Servlet 容器与 Servlet/JSP（零基础详细版）

学习目标与前置

建议用时：60-90 分钟准备：已安装 JDK、Maven，Tomcat（外置）或 Maven Tomcat 插件

理解 Servlet 容器职责，内嵌 vs 外置差异。
编写 TodoServlet 处理 GET/POST。
编写 Filter 记录请求日志；JSP 输出页面并对比 JSON。

Step 1：创建 Maven Web 项目

mvn archetype:generate ^
  -DgroupId=demo ^
  -DartifactId=servlet-demo ^
  -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-webapp ^
  -DinteractiveMode=false
cd servlet-demo

目录要点：src/main/java 写 Servlet/Filter，src/main/webapp 放 JSP 和静态资源，pom.xml 定义依赖与插件。

Step 2：添加 Servlet API 依赖与 Tomcat 插件

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>jakarta.servlet</groupId>
    <artifactId>jakarta.servlet-api</artifactId>
    <version>5.0.0</version>
    <scope>provided</scope>
  </dependency>
</dependencies>

<build>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
      <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
      <version>2.2</version>
      <configuration>
        <path>/servlet-demo</path>
        <port>8080</port>
      </configuration>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

说明：scope=provided 表示运行时由容器提供；Tomcat 插件方便本地跑。

Tomcat 介绍与工作原理

Tomcat 是 Apache 软件基金会维护的开源 Servlet/JSP 容器，负责解析 HTTP/HTTPS 请求、分发线程、执行 Servlet 代码并返回响应。它提供了 Web Server（连接器）与 Servlet Engine（容器）两部分：前者监听端口接收请求，后者根据 URL 映射把请求交给具体的 Servlet、Filter、JSP。

启动与目录结构：bin 目录存放启动脚本，conf 内包括 server.xml（端口、虚拟主机）、web.xml（全局 Servlet 映射）、context.xml（数据源等）；webapps 下的每个子目录或 war 文件对应一个 Web 应用。
请求处理流程：Connector 读取请求 → 创建 HttpServletRequest/Response 对象 → 依次经过 Filter 链 → 调用 Servlet service/doGet/doPost → 可转发到 JSP → 生成响应并写回客户端。
线程与会话：每个请求默认由线程池处理，可通过 server.xml 调整最大线程数；容器负责创建 HttpSession，提供黏性会话、持久化等策略。
部署方式：支持解压 war、保留 war 直接热部署、或者通过 Maven/Gradle 插件远程发布；日志位于 logs 目录，可通过 catalina.out、localhost_access_log 查询运行状态。
常见配置：server.xml 中的 <Connector> 可切换 NIO/NIO2/Apr 协议，context.xml 能声明 JNDI 数据源、环境变量，web.xml 可统一配置编码过滤器、安全约束。

理解这些概念后，在本地只需把 war 放入 webapps 并启动 Tomcat，即可用浏览器验证 Servlet/JSP 行为，调试和线上部署流程也都会保持一致。

在 IntelliJ IDEA 中使用 Tomcat

准备工作：确认使用 IntelliJ IDEA Ultimate（社区版没有应用服务器集成功能），并提前下载好独立的 Tomcat。导入或创建 Maven Web 项目后检查 pom.xml 中存在 war 打包配置。
创建运行配置：依次点击 Run > Edit Configurations > “+” > Tomcat Server > Local，首次创建会提示选择 Tomcat 安装目录（即解压目录）。IDEA 会自动识别 bin、conf 并创建默认配置。
部署应用：切换到 Deployment 标签，点击 “+” 选择 “Artifact” 或 “war exploded”，一般建议选择 project-name:war exploded 方便热部署；Context path 建议与项目名一致（如 /servlet-demo）。
调优与调试：在 Server 标签可修改端口、JRE、VM options；在 “Before launch” 中添加 “Build” 或 “Build Artifacts” 确保每次运行前自动编译。点击 Debug 运行即可在 Servlet 的 doGet/doPost 设置断点单步排查。
验证与热部署：启动后 IDEA 控制台会输出 Tomcat 日志，浏览器访问 http://localhost:8080/servlet-demo 进行验证。修改 JSP 或类后点击 “Update classes and resources” 可热更新，避免频繁重启。

IDEA 对 Tomcat 的一体化支持覆盖了启动、调试、日志查看、热部署和远程部署（可在 Deployment 中配置 SFTP/FTP）。熟练这些操作可以显著缩短“改代码 → 构建 → 启动 → 验证”的迭代周期。

Step 3：编写 Servlet 与 Filter

flowchart LR
  A[浏览器请求] --> B[Filter 日志/鉴权]
  B --> C[Servlet 处理 GET/POST]
  C --> D1[JSON 响应]
  C --> D2[JSP 渲染转发]

// src/main/java/demo/web/TodoServlet.java
@WebServlet("/todos")
public class TodoServlet extends HttpServlet {
  private final List<String> todos = new ArrayList<>();

  @Override
  protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
    req.setCharacterEncoding("UTF-8");
    String title = req.getParameter("title");
    todos.add(title);
    resp.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
    resp.getWriter().write("{\"size\":" + todos.size() + "}");
  }

  @Override
  protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
    resp.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
    resp.getWriter().write(new ObjectMapper().writeValueAsString(todos));
  }
}

// src/main/java/demo/web/LogFilter.java
@WebFilter("/*")
public class LogFilter implements Filter {
  public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain)
      throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest r = (HttpServletRequest) req;
    long t0 = System.nanoTime();
    System.out.println("REQ " + r.getMethod() + " " + r.getRequestURI());
    chain.doFilter(req, res);
    System.out.println("COST " + (System.nanoTime() - t0)/1_000_000 + "ms");
  }
}

Step 4：编写 JSP 对比输出

<%-- src/main/webapp/index.jsp --%>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
  <h3>JSP 渲染 todos</h3>
  <ul>
    <% java.util.List list = (java.util.List) request.getAttribute("todos"); %>
    <% if(list != null) { for(Object t: list){ %>
      <li><%= t %></li>
    <% }} %>
  </ul>
</body>
</html>

对比：JSP 用于服务端渲染；JSON 用于前后端分离，现代项目更常用后者。

Step 5：运行

用插件：mvn tomcat7:run，访问 http://localhost:8080/servlet-demo/todos。
外置 Tomcat：mvn package 生成 war，放入 Tomcat webapps，启动后访问同路径。

操作步骤（课堂演示）

POST /todos 新增一条，刷新 GET /todos 查看 JSON 列表。
在 Filter 中打印耗时，刷新查看日志。
访问 JSP 页面，展示列表，说明 JSON/前后端分离的优势。

常见问题与排查

404：检查 @WebServlet 路径或 web.xml 映射。
编码问题：POST 表单需 req.setCharacterEncoding("UTF-8")，响应设 application/json;charset=UTF-8。
端口被占用：修改插件 port，或关闭占用程序。

课堂练习

添加删除接口：POST /todos?action=del&index=0 或 DELETE /todos/{id}。
在 Filter 中加入简单鉴权：若 header 不含 X-Token，则 401。

课后巩固

将 Filter 日志改为“时间 | 方法 | 路径 | 耗时 ms”格式。
在 JSP 页面加入表单，提交给 Servlet，再回显结果。