Servlet 生命周期與工作原理深度解析：從 init 到 destroy 的完整旅程

Servlet 容器如何管理 Servlet：生命周期、請求處理、線程模型全景圖

Servlet 是 Java Web 的基石，理解其生命周期與工作原理，是掌握 Spring MVC、Filter、Listener 等上層框架的前提。本文系統梳理三大階段、加載時機、Service 分發邏輯、Tomcat 參數解析、銷毀觸發條件，並對比 Servlet 與 JSP 定位差異。

一、三大生命周期階段

1. 初始化：容器創建實例 → 調用 init(ServletConfig)，僅執行一次。
2. 請求服務：每請求一線程調用 service(ServletRequest, ServletResponse)。
3. 銷毀：容器關閉/重載/移除應用 → 調用 destroy()，釋放資源。

二、Servlet 加載時機

無 <servlet-mapping> 的 Servlet：配合 load-on-startup 用於啟動時初始化數據源、緩存、定時任務等全局資源。

三、請求處理核心流程

1. 入口：service 方法分發

// HttpServlet 源碼簡化
protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
    String method = req.getMethod();
    if ("GET".equals(method)) doGet(req, resp);
    else if ("POST".equals(method)) doPost(req, resp);
    // ... PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, TRACE
    else throw new ServletException("不支持的方法: " + method);
}

• GenericServlet 實現 Servlet 接口，提供 init/config/log 默認實現。
• HttpServlet 繼承 GenericServlet，實現 HTTP 協議綁定：將 ServletRequest/Response 強轉為 HttpServletRequest/Response，再調用無參 service(req, resp) 分發到 doXxx。
• 開發者必須重寫 doGet/doPost 等，父類默認返回 405/400 錯誤。

2. Tomcat 參數解析機制

// 內部實現簡化
private Hashtable<String, String[]> paramHashStringArray = new Hashtable<>();
// 解析 query string / body 後填充 Map
// 獲取：request.getParameter("key") → String
// 獲取多值：request.getParameterValues("key") → String[]

• 使用 Hashtable（線程安全）而非 HashMap，因參數解析階段可能多線程並發寫入（早期版本）。
• 現代 Tomcat 優化為無鎖解析 + 不可變快照，但對外 API 保持一致。

四、線程模型與共享狀態風險

• Servlet 實例單例多線程：容器僅創建一個實例服務所有請求。
• 實例變量非線程安全：private int count; 并发訪問會數據競態。
• 解決方案：
  1. 無狀態設計：不定義實例變量，所有數據放方法局部變量。
  2. ThreadLocal 隔離：每線程獨享副本。
  3. 同步鎖 / 原子類：性能較差，慎用。

五、銷毀階段與資源釋放

public void destroy() {
    // 關閉數據庫連接池、線程池、文件句柄、定時任務
    // 移除 ThreadLocal 引用防內存洩漏
    super.destroy();
}

觸發場景：應用卸載、容器關閉、熱部署重載、Servlet 類刪除。

六、Servlet vs JSP 定位對比

最佳實踐：Servlet 做控制器分發，JSP/Thymeleaf/Freemarker 做視圖渲染，嚴禁在 JSP 中寫業務邏輯、JDBC 代碼。

七、Web 應用啟動順序

1. 容器啟動 → 掃描 web.xml / ServletContainerInitializer。
2. 實例化 load-on-startup Servlet、ServletContextListener、Filter。
3. 調用 contextInitialized → 初始化 Spring 容器、連接池等。
4. 應用就緒，接收請求。

八、總結

Servlet 生命周期由容器完全托管，開發者聚焦於 init 初始化資源、doXxx 處理業務、destroy 釋放資源。牢記「單例多線程、無狀態設計」，配合 Filter/Listener 構建完整 Web 應用骨架。