Web容器

定义

Web容器是Web服务器中与Java Servlet交互的组成部分，在英文文献中也常直接称为Servlet容器(servlet container)或Servlet引擎^[1]。它托管的是Web应用，通过为开发者提供运行Servlet和JavaServer Page(JSP)文件的环境，从而在静态文件服务之外扩展Web服务器的能力^[2]。

按照Java EE的架构，Web容器实现的是Web组件协议所规定的运行时环境，这一环境涵盖安全、一致性、生命周期管理、事务、配置等多项服务^[4]。容器把内部组件与外部通信协议隔离开来，Servlet因而不必自行处理HTTP细节，只需在接口中读取request、response、session等对象^[5]。

原理

容器启动时会读取各Web应用中的部署描述文件，解析其中登记的Servlet信息，再把对应的Servlet类加载起来并实例化；实例化时机可以是应用启动时，也可以是客户端首次请求该Servlet时，取决于部署描述文件中load-on-startup一类配置。Servlet对象被创建后，容器调用其init()方法完成初始化，此后该实例在多个请求之间复用^[6]。

请求到达后，容器为每次调用准备请求与响应对象，并分配一个线程执行Servlet的service()方法，由该方法按请求类型分派到doGet()、doPost()等处理方法；容器关闭时则调用destroy()释放实例。多个请求可能并发进入同一个实例，因此service()运行在多线程环境中，线程安全由开发者自行保证^[6]。

以Tomcat为例，其结构可分为连接器与容器两部分：连接器用socket读取并解析HTTP报文，把报文封装为request与response后交给容器；容器内部按Engine、Host、Context、Wrapper四级的父子关系逐层路由，最终由Wrapper定位到具体的Servlet^[7]。请求在各级容器中通过Pipeline与Valve组成的责任链依次处理，Filter链则在Servlet调用前后执行过滤逻辑^[8]。

flowchart LR

A[客户端HTTP请求] --> B[连接器Connector解析报文]

B --> C[Engine]

C --> D[Host虚拟主机]

D --> E[Context Web应用]

E --> F[Wrapper封装Servlet]

F --> G[Filter链]

G --> H[Servlet service方法]

H --> I[响应返回客户端]

发展历程

早期Web应用以浏览静态页面为主，HTTP服务器向浏览器返回静态HTML即可满足需求；随着交互需求增加，需要一种让HTTP服务器调用服务端程序的扩展机制，Sun公司由此推出Servlet技术。Servlet没有main方法、无法独立运行，必须部署到容器中由容器实例化并调用，Servlet容器因此成为必要的配套组件。

在Java EE规范中，容器与组件被用于构建分层的企业级应用，规范中相应定义了Web容器与EJB容器等类型，符合Web应用标准的容器被称作Java EE中的Web容器^[5]。Tomcat、WebLogic、WebSphere等产品都属于这一范畴的实现^[5]。Tomcat早期版本只承担Web容器的角色，从Tomcat 6起也可作为通用应用容器使用^[1]。

应用

Web容器用于运行以Servlet和JSP技术构建的动态Web应用，是Java Web站点处理用户请求的入口。它同时承担请求解析与调度、动态响应格式化等任务，并可访问运行在同一引擎上的安全、命名、事务、线程、部署等平台服务^[9]。

实际部署中，Tomcat常与Apache等HTTP服务器配合使用：由HTTP服务器接收全部HTTP请求，再把Servlet与JSP相关请求转发给Tomcat处理^[10]。几乎所有Java Web框架都是在Servlet之上封装的，例如Spring MVC运行时即以Servlet形式存在于容器中^[11]。

局限

Web容器面向基于HTTP的请求处理，与主要同数据库及其他后端服务打交道的EJB容器分工不同，二者不能相互替代^[5]。容器提供的是规范定义的运行环境，业务逻辑、线程安全、资源释放等仍需由开发者自行负责，容器本身并不保证应用的正确性^[6]。

容器的功能范围也有边界：单独的Servlet容器不具备解析HTTP请求与网络通信的能力，需要与HTTP服务器部分结合才能构成完整的Web容器^[3]。以Tomcat为例，它虽能提供静态内容服务，但在静态资源处理的速度与功能丰富程度上不及专用的Web服务器^[10]。

参见

• Servlet —— 运行在Web容器中的Java服务端组件。

• Apache Tomcat —— 常见的开源Web容器实现。

• Java EE —— 定义Web容器规范的企业级平台。

• Web服务器 —— 与Web容器配合完成请求接收与响应。

• JSP —— 由容器翻译并执行的服务器端页面技术。