JavaWeb中Servlet核心知识点与实战案例详解

作为后端Java工程师，Servlet是构建动态Web应用的核心组件。本文将从基础概念到高级特性，结合代码案例系统梳理Servlet知识体系。

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一、Servlet基础概念

1. Servlet定义与作用

• 定义：Servlet是Java EE（现Jakarta EE）规范的一部分，是运行在Web服务器上的Java程序，用于处理HTTP请求并生成动态响应。

• 作用：

  • 接收客户端请求（如HTML表单提交）
  • 执行业务逻辑（如数据库操作）
  • 生成动态响应（如HTML页面、JSON数据）

2. Servlet与CGI对比

特性	Servlet	CGI
进程模型	单实例多线程	每请求创建新进程
性能	高（线程切换开销小）	低（进程创建开销大）
资源占用	低（共享JVM内存）	高（每个进程独立内存）
开发复杂度	低（使用Java API）	高（需处理进程间通信）

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二、Servlet核心组件

1. Servlet生命周期

• 加载与实例化：首次请求时由容器加载并实例化
• 初始化（init） ：执行一次，用于资源初始化
• 服务（service） ：处理每个请求，调用doGet/doPost等方法
• 销毁（destroy） ：应用关闭时释放资源

示例代码：

	import javax.servlet.*;

	import javax.servlet.http.*;

	import java.io.*;

	 

	public class LifeCycleServlet extends HttpServlet {

	    @Override

	    public void init() throws ServletException {

	        System.out.println("Servlet初始化");

	    }

	 

	    @Override

	    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        resp.getWriter().println("<h1>Servlet服务中</h1>");

	    }

	 

	    @Override

	    public void destroy() {

	        System.out.println("Servlet销毁");

	    }

	}

2. 请求与响应对象

• HttpServletRequest：获取请求参数、头信息、会话等
• HttpServletResponse：设置响应状态、头信息、输出内容

示例代码：

	@Override

	protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	    throws ServletException, IOException {

	    // 获取请求参数

	    String name = req.getParameter("name");

	    

	    // 设置响应内容类型

	    resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

	    

	    // 输出响应内容

	    PrintWriter out = resp.getWriter();

	    out.println("<h1>Hello, " + name + "!</h1>");

	}

3. 会话管理（HttpSession）

• 创建会话：request.getSession(true)
• 存储数据：session.setAttribute("key", value)
• 获取数据：session.getAttribute("key")
• 销毁会话：session.invalidate()

示例代码：

	@Override

	protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	    throws ServletException, IOException {

	    HttpSession session = req.getSession(true);

	    

	    // 首次访问时设置用户名

	    if (session.getAttribute("username") == null) {

	        session.setAttribute("username", "Guest");

	    }

	    

	    resp.getWriter().println("当前用户: " + session.getAttribute("username"));

	}

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三、Servlet配置与部署

1. 传统配置方式（web.xml）

	<servlet>

	    <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>

	    <servlet-class>com.example.HelloServlet</servlet-class>

	    <load-on-startup>1</load-on-startup> <!-- 启动时加载 -->

	</servlet>

	<servlet-mapping>

	    <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>

	    <url-pattern>/hello</url-pattern>

	</servlet-mapping>

2. 注解配置方式（Servlet 3.0+）

	@WebServlet(

	    name = "HelloServlet",

	    urlPatterns = {"/hello", "/hi"},

	    initParams = {

	        @WebInitParam(name = "adminEmail", value = "admin@example.com")

	    },

	    loadOnStartup = 1

	)

	public class HelloServlet extends HttpServlet {

	    // ...

	}

3. 部署到Tomcat

1. 打包为WAR文件：mvn clean package

2. 部署到Tomcat：

   • 复制WAR文件到$CATALINA_HOME/webapps/
   • 或通过IDE直接运行（如IntelliJ的Tomcat配置）

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四、Servlet高级特性

1. 线程安全问题

• 原因：Servlet实例单例，多线程共享成员变量

• 解决方案：

  • 避免使用成员变量存储请求级数据
  • 使用ThreadLocal存储线程本地变量
  • 对共享资源加锁（如synchronized）

错误示例（线程不安全）：

	public class UnsafeServlet extends HttpServlet {

	    private int count = 0; // 成员变量，多线程共享

	    

	    @Override

	    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        count++; // 线程不安全

	        resp.getWriter().println("Count: " + count);

	    }

	}

修正方案（使用局部变量）：

	public class SafeServlet extends HttpServlet {

	    @Override

	    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        int count = 0; // 局部变量，线程安全

	        count++;

	        resp.getWriter().println("Count: " + count);

	    }

	}

2. 过滤器（Filter）

• 作用：拦截请求/响应，实现日志记录、权限校验等
• 示例代码：

	@WebFilter("/*") // 拦截所有请求

	public class LoggingFilter implements Filter {

	    @Override

	    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) 

	        throws IOException, ServletException {

	        System.out.println("请求URI: " + ((HttpServletRequest) request).getRequestURI());

	        chain.doFilter(request, response); // 继续处理

	    }

	}

3. 监听器（Listener）

• 作用：监听应用、会话、请求的生命周期事件
• 示例代码：

	@WebListener

	public class AppContextListener implements ServletContextListener {

	    @Override

	    public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {

	        System.out.println("应用启动");

	    }

	 

	    @Override

	    public void contextDestroyed(ServletContextEvent sce) {

	        System.out.println("应用关闭");

	    }

	}

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五、Servlet实战案例

案例1：用户登录系统

1. 前端表单：

	<form action="/login" method="post">

	    用户名: <input type="text" name="username"><br>

	    密码: <input type="password" name="password"><br>

	    <input type="submit" value="登录">

	</form>

2. Servlet处理：

	@WebServlet("/login")

	public class LoginServlet extends HttpServlet {

	    @Override

	    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        String username = req.getParameter("username");

	        String password = req.getParameter("password");

	        

	        // 简单校验（实际项目应连接数据库）

	        if ("admin".equals(username) && "123456".equals(password)) {

	            // 登录成功，设置会话

	            HttpSession session = req.getSession(true);

	            session.setAttribute("user", username);

	            resp.sendRedirect("/welcome");

	        } else {

	            resp.getWriter().println("用户名或密码错误");

	        }

	    }

	}

3. 欢迎页面：

	@WebServlet("/welcome")

	public class WelcomeServlet extends HttpServlet {

	    @Override

	    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        HttpSession session = req.getSession(false); // 不创建新会话

	        if (session == null || session.getAttribute("user") == null) {

	            resp.sendRedirect("/login");

	        } else {

	            resp.getWriter().println("欢迎, " + session.getAttribute("user"));

	        }

	    }

	}

案例2：文件上传

1. 前端表单：

	<form action="/upload" method="post" enctype="multipart/form-data">

	    文件: <input type="file" name="file"><br>

	    <input type="submit" value="上传">

	</form>

2. Servlet处理（需引入Apache Commons FileUpload）：

	@WebServlet("/upload")

	@MultipartConfig

	public class UploadServlet extends HttpServlet {

	    @Override

	    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 

	        throws ServletException, IOException {

	        Part filePart = req.getPart("file");

	        String fileName = filePart.getSubmittedFileName();

	        

	        // 保存文件到服务器

	        try (InputStream fileContent = filePart.getInputStream();

	             FileOutputStream out = new FileOutputStream("/uploads/" + fileName)) {

	            IOUtils.copy(fileContent, out); // 使用Apache Commons IO

	        }

	        

	        resp.getWriter().println("文件上传成功: " + fileName);

	    }

	}

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六、Servlet与现代框架

1. 与Spring MVC的关系：

   • Servlet是底层协议处理器
   • Spring MVC的DispatcherServlet继承自HttpServlet
   • Spring MVC通过注解（如@Controller）简化Servlet开发

2. 与Jakarta EE的关系：

   • Servlet是Jakarta EE的核心组件
   • Jakarta EE 9+将包名从javax.servlet改为jakarta.servlet

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七、总结

Servlet是Java Web开发的基石，掌握其核心原理和实战技巧对后端工程师至关重要。本文系统梳理了：

1. Servlet生命周期与核心组件
2. 请求/响应处理与会话管理
3. 配置方式与部署流程
4. 线程安全与高级特性
5. 实战案例（登录、文件上传）

在实际开发中，建议结合Spring Boot等框架简化Servlet开发，但理解底层原理有助于解决复杂问题。后续将分享更多Servlet与微服务架构的集成案例。