Java Servlet 核心指南：从原理到 Spring Boot 实战

每次请求到达时调用。容器会为每个请求创建新线程执行此方法，因此Servlet 必须是线程安全的，避免使用实例变量存储请求状态。

destroy()

应用卸载或服务器关闭时调用一次。用于清理资源，如关闭连接。

HttpServlet 详解

开发 HTTP Servlet 最常用的基类，继承自 GenericServlet。

核心方法

• doGet: 处理 GET 请求，通常用于查询数据。
• doPost: 处理 POST 请求，通常用于提交数据。
• doPut, doDelete: 分别对应更新和删除操作。

实际开发中，我们继承 HttpServlet 并重写需要的 doXxx 方法即可。

处理 HTTP 请求参数

参数可通过 URL 查询字符串或请求体传递。

• getParameter(String name): 获取单个值。
• getParameterValues(String name): 获取多值参数（如复选框）。
• getParameterMap(): 获取所有参数。

注意：处理非 ASCII 字符时，需在调用 getParameter 前设置编码，如 request.setCharacterEncoding("UTF-8")。

HttpServletRequest

封装了客户端发送的所有 HTTP 请求信息。

获取请求信息

• getMethod(): 获取 HTTP 方法。
• getRequestURI(): 获取请求 URI。
• getHeader(String name): 获取请求头。
• getCookies(): 获取 Cookie 数组。

请求属性与分发

属性存储在 request 对象中，仅在当前请求范围内有效，常用于 Servlet 间传递数据。

• 转发 (forward): 完全交给目标资源，URL 不变。
• 包含 (include): 将目标资源输出包含在当前响应中。

RequestDispatcher dispatcher = request.getRequestDispatcher("/path/to/resource");
dispatcher.forward(request, response);

HttpServletResponse

用于生成发送给客户端的响应。

设置状态码与头信息

• setStatus(int sc): 设置状态码。
• sendError(int sc, String msg): 发送错误。
• setContentType(String type): 设置内容类型，如 text/html;charset=UTF-8。

获取输出流

• getOutputStream(): 二进制数据。
• getWriter(): 文本数据。 两者不能同时调用。

重定向

response.sendRedirect("/newpage");

告诉浏览器发起新的请求，地址栏会改变。

会话管理 (HttpSession)

HTTP 是无状态的，Session 用于跟踪用户状态。

获取 Session

HttpSession session = request.getSession(); // 获取或创建
HttpSession session = request.getSession(false); // 仅获取，不存在则返回 null

存储与移除数据

• setAttribute(name, value)
• getAttribute(name)
• removeAttribute(name)
• invalidate(): 使会话失效。

超时配置

可在代码中设置 session.setMaxInactiveInterval(秒数)，或在 web.xml 中配置 <session-timeout>。

Servlet 配置

支持 web.xml 部署描述符和注解两种方式。

web.xml 配置

<servlet>
    <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
    <servlet-class>com.example.HelloServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/hello</url-pattern>
</servlet-mapping>

注解配置 (@WebServlet)

Servlet 3.0+ 引入，更简洁。

@WebServlet(urlPatterns = "/annotated", name = "AnnotationServlet")
public class AnnotationServlet extends HttpServlet { ... }

Servlet 上下文 (ServletContext)

代表整个 Web 应用，所有组件共享同一个对象。

共享数据

• setAttribute, getAttribute: 应用范围共享。
• getInitParameter: 获取应用初始化参数。
• getResourceAsStream: 读取 WEB-INF 下的资源。

Servlet 过滤器 (Filter)

拦截请求和响应，用于日志、安全、编码转换等横切关注点。

生命周期

• init: 初始化。
• doFilter: 核心逻辑，必须调用 chain.doFilter() 继续链式处理。
• destroy: 销毁。

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    // 前置处理
    chain.doFilter(request, response);
    // 后置处理
}

Servlet 监听器 (Listener)

监听 Web 应用事件，如 Context 创建、Session 销毁等。

常用接口

• ServletContextListener: 监听应用启动/关闭。
• HttpSessionListener: 监听会话创建/销毁。

异步 Servlet

传统模型阻塞线程，高并发下性能受限。Servlet 3.0+ 支持异步处理。

基本模式

@WebServlet(urlPatterns = "/async", asyncSupported = true)
public class AsyncServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
        executor.submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(5000);
                HttpServletResponse asyncResponse = (HttpServletResponse) asyncContext.getResponse();
                asyncResponse.getWriter().write("Async Response");
            } finally {
                asyncContext.complete();
            }
        });
    }
}

适用于长轮询、长时间计算等场景。

Servlet 与 Spring Boot

Spring Boot 底层仍运行在 Servlet 容器上，但简化了配置。

嵌入式容器

默认集成 Tomcat，无需单独部署 WAR。

注册组件

• 方式一： 使用 @ServletComponentScan + @WebServlet 等注解。
• 方式二： 使用 @Bean + ServletRegistrationBean，灵活性更高。

访问 Servlet API

在 Controller 中可直接注入 HttpServletRequest 等对象。

最佳实践

1. 线程安全： 避免使用实例变量存储请求状态，多用局部变量。
2. 资源管理： 使用 try-with-resources 自动关闭流和连接。
3. 异常处理： 捕获预期异常，未捕获异常由容器处理，建议配置错误页面。
4. 性能优化： 避免不必要的同步，使用连接池和缓存。
5. 安全考虑： 防止 XSS（输出编码）、SQL 注入（预编译）、CSRF（Token 验证），敏感数据加密传输。

实战案例

案例一：基础用户登录与会话管理

演示如何验证凭据、创建 Session 及保护受保护页面。

@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {
    private Map<String, String> validUsers = new HashMap<>();
    {
        validUsers.put("admin", "admin123");
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        String username = request.getParameter("username");
        String password = request.getParameter("password");
        if (validUsers.containsKey(username) && validUsers.get(username).equals(password)) {
            HttpSession session = request.getSession();
            session.setAttribute("user", username);
            response.sendRedirect("welcome");
        } else {
            response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
            PrintWriter out = response.getWriter();
            out.println("<h2>登录失败！</h2><a href='login'>返回</a>");
        }
    }
}

案例二：文件上传 Servlet

利用 @MultipartConfig 处理 multipart/form-data。

@WebServlet("/upload")
@MultipartConfig
public class FileUploadServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        Part filePart = request.getPart("file");
        String fileName = getSubmittedFileName(filePart);
        String filePath = getServletContext().getRealPath("/") + "uploads/" + fileName;
        filePart.write(filePath);
        response.getWriter().println("上传成功!");
    }
}

案例三：异步 Servlet 实现简单消息推送

模拟长轮询，延迟 5 秒后返回响应。

案例四：Spring Boot 中自定义 Filter 实现请求日志

记录 URL、IP 及耗时。

@Configuration
public class WebConfig {
    @Bean
    public FilterRegistrationBean<LoggingFilter> loggingFilter() {
        FilterRegistrationBean<LoggingFilter> registrationBean = new FilterRegistrationBean<>();
        registrationBean.setFilter(new LoggingFilter());
        registrationBean.addUrlPatterns("/*");
        return registrationBean;
    }
}

掌握这些核心概念与实战技巧，能让你在面对复杂的 Java Web 需求时更加游刃有余。无论是维护遗留系统还是构建现代微服务，Servlet 都是理解 Java Web 生态不可或缺的一环。