Как добавить фильтры в сервлет без изменения web.xml

Просто сделайте ту же работу, что и контейнер. т.е. заново изобрести колесо шаблона проектирования цепочки ответственности в том виде, в котором он используется фильтрами сервлетов.

public class GodFilter implements Filter {

    private Map<Pattern, Filter> filters = new LinkedHashMap<Pattern, Filter>();

    @Override
    public void init(FilterConfig config) throws ServletException {
        Filter1 filter1 = new Filter1();
        filter1.init(config);
        filters.put(new Pattern("/foo/*"), filter1);

        Filter2 filter2 = new Filter2();
        filter2.init(config);
        filters.put(new Pattern("*.bar"), filter2);

        // ...
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
        HttpServletRequest hsr = (HttpServletRequest) request;
        String path = hsr.getRequestURI().substring(hsr.getContextPath().length());
        GodFilterChain godChain = new GodFilterChain(chain);

        for (Entry<Pattern, Filter> entry : filters.entrySet()) {
            if (entry.getKey().matches(path)) {
                godChain.addFilter(entry.getValue());
            }
        }

        godChain.doFilter(request, response);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        for (Filter filter : filters.values()) {
            filter.destroy();
        }
    }

}

с этими маленькими вспомогательными классами (которые при необходимости можно сделать private static вложенными классами выше GodFilter):

public class Pattern {

    private int position;
    private String url;

    public Pattern(String url) {
        this.position = url.startsWith("*") ? 1
                      : url.endsWith("*") ? -1
                      : 0;
        this.url = url.replaceAll("/?\\*", "");
    }

    public boolean matches(String path) {
        return (position == -1) ? path.startsWith(url)
             : (position == 1) ? path.endsWith(url)
             : path.equals(url);
    }

}

и

public class GodFilterChain implements FilterChain {

    private FilterChain chain;
    private List<Filter> filters = new ArrayList<Filter>();
    private Iterator<Filter> iterator;

    public GodFilterChain(FilterChain chain) {
        this.chain = chain;
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) throws IOException, ServletException {
        if (iterator == null) {
            iterator = filters.iterator();
        }

        if (iterator.hasNext()) {
            iterator.next().doFilter(request, response, this);
        } else {
            chain.doFilter(request, response);
        }
    }

    public void addFilter(Filter filter) {
        if (iterator != null) {
            throw new IllegalStateException();
        }

        filters.add(filter);
    }

}

При необходимости вы также можете передать файл конфигурации XML со всеми возможными фильтрами, чтобы упростить настройку. Вы можете использовать отражение для создания фильтров в init() вашего GodFilter.

Да ладно, это то, что web.xml и контейнер уже делают...

Сервлет 3.0 имеет аннотацию @WebFilter для определения фильтра. Больше не нужно объявлять его в web.xml.

Но загрузка фильтра из фильтра не поддерживается. Вы могли бы реализовать это самостоятельно: это «просто» паттерн цепочки ответственности, но зачем вам это?

Этого можно достичь за несколько простых шагов, даже для спецификации сервлета до версии 3.0:

1. Добавьте фильтр, содержащий статическую и упорядоченную коллекцию классов (цепочку).
2. Сопоставьте фильтр для перехвата каждого трафика.
3. Управляйте порядком и существованием ваших вспомогательных классов (они будут вызываться вашим фильтром при перехвате трафика) в цепочке.

Ссылка: Xstream использует такой же шаблон для Serializer, но не с Servlet/Filter. :)

Лично мне нравится @WebFilter. аннотацию для регистрации фильтров сервлетов.
Но другое решение — добавить фильтр во время выполнения с помощью ServletContext's addFilter.

Реализовать ServletContextListener; что-то типа:

public class MyContextListener implements ServletContextListener {

    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent ce) {
        ServletContext servletContext = ce.getServletContext();
    
        // you can even conditionally add this
        servletContext.addFilter("My filter 1", MyFilter1.class)
                .addMappingForUrlPatterns(allOf(DispatcherType.class), false, "/*");
    }
}

Зарегистрировать слушателя:

<listener>
    <listener-class>com.me.MyContextListener</listener-class>
</listener>   

И, конечно же, вам необходимо реализовать фильтр. Но в своем вопросе вы уже ссылаетесь на пример фильтра «MyFilter1».