深入理解 Java Servlet 過濾器：原理、生命週期與實戰應用

什麼是過濾器？

過濾器是一個可插入 Web 應用程式的組件，用於攔截客戶端請求與伺服器響應，並對其進行預處理或後處理。透過過濾器，開發者可以在請求到達目標資源（如 Servlet、JSP）之前，或響應返回給客戶端之前，執行邏輯判斷、資料轉換、編碼設定、權限驗證等操作，最終保留有效的資料流。

過濾器的生命週期

Web 容器負責管理過濾器的完整生命週期，主要包含三個階段：

1. 實例化

容器啟動時，透過無參建構子建立過濾器實例，整個應用生命週期中只會實例化一次。

2. 初始化

實例化完成後，容器呼叫 init(FilterConfig config) 方法，傳入配置參數。此方法同樣只會被呼叫一次，適合載入靜態資源或初始化連線池。

3. 執行過濾

每當有符合攔截路徑的請求進入，容器便呼叫 doFilter(ServletRequest, ServletResponse, FilterChain) 方法。開發者在該方法中編寫核心邏輯，並透過 chain.doFilter() 將請求傳遞給鏈中的下一個過濾器或目標資源。

4. 銷毀

應用關閉或過濾器被移除時，容器呼叫 destroy() 釋放資源（如關閉資料庫連線、釋放記憶體）。

開發過濾器的四大步驟

1. 建立實作 javax.servlet.Filter 介面的類別。
2. 在 doFilter() 中實作具體的過濾邏輯。
3. 呼叫 chain.doFilter(request, response) 將請求傳遞給下一環節。
4. 在 web.xml 中宣告 <filter> 與 <filter-mapping> 進行註冊與映射。

程式碼範例：字元編碼過濾器

package demo.web.filter;

import java.io.IOException;
import javax.servlet.*;

public class CharacterEncodingFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        // 初始化邏輯，如讀取編碼參數
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        // 統一設定請求與響應編碼
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        chain.doFilter(request, response);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        // 釋放資源
    }
}

另一個範例：日誌過濾器

package demo.web.filter;

import java.io.IOException;
import javax.servlet.*;

public class MyFilter implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        System.out.println("MyFilter: doFilter 開始");
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");
        chain.doFilter(request, response);
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        System.out.println("MyFilter: doFilter 結束");
    }
    // init / destroy 略
}

web.xml 設定詳解

<filter>
    <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name>
    <filter-class>demo.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

<filter>
    <filter-name>myFilter</filter-name>
    <filter-class>demo.web.filter.MyFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>myFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
    <dispatcher>REQUEST</dispatcher>
</filter-mapping>

dispatcher 子元素說明

<dispatcher> 指定過濾器攔截的請求調用方式，可設定多個，預設為 REQUEST：

• REQUEST：直接訪問頁面時觸發；透過 RequestDispatcher.include() 或 forward() 訪問時不觸發。
• INCLUDE：僅當目標資源透過 include() 調用時觸發。
• FORWARD：僅當目標資源透過 forward() 調用時觸發。
• ERROR：僅當目標資源透過聲明式異常處理機制調用時觸發。

過濾器鏈

Web 應用可配置多個過濾器，它們按照在 web.xml 中的註冊順序形成一條鏈。容器建立 FilterChain 物件傳給第一個過濾器的 doFilter，開發者呼叫 chain.doFilter() 後，容器會檢查鏈中是否還有下一個過濾器，若有則繼續執行，否則調用目標 Servlet。

執行順序示意：

1. Servlet 初始化
2. Filter1 doFilter 前半段
3. Filter2 doFilter 前半段
4. 目標 Servlet service() / doGet()
5. Filter2 doFilter 後半段
6. Filter1 doFilter 後半段

注意： Servlet 僅初始化一次；過濾器類別位於 javax.servlet 套件下。