Servlet 是什么？（核心概念）

Servlet（Server Applet）是运行在 Web 服务器或应用服务器上的、用 Java 编写的程序，它的主要作用是接收并响应来自客户端（通常是浏览器）的 HTTP 请求。

你可以把它想象成一个“Web 请求处理器”或“中间人”，当你在浏览器中输入一个网址并回车后，这个请求会发送到服务器，服务器上的 Servlet 就会“醒来”，处理这个请求，然后生成一个 HTML 页面或其他格式的响应，再发送回你的浏览器。

Servlet 的核心作用：

1. 接收请求：解析客户端发送过来的 HTTP 请求，包括请求头、请求参数、Cookie 等。
2. 处理业务逻辑：执行 Java 代码，比如查询数据库、进行计算、调用其他服务等。
3. 生成响应：根据业务逻辑的处理结果，构建一个 HTTP 响应，通常是 HTML 页面，也可以是 JSON、XML 等数据。
4. 发送响应：将构建好的 HTTP 响应发送回客户端浏览器。

Servlet 的工作原理（宏观流程）

Servlet 的工作离不开一个关键的容器——Servlet 容器，也就是我们常说的 Web 容器或应用服务器，Tomcat、Jetty、WildFly 等，Servlet 本身只是一个接口，不能独立运行，必须依赖于 Servlet 容器。

下面是 Servlet 处理一个 HTTP 请求的完整流程：

1. 客户端发送请求：用户在浏览器中输入 http://localhost:8080/myApp/login 并回车。
2. 服务器接收请求：Web 服务器（如 Tomcat）监听在 8080 端口，接收到这个 HTTP 请求。
3. 解析请求并定位 Servlet：Tomcat 会解析请求的 URL，根据 web.xml 配置文件（或注解）找到处理这个 URL 的 Servlet（LoginServlet）。
4. 创建 Request 和 Response 对象：Tomcat 会创建两个核心对象：
   • HttpServletRequest：封装了所有的 HTTP 请求信息（请求行、请求头、请求参数等）。
   • HttpServletResponse：这是一个“空白”的响应对象，用来后续构建和发送响应。
5. 调用 Servlet 服务方法：Tomcat 调用 LoginServlet 实例的 service() 方法，并将创建好的 request 和 response 对象作为参数传入。
6. Servlet 处理请求：
   • service() 方法会根据请求的类型（GET, POST 等）调用相应的 doGet() 或 doPost() 方法。
   • 在 doGet() 或 doPost() 方法中，开发者可以：
     • 通过 request.getParameter() 获取表单数据。
     • 调用业务逻辑层代码（如 Service、DAO）处理数据。
     • 通过 response.setContentType() 设置响应内容类型（如 text/html）。
     • 通过 response.getWriter() 获取输出流，向响应体中写入 HTML 内容。
7. 生成并返回响应：Servlet 处理完毕后，Tomcat 会将 response 对象中的内容（状态码、响应头、响应体）组装成一个完整的 HTTP 响应。
8. 发送响应给客户端：Tomcat 将这个 HTTP 响应发送回浏览器。
9. 浏览器渲染页面：浏览器接收到响应后，解析 HTML 并将其渲染成用户看到的页面。

Servlet 的生命周期

Servlet 的生命周期由 Servlet 容器管理，主要包括三个阶段：初始化、服务、销毁。

初始化阶段 (init())

• 何时触发：当 Servlet 第一次被请求时，或者当服务器启动时（如果配置了 load-on-startup）。
• 特点：
  • 这个方法只被调用一次。
  • 它在 service() 方法之前执行。
  • 主要用于执行一次性的初始化操作，比如加载数据库驱动、创建连接池、读取配置文件等。
• 代码示例：

  @Override
  public void init() throws ServletException {
      // 只在第一次创建 Servlet 实例时调用一次
      System.out.println("Servlet 正在初始化...");
      // 在这里执行初始化代码
  }

服务阶段 (service(), doGet(), doPost())

• 何时触发：每当有请求指向该 Servlet 时，容器就会调用此方法。

• 特点：

  • 对于每一个请求，容器都会在同一个 Servlet 实例上调用 service() 方法。
  • service() 方法是入口，它会根据请求的 HTTP 方法（GET, POST, PUT, DELETE 等）来调用对应的 doGet(), doPost() 等方法。
  • 因为同一个实例会处理多个请求,所以开发者必须确保 service() 方法的线程安全，不要在方法内部修改实例变量，除非使用同步机制。

• 代码示例：

  
  （图片来源网络，侵删）

  @Override
  protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
      // 处理 GET 请求
      resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
      resp.getWriter().write("<h1>你好，Servlet！</h1>");
  }
  @Override
  protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
      // 处理 POST 请求
      String username = req.getParameter("username");
      // ... 业务逻辑 ...
  }

销毁阶段 (destroy())

• 何时触发：当 Servlet 容器决定要移除这个 Servlet 实例时（服务器关闭或应用被卸载）。
• 特点：
  • 这个方法也只被调用一次。
  • 它在 Servlet 实例被垃圾回收之前执行。
  • 主要用于执行资源释放操作，比如关闭数据库连接、释放文件句柄等。
• 代码示例：

  @Override
  public void destroy() {
      // 在 Servlet 被销毁时调用一次
      System.out.println("Servlet 正在销毁...");
      // 在这里执行资源释放代码
  }

Servlet 的 API 核心组件

1. javax.servlet.Servlet 接口

   • 所有 Servlet 必须实现的顶级接口，定义了 init(), service(), destroy() 三个生命周期方法。

2. javax.servlet.http.HttpServlet 抽象类

   • 这是开发 Web 应用最常用的类，它继承自 GenericServlet，并提供了针对 HTTP 协议的 service() 方法的实现，这个 service() 方法会根据请求的 Method（GET, POST 等）来调用对应的 doGet(), doPost() 等方法，我们通常只需继承 HttpServlet 并重写 doGet() 或 doPost() 即可。

3. HttpServletRequest 接口

   • 代表客户端的请求,包含了所有请求信息，常用方法：
     • String getParameter(String name)：获取请求参数。
     • String getRequestURI()：获取请求的 URI。
     • getSession()：获取或创建 HttpSession 对象（用于会话管理）。

4. HttpServletResponse 接口

   • 代表服务器的响应,用来构建和发送响应给客户端，常用方法：
     • PrintWriter getWriter()：获取字符输出流，用于输出文本内容（如 HTML）。
     • ServletOutputStream getOutputStream()：获取字节输出流，用于输出二进制内容（如图片、文件）。
     • void setContentType(String type)：设置响应内容的 MIME 类型（如 text/html, application/json）。
     • void sendRedirect(String location)：发送重定向响应。

Servlet 的优缺点

优点

• 平台无关性：基于 Java 的“一次编写，到处运行”特性。
• 高性能：Servlet 在容器中以多线程方式运行，比传统的 CGI（通用网关接口）程序性能高得多，每个请求一个线程，而不是一个进程。
• 健壮性：Servlet 由 Java 语言编写，拥有 Java 的所有优势，如自动垃圾回收、异常处理机制、内存管理等。
• 可扩展性和可维护性：基于面向对象的设计，易于扩展和维护，可以与其他 Java EE（现为 Jakarta EE）技术（如 JSP, EJB, JNDI）无缝集成。
• 安全性：Servlet 运行在 JVM 中，受到 Java 安全管理器的保护，可以有效防止许多常见的安全攻击。

缺点

• 开发繁琐：原生 Servlet API 比较底层，需要处理很多细节，如手动获取参数、手动拼接 HTML、手动处理会话等，开发效率较低。
• 视图与逻辑耦合：在早期的 Servlet 开发中，通常需要在 Java 代码中用 out.println() 输出 HTML，导致业务逻辑和页面视图高度耦合，难以维护。
• 配置复杂：在 Servlet 3.0 之前，所有配置都需要在 web.xml 文件中进行，对于大型项目来说，配置文件会变得非常臃肿。

Servlet 的演进与现代地位

正是因为原生 Servlet 开发的繁琐，催生了各种 Web 框架的出现。

• JSP (JavaServer Pages)：为了解决视图与逻辑耦合的问题，JSP 应运而生，它允许在 HTML 中嵌入 Java 代码，实现了“视图”和“控制”的初步分离，但很快，人们发现 JSP 过于灵活，导致逻辑和视图又混合在了一起。
• MVC 框架：为了彻底解决架构问题，基于 Servlet 的 MVC（Model-View-Controller）框架如 Struts、Spring MVC 等成为主流，它们封装了 Servlet 的底层细节，提供了清晰的分层结构（模型、视图、控制器），大大提高了开发效率和代码的可维护性。
  • Spring MVC 的核心就是一个 DispatcherServlet（前端控制器），它接收所有请求，然后根据配置将请求分发给具体的 Controller（处理器方法）。

现代 Servlet 的地位：

虽然我们日常开发中大多使用 Spring MVC、Jakarta EE 等“高级”框架，但这些框架的底层基石依然是 Servlet。

• 框架的本质：Spring MVC、Struts 等框架，本质上是对 Servlet 的一次高级封装，它们简化了开发，但最终生成响应的流程，依然是通过 HttpServletResponse 对象来完成的。
• 理解 Servlet 的重要性：理解 Servlet 原理是理解所有 Java Web 框架的基础，它能让你明白 Web 请求的底层处理机制，帮助你更好地调试问题、优化性能，并在框架层面进行更深入的定制和开发。