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/javaee
                             http://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 {
    @Override
    protected 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

1. 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）。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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 {

    @PostMapping
    public 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：

1. 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。

2. 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）。

3. DispatcherServlet 路由请求：
   DispatcherServlet 根据 URL 将请求路由到 LoginController 类中的 login() 方法。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

• 传统方式：开发者需要手动配置 web.xml，指定 Servlet 的

映射关系，配置 Tomcat，并处理请求和响应。

• Spring Boot：通过自动配置，开发者只需关注业务逻辑的编写，无需关心底层容器和 Servlet 配置。Spring Boot 内嵌 Tomcat，简化了开发和部署过程。

**业务逻辑的实现者（Servlet 或 Java 类）和环境/工具的提供者（Tomcat 或 Maven）**是分开独立的，工具/容器提供了支持和运行环境，而业务逻辑部分由开发者实现。