Servlet 與 Tomcat

Jakarta Servlet API 定義伺服器端的請求與回應模型。Apache Tomcat 實作該 API，並提供 Catalina Servlet 容器、HTTP 與 AJP 連接器、工作階段管理、部署與操作工具。Tomcat 11 實作 Jakarta Servlet 6.1 並需要 Java 17；匯入 javax.servlet.* 的舊應用程式需要遷移至 jakarta.servlet.* 命名空間，或使用較舊的相容容器。

Web 應用程式配置 #

可部署的 Web 應用程式可以是展開的目錄或 WAR 封存：

text

orders.war
|-- index.html
`-- WEB-INF
    |-- web.xml
    |-- classes/com/example/OrdersServlet.class
    `-- lib/orders-domain.jar

WEB-INF/ 下的資源無法由用戶端直接定址。WEB-INF/classes/ 包含應用程式類別與資源，而 WEB-INF/lib/ 包含相依 JAR。WEB-INF/web.xml 是部署描述元。Servlet 3.0 及更新版本也支援以註解註冊，以及透過 ServletContainerInitializer 程式化註冊，因此除非部署需要描述元中繼資料或排序，否則可以省略 web.xml。

映射與請求分派 #

Servlet 映射會從 URL 模式選取 Servlet。精確映射優先於最長路徑映射，其次是副檔名映射與預設 / 映射。Filter 可以在目標之前或之後包裝請求與回應，而監聽器會觀察內容、工作階段與請求生命週期事件。

分派具有不同的 DispatcherType 值：

REQUEST 代表原始容器分派。
FORWARD 在不往返用戶端的情況下轉移處理。
INCLUDE 插入另一個資源的輸出。
ERROR 呼叫已設定的錯誤處理。
ASYNC 繼續非同步請求。

java

request.getRequestDispatcher("/WEB-INF/views/order.jsp")
       .forward(request, response);

重新導向則傳送 3xx 回應，之後用戶端會開始新的請求。在一般分派期間，連接器剖析請求，Catalina 選取虛擬主機與 Web 內容，Filter chain 執行，接著由一個 Servlet 實例處理呼叫。容器會並行呼叫 Servlet；因此可變的實例欄位需要同步，或最好移除。

工作階段由 Cookie 或 URL 重寫識別。工作階段屬性可能由並行請求存取，不得視為僅限執行緒。非同步處理會釋放請求執行緒，但應用程式必須完成 AsyncContext，並保留任何必要的安全性或記錄內容。

Tomcat 的容器模型 #

org.apache.catalina.startup.Bootstrap 會啟動獨立安裝。catalina.home 指向共用的 Tomcat 二進位檔，而 catalina.base 指向實例的設定、記錄、暫存檔、工作目錄與已部署應用程式。因此多個實例可以共用一個安裝。

Catalina 組合這些元素：

Server 擁有 Tomcat 實例。
Service 將一或多個 Connector 與一個 Engine 建立關聯。
Engine 將請求路由至 Host。
Host 包含一或多個 Web 應用程式 Context。
Wrapper 代表個別 Servlet。

連接器擁有協定處理與工作執行緒。阻塞的 Servlet 工作會佔用這些執行緒，因此連接器限制、下游逾時與應用程式執行器限制必須構成單一容量規劃。

類別載入器與關閉 #

Tomcat 分隔 bootstrap、system、common 與每個 Web 應用程式的類別載入器。Web 應用程式可以看到自己的 WEB-INF/classes 與 WEB-INF/lib，但看不到其他應用程式的類別。Tomcat 的 Web 載入器對應用程式類別使用 local-first 查詢，但對 Java、Jakarta Servlet 與容器實作 API 強制委派。WEB-INF/lib 中重複的 API JAR 不會覆寫容器 API，且可能造成連結失敗。

若要正常關閉，停止接受新流量，讓執行中的工作在期限內完成，然後停止 Server。Servlet 內容監聽器與受管理資源會收到關閉回呼，但應用程式建立的執行器與執行緒仍需要明確終止。工作階段持久化取決於已設定的管理員，不得假設重新啟動後仍然存在。