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Tomcat工作机制与Servlet流程详解

news 2025/9/21 8:12:21

由于之前没有专门学过Tomcat，导致一直对前后端数据传输的过程不了解，最近的云图库项目正好多次用到了HttpServletRequest，就简单讲解一下Tomcat 的工作机制和 Servlet 规范。

我们举一个例子讲解整个流程：

示例场景

用户访问登录页面，输入用户名/密码后点击提交：

前端页面：http://localhost:8080/myapp/login.html 
后端接口：http://localhost:8080/myapp/login (POST)

完整流程详解

第一步：前端发起请求 (浏览器)

用户在浏览器填写表单：

   <form action="/myapp/login" method="POST"><input name="username" value="alice"><input name="password" type="password" value="p@ssw0rd"><button type="submit">登录</button></form>

点击提交按钮时，浏览器：
- 构造 HTTP POST 请求
- 请求行：POST /myapp/login HTTP/1.1
- 请求头：

     Host: localhost:8080Content-Type: application/x-www-form-urlencodedCookie: JSESSIONID=1234abcd (如果存在)

请求体：username=alice&password=p%40ssw0rd (URL编码)

第二步：Tomcat 接收请求 (网络层)

Tomcat 的 NIO 线程接收 TCP 数据包
连接器(Http11NioProtocol)解析原始HTTP报文
验证Host头匹配虚拟主机配置

第三步：创建 Servlet 容器对象

Tomcat 内部创建的关键对象：

RequestFacade (HttpServletRequest实现类)
ResponseFacade (HttpServletResponse实现类)

第四步：路由到对应 Servlet

映射规则：

匹配 Context Path：/myapp
映射 Servlet Path：/login → LoginServlet.class

第五步：Servlet 处理请求 (业务逻辑)

// 后端Servlet代码示例
public class LoginServlet extends HttpServlet {protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {// 1. 获取请求参数String username = request.getParameter("username"); // "alice"String password = request.getParameter("password"); // "p@ssw0rd"// 2. 业务处理（数据库验证等）UserService userService = new UserService();boolean isValid = userService.authenticate(username, password);// 3. 构造响应if(isValid) {// 设置会话HttpSession session = request.getSession();session.setAttribute("user", username);// 重定向到主页response.sendRedirect("/myapp/home");} else {// 返回错误JSONresponse.setContentType("application/json");PrintWriter out = response.getWriter();out.print("{\"error\":\"无效凭证\"}");}}
}

第六步：Tomcat 发送响应

实际发送的响应示例：

HTTP/1.1 302 Found
Location: http://localhost:8080/myapp/home
Set-Cookie: JSESSIONID=5678efgh; Path=/myapp; HttpOnly
Content-Length: 0

第七步：浏览器处理响应

收到302重定向响应：
- 自动发起新请求：GET /myapp/home
存储Cookie：
- 后续请求自动携带：Cookie: JSESSIONID=5678efgh
渲染最终页面

关键对象在内存中的状态

阶段	HttpServletRequest 内容	HttpServletResponse 内容
创建后	method="POST"parameters={username:"alice",...}cookies=[...]	status=200headers={}
Servlet处理中	新增：request.getSession()	设置：status=302header[Location]="/myapp/home"
响应前	所有数据冻结	转换为字节流

完整流程总结

前端：构造HTTP请求（含表单数据）
Tomcat网络层：接收并解析原始字节流
Tomcat容器：创建Request/Response对象
路由：根据URL映射到对应Servlet
Servlet：执行业务逻辑（核心处理阶段）
响应构建：设置状态码/头信息/响应体
Tomcat：转换对象为HTTP响应报文
浏览器：处理响应并渲染结果

精确表述就是：

Tomcat 是一个实现了 Java Servlet 规范的 Servlet 容器。当客户端发送一个 HTTP 请求到部署在 Tomcat 上的 Web 应用时，Tomcat 解析该请求，创建代表该请求的 HttpServletRequest 对象和代表响应的 HttpServletResponse 对象。然后，Tomcat 根据配置找到负责处理该请求的 Servlet（或 Filter 链），并调用其 service() 方法（或相应的 doXxx() 方法），将 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 对象作为参数传递进去。

关键点澄清：

“后端”是谁？ 在 Servlet 模型中，处理请求的核心业务逻辑（你编写的 Java 代码）就是运行在 Servlet 容器（Tomcat）内部的 Servlet。Tomcat 本身既是容器也是运行环境。所以“传递给后端”实质上是传递给容器内由你编写的特定 Servlet 实例。
ServletRequest vs HttpServletRequest： HttpServletRequest 是 ServletRequest 的子接口，专门用于 HTTP 协议。Tomcat 创建并提供的是 HttpServletRequest 对象。
Tomcat 不止是容器： 虽然 Servlet 容器是其核心，现代的 Tomcat 也内置了一个功能完善的 HTTP Web 服务器，能够直接处理 HTTP(S) 连接。它还支持 JSP 等其他规范。