tomcat容器是如何创建servlet类实例？用到了什么原理？

封面图 • 2025-09-08 • tomcat

Tomcat 容器创建 Servlet 类实例的过程是基于 Java Servlet 规范（Servlet API）和 Java 的类加载机制实现的。下面我将详细解释 Tomcat 是如何创建 Servlet 实例的，以及其中涉及的核心原理。

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## 一、Tomcat 创建 Servlet 实例的基本流程

当客户端请求一个 Servlet（如通过 URL 路径访问），Tomcat 会按照以下步骤来创建并调用对应的 Servlet 实例：

1. **接收请求**  
   Tomcat 接收到 HTTP 请求后，根据 `web.xml` 或注解（如 `@WebServlet`）确定请求对应的 Servlet 类。

2. **加载 Servlet 类**  
   Tomcat 使用其自定义的类加载器（通常是 `WebAppClassLoader`）加载对应的 Servlet 类。

3. **实例化 Servlet**  
   通过反射机制调用 Servlet 类的无参构造方法，创建该类的一个实例。

4. **调用 init() 方法**  
   Tomcat 调用该实例的 `init(ServletConfig config)` 方法，进行初始化操作。

5. **处理请求**  
   调用 `service(ServletRequest request, ServletResponse response)` 方法，处理客户端请求。

6. **销毁时调用 destroy() 方法**  
   当容器关闭或重新加载应用时，调用 `destroy()` 方法释放资源。

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## 二、关键原理详解

### 1. **类加载机制**

Tomcat 使用了 **分层类加载模型**，每个 Web 应用都有自己的类加载器（`WebAppClassLoader`），它继承自 `URLClassLoader`。这样可以隔离不同 Web 应用的类，防止冲突。

- **加载顺序：**
  - 先尝试从父类加载器加载（如 `BootstrapClassLoader` 和 `ExtClassLoader`）。
  - 如果没有找到，则从当前 Web 应用的 `WEB-INF/lib` 和 `WEB-INF/classes` 目录中加载类。

> 这确保了同一个 Web 应用中的类不会被其他应用的类覆盖。

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### 2. **反射机制（Reflection）**

Tomcat 在创建 Servlet 实例时使用 Java 的 **反射机制**（`Class.newInstance()` 或 `Constructor.newInstance()`）来实例化类。

例如：

```java
Class<?> servletClass = Class.forName("com.example.MyServlet");
Servlet servlet = (Servlet) servletClass.newInstance();
```

这一步是基于 **Java 的类加载机制 + 反射机制** 实现的。

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### 3. **Servlet 生命周期管理**

Servlet 的生命周期由 Tomcat 控制，主要包括三个阶段：

| 方法         | 说明                           |
|--------------|--------------------------------|
| `init()`     | 初始化方法，只调用一次         |
| `service()`  | 处理请求的方法，每次请求调用一次 |
| `destroy()`  | 销毁方法，只调用一次           |

Tomcat 会在适当的时候调用这些方法，确保 Servlet 正常运行。

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### 4. **单例模式（Singleton Pattern）**

Tomcat 默认对每个 Servlet 类只会创建一个实例，并在多个请求之间复用这个实例。这是基于 **Servlet 的线程安全设计** 来考虑的。

> 但要注意：Servlet 不是线程安全的，如果多个线程共享可变状态，需要自己处理同步问题。

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## 三、Tomcat 中的类加载器结构（简化版）

```
BootstrapClassLoader
    |
    +-- ExtClassLoader
        |
        +-- SystemClassLoader
            |
            +-- WebAppClassLoader (每个 Web 应用独立)
                |
                +-- 各个 Web 应用的类（包括 Servlet）
```

每个 Web 应用有自己的 `WebAppClassLoader`，用于加载其 `WEB-INF/lib` 和 `WEB-INF/classes` 中的类。

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## 四、总结

| 关键点             | 说明                                                                 |
|--------------------|----------------------------------------------------------------------|
| 类加载             | 使用 `WebAppClassLoader` 加载 Servlet 类                            |
| 实例化             | 通过反射机制调用无参构造函数                                        |
| 生命周期管理       | 由 Tomcat 控制 `init()`、`service()`、`destroy()` 方法               |
| 线程安全           | 默认单例，需开发者自行保证线程安全                                  |
| 原理               | Java 类加载机制 + 反射机制 + Servlet API 规范                       |

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如果你对 Tomcat 的类加载机制、Servlet 的生命周期或者具体源码实现感兴趣，我可以进一步展开讲解。