasi degli altri metodi della servlet init() verrà invocato esattamente una volta: Esso sarà eseguito nuovamente solo nel caso in cui la servlet venga disattivata e successivamente ricaricata dal server web

25 Il metodo service() Il metodo service() rappresenta il cuore di qualsiasi servlet: Ogni messaggio di richiesta proveniente da un client si traduce in una singola chiamata a tale metodo, il quale si occupa di: Leggere la richiesta; Produrre la risposta. service() richiede due parametri: Un oggetto ServletRequest: Contenente (sotto forma di coppie del tipo nome/valore) i dati provenienti dal client. Un oggetto ServletResponse: Rappresenta la risposta che la servlet invia al client

26 Il metodo destroy() Richiamato per consentire ad una servlet di rilasciare eventuali risorse in uso memoria, file aperti, connessioni a database, ecc. Eseguito prima che il proprio ciclo di vita giunga a termine prima, cioè, che la servet venga scaricata dal server Nel caso in cui la servlet non impegni nessuna risorsa, tale metodo può essere vuoto Il contenitore delle servlet chiama il metodo destroy() quando: Tutte le chiamate al metodo service() sono state completate Un timeout opportunamente fissato è scaduto Ciò significa che il metodo destroy() può essere chiamato mentre qualche richiesta di servizio è ancora attiva E buona norma scrivere il proprio metodo destroy() per evitare di rilasciare risorse necessarie al corretto completamento di eventuali chiamate al metodo service() ancora attive

27 Dalla teoria alla pratica Learn by example: La prima servlet del corso di Applicazioni Telematiche Scrivere una servlet implementando l interfaccia javax.servlet La servlet stampa semplici messaggi sulla console del web server Analizzare, in particolare, il funzionamento dei metodi init() e service()

28 Codice della servlet

29 Esecuzione della servlet Ingredienti necessari: File della Servlet API import javax.servlet.*; Servlet container Noi utilizzeremo il server Apache Tomcat In tal caso, dopo la compilazione il codice della servlet va messo nella seguente directory standard :» Cartella_radice/webapps/Nome_Web_App/WEB-INF/classes» Più avanti vedremo come gestire tale configurazione» Per gli esempi di questa lezione:» Nome_Web_App = AT-ServletSamples

30 Configurazione di Tomcat Configurazione base di Tomcat per l esecuzione delle servlet

31 Un semplice test Provate a rispondere alle seguenti domande: Qual è l output atteso in seguito alla prima attivazione della servlet descritta? cambia qualcosa se la medesima servlet viene attivata nuovamente?

32 Risultato dell esecuzione Alla prima attivazione, viene innanzitutto richiamato il metodo init() Appena init() termina l esecuzione, viene richiamato il metodo service() Per ogni successiva attivazione della medesima servlet, si invoca il metodo service(): non è più necessaria alcuna inizializzazione

33 Come semplificarsi la vita E sempre necessario implementare tutti i metodi dell interfaccia Servlet? No! Il package javax.servlet contiene una classe astratta, chiamata GenericServlet, la quale: Definisce una servlet generica, indipendente dal protocollo Implementa le interfacce Servlet e ServletConfig Fornisce semplici versioni:» dei metodi init() e destroy() del ciclo di vita» Di tutti i metodi previsti nell interfaccia ServletConfig Per scrivere una servlet generica, l unica cosa da fare è scrivere (override) il metodo astratto service()

34 Un occhio alla documentazione

35 Un esempio di servlet generica

36 Esecuzione della servlet Il risultato di due successive attivazioni della servlet E il metodo init()? E stato eseguito o meno?

37 Output della servlet Nei due esempi mostrati, l output della servlet è stato stampato sulla console del server web: System.out.println( "Una servlet generica..." ); Com è possibile far sì che l output della servlet sia inviato al client che l ha contattata? Si utilizzano i metodi getoutputstream() o getwriter() messi a disposizione dall oggetto ServletResponse

38 Esempio

39 Output dell esempio In questo caso, l output è stato inviato verso il browser client!

40 Formattazione dell output E se volessimo stampare una pagina html? Dovremmo usare il metodo setcontenttype() (anch esso messo a disposizione dall oggetto ServletResponse) per configurare il MIME type della risposta

41 Esempio

42 Output dell esempio In questo caso, l output è stato formattato in html

43 Il metodo setcontenttype() E importante configurare il MIME type della risposta? Si! Esercizio: Si provi a cambiare il MIME type dell output della precedente servlet (si utilizzi, ad esempio, il tipo testo semplice ) e si osservino i cambiamenti

44 Codice della servlet di esempio NB: il content type è di tipo testo semplice

45 Output della servlet In questo caso, il medesimo output non è stato interpretato come html, ma come semplice testo