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Java Web Servlet 技術深度解析：從入門到進階實戰

編輯：Java 相關知識

前言

Servlet 是 Java Web 開發的基石。本文系統涵蓋：Servlet 核心介面、生命週期、初始化參數、ServletConfig/ServletContext 應用、URL 映射規則、執行緒安全、預設 Servlet、負載啟動等完整知識體系，並附帶最佳實踐與常見坑點。

核心架構

頂層介面：javax.servlet.Servlet（5 方法：init、service、destroy、getServletConfig、getServletInfo）
兩大實作基類：GenericServlet（協定無關）、HttpServlet（HTTP 專用，已實作 service 分派 doGet/doPost）
開發慣例：繼承 HttpServlet，覆寫 doGet/doPost，勿覆寫 service。

第一支 Servlet 完整範例

@WebServlet("/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        resp.getWriter().write("Hello, Servlet!");
    }
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        doGet(req, resp);
    }
}

Servlet 3.0+ 推薦用 @WebServlet 註解替代 web.xml。

生命週期三階段

階段	觸發時機	方法	呼叫次數
初始化	首次請求或啟動時 (load-on-startup)	init()	1 次
服務	每次請求	service() → doGet/doPost	N 次
銷毀	容器關閉/應用重載	destroy()	1 次

啟動載入 `<load-on-startup>`

@WebServlet(value = "/init", loadOnStartup = 1)
public class InitServlet extends HttpServlet {
    @Override public void init() {
        // 初始化連線池、載入配置、建立資料表...
    }
}

數值越小優先級越高；正整數才會啟動載入。

ServletConfig：單一 Servlet 初始化參數

@WebServlet(value = "/config", initParams = {
    @WebInitParam(name = "encoding", value = "UTF-8"),
    @WebInitParam(name = "maxSize", value = "1048576")
})
public class ConfigServlet extends HttpServlet {
    @Override public void init(ServletConfig config) {
        String encoding = config.getInitParameter("encoding");
        // ...
    }
}

ServletContext：全域共享與資源存取

三大核心功能

全域初始化參數：<context-param> → context.getInitParameter()
屬性共享 (Context 屬性)：setAttribute/getAttribute/removeAttribute，所有 Servlet 可見，適合快取、共享資料源。
資源存取：getResourceAsStream("/WEB-INF/config.properties")、getRealPath()、getRequestDispatcher() 轉發/包含。

屬性共享範例

// Servlet A 寫入
context.setAttribute("appConfig", configObj);

// Servlet B 讀取
AppConfig cfg = (AppConfig) context.getAttribute("appConfig");

URL 映射規則與通配符優先順序

模式	範例	優先順序
精確路徑	/user/profile	最高
目錄通配	/user/*	次之
副檔名通配	.do, .action	再次之
預設 Servlet	/	最低

匹配原則：「最長路徑優先」→「目錄通配」→「副檔名通配」→「預設」。

執行緒安全：核心陷阱與解決方案

問題示範

public class UnsafeServlet extends HttpServlet {
    private int count = 0;  // 實例變數 = 共享變數
    protected void doGet(...) {
        count++;  // 非原子操作，併發下會丟失更新
        resp.getWriter().write("Count: " + count);
    }
}

解決方案對比

方案	程式碼	優點	缺點
區域變數	`int count = 0;` 在 doGet 內	天然線程安全，無鎖開銷	無法跨請求保持狀態
ThreadLocal	`ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<>();`	隔離執行緒狀態	記憶體洩漏風險，需手動 remove
同步鎖	`synchronized(this) { count++; }`	簡單	嚴重降低併發吞吐
原子類別	`AtomicInteger count = new AtomicInteger();`	無鎖高併發	僅適用簡單計數/累加
無狀態設計	Servlet 不保存狀態，狀態外移至 Redis/DB	水平擴展最佳	架構複雜度提升