JavaWeb 开发入门：Servlet 原理，Hello World 实现​

一、Servlet的前世今生

当我们端着咖啡坐在电脑前准备开发网站时，服务器就像一家全天候营业的数码餐厅。Servlet就是这家餐厅里最敬业的"金牌服务员"，它专门处理来自客户端（如浏览器）的"点餐请求"。1997年Sun公司推出的这套技术规范，至今仍在企业级应用开发中扮演重要角色。

在Spring框架大行其道的今天，学习Servlet就像学习汽车原理时先要熟悉发动机。它直接建立在HTTP协议之上，能让我们看清Web开发最本质的运作规律。当我们用浏览器访问一个地址时，其实就开启了客户端与服务端的"传纸条"游戏：

用户点击 -> 网络请求 -> 服务器接收 -> Servlet处理 -> 生成响应 -> 返回结果

二、第一个Servlet程序

（Tomcat 10.1 + Java 17）

2.1 项目脚手架搭建

├── src
│   └── main
│       ├── java
│       │   └── com
│       │       └── demo
│       │           └── HelloServlet.java
│       └── webapp
│           └── WEB-INF
│               └── web.xml
└── pom.xml

2.2 HelloServlet实现类

import java.io.*;
import jakarta.servlet.*;
import jakarta.servlet.http.*;

// 必须继承HttpServlet才能获得web超能力
public class HelloServlet extends HttpServlet {

    // 用时间戳当身份证，观察服务器重启时的变化
    private final String birthCert = String.valueOf(System.currentTimeMillis());

    // 覆盖处理GET请求的方法
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, 
                        HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        
        // 设置返回内容的类型和编码
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        
        // 获取输出流开始写作
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("<html>");
        out.println("<head><title>来自2050年的问候</title></head>");
        out.println("<body>");
        out.println("<h1>Servlet说：世界你好！" + birthCert + "</h1>");
        out.println("</body></html>");
    }
}

2.3 web.xml配置（部署描述符）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="https://jakarta.ee/xml/ns/jakartaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="https://jakarta.ee/xml/ns/jakartaee
                             https://jakarta.ee/xml/ns/jakartaee/web-app_5_0.xsd"
         version="5.0">

    <!-- 为Servlet起个花名 -->
    <servlet>
        <servlet-name>hello</servlet-name>
        <servlet-class>com.demo.HelloServlet</servlet-class>
    </servlet>

    <!-- 配置访问路线 -->
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>hello</servlet-name>
        <url-pattern>/greeting</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

启动Tomcat后访问http://localhost:8080/your-webapp/greeting，就会看到包含时间戳的动态页面。这里我们发现了Servlet的一个重要特性：单例多线程。birthCert字段在服务器重启前始终不变，说明所有请求共享同一个Servlet实例。

三、关联技术深潜：Filter的安检通道

3.1 过滤请求日志记录器

public class AccessLogger implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, 
                        ServletResponse response,
                        FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        
        HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
        System.out.printf("[%s] %s 进入安检通道%n", 
                new Date(), req.getRemoteAddr());

        // 放行到下一个处理节点
        chain.doFilter(request, response);

        System.out.printf("[%s] %s 完成安检%n", 
                new Date(), req.getRemoteAddr());
    }
}

3.2 过滤器配置

<filter>
    <filter-name>logger</filter-name>
    <filter-class>com.demo.AccessLogger</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>logger</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

现在每个请求都会在控制台留下"进出记录"，这种AOP式的设计可以统一处理编码设置、权限校验等通用逻辑。Filters就像机场的安检系统，在请求到达目标Servlet前进行层层检查。

四、Servlet生命周期

加载阶段：容器扫描web.xml，识别类路径
初始化：执行init()方法（可覆盖配置）
服务阶段：多线程处理doGet/doPost等请求
销毁：服务器关闭时调用destroy()方法

通过覆盖生命周期方法可以实现数据库连接池管理：

public class ResourceServlet extends HttpServlet {
    private DataSource dataSource;

    @Override
    public void init() throws ServletException {
        // 模拟连接池初始化
        dataSource = createDataSource();
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 
            throws ServletException, IOException {
        try (Connection conn = dataSource.getConnection()) {
            // 使用数据库连接...
        }
    }

    @Override
    public void destroy() {
        // 优雅关闭连接池
        shutdownDataSource(dataSource);
    }
}

五、技术选型深度解析

5.1 应用场景

电商网站商品详情页的动态渲染
企业OA系统的权限控制模块
API网关的请求路由分发
文件上传下载的流式处理

5.2 优势亮点

高性能基础：直接与TCP层交互，无额外抽象损耗
灵活可控：深度掌控请求响应全流程
生态基石：Spring MVC等框架底层均基于Servlet
协议透明：原生的HTTP请求响应对象模型

5.3 使用注意

线程安全：避免在service方法中修改成员变量
资源释放：确保数据库连接在finally块中关闭
编码规范：统一设置request/response的字符集
异常处理：配置自定义错误页面防止信息泄露

六、经典问题排雷指南

Q：页面出现中文乱码？ A：确保三处编码设置：

response.setContentType("text/html;charset=UTF-8")
response.setCharacterEncoding("UTF-8")
服务器容器启动参数增加-Dfile.encoding=UTF-8

Q：为什么我的Servlet没有被调用？ 检查清单：

web.xml是否正确配置servlet-mapping
项目是否部署到正确的Context Path
URL是否完全匹配（区分大小写）
服务器日志是否报ClassNotFoundException

Q：如何处理文件上传？ 正确示范：

@MultipartConfig
public class UploadServlet extends HttpServlet {
    protected void doPost(HttpServletRequest request, 
                        HttpServletResponse response) {
        Part filePart = request.getPart("file");
        InputStream fileContent = filePart.getInputStream();
        // 处理文件流...
    }
}

七、通向未来的路

虽然在现代开发中直接使用Servlet的情况变少了，但它在以下场景仍是首选：

开发轻量级中间件
编写高性能代理服务
构建定制化协议网关
教学原理性知识体系

随着云原生技术的发展，Servlet的生命周期管理特性在容器化部署中展现出独特优势。理解Servlet本质，就如同掌握了Web应用的基因编码，能够帮助我们更自如地穿梭在各个框架之间。

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