Servlet 生命周期详解
一、Servlet 生命周期概述
Servlet 生命周期是 Java Web 开发的核心概念，指的是从 Servlet 被创建到被销毁的完整过程，由 Servlet 容器（如 Tomcat、Jetty 等）严格管理。理解 Servlet 生命周期对于开发高效、稳定的 Web 应用至关重要，它决定了 Servlet 如何初始化资源、处理请求以及释放资源。
Servlet 生命周期主要包含五个核心阶段：加载与实例化、初始化、服务就绪、请求处理和销毁。每个阶段都有明确的触发条件和执行逻辑，容器会按照预定的顺序调用相应的方法。
二、加载与实例化阶段
触发时机
- 默认行为：当 Servlet 第一次被请求时
- 配置行为：通过
loadOnStartup属性配置为服务器启动时加载
执行过程
- 类加载：Servlet 容器通过类加载器加载 Servlet 类文件
- 实例化：容器调用 Servlet 的无参构造函数创建实例
关键特性
- 每个 Servlet 类通常只有一个实例（单例模式）
- 所有客户端请求共享同一个实例
- 线程安全成为核心问题
代码示例
java
运行
public class MyServlet extends HttpServlet {/*** 默认构造器 - 由Servlet容器调用*/public MyServlet() {System.out.println("Servlet实例初始化完成");}
}三、初始化阶段
触发时机
- 实例化后立即执行
- 整个生命周期中只执行一次
执行过程
- 容器创建
ServletConfig对象 - 调用
init(ServletConfig config)方法
关键方法
java
运行
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {super.init(config); // 必须调用父类初始化方法// 获取初始化参数String dbUrl = config.getInitParameter("databaseURL");String userName = config.getInitParameter("userName");// 初始化数据库连接池connectionPool = createConnectionPool(dbUrl, userName);System.out.println("Servlet初始化完成");
}初始化参数配置
通过 web.xml 配置：
xml
MyServlet com.example.MyServlet databaseURL jdbc:mysql://localhost:3306/mydb userName root 1
通过注解配置：
java
运行
@WebServlet(name = "MyServlet",urlPatterns = {"/myServlet"},initParams = {@WebInitParam(name = "databaseURL", value = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"),@WebInitParam(name = "userName", value = "root")},loadOnStartup = 1
)最佳实践
- 资源初始化：数据库连接池、线程池、缓存等
- 加载配置文件
- 执行一次性计算
- 避免耗时操作（会延迟应用启动）
四、服务就绪阶段
状态特征
- Servlet 完成初始化
- 处于待命状态，等待客户端请求
- 可以立即处理请求
技术实现
- 容器维护 Servlet 实例在内存中
- 准备处理请求的线程池
- 建立请求 / 响应对象池（优化性能）
五、请求处理阶段
触发时机
- 每当有新的客户端请求被映射到该 Servlet 时
- 可以执行多次（每次请求都会调用）
核心流程
- 容器接收 HTTP 请求
- 创建或分配线程处理请求
- 创建
HttpServletRequest和HttpServletResponse对象 - 调用 Servlet 的
service()方法 - 根据 HTTP 方法路由到具体的
doXxx()方法 - 生成响应并返回客户端
- 容器回收请求 / 响应对象和线程
service () 方法实现
java
运行
/*** 处理HTTP请求的核心服务方法*/
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)throws ServletException, IOException {// 转换为HTTP特定的请求/响应对象HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;// 根据HTTP方法进行路由分发String method = request.getMethod();switch (method) {case "GET":doGet(request, response);break;case "POST":doPost(request, response);break;case "PUT":doPut(request, response);break;case "DELETE":doDelete(request, response);break;// 其他HTTP方法处理}
}doXxx () 方法实现
java
运行
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {// 设置响应内容类型response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");// 获取请求参数String name = request.getParameter("name");String age = request.getParameter("age");// 执行业务逻辑String greeting = "Hello, " + (name != null ? name : "Guest");// 生成响应PrintWriter out = response.getWriter();out.println("");out.println("Servlet Example ");out.println("");out.println("" + greeting + "
");out.println("Age: " + (age != null ? age : "Not provided") + "
");out.println("");out.println("");
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {// 处理POST请求的逻辑request.setCharacterEncoding("UTF-8");String username = request.getParameter("username");String password = request.getParameter("password");// 验证用户信息boolean isValid = userService.validateUser(username, password);if (isValid) {// 登录成功HttpSession session = request.getSession();session.setAttribute("username", username);response.sendRedirect("welcome.jsp");} else {// 登录失败request.setAttribute("error", "用户名或密码错误");request.getRequestDispatcher("login.jsp").forward(request, response);}
}关键特性
- 单实例多线程模型：每个请求在独立线程中执行
- 线程安全挑战：
service()和doXxx()方法可被并发调用 - 请求 / 响应对象隔离：每个请求都有独立的对象实例
六、销毁阶段
触发时机
- Web 应用停止（服务器关闭）
- Web 应用重新部署
- Servlet 被动态卸载
执行过程
- 容器停止接受新请求
- 等待所有正在处理的请求完成（可配置超时）
- 调用
destroy()方法 - 销毁 Servlet 实例
- 执行垃圾回收
关键方法
java
运行
@Override
public void destroy() {// 释放数据库连接池资源if (connectionPool != null) {connectionPool.close();System.out.println("数据库连接池已关闭");}// 停止后台线程if (backgroundThread != null && backgroundThread.isRunning()) {backgroundThread.stop();System.out.println("后台线程已停止");}// 保存应用状态saveApplicationState();System.out.println("Servlet资源释放完成");
}最佳实践
- 关闭数据库连接
- 停止后台线程
- 释放文件句柄
- 保存应用状态
- 记录日志信息
七、关键特性深度解析
单例与线程安全
实现机制：
java
运行
public class ServletContainer {// 缓存Servlet实例private final Map servletCache = new ConcurrentHashMap<>();public Servlet getServlet(String servletName) {// 双重检查锁定实现线程安全if (!servletCache.containsKey(servletName)) {synchronized (this) {if (!servletCache.containsKey(servletName)) {Servlet servlet = createServlet(servletName);servlet.init(config);servletCache.put(servletName, servlet);}}}return servletCache.get(servletName);}
} 线程安全问题：
java
运行
// 不安全场景
public class UnsafeServlet extends HttpServlet {// 实例变量 - 线程不安全private int counter = 0;@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {// 多个线程同时修改counter变量counter++;response.getWriter().write("Counter: " + counter);}
}解决方案：
- 使用局部变量（推荐）
- 使用线程安全集合（如 ConcurrentHashMap）
- 添加同步机制（如 synchronized）
- 使用 ThreadLocal
ServletConfig 与 ServletContext 对比
| 特性 | ServletConfig | ServletContext |
|---|---|---|
| 作用范围 | 当前 Servlet | 整个 Web 应用 |
| 获取方式 | getServletConfig() | getServletContext() |
| 参数配置 | <init-param> | <context-param> |
| 生命周期 | 与 Servlet 一致 | 与 Web 应用一致 |
loadOnStartup 配置
- 正数：服务器启动时加载，数值越小优先级越高
- 0：服务器启动时加载，优先级最低
- 负数：默认行为，首次请求时加载
八、性能优化与最佳实践
资源管理优化
连接池管理：
java
运行
private DataSource dataSource;
@Override
public void init() throws ServletException {super.init();// 初始化连接池BasicDataSource ds = new BasicDataSource();ds.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");ds.setUrl(getServletConfig().getInitParameter("databaseURL"));ds.setUsername(getServletConfig().getInitParameter("userName"));ds.setPassword(getServletConfig().getInitParameter("password"));// 连接池配置ds.setInitialSize(5);ds.setMaxActive(20);ds.setMaxIdle(10);ds.setMinIdle(2);this.dataSource = ds;
}线程安全优化
避免实例变量：
java
运行
// 正确做法 - 使用局部变量
public class GoodServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {User currentUser = getUserFromRequest(request); // 局部变量processUser(currentUser); // 线程安全}
}缓存策略
页面缓存：
java
运行
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {// 设置缓存控制头response.setHeader("Cache-Control", "public, max-age=3600");response.setHeader("Expires", new Date(System.currentTimeMillis() + 3600000).toString());// 检查缓存是否存在String cacheKey = "page_" + request.getRequestURI();String cachedContent = cacheService.get(cacheKey);if (cachedContent != null) {// 使用缓存内容response.getWriter().write(cachedContent);return;}// 生成页面内容String content = generatePageContent();// 缓存页面内容cacheService.put(cacheKey, content, 3600);response.getWriter().write(content);
}异步处理
异步 Servlet 配置：
java
运行
@WebServlet(urlPatterns = "/async",asyncSupported = true // 启用异步支持
)
public class AsyncServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException {// 开启异步处理AsyncContext asyncContext = request.startAsync();// 设置超时时间asyncContext.setTimeout(30000);// 异步处理任务executorService.submit(() -> {try {// 执行耗时操作String result = longRunningOperation();// 完成异步处理asyncContext.getResponse().getWriter().write(result);asyncContext.complete();} catch (Exception e) {asyncContext.complete();}});}
}九、常见问题与解决方案
内存泄漏问题
常见原因：
- 未关闭资源：数据库连接、文件流等
- 线程泄漏：创建的线程未正确停止
- 类加载器泄漏：静态变量引用导致类无法卸载
解决方案：
java
运行
@Override
public void destroy() {// 关闭数据库连接池if (dataSource != null) {try {((BasicDataSource) dataSource).close();} catch (SQLException e) {log.error("Failed to close data source", e);}}// 停止线程池if (executorService != null) {executorService.shutdown();try {if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {executorService.shutdownNow();}} catch (InterruptedException e) {executorService.shutdownNow();}}// 清除静态引用if (staticCache != null) {staticCache.clear();}
}线程安全问题
问题诊断：
java
运行
// 使用ThreadLocal跟踪请求信息
private ThreadLocal requestContext = new ThreadLocal<>();
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {RequestContext context = new RequestContext();context.setRequestId(UUID.randomUUID().toString());context.setStartTime(System.currentTimeMillis());requestContext.set(context);try {// 业务处理processRequest(request, response);} finally {// 清除ThreadLocal，避免内存泄漏requestContext.remove();}
} 十、总结
Servlet 生命周期是 Java Web 开发的核心概念，理解其工作原理对于构建高性能、稳定的 Web 应用至关重要。通过掌握 Servlet 的加载、初始化、服务和销毁等各个阶段，开发者可以更好地管理资源、处理并发请求，并避免常见的性能和安全问题。
在实际开发中，我们应该：
- 合理管理资源：在 init () 方法中初始化资源，在 destroy () 方法中释放资源
- 确保线程安全：避免使用实例变量，使用线程安全的数据结构
- 优化性能：使用连接池、缓存等技术提高系统性能
- 处理异常：完善的异常处理机制保证系统稳定性
- 监控与调优：通过监控工具及时发现和解决问题
随着 Java Web 技术的发展，虽然出现了 Spring MVC 等更高级的框架，但 Servlet 作为 Java Web 的基础技术，仍然是每个 Java 开发者必须掌握的核心知识。理解 Servlet 生命周期不仅有助于我们更好地使用这些高级框架，也为我们解决复杂的 Web 开发问题提供了基础理论支持。