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= Java Servlet =

== 介绍 ==
'''Java Servlet''' 是运行在Web服务器或应用服务器上的Java程序，用于扩展服务器的功能，动态生成Web内容。Servlet是Java EE（现Jakarta EE）规范的核心组件，主要用于处理HTTP请求（如GET、POST）并返回响应（如HTML、JSON）。与传统的CGI（Common Gateway Interface）相比，Servlet具有更高的性能和可移植性，因为它们在服务器启动时加载并常驻内存，无需为每个请求创建新进程。

=== 核心特点 ===
* '''平台无关性'''：基于Java编写，可在任何支持Java的服务器上运行。
* '''高效性'''：多线程处理请求，资源消耗低于CGI。
* '''生命周期管理'''：通过<code>init()</code>、<code>service()</code>、<code>destroy()</code>方法控制。
* '''集成性'''：与JSP、JDBC等技术无缝协作。

== 生命周期 ==
Servlet生命周期由容器（如Tomcat）管理，分为三个阶段：
<mermaid>
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Container
    participant Servlet
    Client->>Container: HTTP请求
    Container->>Servlet: init() (仅一次)
    Container->>Servlet: service() (每次请求)
    Container->>Servlet: destroy() (容器关闭时)
</mermaid>

1. '''初始化'''：容器调用<code>init()</code>方法，加载配置（如<code>@WebServlet</code>注解或<code>web.xml</code>）。
2. '''请求处理'''：对每个请求，容器调用<code>service()</code>方法，后者根据请求类型（GET/POST）分发给<code>doGet()</code>或<code>doPost()</code>。
3. '''销毁'''：容器关闭时调用<code>destroy()</code>释放资源。

== 代码示例 ==
以下是一个简单的Servlet实现，返回"Hello World"：

<syntaxhighlight lang="java">
import jakarta.servlet.*;
import jakarta.servlet.http.*;
import java.io.*;

@WebServlet("/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 
            throws ServletException, IOException {
        response.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("<html><body>");
        out.println("<h1>Hello World!</h1>");
        out.println("</body></html>");
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 输入与输出 ===
* '''请求'''：用户访问<code>http://localhost:8080/your-app/hello</code>
* '''响应'''：浏览器显示HTML页面，标题为"Hello World!"。

== 实际应用场景 ==
=== 用户登录系统 ===
Servlet常与HTML表单结合处理用户输入。例如，处理登录请求：
<syntaxhighlight lang="java">
@WebServlet("/login")
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");
        
        if ("admin".equals(username) && "1234".equals(password)) {
            response.sendRedirect("welcome.jsp");
        } else {
            response.sendRedirect("error.html");
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 配合JSP使用 ===
Servlet处理逻辑，JSP负责视图渲染，遵循MVC模式：
<mermaid>
flowchart LR
    A[客户端] --> B(Servlet)
    B --> C{业务逻辑}
    C --> D[JSP]
    D --> A
</mermaid>

== 高级特性 ==
=== 过滤器（Filter） ===
在请求到达Servlet前预处理数据（如日志记录、权限检查）：
<syntaxhighlight lang="java">
@WebFilter("/*")
public class LogFilter implements Filter {
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        System.out.println("Request URI: " + ((HttpServletRequest)request).getRequestURI());
        chain.doFilter(request, response); // 传递给下一个过滤器或Servlet
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 异步处理 ===
处理长时间任务时不阻塞线程：
<syntaxhighlight lang="java">
@WebServlet(urlPatterns="/async", asyncSupported=true)
public class AsyncServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        AsyncContext asyncCtx = request.startAsync();
        asyncCtx.start(() -> {
            // 模拟耗时操作
            try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) {}
            asyncCtx.getResponse().getWriter().write("Async Complete");
            asyncCtx.complete();
        });
    }
}
</syntaxhighlight>

== 数学公式示例 ==
Servlet吞吐量计算（假设每秒请求数为<math>\lambda</math>，平均处理时间为<math>\mu</math>秒）：
<math>
\text{Throughput} = \frac{\lambda}{1 + \lambda \cdot \mu}
</math>

== 总结 ==
Java Servlet是构建动态Web应用的基石，适合从简单页面到复杂企业级系统。初学者应掌握生命周期和HTTP方法处理，进阶用户可探索过滤器、异步处理等高级特性。

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