Java Servlet基础教程

什么是Servlet

Servlet是Java Web开发的核心技术，它是运行在Web服务器上的Java类，用于处理客户端发送到服务器的请求并返回响应。Servlet提供了一种组件化的、独立于平台的方法来构建基于Web的应用程序。

Servlet的工作原理

客户端（通常是浏览器）向服务器发送HTTP请求
服务器将请求传递给Servlet容器（如Tomcat）
Servlet容器加载相应的Servlet，如果尚未加载
Servlet容器创建两个对象：HttpServletRequest和HttpServletResponse
调用Servlet的service()方法（或者对应的doGet、doPost等方法）
Servlet处理请求并将结果写入到HttpServletResponse中
Servlet容器将响应返回给客户端

Servlet生命周期

Servlet的生命周期包含以下阶段：

加载和实例化：Servlet容器加载Servlet类并创建实例
初始化：调用init()方法，完成初始化工作
服务：调用service()方法处理客户端请求
销毁：调用destroy()方法释放资源

public class HelloServlet extends HttpServlet {
    
    @Override
    public void init() throws ServletException {
        System.out.println("Servlet正在初始化");
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 
            throws ServletException, IOException {
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("<html><body>");
        out.println("<h2>Hello Servlet!</h2>");
        out.println("<p>当前时间: " + new Date() + "</p>");
        out.println("</body></html>");
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 
            throws ServletException, IOException {
        doGet(request, response);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("Servlet正在销毁");
    }
}

Servlet配置

使用web.xml配置

<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee 
                             http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">
    
    <servlet>
        <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.example.HelloServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>author</param-name>
            <param-value>John Doe</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>
    
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

使用注解配置（Servlet 3.0+）

@WebServlet(name = "HelloServlet", 
            urlPatterns = {"/hello"}, 
            initParams = {@WebInitParam(name = "author", value = "John Doe")})
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    // Servlet实现
}

请求和响应对象

HttpServletRequest

HttpServletRequest接口提供了访问HTTP请求信息的方法：

// 获取请求参数
String username = request.getParameter("username");

// 获取多值参数
String[] hobbies = request.getParameterValues("hobby");

// 获取请求头
String userAgent = request.getHeader("User-Agent");

// 获取cookie
Cookie[] cookies = request.getCookies();

// 获取会话
HttpSession session = request.getSession();

// 设置请求属性
request.setAttribute("user", userObj);

// 获取请求属性
User user = (User) request.getAttribute("user");

// 请求转发
RequestDispatcher dispatcher = request.getRequestDispatcher("/another-servlet");
dispatcher.forward(request, response);

HttpServletResponse

HttpServletResponse接口提供了向客户端发送响应的方法：

// 设置响应类型和字符集
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

// 获取输出流
PrintWriter out = response.getWriter();
out.println("<h1>Hello World!</h1>");

// 设置状态码
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);

// 设置响应头
response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");

// 添加cookie
Cookie cookie = new Cookie("username", "john");
cookie.setMaxAge(3600); // 1小时
response.addCookie(cookie);

// 重定向
response.sendRedirect("/another-page.jsp");

Servlet过滤器（Filter）

过滤器可以在请求到达Servlet之前或响应返回客户端之前执行预处理或后处理任务：

@WebFilter("/admin/*")
public class AuthenticationFilter implements Filter {
    
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        // 初始化代码
    }
    
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) 
            throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest httpRequest = (HttpServletRequest) request;
        HttpServletResponse httpResponse = (HttpServletResponse) response;
        
        HttpSession session = httpRequest.getSession(false);
        boolean isLoggedIn = (session != null && session.getAttribute("user") != null);
        
        if (isLoggedIn) {
            // 用户已登录，继续处理请求
            chain.doFilter(request, response);
        } else {
            // 用户未登录，重定向到登录页面
            httpResponse.sendRedirect(httpRequest.getContextPath() + "/login.jsp");
        }
    }
    
    @Override
    public void destroy() {
        // 销毁代码
    }
}

Servlet监听器（Listener）

监听器用于监听Servlet容器中的各种事件：

@WebListener
public class AppContextListener implements ServletContextListener {
    
    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {
        ServletContext context = sce.getServletContext();
        context.setAttribute("startTime", System.currentTimeMillis());
        System.out.println("应用程序已启动");
    }
    
    @Override
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent sce) {
        System.out.println("应用程序正在关闭");
    }
}

Servlet会话管理

HttpSession接口

// 获取会话
HttpSession session = request.getSession();
// 或者如果不存在，则不创建新会话
// HttpSession session = request.getSession(false);

// 设置会话属性
session.setAttribute("user", userObj);

// 获取会话属性
User user = (User) session.getAttribute("user");

// 移除会话属性
session.removeAttribute("user");

// 使会话无效（登出）
session.invalidate();

// 设置会话超时时间（秒）
session.setMaxInactiveInterval(1800);

总结

Servlet是Java Web开发的基础，虽然现在有许多高级框架如Spring MVC可以简化Web开发，但是理解Servlet的工作原理对于掌握Java Web开发仍然非常重要。掌握Servlet的生命周期、配置方式、请求响应处理以及会话管理等核心概念，是成为一名合格的Java Web开发人员的必备知识。