详细介绍：Servlet完全上手：核心语法与生命周期详解

Servlet完全上手指南：核心语法与生命周期详解

• Servlet完全上手指南：核心语法与生命周期详解
• • 一、引言
  • 二、使用IDEA创建servlet
  • 三、项目结构解析
  • • 1. 项目根目录文件
    • 2. src 目录
    • • （1）src/main 目录
      • （2）src/test 目录
    • 3. target 目录
    • 4. 其他目录
  • 三、Servlet与JSP协同运行的全链路流程
  • • 1. Servlet+JSP协同流程
    • 2. 客户端（浏览器）​
  • 三、javax到jakarta的不兼容变更
  • 四、Servlet 生命周期
  • • 1. 什么是Servlet生命周期？
    • 2. Servlet生命周期方法
    • 3. 流程图
  • 五、Servlet API
  • • 1. 接口定义的方法
    • 2. Servlet API重要的接口与类​
    • 3. Servlet接口使用演示（生命周期）
    • 4. 运行结果

Servlet完全上手指南：核心语法与生命周期详解

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一、引言

你是否曾好奇，当你点击一个网页链接或提交一个表单时，背后是谁在接收请求、处理数据、并最终生成你看到的页面？在Java Web开发的世界里，扮演这个核心角色的，正是​​Servlet​​——这位久经沙场的“老将”至今仍是整个Java EE体系无可争议的基石。

尽管如今各种高级框架（如Spring MVC）大行其道，但它们绝大多数依然构建在Servlet规范之上。理解Servlet，就如同掌握了打开Java Web开发大门的钥匙；它不仅能帮助你轻松上手传统项目，更能让你深刻理解现代框架的工作原理，做到知其然，亦知其所以然。

• ​​一个Servlet的“样貌”是怎样的？​​ —— 认识其核心语法与代码结构。

• ​​它是如何“出生”、“工作”乃至“退休”的？​​ —— 深入理解其至关重要的​​生命周期​​。

无论你是刚刚踏入Web开发的新手，还是希望巩固基础、厘清概念的经验开发者，这篇文章都将为你提供一个清晰而坚实的起点。让我们开始这段探索之旅，亲手揭开Servlet的神秘面纱。

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二、使用IDEA创建servlet

首先在新建项目里面选择 Jakarta EE ，模板选择 Web 应用程序，服务器选择tomcat，语言为Java，构造系统为Maven，接着点下一步

一般IDEA会自动给你选好Servlet，我们这里可以选择把Hibernate Validator勾上

接下来点击创建，如果JSP程序可以运行，那就说明配置好了

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三、项目结构解析

这是一个基于 Maven 构建的 Java Web 项目，主要用于学习或演示 Servlet 的生命周期相关内容。下面对项目结构进行详细解析：

1. 项目根目录文件

• .gitignore：Git 版本控制的忽略文件，指定 Git 提交时应忽略的文件/目录，避免不必要文件纳入版本管理。
• mvnw 和 mvnw.cmd：Maven Wrapper 脚本文件，可在无全局 Maven 时，自动下载指定版本 Maven 构建项目，保证构建环境一致。
• pom.xml：Maven 项目核心配置文件，配置项目坐标、依赖、构建插件等，Maven 据此管理项目构建与依赖。

2. src 目录

src 目录存放项目源代码和资源文件，分 main 和 test 子目录。

（1）src/main 目录

存放项目主要源代码和资源文件。

• java 目录：存放 Java 源代码。
  • com.demo1.lifecycle 包：Java 包结构，组织 Java 类，避免类名冲突。
    • HelloServlet 类：Servlet 类，用于演示 Servlet 生命周期（初始化、服务请求、销毁等阶段），继承 HttpServlet 并重写相关方法（如 init()、doGet()、doPost()、destroy() 等）。
• resources 目录：存放项目资源文件，如配置文件、国际化资源文件等（若有相关资源会放于此）。
• webapp 目录：Java Web 项目的 Web 应用根目录，部署到 Web 服务器（如 Tomcat）后，目录下文件可直接访问。
  • WEB-INF 目录：Web 应用受保护目录，客户端无法直接访问，仅服务器端可访问。
    • web.xml：Web 应用部署描述符，配置 Servlet（将 HelloServlet 映射到特定 URL 路径）、过滤器、监听器、欢迎页面、错误页面等 Web 应用相关配置。
    • index.jsp：JSP（Java Server Pages）页面，动态网页技术，可在 HTML 中嵌入 Java 代码，可能作为欢迎页面或与 HelloServlet 交互的页面。

（2）src/test 目录

存放项目测试代码（如单元测试代码），保证代码正确性。

3. target 目录

Maven 构建项目时的输出目录，存放编译后的字节码文件、打包生成的 WAR 包、构建过程临时文件等。执行 Maven 的 compile、package 等命令时，输出产物存于此目录。

4. 其他目录

• .idea 目录：IntelliJ IDEA 集成开发环境的配置目录，包含项目设置、缓存、索引等信息，用于 IDEA 对项目的管理和开发支持。
• .mvn 目录：与 Maven Wrapper 相关，包含 Maven Wrapper 的配置文件，支持 mvnw 和 mvnw.cmd 脚本运行。

综上，该项目结构是典型的 Maven 管理的 Java Web 项目结构，通过合理的目录划分和配置文件，方便进行 Servlet 相关功能的开发、构建和部署。

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三、Servlet与JSP协同运行的全链路流程

1. Servlet+JSP协同流程

流程步骤	主体	核心动作	关键说明
1	浏览器	发送请求	向服务器发起包含目标资源（如HTML文档、userlogin.jsp等）的HTTP请求
2	服务器	判断请求类型	区分请求是静态（如HTML文档）还是动态（如JSP页面）
3	服务器（静态请求时）	返回HTML文档	直接将对应的HTML文档作为响应回传给浏览器
4	Web容器（动态请求时，如Tomcat）	创建Servlet对象	针对动态请求（如JSP），由Web容器实例化对应的Servlet类
5	Web容器	分配线程，调用方法	为Servlet处理请求分配线程，调用doGet或doPost方法执行业务逻辑
6	Servlet	生成响应	处理请求后，生成包含结果的HTTP响应
7	服务器	返回响应	将Servlet生成的响应回传给浏览器
8	浏览器	解析并展示响应	解析响应内容（如HTML、动态生成的页面等），呈现给用户

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2. 客户端（浏览器）​

1. 发送 HTTP 请求（目标为 Servlet 或 JSP，如/LoginServlet或/index.jsp）
   Web 服务器（如 Tomcat）​
   ↓
2. 监听端口接收请求，判断请求目标类型​
   ├→ 若目标是 “普通 Servlet” → 【转发至 Servlet 容器】 → Servlet 容器（按映射规则定位对应的 Servlet 类）​
   └→ 若目标是 “JSP” → 【触发内置 JSP 引擎（如 Tomcat 的 Jasper）】 → JSP 引擎（首次请求 / JSP 文件修改时，将 JSP 编译为 Java 源文件→再编译为字节码文件，该字节码本质是 Servlet 类） → 【编译完成后，将 Servlet 类交给 Servlet 容器】 → Servlet 容器（复用编译后的 JSP Servlet 类）​
   ↓
3. Servlet 容器对 Servlet 进行初始化（仅首次请求时执行：创建 Servlet 实例，调用init()方法加载配置 / 资源；非首次请求直接复用已有实例
   Servlet 实例（普通 Servlet 实例 或 编译后的 JSP Servlet 实例）​
   ↓
4. 执行核心处理逻辑
   ├→ 若为 “普通 Servlet”：调用service()方法，按请求类型分发至doGet()/doPost()，执行业务逻辑（如登录验证、数据查询）​
   └→ 若为 “JSP Servlet”：准备页面渲染相关逻辑​
   ↓
5. 判断是否需要普通 Servlet 向 JSP 传递数据
   ├→ 是（如登录成功后需展示用户信息）：普通 Servlet 通过request.setAttribute()存储数据 → 调用request.getRequestDispatcher()转发至目标 JSP → 【JSP 对应的 Servlet 实例】​
   └→ 否（如直接访问 JSP 页面）：直接进入【JSP 对应的 Servlet 实例】​
   ↓
6. JSP 对应的 Servlet 实例执行渲染：通过 EL 表达式（${}）/JSTL 标签从 Request 中获取数据，拼接动态 HTML 内容
   ↓
7. 生成响应：普通 Servlet 或 JSP Servlet 通过ServletResponse封装 HTTP 响应报文（含响应行、响应头、响应体）
   ↓
8. Web 服务器接收响应报文，通过网络回传至客户端（浏览器）
   ↓
9. 浏览器解析响应中的 HTML 内容（含动态数据），渲染并展示最终页面

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三、javax到jakarta的不兼容变更

从 Tomcat 10 开始，Servlet API 的包命名空间发生了重大且不兼容的变更。​​

具体体现在：

1. ​​命名空间改变​​：由旧的 javax.servlet.*全部改为 ​​jakarta.servlet.*​​。

2. ​​规范变更​​：此变更是为了支持 ​​Jakarta EE 9​​ 及更高版本规范（如提及的 Servlet 6.0）。

3. ​​直接后果​​：这个变化导致了​​向下不兼容​​。所有使用旧版 javax包开发的 Servlet 应用程序​​无法直接部署和运行在 Tomcat 10 及以后的版本中​​。

简单来说​​：如果您要将一个老项目升级到 Tomcat 10+，通常需要修改代码中的所有相关导入（import）语句和配置文件中的命名空间声明，将 javax.servlet替换为 jakarta.servlet。这是一个升级过程中必须注意的关键迁移步骤。

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四、Servlet 生命周期

1. 什么是Servlet生命周期？

Servlet生命周期指的是一个Servlet实例从被创建到最终被垃圾回收的整个过程。这个过程完全由Servlet容器（如Tomcat、Jetty等）管理，包括以下几个关键阶段：

加载类 → 实例化 → init() → service() → doGet()/doPost() → destroy() → 垃圾回收

1. Servlet 初始化后调用 init () 方法。
2. Servlet 调用 service() 方法来处理客户端的请求。
3. Servlet 销毁前调用 destroy() 方法。
4. 最后，Servlet 是由 JVM 的垃圾回收器进行垃圾回收的。

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2. Servlet生命周期方法

1. init () 方法

public void init() throws ServletException {
// 初始化代码...
}

• 功能说明：
  init() 是 Servlet 的初始化方法，在 Servlet 实例被创建后仅执行一次。

• 主要用途：
  执行一次性初始化操作，如加载配置文件、建立数据库连接池、初始化缓存等
  可以通过重写此方法完成 Servlet 启动时的准备工作

• 特点：
  若初始化失败，会抛出 ServletException，导致 Servlet 无法正常提供服务
  可通过 web.xml 中的 配置，使 Servlet 在 Web 应用启动时就完成初始化

2. service () 方法

public void service(ServletRequest request,ServletResponse response)
throws ServletException, IOException{
}

• 功能说明：
  service() 是处理客户端请求的核心方法，每次客户端发送请求时都会被调用。

• 主要用途：
  接收客户端请求（封装在 ServletRequest 对象中）
  处理请求并生成响应（通过 ServletResponse 对象返回）

• 特点：
  会自动根据 HTTP 请求方法（GET、POST、PUT 等）调用对应的处理方法（如 doGet()、doPost()）
  需要处理两种异常：ServletException（Servlet 处理异常）和 IOException（输入输出异常）
  通常不需要重写此方法，而是重写具体的请求处理方法

3. 请求处理方法
doGet () 方法

public void doGet(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
// Servlet 代码
}

• 功能说明：
  专门用于处理 HTTP GET 类型的请求。

• 适用场景：
  从服务器获取资源（如查询数据、页面跳转）
  请求参数会附加在 URL 后面，有长度限制
  不适合传输敏感信息（参数可见）

• 典型应用：
  搜索查询、分页展示、资源下载等

doPost () 方法

public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
// Servlet 代码
}

• 功能说明：
  专门用于处理 HTTP POST 类型的请求。

• 适用场景：
  向服务器提交数据（如表单提交、数据新增 / 修改）
  请求参数在请求体中，无明显长度限制
  相对安全，适合传输敏感信息（如用户名密码）

• 典型应用：
  用户注册、登录验证、表单提交等

4. destroy () 方法

public void destroy() {
// 终止化代码...
}

功能说明：
destroy() 是 Servlet 生命周期的最后一个方法，在 Servlet 被销毁前仅执行一次。

主要用途：

• 释放资源，如关闭数据库连接、清理临时文件
• 保存 Servlet 的状态信息

触发时机：

• Web 应用被停止时
• Servlet 容器（如 Tomcat）关闭时
• Servlet 被从容器中移除时

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3. 流程图

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五、Servlet API

1. 接口定义的方法

Servlet 接口是 Jakarta Servlet 规范的核心，定义了所有 Servlet 组件必须遵循的基本方法和生命周期规范。任何 Servlet 类（包括 HttpServlet）都直接或间接实现了这个接口，它是 Servlet 容器与 Servlet 组件通信的桥梁。

public interface Servlet {
void init(ServletConfig var1) throws ServletException;
ServletConfig getServletConfig();
void service(ServletRequest var1, ServletResponse var2) throws ServletException, IOException;
String getServletInfo();
void destroy();
}

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2. Servlet API重要的接口与类​

①根基：顶层接口​​

​​Servlet接口​​：所有Servlet的​​根本契约​​。它定义了Servlet的生命周期方法：init(), service(), destroy()。任何Servlet都必须直接或间接实现它。

​​ServletConfig接口​​：代表一个Servlet的​​个体配置​​。提供了获取初始化参数和至关重要的 ​​ServletContext​​（应用上下文）的方法。

②中枢：通用实现类​​

​​GenericServlet抽象类​​：
​​关系​​：它​​实现​​了 Servlet接口和 ServletConfig接口。
​​职责​​：它是​​协议无关​​的通用实现。它为上述接口的大部分方法提供了默认实现，起到了适配器的作用，简化了开发。

③核心：HTTP专属实现类​​

​​HttpServlet抽象类​​：
​​关系​​：它​​继承​​自 GenericServlet 抽象类。
​​职责​​：它是专门为 ​​HTTP 协议​​定制的核心抽象类，也是开发者最常直接继承的类。其核心功能是​​重写​​了 service方法，根据HTTP请求方法（GET, POST等）将请求​​分发​​给对应的 doGet(), doPost()等方法。

​​④工具：请求与响应对象​​

​​ServletRequest/ ServletResponse(接口)​​：定义了通用的、协议无关的请求和响应功能。
​​HttpServletRequest/ HttpServletResponse(接口)​​：
​​关系​​：它们分别​​扩展​​（即继承）了 ServletRequest和 ServletResponse接口。
​​职责​​：在通用功能之上，增加了​​HTTP协议特有​​的方法（如获取请求头、Cookie、Session，设置状态码、重定向等）。
​​协作关系​​：
HttpServlet​​处理​​ HttpServletRequest对象（从中获取客户端请求信息）。
HttpServlet​​创建​​并操作 HttpServletResponse对象（向其写入要返回给客户端的数据和信息）。

由此可见,只要是 Servlet 类，就有自己由容器管理的、规范的生命周期。​​

其核心在于顶层的 ​​Servlet接口​​，它就像一份“规定”，明确规定了所有 Servlet 都必须具备的三个核心生命周期方法：

• init(): ​​初始化​​方法，在 Servlet 被创建后立即调用，用于执行一次性性的设置工作。

• service(): ​​核心服务​​方法，每次客户端请求到来时都会被调用，用于处理业务逻辑。

• destroy(): ​​销毁​​方法，在 Servlet 被容器移除之前调用，用于释放资源和进行清理工作。

图中 GenericServlet抽象类和 HttpServlet抽象类都​​直接或间接地实现了 Servlet接口​​，这意味着它们“签署”了这份规定，承诺会拥有这些生命周期方法。

GenericServlet​​ 提供了这些生命周期方法的基础实现。

​​HttpServlet​​ 继承了 GenericServlet，并对其中的 service()方法进行了​​重写和扩展​​，加入了根据 HTTP 请求方法（GET, POST等）自动分发给 doGet(), doPost()等方法的逻辑。但这并未改变其生命周期的本质，只是让处理请求的环节变得更精细。

​​因此，结论是：​​
无论是一个最简单的直接实现 Servlet接口的类，还是最常用的继承 HttpServlet的类，​​它们都具备由 Web 容器（如 Tomcat）控制的、完整的生命周期（初始化、服务、销毁）​​。图中的所有类，正因为它们都是 Servlet接口谱系中的一员，所以都遵循这一规则。

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3. Servlet接口使用演示（生命周期）

我们了解了Servlet的生命周期的原理之后，就可以自己来写一个Servlet的类了

这里我创建了一个新项目，包名为

package com.demo1.lifecycle;

以下是代码片段，展示了Servlet完整的生命周期

package com.demo1.lifecycle;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import jakarta.servlet.ServletConfig;
import jakarta.servlet.ServletException;
import jakarta.servlet.annotation.WebServlet;
import jakarta.servlet.http.HttpServlet;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
// 配置Servlet并设置启动时加载（值越小优先级越高）
@WebServlet(
urlPatterns = "/HelloWorld",
loadOnStartup = 1  // 容器启动时就初始化，而不是首次请求时
)
public class HelloServlet extends HttpServlet {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String initMessage;  // 初始化参数示例
// 1. 构造方法（容器通过反射调用，通常不重写）
public HelloServlet() {  // 修正：构造方法不能有void返回值
System.out.println("[Lifecycle] 1. Constructor called - Servlet instance created");
}
// 2. 初始化方法（仅执行一次）
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
super.init(config);
// 从配置中获取初始化参数（可在web.xml中配置）
initMessage = config.getInitParameter("welcomeMessage");
System.out.println("[Lifecycle] 2. init() method called - Initialization completed");
System.out.println("   Initialization parameter value: " + initMessage);
}
// 3. 服务方法（每次请求都会执行，负责分发请求）
@Override
protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
System.out.println("[Lifecycle] 3. service() method called - Start processing request");
// 调用父类的service方法，自动分发到doGet/doPost
super.service(request, response);
}
// 处理GET请求（实际业务逻辑）
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
System.out.println("[Lifecycle] 4. doGet() method called - Processing GET request");
// 设置响应内容类型和编码
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
// 获取输出流并输出内容
try (PrintWriter out = response.getWriter()) {
out.println("<!DOCTYPE html>");out.println("<html>");out.println("<head>");out.println("<title>Servlet Lifecycle Demo</title>");  // 页面标题改为英文out.println("</head>");out.println("<body>");out.println("<h1>Hello, World! (Jakarta EE)</h1>");  // 原内容保留（已为英文）out.println("<p>Initialization Info: " + initMessage + "</p>");  // 初始化信息改为英文out.println("<p>Current Thread: " + Thread.currentThread().getName() + "</p>");  // 当前线程改为英文
out.println("</body>");
out.println("</html>");
}
}
// 5. 销毁方法（仅执行一次）
@Override
public void destroy() {
System.out.println("[Lifecycle] 5. destroy() method called - Releasing resources");
// 这里可以释放数据库连接、关闭文件等资源
initMessage = null;  // 清空资源示例
}
}

① 类定义与注解配置

@WebServlet(
urlPatterns = "/HelloWorld",
loadOnStartup = 1  // 容器启动时就初始化，而不是首次请求时
)
public class HelloServlet extends HttpServlet { ... }

• @WebServlet注解：替代传统的 web.xml 配置，声明这是一个 Servlet
  • urlPatterns = “/HelloWorld”：指定访问路径，通过http://域名/项目名/HelloWorld可访问
  • loadOnStartup = 1：设置 Servlet 在容器启动时初始化（值为非负数），数值越小优先级越高
• 继承HttpServlet：这是所有处理 HTTP 请求的 Servlet 的基类

② Servlet 生命周期方法解析

（1）构造方法

public HelloServlet() {
System.out.println("[Lifecycle] 1. Constructor called - Servlet instance created");
}

• 由 Servlet 容器通过反射调用，创建 Servlet 实例
• 仅在 Servlet 第一次被加载时执行一次
• 注意：构造方法不能有返回值，代码中已修正了可能的错误

（2）初始化方法

@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
super.init(config);
initMessage = config.getInitParameter("welcomeMessage");
System.out.println("[Lifecycle] 2. init() method called - Initialization completed");
}

• 紧接着构造方法执行，也只执行一次
• 用于初始化资源（如数据库连接、配置参数等）
• 通过ServletConfig获取初始化参数（参数可在 web.xml 中配置）

（3）服务方法

@Override
protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
System.out.println("[Lifecycle] 3. service() method called - Start processing request");
super.service(request, response);
}

• 每次客户端请求都会执行
• 负责请求分发：根据 HTTP 方法（GET/POST 等）调用对应的doXxx()方法
• 这里调用了父类的service()方法，实现了自动分发功能

（4）处理 GET 请求

@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
// 设置响应内容类型和编码
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
try (PrintWriter out = response.getWriter()) {
// 输出HTML响应内容
out.println("<h1>Hello, World! (Jakarta EE)</h1>");
out.println("<p>Initialization Info: " + initMessage + "</p>");
}
}

• 专门处理 HTTP GET 请求的方法
• response.setContentType()：设置响应类型为 HTML 并指定编码为 UTF-8
• 通过PrintWriter输出 HTML 内容到客户端浏览器
• 使用 try-with-resources 语法自动关闭输出流

（5）销毁方法

@Override
public void destroy() {
System.out.println("[Lifecycle] 5. destroy() method called - Releasing resources");
initMessage = null;  // 清空资源示例
}

• 当 Servlet 容器关闭或应用被卸载时执行，仅执行一次
• 用于释放资源，如关闭数据库连接、清理缓存等
• 是 Servlet 生命周期的最后一个阶段

③ 其他重要说明

• serialVersionUID：用于对象序列化版本控制，确保反序列化时的兼容性
• 生命周期执行顺序：构造方法 → init() → service() → doGet()/doPost() → destroy()
• Servlet 是单实例多线程的：一个 Servlet 类只有一个实例，容器会创建多个线程处理并发请求

这个示例完整展示了 Servlet 从创建、初始化、处理请求到销毁的整个生命周期

4. 运行结果

在访问以下网址时

http://localhost:8080/lifecycle_war_exploded/HelloWorld

控制台会输出以下内容

当我们关闭时

容器也会被销毁