（计算机软件与理论专业论文）基于j2ee的轻量级架构开发方法及应用研究.pdf

摘要 随着j 2 e e 技术大规模的应用，e j b 技术受到广泛的质疑。e j b 技术给j 2 e e 应用开发带来了严重的复杂性和巨大的开销。降低j 2 e e 的复杂性开始成为开发者的主要关注点。目前，在开源社区大量出现 的开源框架为我们的轻量级架构开发方法研究提供了强大的支持。 本文对比分析了传统j 2 e e 架构和轻量级j 2 e e 架构的优缺点，。 推荐采用轻量级基础架构而尽量避免使用e j b 进行j 2 e e 开发，对多 层轻量级架构理论及框架结构进行了详细的研究，具体分析了s t r u t s 、 s p r i n g 和h i b e r n a t e 这三个代表性框架各自的特性。重点就轻量级容 器的核心机制控制反转和面向方面编程展开了深入的探讨。 本文以s p r i n g 框架为主要研究对象，具体研究了如何在容器管 理、面向方面编程、事务管理、数据持久化、远程调用等方面用轻量 级方案替代e j b ，同时就如何将s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 等各层框 架合理整合给出了具体的解决方案。轻量级容器启动快，可方便配置， 能够管理任何粒度的对象，它借助控制反转，通过x m l 文件配置对象 之间以及对象和轻量级容器的依赖关系，解决了组件装配的问题，使 开发人员可以专心处理业务逻辑。同时轻量级方案通过面向方面编程 ( a o p ) 为j a v a 普通对象提供声明性企业级服务，实现轻量级框架 的无侵入性、灵活性和可扩展性。 论文最后设计并实现出一个基于j 2 e e 轻量级架构的网上购书系 统。实验结果验证了框架整合的开发能力，提高了开发效率，增加了 应用系统的可维护性，可扩展性和可移植性。 关键词轻量级架构，j 2 e e ，设计模式，s p r i n g a b s t r a t w h i l et h ej 2 e ei sw i d e l ye m p l o y e di na p p l i c a t i o n s ，t h e r ea r eal o to f q u e s t i o n so ne j b t h ee j bt e c h n i q u eb r i n g sal o to fc o m p l e x i t i e sa n d e n o r m o u se x p e n s e st ot h ej 2 e ea p p l i c a t i o n s r e d u c i n gt h ec o m p l e x i t yo f j 2 e ed e v e l o p m e n th a sb e c o m et h em a i nc o n c e r n a tp r e s e n t ，m a n y o p e n - s o u r c ef r a m e w o r k sw h i c ho r i g i nj 2 e eo p e ns o u r c ep r o v i d es t r o n g s u p p o r tf o ro u rl i g h t w e i g h td e v e l o p m e n tm e t h o d o l o g yf r a m e w o r k t h i st h e s i s a n a l y z e s t h e a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h e l i g h t w e i g h tj 2 e ea r c h i t e c t u r eb yc o n t r a s tw i t ht h et r a d i t i o n a lj 2 e e a r c h i t e c t u r e w ea r ei n c l i n e dt oc h o o s et h el i g h t w e i g h tf r a m e w o r ka n dt o a v o i du s i n ge j bt e c h n i q u ei nj 2 e ea p p l i c a t i o n t h i st h e s i sd o e sad e e p r e s e a r c ho nt h e m u l t i - l a y e rl i g h t w e i g h tf r a m e w o r kt h e o r y , m a k e sa d e t a i l e ds t u d yo i lt h e r e s p e c t i v ec h a r a c t e r i s t i c so ft h r e ef r a m e w o r k s ： s t r u t s ，s p r i n ga n dh i b e m a t e i ta l s om a k e sad e e pd i s c u s s i o no nt h ec o r e m e c h a n i s mo fl i g h t w e i g h tc o n t a i n e r ：i o ca n da o p t h i st h e s i sf o c u s e so nt h er e s e a r c ho fh o wt ou s es p r i n gf r a m e w o r k t or e p l a c ee j bi nc o n t a i n e rm a n a g e m e n t ，a s p e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ， t r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t ，r e m o t ei n v o c m i o n ，d a t ap e r s i s t e n c ea n ds oo n w e g i v eas p e c i f i cs o l u t i o na b o u th o wt oe x a c t l yi n t e g r a t es t r u t s ，s p r i n g a n dh i b e r n a t et o g e t h e r l i g h t w e i g h tc o n t a i n e r ss t a r tf a s ta n dl i g h t i tc a n b ee a s i l yc o n f i g u r e da n dm a n a g ea n ys i z eo ft h eo b j e c t l i g h t w e i g h t c o n t a i n e ru s e si o ct or e s o l v et h e a s s e m b l yo fc o m p o n e n to b j e c t ，s o d e v e l o p e r sc a l lc o n c e n t r a t eo nb u s i n e s sl o g i c b a s e do na s p e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g ，l i g h t w e i g h tc a l lp r o v i d ee n t e r p r i s e l e v e ls e r v i c e s ，a c h i e v e r e a l i z a t i o no fn o i n s t r u s i o n ，f l e x i b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y f i n a l l yt h et h e s i sd e s i g n sa n dr e a l i z e sa no n l i n es h o p p i n gb o o k s s y s t e mb a s e do nt h el i g h t w e i g h tj 2 e ea r c h i t e c t u r e e x p e r i m e n t a lr e s u l t s v a l i d a t et h ei n t e g r a t i o na n dd e v e l o p m e n tc a p a b i l i t i e so ft h ea r c h i t e c t u r e a n d i m p r o v ed e v e l o p m e n te f f i c i e n c y , i n c r e a s e t h e m a i n t a i n a b i l i t y , s c a l a b i l i t ya n dp o r t a b i l i t yo f t h ea p p l i c a t i o ns y s t e m k e yw o r d s l i g h t w e i g h ta r c h i t e c t u r e ，j 2 e e ，d e s i g np a r e m ，s p r i n g 硕士学位论文缩写词表 缩写词表 a o p a s p e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g 面向方面编程 b m pb e a nm a n a g e dp e r s i s t e n c e b e a n 管理持久化 c g l i bc o d eg e n e r a t i o nl i b r a r y j a v a 代码生成类库 c m pc o n t a i n e rm a n a g e dp e r s i s t e n c e 容器管理持久化 c m t c o n t a i n e r - m a n a g e dt r a n s a c t i o n s 容器事务管理 d a od a t aa c c e s so b j e c t 数据访问对象 e j b e n t c r p d s ej a v ab e a n 企业j a v a b e a n e n t i t y b e a ne n t i t y b e a n实体b e a n h i b e r n a t eh i b e r n a t e 一个数据持久层开源框架 i o ci n v e r s eo fc o n t r o l 控制反转 j 2 e ej a v a 2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n j a v a 2 企业版 j d b cj a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y j a v a 数据库连接 j d kj a v ad e v e l o p m e n tk i t j a v a 开发包 j m sj a v am e s s a g es e r v i c e j a v a 消息服务 肿i 、j a v an a m i n ga n dd i r e c t o r yi n t e r f a c ej a v a 命名目录服务 j s pj a v as e r v e rp a g e s j a v a 服务器端页面 j t a j a v at r a n s a c t i o na p i j a v a 事务接口 mj a v av i r t u a lm a c h i n e j a v a 虚拟机 m e s s a g e d r i v e nm e s s a g e - d r i v e nb e a n 消息驱动b e a n b e a n m v cm o d e l v i e w c o n t r o l模型一视图一控制器 o r m o b j e c tr e l a t i o n a lm a p p i n g 对象关系数据映射 p o j op l a i no l d j a v ao b j e c t 普通j a v a 对象 硕士学位论文 缩写词表 r m i r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n 远程方法调用 s e s s i o n b e a ns e s s i o n b e a n会话b e a n s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l简单对象访问协议 s p r i n gs p r i n g一个业务逻辑层开源框 ? 架，轻量级容器 s t r u t ss t r u t s 一个表示层开源框架 w s d lw e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g ew e b 服务描述语言 x m le x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e扩展标记语言 7 0 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：聋掣 日期：墨出钥皇日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 笨叠盟导师签名二鞋当匿日期：2 喹上月2 日 硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景 第一章绪论弟一早殖化 随着经济全球化的发展和信息时代的到来，市场竞争变得越来越激烈。越来 越多的企业为了提高对市场的反映的能力，逐步走上了信息化的道路。企业的信 息化建立在企业级应用软件的基础之上，近年出现的e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ) 、s c m ( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 、c r m ( c u s t o m e r r e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 潮流无疑大大推进了企业信息化的进程。这些企业级 应用软件有效地整合了企业的各类资源，加强了企业链上下游之间的联系，提高 了企业的核心竞争力。 这些企业级应用软件最初都是采用客户端服务器模式，这要求在所有的客 户机上都要进行软件的安装。随着i n t e r n e t 的普及和w 曲技术的普遍应用，企业 越来越倾向于使用基于浏览器服务器的应用软件。使用浏览器h i 务器的应用软 件意味着在任何装有浏览器的机器上都可以访问服务器以进行交互，这种模式的 出现大大方便了企业应用软件的使用，同时也推动了企业应用软件的发展。 j 2 e e 平台( j a v a 2e n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是s u n 公司推出的企业应用开发平台， 作为一个成功的多层体系结构，它面向一些基本任务提供了一致的标准，例如数 据库连接，分布式应用等。j 2 e e 平台采用了标准化、组件化的分布式应用模型， 并为这些组件定义了一套完整的服务集合，从而简化了开发易扩展，易伸缩的企 业应用的复杂性。越来越多的企业将j 2 e e 平台作为它们实现管理信息系统的首 先平台。 、 然而随着j 2 e e 平台广泛采用，在企业级应用开发领域，我们并没有在s u n 所推荐的以e j b 1 1 2 1 为核心的j 2 e e 应用架构中看到其所承诺的效果，实际情况恰 恰相反，e j b 在大部分实际应用中带来的坏处远远超过了它带来的好处。在项目 投资上，j 2 e e 项目经常显示较小的价值，大多数都超过预算；在项目实施中， 许多项目无法按期完成，原因是e j b 学习曲线陡峭，事实上很少有人能完全把 握和理解e j b ，因此扩展就存在着困难，并且这些服务的组件提供了许多服务往 往显得多余；在性能方面，许多应用程序达不到预期性能，某些则完全不符合需 求，其宣传的可靠性和可扩展性常常无法兑现，与需求的复杂性相比，应用程序 代码常常要复杂得多。从2 0 0 2 年开始，j 2 e e 社区全面开始了对e j b 的批评与反 思，整个j 2 e e 业界开始寻求一种更加简单、更加方便使用的、新的j 2 e e 架构。 硕士学位论文 第一章绪论 在吸取了n e t 的一些优秀思想和e j b 的失败经验，一些“轻量级”的开发框架逐渐 成型并被人们所广泛接受，它们开始慢慢取代e j b 架构在j 2 e e 中的核心位置， 基于j 2 e e 轻量级框架的开发方法由此产生，这也正是本课题要研究的重点。所 谓的轻量级，并不是功能弱、设计简陋、实现粗糙、比重量级差的代名词。它的 设计思想是在许多应用不需要分布式、不需要j 2 e e 中的那些重量级技术的情况 下，有必要将大多数应用中不必要的技术隔离和改造。完全可以针对最常见、最 简单的场景而设计，等到有特殊需求的时候，再进行扩展功能来解决问题【3 】。 1 2 研究与发展现状 图卜1j 2 e e 体系结构 图1 1 表示的是j 2 e e 体系结构，在j 2 e e 平台下，e j b 是编写分布式业务应 用的标准j a v a 架构，它是j 2 e e 编程模型的骨干枢纽，采用会话b e a n 和消息驱 动b e a n 实现业务逻辑，用d a o 或者实体b e a n 访问业务逻辑。在设计j 2 e e 应 用时，基于e j b 的框架一度成为j a v a 企业级开发的首选。e j b 早期版本e j b l 0 及后来经典的e j b 2 0 将很多底层技术：缓存池、安全以及事务封装在特别的e j b 服务器中，很大程度上解脱了开发者的工作。 因为e j b 标准的推出，业务组件层基本是由e j b 来解决，基本上所有的大 型企业高端都是选用j 2 e e ，选用j 2 e e 实际是选用e j b 。e j b 强调的高可伸缩性 2 硕士学位论文 第一章绪论 为大型企业日益发展提供最大的发展空间，不再因为企业快速发展导致整个企业 系统结构都要发生根本变化，考虑了大型系统的需求，在这方面e j b 显示了一 定的优势。但在系统结构和系统实施上显得过于复杂，因而e j b 在实现全面而 完整的服务策略的同时，它也带来了许多的负面效果，在性能和简单性方面做出 了牺牲。 本文研究的主题正是基于这种现状提出的，在很多情况下，应用程序并不需 要完整e j b 提供的功能。例如，多数中小型企业应用只需要存取单一的数据库， 这样的应用程序就没有必要使用分布式事务处理和远程调用【4 】。选择简单可行的 解决方案不仅可以减少企业级应用开发的复杂性，提高系统的生产率，而且还可 以降低开发与维护的成本。轻量级架构的概念就是针对传统j 2 e e 解决方案提出 的，它整合开源社区一些优秀的框梨5 1 ，以简化开发、提高性能和效率为目的， 为应用开发人员提供一种可以解决传统j 2 e e 应用问题的良好解决方案，使他们 可以在最快的时间内开发简单、高效、稳定的j 2 e e 应用。 1 3 本文的主要研究内容 本文对目前传统的j 2 e e 解决方案存在的缺陷和不足做出深入分析，提出基 于j 2 e e 轻量级架构的思想，对比论证选择轻量级架构开发企业应用系统的意义。 然后对采用轻量级架构开发时表示层、业务逻辑层和数据存储层的原理和结构作 了较深入的研究，并分别选取s t r u m 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 等开源的框架为代表进 行详细探讨，重点对s p r i n g 框架i o c 7 】和a o p l 8 】【9 】的原理、实现和应用进行研究。 本文首先在介绍多层轻量级框架的基础上，重点研究了在业务对象管理、面 向方面编程、构建表示层与轻量级容器之间的整合、事务管理、数据持久化和远 程调用等方面替代并改进e j b 架构进行j 2 e e 开发。通过使用轻量级容器的控制 反转来消除业务对象中所有的寻址代码，提高业务对象的复用和减轻业务对象和 容器之间的耦合；借助a o p 来实现事务、日志和安全控制等功能；在轻量级与 表现层整合方面提出轻量级自己的m v c 框架的同时也给出了轻量级容器与一些 流行的m v c 框架比如s t r u t s 之间的整合；通过提供一套精巧的、轻量级的事务 基础设施来使开发者能够在任何环境下使用一致的编程模型。然后在数据持久化 方面集成多种底层持久化方案的基础上提供了一致的d a o 访问解决方案来满足 不同情况下的数据持久化，因此本文提出的轻量级架构在解决了传统e j b 架构 的高侵入性、复杂性和难以扩展和移植等缺点的基础上，扩展了一般的包装 s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 这三个框架的开发模式，使得开发者在应用轻量级架 构上更具有选择性、灵活性，可以根据具体情况选择合适的实现策略。最后以一 3 硕士学位论文 第一章绪论 个网上购书系统为实例，通过对该实例详细的需求分析，提炼出了系统的结构模 型以及各模型之间的关系，选用本文的轻量级架构进行分层及模块化设计，分别 对对象关系、系统流程、表现层、业务逻辑层、事务处理和数据持久层等进行了 详细设计和代码实现，它验证了轻量级方案的简易性、可行性和实用性。 1 4 论文的组织结构 本论文共分为五章，组织结构如下： 第一章绪论。对选题的背景和国内外研究与发展现状进行了综合论述，并对 本文的主要研究内容做了介绍。 第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架。分别对使用e j b 的传统j 2 e e 体系结构和轻量级j 2 e e 架构做了介绍和分析，对比分析出这两种架构各自的优 缺点，并以s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 框架为代表对表示层、业务逻辑层、数据 持久层等各层的设计理论进行深入探讨。 第三章轻量级架构应用和开发方法研究。重点研究了轻量级架构如何在业务 对象管理、面向方面编程、事务管理、数据持久化、远程调用等方面替代e j b 解决方案，并结合新技术提出了一些新的开发方法。 第四章轻量级架构开发实例。介绍基于本文整合的轻量级构架实现了一个网 上购书系统，验证了本文提出的轻量级架构。 第五章总结与展望。对本文的工作进行总结，说明了本文工作的意义，并对 今后的研究工作进行了展望。 4 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 2 1 使用e j b 的j 2 e e 体系结构 传统j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案【l o 】的开发、部署和管 理相关的复杂问题的体系结构。j 2 e e 技术的基础就是核心【1 1 】j a v a 平台或j a v a2 平台的标准版，传统j 2 e e 不仅巩固了标准版的许多优点，方便存取数据库的 j d b ca p i 、c o i a 技术以及能够在i n t e m e t 应用中保护数据的安全模式等等， 同时还提供了对e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ) 、j a v as e r v i a a p i 、j s p ( j a v as e r v e r p a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持，它包括j m s 、j n d i 、e j b 、i 洲i 【1 2 1 、j t a 、 j d b c 、j s p 等在内的1 3 种具体的技术规范。 传统j 2 e e 体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高 可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时对现有应用程序集成提供强有力的支 持，有良好的向导支持打包和部署应用，增强了安全机制，提高了性能。 图2 - 1 传统e j b 体系结构 5 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 传统j 2 e e 架构呈现为一种分布式的多层结构，运行在特定的容器中。图2 1 表示的是使用e j b 的j 2 e e 的体系结构，j 2 e e 应用程序由组件构成，j 2 e e 规范 定义了下面一些组件： 1 客户层组件 j 2 e e 应用程序可以是基于w e b 方式的，或者基于传统客户端界面方式的。 j 2 e ew e b 层组件可以是j s p 页面或s e r v l e t ，w e b 层包含某些j a v a b e a n 对象来处 理用户输入，并把输入发送给运行在业务层上的组件来进行处理。 2 业务层组件 业务层组件的逻辑用来满足银行、零售、金融等特殊商务领域的需要，由运 行在业务层上的e j b 进行处理，e j b 可以重新从存储器找回数据，然后处理后发 送到客户程序。 3 企业信息系统层 企业信息系统层运行企业信息系统软件，这层包括企业基础建设系统，例如 企业资源计划( e i 冲) 、大型机事务处理、数据库系统和其它的遗留信息系统。 在装配组件时，所有的e j b 都需要配置到e j b 服务器( 一般的w e b l o g i c 、j b o s s 等j 2 e e 应用服务器都是e j b 服务器) 中。e j b 服务器作为容器和低层平台的桥 梁管理着e j b 容器，并向该容器提供访问系统服务的能力。所有的e j b 实例都 运行在e j b 容器中，e j b 容器提供了系统级的服务，控制了e j b 的生命周期。 e j b 容器为它的开发人员代管了诸如安全性、远程连接、生命周期管理及事务管 理等技术环节，简化了商业逻辑的开发。 因此，使用e j b 架构的j 2 e e 适合于大型企业系统的开发，例如大型金融机 构的系统。因为这些系统往往都需要分布式服务器来支持，部署在不同服务器上 的程序需要互相通讯，这时使用专为j a v a 打造的i i o p 协议来进行通讯是最好的 选择，同时对于很强的事务管理的系统，采用了e j b 的传统j 2 e e 架构也是非常 适合的。 除e j b 外，j 2 e e 还提供了各种技术用于解决企业开发中的问题，而这些技 术大部分还是非常成功的，例如用于定位各种服务的j n d i 技术，用于分布式事 务管理的j t a ，这些技术在今天仍然被广泛使用。 但是，传统的j 2 e e 架构的主要组成部分e j b 规范于1 9 9 9 年推出以来，业 界已经发生了变化，这种复杂的技术在大多非大型企业级开发中得到的结果往往 令人无法满意，并带来高昂的开发和维护成本，主要归纳为以下几个问题： ( 1 ) 容器的锁定。首先，使用e j b 必须有一个e j b 容器，但却带来以下一 些负面的影响：业务对象会被e j ba p i 侵入：开发者不能在e j b 容器之外复用 e j b 的业务逻辑。另外，e j b 容器独立于应用服务器之外的存在也是一个问题， 6 硕士学位论文 第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 开发者只需要在w e b 层和业务逻辑层之间有一种逻辑上的区分，而不是从物理 上区分它们。开发者没必要将它们放在不同的受控环境中，这样做反而会带来问 题，比如说，应用程序的w e b 部分和e j b 部分将很难共享配置信息。 ( 2 ) 复杂的结构。实现任何一个s e s s i o nb e a n ，开发者至少需要三个j a v a 源文件：h o m e 接口、组件接口( 本地或者远程) 、b e a n 实现类对于本地e j b ， 使用e j b 不会影响到业务方法接e 1 ，因此开发者可以把e j b 看作是实现特定业 务接口时的可选方案。然而，对于远程e j b ，所有的业务接口中的方法需要抛出 r m i 的r e m o t e e x c e p t i o n 异常，这就把业务接口绑在了e j b 及其使用的远程调用 策略上。 ( 3 ) 复杂的部署描述文件。e j b 的部署描述文件冗长，几乎不可能手工编 写，而且不是特别直观，由于标准的e j b - j a r x m l 部署描述文件将一些重要的信息， 例如指定b e a n 的j n d l 名称、配置实例池等留给容器开发商定制，开发者总是 需要一个额外的、厂商专有的部署描述文件，例如w e b l o g i e - e j b - j a r x m l 。对于会 话b e a n 和消息驱动b e a n ，复杂的部署描述文件是导致生产力下降、不得不依赖 代码生成工具的重要原因之一。对于实体b e a n ，由于标准的和专有的部署描述 文件的复杂性，需要严重依赖代码生成工具。 ( 4 ) 类加载器的问题。e j b 基于复杂的类加载机制，即使是部署在单个j v m 中的集成j 2 e e 应用，e j b 容器通常也不与w e b 容器使用同一个类加载器，这就 意味着至少需要一个额外的类加载器。使用的类加载器越多，潜在的问题也越大， 在应用服务器之间的行为差异也越大。j a v a 类加载器是分等级的，基本的规则是 子类加载器在加载类之前，必须先请求父类加载器加载类，由于e j b 类加载器 是w a r 类加载器的父亲，这导致一个e j b 类加载器不能看到、访问w a r 类加 载器加载的类。 ( 5 ) 测试。因为建立在e j b 之上的应用严重地依赖e j b 容器，对它们进行 单元测试相当困难。般来说，大量采用e j b 的应用都缺乏有效的单元测试。 ( 6 ) 复杂的编程模型。e j b 把一种复杂的编程模型强加给开发者，开发者 不仅需要编写所有的实现类，还需要主动执行j n d i 查找来访问每一个e j b 。这 让使用业务对象的代码不得不依赖于j n d i 和e j ba p i ，而且使用e j b 的传统方 法迫使开发者对服务定位器和业务委派对象进行硬编码。 ( 7 ) 较低的软件生产率软件的生产率是软件开发一个极其重要的方面， 但j 2 e e 的传统架构常常忽略这一点，基于e j b 的j 2 e e 项目的生产率常常不能 令人满意，开发者需要花很多时间在非关键任务上。 当然，在某些复杂的中间件应用领域，比如金融应用中的处理过程常常需要 大量的时间和计算能力，比起业务处理本身的开销，远程调用的开销常常倒是可 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 以忽略不计了，而且，金融消息件也通常是面向消息的，很适合使用m d b 1 2 1 。 2 2 轻量级j 2 e e 架构 轻量级j 2 e e 架构与传统的j 2 e e 架构都是采用典型的分层架构模式，但是 它们在各个层采用的具体方案不同。轻量级j 2 e e 架构是在架构的各个层中应用 了优秀的开源的轻量级框架，并且所有的j a v a 类都将运行在同一个j v m 中。轻 量级j 2 e e 架构在业务层使用优秀的开源轻量级容器取代e j b 容器来管理业务对 象，并且用p o j o ( p l a i no l dj a v ao b j e c t ) 完全替代了e j b ，。通过容器提供的i o c ( i n v e r s i o no f c o n t r 0 1 ) 对类进行配置管理，所以轻量级j 2 e e 架构也被称为轻量 级容器架构。轻量级j 2 e e 架构在表现层通常应用流行的开源w e b 框架，在数据 持久层使用开源的o r m t ”】工具或是一些混合的解决方案，架构的整体设计则需 要轻量级容器作为黏合剂。目前，轻量级j 2 e e 架构设计的核心问题就是对轻量 级容器和各种框架技术的选择。 图2 - 2 非e j b 体系结构 图2 2 表示的是不使用e j b 的轻量级j 2 e e 体系结构，轻量级容器的“轻”， 那就是相对“重”而言，而“重”的典型代表就是e j b 。虽然业界并没有对轻量级容 器( 1 i g h t w e i g h tc o n t a i n e r ) 的准确定义，但是我们可以总结出它的一些关键特性： ( 1 ) 无侵入性( n o n e i n v a s i v e ) ：尽量不对被容器管理的对象提出特殊的要 硕士学位论文 第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 求，如必须继承某个超类或实现某个接口。我们把这种不需要强加应用代码对某 框架或开发包的依赖就可以使用其所提供的功能的特性称为“无侵入性”。 ( 2 ) 启动速度快。 ( 3 ) 运行容器的系统开销小，不需要任何特殊的部署来配置运行其内的对 象。 ( 4 ) 灵活，可以在多种环境下运行，最小限度的依赖a p i 。 ( 5 ) 能够管理任何粒度的对象，而e j b 容器只管理粗粒度的e j b 组件，它 并不管理普通的j a v a 对象。 无侵入性是轻量级容器最重要的优势之一e i b 的最大缺点之一也正是它太 强的侵入性为写一个e n t i t yb e a n ，我们不得不编写三个j a v a 类，而且有很 多的编程限制。而对于轻量级容器来说，我们只需要编写普通的j a v a 类，我们 甚至不需要了解其它的a _ p i _ 除非我们要使用一些容器特有的功能，这也在很大 程度上降低了轻量级容器的学习曲线。轻量级容器良好的非侵入性使我们不依赖 于任何具体的容器a p i 或运行环境，这相当地提高了代码的可复用度、可测试性。 目前，轻量级容器在整个j 2 e e 业界已经得到了广泛的认可。在已存在的轻 量级容器框架中，绝大部分来自开源社群，其中包括p i c o c o n t a i n e r 、s p r i n g 这些 最为重要的轻量级容器。 轻量级架构有许多优点，主要表现在下面几个方面： ( 1 ) 架构简单，功能强大。 ( 2 ) 和e j b 架构一样，轻量级架构中可以通过配置w e b 容器集群来达到横 向扩展。 ( 3 ) 轻量级架构不需要e j b 容器，可以快速启动，能够在s e r v l e t 引擎中运 行。另外，软件许可费用低、容易管理，而且负载小 ( 4 ) 轻量级容器支持a o p ，能提供非常成熟的声明式服务。比如，s p r i n g 框架中包含的声明式事务管理提供了比e j b 更多、更灵活的配置方式。 ( 5 ) 控制反转( i o c ) 可以让轻量级容器为开发者组装对象，应用代码中不 再需要编写资源寻址代码或者合作者对象寻址代码，而且应用对象也不需依赖于 容器a p i 。对象与合作者之间的依赖关系，通过普通的j a v a b e a n 属性或是构造 函数的参数来体现，i o c 容器负责在运行时解析这些关系。 ( 6 ) 最小限度的a p i ，在不同的应用服务器之间具有较好的移植性。 ( 7 ) 更好的面向对象，可插拔的服务配置，提供给开发者灵活选择多样的 选择，如可以使用轻量级的o r m 产品提供透明的持久化。简单的应用中可以使 用j d b c 抽象层进行持久化操作。 ( 8 ) 比较容易在应用服务器之外进行业务对象的单元测试，可以用j u n i t 进 9 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 行测试。 2 3 设计模式与框架 在前面对j 2 e e 两种架构对比分析的基础上，本章的余下部分将对j 2 e e 多层 轻量级架构进行讨论。在介绍多层轻量级架构中，我们采用了开源社区中不少 j 2 e e 开发框架，这些优秀的框架广泛应用了一些常用的设计模式，它们支持系 统的可重用、可扩展和可维护，这样可以避免我们重新开始开发一个复杂平台， 从而替我们节省了大量的时间和精力，首先我们将讨论设计模式和框架的关系。 1 设计模式【1 4 1 【1 5 】【1 6 】 有经验的面向对象设计者能做出良好的设计，当找到一个好的解决方案，他 们会一遍又一遍地使用。因此，会在许多面向对象系统中看到类和相互通信的对 象的重复模式，这些模式解决特定的问题，使面向对象设计更灵活、更优雅，最 终复用性更好。他们帮助设计者将新的设计建立在以往工作的基础上，复用以往 成功的设计方案，这就是通常所说的设计模式。 将面向对象软件的设计经验作为设计模式记录下来，每一个设计模式系统地 命名和解释了面向对象系统中一个重要的和重复出现的设计。设计模式使人们可 以更加方便地复用成功的设计和体系结构，帮助做出有利于系统复用的选择，避 免设计伤害了系统复用性。 2 框架 框架是项目软件开发过程中提取特定领域软件的共性部分，它是由一组紧密 关联的c l a s s ( 类) 组成，强调类彼此的配合来完成某种可以重复运用的设计概 念，这些类之间以特定的方式合作，彼此不可或缺。 框架的作用在于：由于提取了特定领域软件的共性部分，因此在此领域内新 项目的开发过程中代码不需要从头编写，只需要在框架的基础上进行一些开发和 调整便可满足要求；对于开发过程而言，这样做会提高软件的质量，降低成本， 缩短开发时间，使开发越做越轻松，效益越做越好，形成一种良胜循环。 框架不是现成可用的应用系统，它只是一个半成品，需要后来的开发人员进 行二次开发来实现具体功能的应用系统。框架不是“平台”，平台概念比较模糊， 可以是一种操作系统，一种应用服务器，一种数据库软件，一种通讯中间件，因 此平台在应用中主要指提供特定服务的系统软件，而框架更侧重于设计，开发过 程，或者可以说，框架通过调用平台提供的服务而起作用。 应用的设计依赖于框架，所以应用对框架接口的变化是极其敏感的。因此框 架的设计非常重要，一个使用设计模式的框架比不用设计模式丘句框架更可能获得 l o 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 高层次的设计复用和代码复用，成熟的框架通常使用了多种设计模式，设计模式 有助于获得无须重新设计就可适用于多种应用的框架体系结构。 模式与框架有些类似，他们之间最主要的区别表现在如下几个方面： 设计模式比框架更抽象，框架能够用代码表示，而设计模式只有其实例才能 表示为代码。 设计模式是比框架更小的体系结构元素，一个典型的框架包括了多个设计模 式，而反之决非如此。 框架比设计模式更加特例化，框架总是针对一个特定的应用领域。一个图形 编辑器框架可能被用于一个工厂模拟，但它不会被错认为是一个模拟框架，而设 计模式几乎能用于任何应用。 2 4 表示层及其框架 2 4 1 表示层设计 表示层用来处理用户与软件的交互。可能简单到只是命令行或基于文本的菜 单系统，但是当前的客户界面往往是功能完善的胖客户图形界面，或者是基于 h t m l 的浏览器界面。表现层的主要职责是向用户显示信息并把从用户那里获取 的信息解释成业务层或数据持久层上的各种动作。 由于j 2 e e 应用程序自身的许多特性，它很多都是致力于w e b 应用，在w e b 框架中，表现层就是通过一个w e b 界面提供业务服务。一般情况下，我们在业 务对象和w e b 层之间需要有一个逻辑的分隔，逻辑分隔的首要意义，就是拥有 一个严格定义的业务服务层，要确保这些服务很容易被访问到，而且不能让表现 层与业务服务接口之间产生依赖。 m v c 是一种了最常用的表现模式，它强制性的把应用程序的输入、处理和 输出分开，m v c 把程序分成三个核心模块：模型、视图和控制器，它们分别担 负不同的任务。首先控制器接收用户的请求，并决定应该调用哪个模型来进行处 理；然后模型根据用户请求进行相应的业务逻辑处理，并返回数据；最后控制器 调用相应的视图来格式化模型返回的数据，并通过视图呈现给用户。 2 4 2s t r u t s 框架结构 s t r u t s 是一个开源框架，包含了一系列相互的类、s e r v l e t t l 8 】和j s p t l 9 】标记。 框架是基于m v c 框架开发w e b 应用程序的具体应用。使用s t r u t s 框架可以将商 业逻辑、控制和数据显示功能模块区分开来，这样对其中一个模块的改动不会影 响到其它模块。使用这一框架，开发人员可以分别集中开发商业逻辑模块、应用 过程控制模块和数据显示模块，而不用担心这三个模块的耦合问题。 硕士学位论文第二章j 2 e e 体系架构比较和多层轻量级框架 图2 - 3s t r u t s 实现的m v c 框架图 现在从m v c 的角度来分析s t r u t s 框架中的各个组件，图2 3 表示的是s t r u t s 的m v c 框架图，控制器用a c t i o n s c r v l e t 类和a c t i o n 类来实现。a c t i o n s c r v l c t 继 承了j a v a g s e r v l e t 1 螂h t t p s c r v l g t 类，它在m v c 模型中扮演中央控制器的角色。 a c t i o n s c r v l c t 主要负责接收h t i p 请求，根据配置文件s t r u t s c o n f i g x m l 的配置 信息，把请求转发给适当的a c t i o n 对象，如果该a c t i o n 对象不存在，a c t i o n s c r v l c t 会先创建这个a c t i o n 对象，图2 3 显示了三个