深入理解 JSP 与 Servlet：原理、交互及实战应用

一、引言

在 Java Web 开发领域，JSP（JavaServer Pages）和 Servlet 是两个至关重要的技术，它们共同构成了动态网页开发的基础。Servlet 作为服务器端的 Java 程序，负责处理客户端请求并生成响应；而 JSP 则是一种简化的 Servlet 开发方式，允许开发者在 HTML 页面中嵌入 Java 代码，使页面的开发更加直观和便捷。本文将深入探讨 Servlet 的生命周期、请求响应处理机制，以及 JSP 与 Servlet 的交互原理，并通过一个真实的项目实战来加深理解。

二、Servlet 详解

2.1 Servlet 生命周期

Servlet 的生命周期包括加载、实例化、初始化、服务和销毁五个阶段，每个阶段都对应着特定的方法调用。以下是详细的生命周期流程图：

2.1.1 加载

当客户端首次请求访问一个 Servlet 时，Web 容器（如 Tomcat）会查找该 Servlet 的类文件，并将其加载到内存中。

2.1.2 实例化

Web 容器使用 new 关键字创建 Servlet 类的实例。一个 Servlet 类在整个 Web 应用程序的生命周期中通常只会被实例化一次。

2.1.3 初始化

在实例化之后，Web 容器会调用 Servlet 的 init() 方法进行初始化操作。init() 方法只会被调用一次，通常用于加载配置文件、建立数据库连接等初始化工作。以下是一个简单的 Servlet 初始化示例：

import javax.servlet.Servlet;
import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import java.io.IOException;

public class MyServlet implements Servlet {
    @Override
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        System.out.println("Servlet 初始化");
    }

    @Override
    public ServletConfig getServletConfig() {
        return null;
    }

    @Override
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        // 服务方法
    }

    @Override
    public String getServletInfo() {
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() {
        // 销毁方法
    }
}

2.1.4 服务

当客户端发送请求时，Web 容器会调用 Servlet 的 service() 方法来处理请求并生成响应。service() 方法会根据请求的类型（如 GET、POST）调用相应的 doGet() 或 doPost() 方法。以下是一个处理 GET 请求的示例：

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/myServlet")
public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        res.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = res.getWriter();
        out.println("<html>");
        out.println("<head><title>Hello Servlet</title></head>");
        out.println("<body>");
        out.println("<h1>Hello, Servlet!</h1>");
        out.println("</body>");
        out.println("</html>");
    }
}

2.1.5 销毁

当 Web 应用程序关闭或 Servlet 被卸载时，Web 容器会调用 Servlet 的 destroy() 方法进行资源释放操作，如关闭数据库连接、释放文件句柄等。

2.2 请求响应处理

在 Servlet 中，通过 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 对象来处理客户端请求和返回响应。

2.2.1 请求参数解析

HttpServletRequest 对象提供了一系列方法来获取请求参数，如 getParameter()、getParameterValues() 等。以下是一个解析请求参数的示例：

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/paramServlet")
public class ParamServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        String name = req.getParameter("name");
        String age = req.getParameter("age");

        res.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter out = res.getWriter();
        out.println("<html>");
        out.println("<head><title>Request Parameters</title></head>");
        out.println("<body>");
        out.println("<h1>Name: " + name + "</h1>");
        out.println("<h1>Age: " + age + "</h1>");
        out.println("</body>");
        out.println("</html>");
    }
}

2.2.2 响应内容设置

HttpServletResponse 对象用于设置响应的内容类型、状态码和输出响应内容。以下是一个设置响应内容的示例：

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/responseServlet")
public class ResponseServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        res.setContentType("text/plain;charset=UTF-8");
        res.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
        PrintWriter out = res.getWriter();
        out.println("这是一个响应示例");
    }
}

三、Servlet 与 JSP 的交互

3.1 JSP 本质

JSP 本质上是 Servlet 的一种特殊形式。当 JSP 页面第一次被请求时，Web 容器会将 JSP 页面翻译成一个 Servlet 类，并编译成字节码文件。这个过程由 JSP 引擎自动完成，开发者无需手动干预。以下是 JSP 翻译为 Servlet 的流程图：

3.2 协同工作原理

Servlet 和 JSP 可以协同工作实现动态网页开发。通常，Servlet 负责处理业务逻辑和数据处理，而 JSP 负责页面的展示。以下是一个简单的项目架构图，展示了 Servlet 和 JSP 的协同工作方式：

四、真实项目实战

4.1 项目需求

开发一个简单的用户信息管理系统，包括用户信息的添加、查询和显示功能。

4.2 项目结构图

user-management-system
├── src
│   └── main
│       ├── java
│       │   └── com
│       │       └── example
│       │           ├── controller
│       │           │   ├── AddUserServlet.java
│       │           │   └── ListUsersServlet.java
│       │           └── model
│       │               └── User.java
│       └── webapp
│           ├── WEB-INF
│           │   └── web.xml
│           ├── addUser.jsp
│           └── listUsers.jsp

4.3 源码实现

4.3.1 User.java

package com.example.model;

public class User {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

4.3.2 AddUserServlet.java

package com.example.controller;

import com.example.model.User;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@WebServlet("/addUser")
public class AddUserServlet extends HttpServlet {
    private static List<User> users = new ArrayList<>();

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        String name = req.getParameter("name");
        int age = Integer.parseInt(req.getParameter("age"));

        User user = new User(name, age);
        users.add(user);

        res.sendRedirect("listUsers");
    }
}

4.3.3 ListUsersServlet.java

package com.example.controller;

import com.example.model.User;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@WebServlet("/listUsers")
public class ListUsersServlet extends HttpServlet {
    private static List<User> users = new ArrayList<>();

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException {
        req.setAttribute("users", users);
        req.getRequestDispatcher("listUsers.jsp").forward(req, res);
    }
}

4.3.4 addUser.jsp

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>添加用户</title>
</head>
<body>
    <form action="addUser" method="post">
        <label for="name">姓名:</label>
        <input type="text" id="name" name="name" required><br>
        <label for="age">年龄:</label>
        <input type="number" id="age" name="age" required><br>
        <input type="submit" value="添加">
    </form>
</body>
</html>

4.3.5 listUsers.jsp

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ taglib uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" prefix="c" %>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>用户列表</title>
</head>
<body>
    <h1>用户列表</h1>
    <table border="1">
        <tr>
            <th>姓名</th>
            <th>年龄</th>
        </tr>
        <c:forEach items="${users}" var