Servlet 技術全景：核心原理、與 CGI/Applet/JSP 比較與優勢

Servlet 是 Java Web 技術的基石，運行於伺服器端容器中，以執行緒模型處理 HTTP 請求，產生動態回應。本文系統梳理 Servlet 核心架構、生命週期、與 CGI/Applet/JSP 的本質差異，建立正確技術認知。

Servlet 核心定位

• 平台無關：純 Java 實作，編譯一次，部署於任何支援 Servlet 規範的容器 (Tomcat、Jetty、JBoss、WebLogic、WebSphere)。
• 協定無關 (理論上)：javax.servlet.Servlet 介面定義通用契約，HttpServlet 專為 HTTP 協定特化。
• 伺服器端元件：無 GUI，生命週期由容器管理 (載入、初始化、服務、銷毀)。
• 執行緒模型：每個請求一條輕量執行緒，共享單一 Servlet 實例 (單例模式)，記憶體效率遠優於 CGI 進程模型。

生命週期：三大關鍵方法

public interface Servlet {
    void init(ServletConfig config) throws ServletException;  // 1. 載入後調用一次
    void service(ServletRequest req, ServletResponse resp)      // 2. 每請求調用
        throws ServletException, IOException;
    void destroy();                                             // 3. 卸載前調用一次
    ServletConfig getServletConfig();
    String getServletInfo();
}

HttpServlet 進一步將 service() 分派為 doGet(), doPost(), doPut(), doDelete() 等對應 HTTP 方法。

深度比較：為什麼 Servlet 取代 CGI？

Servlet vs Applet：同樣是 Java，卻截然不同

Servlet vs JSP：互補而非對立

• JSP 本質：編譯為 Servlet (_jspService())，無新功能，純粹是「HTML 模板 + Java 片段」的語法糖。
• 分工最佳實踐 (Model 2 / MVC)：
  • Servlet (Controller)：接收請求、驗證參數、呼叫 Service、決定導向、設定 Model 屬性。
  • JSP (View)：純粹渲染 HTML，使用 EL (${...})、JSTL (<c:forEach>) 存取 Model，零 Java 程式碼片段。
  • JavaBean/Entity (Model)：封裝業務資料與邏輯。
• 避免：在 JSP 寫複雜 Java 邏輯 (Scriptlet)，在 Servlet 手工拼接 HTML 字串。

Servlet 容器核心服務

1. 生命週期管理：載入、實例化、初始化、銷毀。
2. 請求分派：URL 映射 → Servlet 實例 → 執行緒池分配 → service()。
3. 多執行緒安全：開發者負責確保共享狀態 (實例變數、靜態變數) 的執行緒安全，或使用 ThreadLocal/synchronized/無狀態設計。
4. 資源注入：@Resource, @EJB, @PersistenceContext 注入 DataSource、EJB、EntityManager。
5. 安全整合：web.xml / @ServletSecurity 宣告式安全、角色基礎存取控制 (RBAC)。
6. Session 管理：Cookie/URL 重寫追蹤、叢集 Session 複寫 (容器支援)。

現代演進：Jakarta EE 10 / Servlet 6.0

• 套件名遷移：javax.servlet.* → jakarta.servlet.*。
• HTTP/2、WebSocket (jakarta.websocket) 原生整合。
• 非同步 Servlet (@WebServlet(asyncSupported=true)) + CompletableFuture / Reactive Streams 支援長輪詢、SSE、串流。
• Multipart 檔案上傳內建 (@MultipartConfig)，無需 Commons FileUpload。

總結

Servlet 以 輕量執行緒模型、標準化 API、容器管理服務、平台無關性 徹底解決 CGI 效能與開發痛點，確立 Java 伺服器端統治地位。理解 Servlet 本質，是掌握 Spring MVC、Spring WebFlux、JAX-RS、gRPC-Java 等所有上層框架的前提。現代開發雖少直接寫原生 Servlet，但其核心契約 (Request/Response/Filter/Listener/AsyncContext) 仍貫穿整個 Java Web 技術棧。