Tomcat 与 Servlet 的关系：传统与 Spring Boot 中的差异

在 Java Web 开发中，Tomcat 和 Servlet 是两个非常重要的组成部分。理解它们之间的关系是开发高效 Web 应用的基础。本文将通过对比传统方式和 Spring Boot 中 Tomcat 与 Servlet 的运作方式，详细解释它们的关系和差异，并给出示例代码。

一、什么是 Tomcat 和 Servlet？

Tomcat：是一个开源的 Servlet 容器和 Web 容器，负责执行和管理 Java Web 应用中的 Servlet 和 JSP（JavaServer Pages）。它作为 Web 服务器接收客户端请求，执行后台逻辑并返回响应。
Servlet：是 Java 编写的一个服务器端程序，用来处理来自客户端（通常是浏览器）的 HTTP 请求，并生成相应的 HTTP 响应。Servlet 是 Java EE（现为 Jakarta EE）的一部分，专注于 Web 应用中的动态内容生成。

二、传统方式：Tomcat 和 Servlet 交互流程

在传统的 Java Web 应用中，Tomcat 和 Servlet 的交互相对复杂，开发者需要手动配置 Servlet 容器和请求处理流程。以下是传统方式下 Tomcat 和 Servlet 交互的详细流程，并包含示例代码。

1. Web 应用的结构

在传统 Web 应用中，Web 资源通常包含：

Servlet 类：包含处理 HTTP 请求的业务逻辑。
web.xml 文件：这是 Web 应用的核心配置文件，定义了 Servlet 的映射关系和初始化参数等。
其他资源：如 JSP 文件、HTML 页面、CSS、JavaScript 等。

示例项目结构：

mywebapp/
├── WEB-INF/
│   ├── web.xml
├── index.html
└── com/└── example/└── LoginServlet.java

2. 配置 Servlet 映射（web.xml）

在传统 Java Web 项目中，我们通过 web.xml 文件来配置 Servlet 映射。

web.xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaeehttp://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"version="3.0"><!-- Servlet 配置 --><servlet><servlet-name>LoginServlet</servlet-name><servlet-class>com.example.LoginServlet</servlet-class></servlet><!-- Servlet 映射 --><servlet-mapping><servlet-name>LoginServlet</servlet-name><url-pattern>/login</url-pattern></servlet-mapping>
</web-app>

在 web.xml 文件中，我们定义了一个名为 LoginServlet 的 Servlet，并将其映射到 /login URL。当用户访问 /login 时，Tomcat 会将请求转发到 LoginServlet 进行处理。

3. 编写 Servlet 类

LoginServlet.java：

package com.example;import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;public class LoginServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {String username = request.getParameter("username");String password = request.getParameter("password");// 简单的用户名和密码验证if ("admin".equals(username) && "12345".equals(password)) {response.getWriter().write("Welcome, " + username);} else {response.getWriter().write("Invalid username or password.");}}
}

LoginServlet 类继承自 HttpServlet，并重写了 doPost 方法来处理 POST 请求。该方法获取请求中的用户名和密码，然后进行简单的验证。如果验证成功，返回一个欢迎消息；否则返回错误消息。

4. 请求处理流程

客户端发起请求：
客户端（如浏览器）发起一个 HTTP 请求，例如 POST /myapp/login，并提交数据（如用户名和密码）。
Tomcat 接收请求：
Tomcat 启动并监听端口（例如 8080），接收到用户的 HTTP 请求，解析请求的 URL。根据 web.xml 配置，Tomcat 会找到与 /login URL 对应的 LoginServlet。
Tomcat 调用 Servlet：
Tomcat 将请求转发给 LoginServlet，并调用其 doPost 方法，执行请求处理逻辑。
Servlet 处理请求：
在 LoginServlet 中，doPost 方法处理请求参数（如用户名和密码），并根据验证结果生成响应内容。
Tomcat 返回响应：
Servlet 完成处理后，通过 HttpServletResponse 将响应数据返回给客户端。Tomcat 将该响应发送给浏览器。
浏览器显示响应：
浏览器接收到响应后，展示登录结果（如欢迎消息或错误信息）。

5. Servlet 生命周期管理

Tomcat 会自动管理 Servlet 的生命周期。包括以下几个阶段：

初始化：当 Tomcat 第一次接收到该 Servlet 的请求时，实例化并调用 init() 方法。
请求处理：Tomcat 每次接收到请求时，都会调用 service() 方法，进一步调用 doGet() 或 doPost() 方法。
销毁：当 Tomcat 停止或卸载 Servlet 时，调用其 destroy() 方法，释放资源。

三、Spring Boot 中 Tomcat 与 Servlet 的关系

随着 Spring Boot 的流行，Java Web 开发变得更加简化。Spring Boot 内嵌了 Tomcat 作为默认的 Servlet 容器，自动化了配置和部署过程。与传统方式相比，Spring Boot 中的 Tomcat 和 Servlet 交互更加简洁和高效。

1. 自动配置的 Tomcat

在 Spring Boot 中，开发者无需手动配置 Tomcat 或 web.xml 文件。Spring Boot 默认内嵌 Tomcat，应用启动时会自动创建一个内嵌的 Tomcat 容器，负责处理 HTTP 请求。

Spring Boot 自动配置了内嵌的 Tomcat，开发者只需要关注业务逻辑的编写，而无需关心底层的容器和 Servlet 配置。

2. 自动配置的 Servlet

在 Spring Boot 中，开发者使用注解（如 @RestController 和 @Controller）来定义控制器类。这些控制器类会自动注册为 Servlet，并映射到相应的 URL。

例如，以下是一个简单的 LoginController，它处理用户登录请求：

package com.example.demo.controller;import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/login")
public class LoginController {@PostMappingpublic String login(@RequestParam String username, @RequestParam String password) {if ("admin".equals(username) && "12345".equals(password)) {return "Welcome, " + username;} else {return "Invalid username or password.";}}
}

在这个例子中，LoginController 会自动注册为 Servlet，映射到 /login 路径。Spring Boot 会自动处理请求，并将请求转发到 login() 方法。

3. 请求处理流程

在 Spring Boot 中，Tomcat 和 Servlet 的交互流程与传统方式有所不同，具体如下：

客户端发起请求：
客户端（例如浏览器）发起一个 HTTP 请求到 /login，带有用户名和密码。
Tomcat 接收请求：
Spring Boot 内嵌的 Tomcat 接收到这个请求，并将请求转发给 DispatcherServlet（Spring MVC 的核心 Servlet）。
DispatcherServlet 路由请求：
DispatcherServlet 根据 URL 将请求路由到 LoginController 类中的 login() 方法。
Servlet 处理请求：
在 login() 方法中，Spring Boot 自动提取请求参数并执行登录验证。
生成响应并返回：
login() 方法返回一个字符串作为响应，Spring Boot 自动将其转为 HTTP 响应，并通过 Tomcat 发送回客户端。
客户端显示响应：
客户端（浏览器）接收到响应后，显示相应的内容。

四、总结：Tomcat 与 Servlet 的关系

无论是在传统方式还是 Spring Boot 中，Tomcat 和 Servlet 都承担着相同的核心功能：Tomcat 作为 Servlet 容器负责管理 Servlet 的生命周期，接收 HTTP 请求并分发给相应的 Servlet 进行处理。而 Servlet 则负责处理具体的业务逻辑，并生成响应内容返回给客户端。