Tomcat 将 JSP 代码编译成 Servlet 代码的过程主要包括以下几个步骤：解析、编译、加载和实例化。首先，Tomcat 会解析 JSP 文件，这一步骤包括 JSP 语法校验、脚本片段（scriptlets）和表达式的处理。随后，Tomcat 使用 Jasper JSP 引擎将解析后的 JSP 文件转换成等价的 Java Servlet 源代码，这一过程称为编译。之后，编译生成的 Java 类文件被加载到 JVM 中。最后，Servlet 类被实例化并处理客户端请求。
在这一过程中，Jasper 引擎的作用尤其关键。Jasper 是 Apache Tomcat 的 JSP 引擎，负责解析 JSP 文件、将其转换为 Java 代码，再编译成可由 JVM 执行的字节码。
一、JSP 代码的解析
解析 JSP 代码是整个编译过程的第一步。在这个阶段，Tomcat 使用其内置的 JSP 解析器解释和处理 JSP 文件中的各种元素，包括HTML、JSP 指令、JSP 表达式、JSP 脚本片断和JSP 标签库等。解析器将这些元素转换成相应的 Servlet 代码片断。解析完成后，会生成一个 Servlet 类的模板。
二、Servlet 代码的生成
一旦 JSP 文件被解析，Tomcat 接着使用 Jasper 引擎将解析结果转换为的 Java Servlet 源代码。此过程包括将 JSP 的变量和方法映射到对应的 Servlet 类中。JSP 页面中的静态内容被当作字符串字面量处理，而动态内容则转换为相应的 Java 代码。
三、编译过程
生成的 Java 源代码文件需要被编译成字节码，这样才能由 JVM 执行。Tomcat 通常内置有 Java 编译器，可以直接将生成的 Java 源文件编译成.class 文件。若编译过程中发现错误，通常是由于 JSP 页面中有不符合 Java 语法的代码造成的，这时会返回一个编译错误。
四、类的加载与实例化
编译完成的 Servlet 字节码被 Tomcat 的类加载器加载到 JVM 中。Tomcat 会为每个 Servlet 分配一个唯一的标识符，以便管理和调用。在首次请求或者服务器启动时，Servlet 类被初始化，并且创建其实例。实例化后的 Servlet 准备好接受并处理 HTTP 请求。
五、请求处理
在 Servlet 被成功加载和实例化之后，Tomcat 将客户端请求交由该 Servlet 处理。Servlet 容器调用 Servlet 实例的 service() 方法，并将请求和响应对象作为参数传递给它，依据请求类型(GET, POST, PUT, DELETE 等)，进一步调用对应的 doGet(), doPost(), doPut(), doDelete() 等方法。在整个过程中，JSP 页面中定义的 Java 代码片段将在 Servlet 方法中执行，从而生成动态内容。最后，响应结果被发送回客户端。
六、缓存与再编译
为了提高性能，Tomcat 会缓存编译后的 Servlet。只有在 JSP 页面发生更改时，才会重新编译生成新的 Servlet。Tomcat 通过检查文件的最后修改时间来确定是否需要重新编译。该特性确保了不必要的编译过程不会发生，提升了服务器的响应效率。
七、优化与异常处理
在整个 JSP 到 Servlet 的转换过程中，有多种优化和异常处理措施以保证效率和稳定性。预编译可以在部署应用前预先完成编译，确保应用启动时的快速响应。同时，Jasper 通常可以捕捉和处理 JSP 页面中的错误，并提供详细的异常信息帮助开发人员定位问题。
八、总结
Tomcat 将 JSP 转换为 Servlet 的流程是一个完善的多步骤引擎过程，能够有效处理和响应客户端请求。通过这一系列的步骤，Tomcat 使得基于 JSP 的动态网站开发变得可行且高效。每一个步骤都是为了确保从客户端接收到的 JSP 代码能够被精确地转换并作为 Servlet 运行在服务器端，最终为用户提供快速且准确的服务。
相关问答FAQs：
1. Tomcat是怎样将JSP代码转换成Servlet代码的？
Tomcat将JSP代码转换成Servlet代码的过程是通过JSP引擎来完成的。当Tomcat收到一个JSP请求时，它会首先检查是否已经编译过该JSP文件。如果没有编译过，Tomcat会将JSP源文件传递给JSP引擎进行编译。JSP引擎会解析JSP文件中的标记和脚本，并将其转换为Java代码。然后，这些Java代码将被编译成字节码，并包装在一个Servlet类中。
2. JSP是如何被Tomcat编译成Servlet的？
当Tomcat编译JSP文件时，JSP引擎会将JSP文件解析为一个抽象语法树（AST）。AST表示了JSP文件的结构和内容，包括HTML标记、JSP指令、脚本和表达式等。然后，JSP引擎会根据AST生成相应的Java代码。这些Java代码包括对JSP页面的每个元素和动态内容的处理逻辑。
生成的Java代码被编译成字节码，并由Tomcat的Servlet编译器处理。Servlet编译器将字节码转换为可在Java虚拟机上运行的机器码。最终，Tomcat会将生成的Servlet类加载到内存中，并使用它来处理JSP请求。
3. Tomcat如何处理JSP页面的动态内容？
在JSP页面中，动态内容通常包含在脚本和表达式标签中。Tomcat在编译JSP文件时，会将这些动态内容翻译为Java代码。例如，JSP脚本标签中的代码将被转换为Java方法的一部分。这些Java方法将在Servlet运行时被调用，并生成最终的响应内容。
Tomcat还提供了一些内置对象，例如request、response和session等，这些对象使JSP页面能够与Servlet API进行交互。在处理JSP请求时，Tomcat会将这些内置对象传递给生成的Servlet类，以便JSP页面可以访问和操作这些对象。通过这种方式，Tomcat能够处理并呈现JSP页面中的动态内容。
