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Servlet 基礎完整指南：生命週期、工作模式、與 JSP 比較、核心 API 與配置實戰

編輯：Java 綜合教學

什麼是 Servlet？

Servlet (Server Applet) 是運行在支援 Java 的應用伺服器上的伺服器端程式，主要功能：交互式瀏覽/修改資料、生成動態 Web 內容。狹義指實現 javax.servlet.Servlet 介面的類，廣義指任何實現該介面的類。

生命週期 (核心考點)

載入類：容器載入 Servlet 類到記憶體
實例化：建立 Servlet 實例 (預設單例)
初始化：呼叫 init(ServletConfig config)，僅執行一次
服務請求：呼叫 service(ServletRequest, ServletResponse)，每請求一次執行一次
- HTTP 請求會分派至 doGet、doPost、doPut、doDelete、doHead、doOptions、doTrace
銷毀：容器關閉/重新部署時呼叫 destroy()，釋放資源

關鍵特性：單例多執行緒

容器通常只建立 **一個 Servlet 實例**
多執行緒並發呼叫 service()
線程安全責任在開發者：避免使用實例變數儲存請求狀態，改用區域變數或 ThreadLocal

工作模式

Client (瀏覽器) 
    │ HTTP Request
    ▼
Web Server (Tomcat/Jetty)
    │ 解析請求、建立 Request/Response 物件
    ▼
Servlet Container
    │ 找到對應 Servlet、確保已初始化
    ▼
Servlet.service(req, resp)
    │ 業務邏輯、資料庫操作、生成回應
    ▼
Web Server
    │ 封裝 HTTP Response
    ▼
Client
    │ 渲染顯示

Servlet vs JSP 深度比較

SUN 官方演進建議

早期：Servlet 獨大 (HTML 生成痛苦)
中期：JSP + JavaBean (邏輯仍混雜在 JSP)
成熟：JSP (View) + Servlet (Controller) + JavaBean/EJB (Model) = MVC Model 2
現代：Spring MVC / Spring Boot (註解式 Controller) + Thymeleaf/FreeMarker/前端框架

核心 API 速查

維度	Servlet	JSP
本質	Java 類	最終編譯為 Servlet 類
HTML 生成	`out.println("...")` 痛苦	直接寫 HTML 標籤，極其方便
業務邏輯	適合寫複雜業務邏輯 (Controller)	不適合大量 Java 代碼 (View)
分工	控制層、業務層	表現層
MVC 角色	Controller	View
修改 HTML	需重新編譯 Java 檔	修改 JSP 即時生效 (開發模式)

介面/類	核心方法	用途
HttpServletRequest	getParameter, getHeader, getSession, getAttribute, getInputStream	獲取請求資訊、表單數據、Session、屬性、請求體
HttpServletResponse	setContentType, setStatus, addHeader, getWriter, getOutputStream	設定回應類型、狀態碼、頭、輸出文字/二進制
HttpSession	getAttribute, setAttribute, invalidate, getId	會話層級資料共享
ServletContext	getInitParameter, getAttribute, setAttribute, getResourceAsStream	應用層級全域配置/資源
ServletConfig	getInitParameter, getServletName, getServletContext	單一 Servlet 初始化參數

完整 Hello World 實戰

1. Servlet 類

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

public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 
            throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("歡迎來到 Servlet 世界！");
        out.println("當前時間: " + new java.util.Date() + "");
    }
}

2. web.xml 配置 (Servlet 3.0+ 可用 @WebServlet 註解替代)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="https://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee" version="3.1">
    <servlet>
        <servlet-name>MyServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.example.MyServlet</servlet-class>
        <load-on-startup>1</load-on-startup> <!-- 啟動時初始化，數值越小優先級越高 -->
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </servlet-mapping>
    
    <welcome-file-list>
        <welcome-file>index.jsp</welcome-file>
    </welcome-file-list>
</web-app>

3. 註解式配置 (Servlet 3.0+ 推薦)

@WebServlet(
    name = "MyServlet",
    urlPatterns = {"/hello", "/hi"},
    loadOnStartup = 1,
    initParams = {
        @WebInitParam(name = "author", value = "ZhangSan"),
        @WebInitParam(name = "version", value = "1.0")
    }
)
public class MyServlet extends HttpServlet { ... }

三大進階用途

控制器 (MVC Controller)：接收請求、參數驗證、呼叫 Service、選擇 View、屬性傳遞
過濾器：@WebFilter 實現登入檢查、編碼設定、日誌記錄、XSS 防護、靜態資源快取
監聽器：@WebListener 監聽 ServletContext (應用啟動/銷毀)、HttpSession (建立/銷毀/屬性變更)、ServletRequest 等生命週期事件

部署與除錯技巧

打包為 WAR 檔部署至 webapps
開發模式啟用熱部署 (Tomcat reloadable="true" 或 IDE 支援)
查看 catalina.out / localhost.yyyy-mm-dd.log 排查錯誤
使用 curl -v / Postman 測試 API
遠端除錯：JVM 參數 -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005