（计算机应用技术专业论文）软件框架集成及在商品数据库系统中的应用研究.pdf

摘要 摘要 j 2 e e 为构造、管理和运行可伸缩的企业级业务应用提供了一个运行平 台及一系列应用组件。j 2 e e 经过不断的发展和完善，为基于w e b 的复杂 的企业级应用提供强大的技术保障。但由于它过于复杂，代码复用和耦合 度方面也不是很好，对于缺少足够技能或开发经验的开发人员来说，在开 发中相对比较困难。目前，在开源社区有许多开源的j 2 e e 开发框架不断 涌现出来，为我们的开发工作提供了强大的支持。 本文首先研究了j 2 e e 的多层架构并深入分析了s t r u t s 、s p r i n g 和 h i b e m a t e 等框架技术；接着针对j 2 e e 架构的缺陷并结合s t r u t s 、s p r i n g 和 h i b e m a t e 各自特点，将这三种框架集成一个s s h 多层框架模型。集成框 架模型以基于m v c 模式的s t r u t s 框架模型为基础，将s t r u t s 应用中的业务 逻辑交给s p r i n g 管理，用s p r i n g 的b e a n s 完成相关类的配置；由h i b e m a t e 封装j d b c 动作，负责数据持久化相关工作。实现了一个由s t r u t s 实现表 示层、s p r i n g 实现业务逻辑层和h i b e r n a t e 实现数据持久层的集成轻量级框 架模型，并分析了集成相关技术及轻量级解决方案。并将此方案用于实际 的系统开发( 商品数据库系统) 中，以验证我们的集成模型。 通过商品数据库系统在集成框架应用中的思路和步骤表明，应用软件 框架集成可以提高系统开发的效率，同时满足系统可扩展性、可维护性、 可移植性和可复用性的要求。 关键字：j 2 e e 架构，轻量级框架，s t r u t s ，s p r i n g ，h i b e r n a t e a b s t r a c t a b s t r a c t j 2 e eo f f e ra no p e r a t i o np l a t f o r ma n das e r i e so f a p p l i c a t i o ni m p l e m e n tf o r c o n s t r u c t i n g 、m a n a g i n ga n do p e r a t i n gt h es c a l a b l ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n j 2 e e s u p p l yt h ep o w e r f u lt e c h n i c a ls u p p o r tf o rt h ec o m p l i c a t e de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n o fw e bw i t hf u r t h e rc o n s t a n td e v e l o p m e n ta n dp e r f e c t i o n h o w e v e r , b e c a u s e c o m p l e x a n dn o t v e r yg o o di nc o d er e u s ea n dt h ec o u p l i n ga s p e c t , i ti sr e l a t i v e l y d i f f i c u l tf o rt h ed e v e l o p e r sw h ol a c ko f a d e q u a t es k i l l so re x p e r i e n c e a tp r e s e n t , al o to fj 2 e eo p e ns o u r c ed e v e l o p i n gf la m e m e r g eo u tc o n s t a n t l y , o f f e rs t r o n g s u p p o r tf o ro u rd e v e l o p e r t h i sp a p e re x p l o r e st h er e l a t e dk n o w l e d g eo ft h r e em a i n s t r e a m sw e b f r a m e w o r ks t r u t s 、s p r i n ga n dh i b e r n a t ew h i c hb a s e do nj 2 e em u l t i - s t o r e y a r c h i t e c t u r e a c c o r d i n gt h e i rf e a t u r e ，w ed e s i g nt h ec o m b i n a t i o no ft h et h r e e f r a m e w o r k sw h i c hc a l l e ds s hm u l t i - s t o r e yf r a m e w o r k i n t e g r a t i o nf r a m e w o r k b a s e do ns t r u t sm v cf r a m e w o r km o d e l ，p u ts t r u t sa p p l i c a t i o ni nt h eb u s i n e s s l o g i ct ot h es p r i n gm a n a g e m e n t ，埘ms p r i n g sb e a n sc o m p l e t et h er e l a t e d c o n f i g u r a t i o n ；e n c a p s u l a t e dj d b cm o v e m e n t sb yh i b e r n a t e ，i sr e s p o n s i b l ef o r d a t ap e r s i s t e n c er e l a t e dw o r k t oa c h i e v et h ei n t e g r a t e df r a m e w o r k l i g h t w e i g h t m o d e l ：s t r u t si sf r a m e w o r ko fv i e wl a y e r , s p r i n gi sf r a m e w o r ko fb u s i n e s sl o g i c l a y e r , h i b e r n a t ei sf r a m e w o r ko fp e r s i s t e n c el a y e r , w h i l eu s i n gt h i ss c h e m ef o r t h er e a l s y s t e ma n dd e v e l o p i n g ( g o o d s d a t a b a s e s y s t e m ) ，t ov e r i f y 0 1 1 1 i n t e g r a t i o nm o d e l t h eg e n e r a li d e a sa n ds t e p st h r o u g hg o o d ed a t a b a s es y s t e mi nt h e a p p l i c a t i o no fi n t e g r a t e df r a m e w o r ks h o wt h a tt h ef r a m e w o r ko fi n t e g r a t e d a p p l i c a t i o n sc a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fs y s t e md e v e l o p m e n t ，w h i l es a t i s f y i n g s y s t e mr e q u i r e m e n t so fc a l a b i l i t y , m a i n t a i n a b i l i t y , p o r t a b i l i t ya n d r e u s e k e y w o r d ：j 2 e ea r c h i t e c t u r e ，l i g h t w e i g h tf r a m e w o r k , s t r u t s ，s p r i n g ， h i b e r n a t e i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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，除文中已经标明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对 本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：学亟虚 谢吝年歹月z 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定， 即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密0 ，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密o 。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：季c 羔筐 纠年s 月垆 指导教师签名：彳可魂巧 渺幽7 日 第1 章绪论 1 1 选题背景和意义 第1 章绪论 选题背景 随着信息化社会的到来和世界全球网上商品交易业务的不断完善和 发展，以i n t e m e t 为基础的电子商务和商品贸易正在世界范围内展开。在 欧美，许多大规模跨领域的以制造商、批发商和零售商为主导的商品贸易 及信息共有化系统已经进入实用化阶段，亚洲各国也正在积极朝这方面发 展。 传统的商品交换模式是依赖于人工服务，商品交换像传递接力一样需 要用户手工操作，容易出现传递错误的、不可靠的数据信息，降低了商品 交换效率。伴随着信息技术特别是网络技术的发展，在网上购物逐渐成为 一种时尚。 商品数据库系统是以制造商、批发商和零售商的使用需求为前提，结 合商品信息共有化的现状，在不偏离国际标准的情况下，进行实际的商品 共有。该系统不仅提高了信息交换的效率和同步，也使商品信息交换不受 企业规模的限制。商品数据库系统的优势是使制造商、批发商和零售商之 间实现商品的无纸化办公，通过i n t e r n e t 就可以实时的获得商品，使商品 数据的正确性和实时性得以提高，加快了实现商品流通业务的效率。 随着j 2 e e ( j a v a2p l a t f o r m ，e n t e r p r i s ee d i t i o n ，就是所谓的j a v a 2 平台 企业版) 的发展和计算机软件开发技术的日益成熟，为提高软件开发的效 率和降低开发难度，更多开发者在开发时选用j 2 e e 多层体系结构模型，并 将轻量级框架应用于基于j 2 e e 的软件开发中。在三层体系结构模型中，主 要包括以下三个开发层次：提供用户界面的显示和与用户所进行交互操作 的表示层；进行核心业务逻辑处理的业务逻辑层；用于对象持久化操作的 持久层。本文以实现商品数据库系统为例，分析了一种如何集成当今流行 的基于j 2 e e 轻量级开源框架( s t r u t s 、h i b e r n a t e 及s p r i n g ) 开发基于b s 结 武汉工程大学硕士学位论文 构的大型w e b 应用系统。并在开发中提高了项目代码的可重用性和开发效 率，并易于维护。 选题意义 j 2 e e 框架标准使用多层的分布式应用模型，将系统从设计上划分为表 示层、业务层和持久层，这种划分虽然让系统层次分明，但要设计出符合 项目本身要求、可维护性、高扩展性的设计目标的软件也不是一件简单的 任务。在多层软件框架应用中，可能用到多个特定框架，但是没有哪个框 架是完美的并且完全符合我们项目的要求，大部分框架都是集中解决某个 层次上的应用问题，而且有时我们只需要应用其中部分的功能。所以如何 根据系统需要，合理选择并集成已有框架以便让每层以松散耦合的方式彼 此协作形成一个灵活的架构，已成为构建系统的首要任务。 s t r u t s + s p r i n g + h i b e r n a t e ( 以下简称s s h ) 架构是基于j a v a 平台，这种 框架将组件进行模块化，具有灵活性和重用性的优点，同时简化了基于 m v c 的w e b 应用程序的开发。对于商品数据系统来说，可以解决其业务灵 活、跨越地域广、结算复杂等问题，所以将s s h 架构应用于商品数据库系 统，是非常合理和重要的技术选择。本文以商品数据库系统为例，研究了基 于s s h 架构下的商品数据库系统中的设计与实施的问题，有深远的意义。 1 2 研究现状 软件技术发展到今天，随着软件规模不断扩大和复杂度日渐升级，开 发人员面临的问题也越来越多。主要体现在设计者或开发者如何将新的设 计或者开发建立在以往工作基础上，复用以往成功的案例。因此，人们越 来越意识到软件重用技术的重要性，设计模式和框架技术应运而生【l 】o 开 源软件的兴起，使得框架更是层出不穷。 在j 2 e e 平台下 2 1 ，e j b 是分布式业务应用的标准j a v a 架构，它将很 多底层技术封装在特别的e j b 服务器中。e j b 是j 2 e e 的“核心”。e j b 通 常被认为是一种重量级的高侵入性的框架，重量级和高侵入性使e j b 开发 2 第1 章绪论 与当前敏捷开发的需求背道而驰。 轻量级架构是相对于e j b 重量级架构而言的，在开发中更倾向鼓励 开发者使用轻量级的简单j a v a 对象( p l a i no l dj a v ao b j e c t ，p o j o ) 编程。轻 量级架构在继承传统的j 2 e e 多层架构的基础上，结合p o j o 和一些开源 的框架来提供整体的解决方案【3 】。目前，也存在一些基于j a v a 轻量级的框 架的重要技术原理： 1 ) p o j o 类来实现数据访问和业务逻辑：该类一个特点是使用i o c 容 器，通过使用i o c 模式，所有的p o j o 可以实现最大化的松散耦合。 2 ) 控制反转i o c ( i n v e r s eo f c o n t r 0 1 ) 策略：降低了代码对容器的依赖性。 3 ) 依赖注入( d e p e n d e n e yi n j e e t i o n ) ：目前最流行的i o c 类型，使用 轻量化的框架容器将服务或其他对象注入到p o j o ，让容器自动决定对象 间的依赖关系。 4 ) 面向方面的编程( a s p e c to r i e n t e dp r o g r a m m i n g ，a o p ) - a o p 的 目标是将横切性的问题以一种更加通过的方式模块化，从而提升程序的模 块化程度，很好的避免代码的重复。 由于轻量级的框架架构简单，功能强大，提供了代码的复用，而且不 具侵犯性，易于测试，因此基于j 2 e e 的轻量级框架目前发展迅速，已成 为j 2 e e 技术发展的推动力。但相对于e j b 来说，j 2 e e 仍有其自身的不足， 比如，许多轻量级框架由于是开源框架，所以没有形成统一的标准；由于 框架模型技术形成比较晚，技术还不够成熟；各个框架在解决用户需求方 面也并不是那么完美。 1 3 研究内容 轻量级解决方案对j 2 e e 多层架构进行了较大的改进和突破，轻量级 框架的发展已成为下一代j 2 e e 技术架构的基础。本文主要是针对不同轻 量级框架的特点，结合p o j o 以及j 2 e e 多层架构体系结构，探索出一种 基于轻量级架构开发企业应用的一般模式。主要研究目标是采用分层技术， 武汉工程大学硕士学位论文 将复杂企业应用系统分层，针对每一层的特点与职责，合理集成具有特定 功能的轻量级开源框架s s h 模型，从而实现一个完整高效的面向企业级应 用的开发框架。 本文的研究内容主要包括以下几个方面： 1 ) 分析了j 2 e e 多层架构及框架技术，对s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 三种框架的特点及核心技术进行深入研究。 2 ) 详细分析了三种框架集成的可能性及具体集成过程，包括集成后 的工作流程，集成模型中配置文件的设置及集成后的优点。根据应用系统 自身的特点和s p r i n g 框架的无侵入与易集成的优势，业务逻辑引入s p r i n g 负责主要业务功能处理，表示层引入s t r u t s 负责用户与系统交互，持久层 引入h i b e r n a t e 实现o 瓜映射功能。极力打造一种松耦合、高可靠性、开 发周期短以及节约开发成本的框架集成模型。 3 ) 将集成后技术应用于实际的系统开发( 商品数据库系统) 中，以 验证我们的模型。 1 4 论文章节安排 全文共分5 章，各章内容安排如下： 第1 章是绪论部分，主要介绍了研究背景和意义、研究现状和研究内 容以及章节安排。 第2 章是相关技术介绍部分，主要分析了j 2 e e 体系结构平台、框架 技术以及目前比较流行的三种框架( s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 三种框架) 的体系结构及核心技术。 第3 章提出了一种集成s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 的轻量级解决方案。 并分析了该集成框架的模型、工作流程、集成技术以及集成后优点。 第4 章以商品数据库系统的其中一个模块为例，具体分析了该模块在 集成过程中的具体实现和运行结果。 第5 章对全文进行总结，并提出对以后研究工作的期望。 4 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 2 1j 2 e e 多层框架体系结构 框架技术简介 框架( f r a m e w o r k ) 是可重用的、半成品的应用程序，是整个或部分 系统的可重用设计1 4 ，表现为一组抽象构件及构件实例间交互的方法。可 以说，一个框架是一个可复用的设计构件，它规定了应用的体系结构，阐 明了整个设计、协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程。构件通 常是代码重用，而设计模式是设计重用，框架则介于两者之间，部分代码 重用，部分设计重用。框架不是软件体系结构，体系结构确定了系统整体 结构、层次划分，不同部分之间的协作等设计考虑，而框架比较具体。一 般来说，框架是体系结构中每个模块中更细小的结构，例如，如果需要表 示w - e b 技术，就会用到m v c 框架。 框架强调的是软件的设计重用性和系统的可扩充性，以便缩短大型应 用软件系统的开发周期，提高开发质量。与传统的基于类库的面向对象重 用技术比较，应用框架更注重于面向专业领域的软件重用。框架具有领域 相关性，构件根据框架进行复合而生成可运行的系统，同样它也是一个系 统的一个核心元素，是系统中最本质的部分。系统的各个组成部分正是通 过框架所描绘的方式协同工作，共同完成系统的功能，从而实现了一个完 整的系统。总的来说框架具有以下优点： 1 ) 重用性：框架的最大好处就是重用。框架是面向对象系统获得的 最大重用方式，一个大的应用系统往往可能由多层相互协作的框架组成。 框架能重用设计，它提供可重用的抽象算法以及高层设计。框架还可以进 行重用分析，所有的人员若按照框架的思想来分析事务。框架组件的复用 可以大规模地提高软件的开发效率、软件质量、软件可靠性和协同性，并 且提高了核心设计的质量。 武汉工程大学硕士学位论文 2 ) 扩展性：框架具有灵活的扩展性，根据某个领域内的框架，开发 人员可以在此框架上进行“二次开发 或者更加具体的开发。通过提供外 在的方法，来扩展已有的接口，框架技术加强了可扩展性，不仅可以增加 领域内的软件结构一致性，建立更加开放的系统，还可以增加代码的重用， 大大提高了软件生产效率和质量。 3 ) 系统结构清晰，易于开发和设计。使w e b 应用具有层次结构清晰， 易于分工协作。 分析了框架之后，下面来看一下j 2 e e 多层软件框架体系结构相关方 面理论技术知识。 软件体系结构及其发展 一个程序或计算机系统的软件体系结构包括一个或一组软件构件、软 件构件的外部的可见特性及其相互关系【5 】【6 】。软件体系结构的发展经过了下 面三个过程： 1 ) 集中式体系结构。它采用分时调度的方法来同时为连接的多个终 端用户提供服务。但随着计算机硬件和计算机网络技术的发展和计算机软 件的规模与复杂度不断增长，这种模式的局限性越来越明显，如硬件投资 高、资源利用率低、可移植性低及不够灵活。 2 ) 两层分布式体系结构。在传统的两层应用程序中，一部分负责数 据输入和业务逻辑处理，一部分负责数据持久存储。两层分布式体系结构 克服了集中式体系结构的缺点，为局域网内并发用户提供了一个不错的方 案。但是当用户增多时，性能开始恶化。在客户栅服务器计算模式发展的 初期，普遍采用的软件体系结构是两层模型。 3 ) 三层和多层分布式体系结构。为了解决两层体系结构中的问题， 软件业界开发了三层体系结构，即应用程序被分解成三个不同的逻辑层， 每层都有一组定义好的接口。三层体系结构如图2 1 。客户层( c l i e n t t i e r ) 是应用系统的用户界面，是用户接口和请求的发出地。服务器层( s e r v e rt i e r ) 也称业务层，控制着整个业务系统的处理流程。典型应用是w e b 服务器和 6 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 运行业务代码的应用程序服务器。数据层( d a t at i e r ) 包含的是应用程序需要 的数据，典型应用是关系型数据库和其他后端( b a c k - e n d ) 数据资源。 ，t 口_ 凹2 1 三层体系结构示震幽 j 2 e e 多层体系结构 j 2 e e 降低了开发多层应用程序的费用和复杂性，同时对现有应用程序 的继承提供强有利的支持。它与传统的互联网应用程序模型相比，有着不 可比拟的优势。 在传统模式中，由于客户担当过多的角色而显得臃肿，在这种模式中， 第一次部署时候容易，但是难于升级或改进，伸展性也不理想，而且常基 于某种专有协议( 通常是某种数据库协议) ，它使得重用业务逻辑( 业务过程) 和界面逻辑非常困难。 在j 2 e e 基于分布式的多层应用模型中，应用逻辑按功能划分为不同的 组件，各个应用组件根据他们所在的层分布在不同的机器上。j 2 e e 多层应用 模型设计的目的是为了解决两层模式c s 模式( 客户端服务器) 难于升级、 可伸展性差等的弊端，而且一个多层化应用能够为每种不同的服务提供一 个独立的层嗍网。 j 2 e e 分步式多层体系结构的应用模型一般是： 1 ) 运行在客户端机器上的客户层( c l i e n t t i e r ) ：在w 曲应用中，客户 端机器运行的浏览器负责实现用户界面； 2 ) 运行在服务器上的w e b 层( w e bt i e r ) ：完成某些动态内容显示， 用来处理与用户的交互； 武汉工程大学硕士学位论文 3 ) 运行在服务器上的业务逻辑层( b u s i n e s st i e r ) ，业务层的实现多 为多个e j b 组件之间的共同协作； 4 ) 运行在e i s ( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 服务器上的企业信息系 统层：为系统提供底层数据，通常由多个数据库组成。 目前，为提高j 2 e e 多层架构的可重用性，比较普遍的技术是在基于 j 2 e e 的多层架构上使用已经开发出的框架技术，这些框架在提高了开发人 员的效率的同时，也减轻了开发人员的负担。开发者可以将不同层上的框 架集成到一起，从而从繁杂的底层编码中解脱出来。 在构建w e b 应用时，用户请求的处理、业务逻辑处理以及数据的持久 化是必须仔细考虑的因素，而且也是大部分应用必须具备且较为复杂的职 责。因此日前针对这三方面人们开发了很多框架，如图2 2 所示： 图2 2j 2 e 霸g 构上b 9 框架 1 ) 应用于j 2 e ew e b 表示层的框架【1 0 1 s t r u t s 框架：是目前非常流行的一种企业级w e b 开发框架，是v _ a p a c h e 软件组织负责开发的一个开源项目。s t r u t s 主要是采用s e r v l e t c - 和j s p 技术来实现，把s e r v l e t 、j s p 、自定义标签和信息资源集成到一个 统一的框架中，关注于c o n t r o l l e r 流程，开发人员利用其进行开发 时不用再自己编码实现全套m v c 模式，极大的节省了时间。 t u r b i n e 框架：这是_ a p a c h e 开发的基于s e r v l e t 开源项目。它的速度 一般比较快，基于s e r v i c e 的方式提供各种服务。 c o c o o n 框架：这p v _ a p a c h e 的开源项目。基于x m l 和x s p 技术，其 中，( x s p 是在x m l 静态文档中加入j a v a 程序段后形成的动态江l 文档) 。特点是可以与多种数据源交互，包括文件系统，数据库， 8 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 l d a p , x m l 资源库，网络数据源等。 j a t o 框架：这是s u n 推出的一个商业性框架，主要应用技术是j s p , t a 酉i b ，j a v a b e a n 等。它是一个成熟的、强大的、基于j 2 e e 标准的 面向于开发w e b 应用程序的应用框架。j a t o 可适用于中、大及超 大规模的w e b 应用。但是它也不是一个企业层的应用框架，也就 是说它不会直接提供创建e j b 、w e bs e r v i c e 等企业级组件的方法， 但用它可以构造出访问企业层组件的客户应用。 2 ) 应用于业务层的框架 s p r i n g 框架：s p r i n g 是一个服务于所有层面的应用框架，具有维护 容易、分层清楚、速度快、代码少、支持对象关系映射( o b j e c t r e l a t i o n a lm a p p i n g ，简称o r m ) 技术与a o p 概念等优点。s p r i n g 带来的好处有面向接口的编程，业务对象的依赖注入，一致的数 据存取框架和声明式的事务处理，统一的配置文件等，更重要的 是s p r i n g 既是全面的又是模块化的，s p r i n g 有分层的体系结构，这 意味着能选择仅仅使用它任何一个独立的部分，而它的架构又是 内部一致的。 w a f 框架：w a f 是w e b a p p l a t i o nf r a m e w o r k 的简称，是s u n 蓝皮 书例子程序中提出的应用框架。实现m v c 和其他良好的设计模式。 p i c o c o n t a i n e r ：p i c o c o n t a i n e r 也是一个基于反转控制脏入依赖的业 务逻辑层框架，该框架有效的管理业务逻辑对象的关系以及生命 周期，使开发人员写出高效的易于测试和维护的代码。 3 ) 应用于数据持久层的框架主要有： h i b e r n a t e 框架：h i b e r n a t e 是一个面向j a v 稠：境的对象关系数据库 映射工具。它不仅仅管理j a v a 类到数据库表的映射，还提供数据查 询和获取数据的方法，可以大幅度减少开发时人工使用s q l 和 j d b c 处理数据的时间。h i b e r n a t e 的目标是实现开发者关于数据持 久化相关方面的编程任务。 9 武汉工程大学硕士学位论文 l b a t i s ：i b a t i s 是一个功能强大实用的s q l m a p - v 具，不同于其它 o r m i 具( h i b e r n a t e ) ，它是将s q l 语句映射成j a v a 对象。i b a t i s 以 s q l 开发的工作量和数据库移植性上的让步，为系统设计提供了 更大的自由空间。有i b a t i s 代码生成的工具，可以根据d d l 自动生 成i b a t i s 代码，能减少很多工作量。 j d o ：j d o 是面向大型信息系统的一个j a v a 灵j 象持久化方案。j d o 是一个通用持久性框架，潜在地可以处理任何类型的数据源。 3 ) j 2 e e 的特点 j 2 e e 平台包含了一整套开发基于组件的多层的企业级应用的规范，也 就是为各种不同的技术定义一个j a v a 的规范，使这些不同的技术结合起来， 在j a v a 平台上构建强壮的企业级应用。从这一点来看，j 2 e e 这个概念应该 是涵盖j 2 m e 和j 2 s e 的。 j 2 e e 不仅巩固了标准版本中的许多优点，例如“w r i t eo n c e , r u n a n y w h e r e ”的特性【1 1 1 ，还提供了在网络应用中保护数据的安全模式，并提 供了对一些流行技术( 如e j b ，s e r v l e t 及以l ) 的全面支持。其特点是： 1 ) 安全性：j 2 e e 有良好的安全控制和状态控制机制，这使得整个应 用具有统一的状态控制规则，这样也可以使电子商务的开发更加简单可 靠，为客户提供更好的服务，不会让用户进入到不该进入的页面而引起状 态的混乱，增加了系统的安全性。 2 ) 可移植性：j a v a 是一个跨平台的语言，在任何平台上，只要有j v l v i ， 就可以执行j a v a 程序。j a v a 语言的这种特点使j 2 e e 具有很好的可移植性。 3 ) 面向对象的编程语言：j 2 e e 平台是建立在j a v a 语言基础上的，j a v a 是一种面向对象语言，具有丰富的数据类型和强大的功能。面向对象的设 计方法不但可以设计复杂的系统，还可以使w e b 应用程序具有良好的扩展 性和维护性，深受w e b 开发人员的欢迎。 4 ) 多层体系结构：层次分工明确，结构清晰及维护成本低。 j 2 e e 多层框架的利弊 1 0 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 目前，j 2 e e 多层体系架构上已经开发出了很多框架，开发者可以将不 同层上的框架集成到一起，这大大减轻了开发人员的负担，提高了开发效 率，也能够让开发人员从繁杂的底层编码中解脱出来。 分层架构模式把应用系统组织成一个层次结构分明的系统，每一层为 上层服务，同时也作为下层的客户端( 使用下层的功能为本层服务) 。通过 这种分层思想，允许每层用不同的方法实现，因此为软件重用提供了强大的 支持，同时也有利于系统以后的维护和扩展。 分层架构模式是最常用的软件体系架构模式，该模式有以下优点： 1 ) 层次的复用性。每个层次都有很好的抽象接口，有良好的复用性。 2 ) 支持基于抽象程度递增的系统设计，这种设计易于把复杂系统按 递增的步骤进行分解，使系统易于模块化。 3 ) 支持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此，功 能的改变最多影响相邻的上下层。 4 ) 可替换性，独立的层次设计很容易被功能相同的模块替换。 同时，多层框架也有它不足的一面。有时，一些低效率分层架构因为 高层过分依赖底层的服务，必须穿过许多中间层进行数据的传送，影响了 开发效率；有些分层架构开发部署也比较复杂。从分层后开发项目的效率 和代码的复杂度来看，j e e e 框架的分层架构是利大于弊的。 2 2m v c 设计模式和s t r u t s 框架 2 2 1m v c 模式研究 m v c ( m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r ) 是目前非常流行的一种软件设计模式。 m v c 首先被应用在s m a l l t a l k 8 0 环境中，现在随着网路的飞速发展，m v c 模式在w e b 应用开发中也得到了广泛的应用。这样就把一个应用程序分为 m o d e l ( 模型) 、v i e w ( 视图) 和c o n t r o l l e r ( 控制器) 三个层次： 视图( v i e w ) ：是模型的表示，提供用户交互界面。视图向用户显示 武汉工程大学硕士学位论文 相关的数据，并能接收用户的输入数据，当模型状态发生变化时，视图应 该得到通知，以便更新。 模型( m o d e l ) ：就是业务流程、状态的处理以及业务规则的制定。模 型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说 舢c 的主体部分。 控制器( c o n t r o l l e r ) ：可以理解为接受来自于用户的请求，将模型与 视图匹配在一起，共同完成用户的请求。划分控制层的作用也很明显，它 清楚地告诉开发者，选择什么样的模型，选择什么样的视图，可以完成什 么样的用户请求。一个模型可能对应多个视图，一个视图可能对应多个模 型。它们分别担负不同的任务，m v c 设计模式处理流程如图2 3 所示【1 2 】： 图2 3m v c 设计模式处理流程图 m v c 的处理流程可以描述为：首先由控制器接收客户的请求，并决定 应该调用哪个视图进行显示或哪个模型来进行业务处理，如果用户请求为 某个视图，直接将视图显示给用户，如果请求为调用某个模型，则模型利 用业务逻辑来处理用户的请求，最后由控制器调用相应的视图，并返回更 1 2 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 新后数据，通过表示层将结果呈现给用户。 如果将m v c 运用n 4 , 型应用程序中，会给开发人员带来额外的工作 量，增加应用程序的复杂性，因此不适合用m v c 模式开发小型应用系统程 序。对于开发存在大量用户界面，并且业务逻辑复杂的大型应用程序，引 入m v c 架构模式将会使软件在健壮性、代码重用和结构优化方面进入一个 新的台阶。尽管在最初构建框架时会花费一定的工作，但从长远的角度来 看，它会大大提高后期软件开发的效率和可维护性。 2 2 2s t r u t s 框架及流程分析 s t r u t s 是一个免费的、开源的w e b 层应用框架，它是m v c 设计模式 具体实现，为开发人员提供强壮的、可重用的、可扩展的应用系统开发框 架，减少了开发者运用m v c 设计w e b 应用的时间，提高开发效率，缩短 开发周期。 s t r u t s 框架分析 s t r u t 提供了对开发m v c 系统的底层支持，它采用的主要技术是 s e r v l e t 、j s p 和c u s t o mt a g l i b r a r y 。作为一个m v c 的框架，s t r u t s 继承了 m v c 设计模式的所有特性和优点，对m o d e l 、v i e w 和c o n t r o l l e r 都提供 了对应的实现组件，s t r u t s 实现的m v c 框架图如图2 4 所示： 毕，。、 1 ( 控制器) k v b r o w s e ri - 勰1 | 扩a j a v a b e a n e ，b i 。( 浏览器) r ( 模型) r 1 ( 视图) ix 触i o l l7 图2 4 s t r u t s 实现的m v c 框架 由上图可知，s t r u t s 应用框架按照m v c 模式的设计思想划分为三个组 武汉工程大学硕士学位论文 成部分，对应上面的框架图【1 2 1 ，下面对三个组成部分进行介绍。 1 ) 控制器( c o n t r o l l e r ) ：控制器从客户端接受请求，并且选择执行相应 的业务逻辑，然后把响应结果送回到客户端。 控制器由a c t i o n s e r v l e t 类和a c t i o n 类来实现。a c t i o n s e r v l e t 是一个通 用的控制组件，主要负责接受用户请求信息。这个控制组件提供了处理所 有发送到s t r u t s 的h 兀p 请求的入口点。它截取和分发这些请求到相应的 动作类( 这些动作类都是a c t i o n 类的子类) 。a c t i o n s e r v l e t 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。a c t i o n 类 负责调用模型的方法，更新模型的状态，并帮助控制应用程序的流程。 对于小型项目来说，a c t i o n 本身也可以完成一些实际的业务逻辑。对 于大型的项目来说，为了将请求与业务逻辑分开，a c t i o n 充当用户请求和 业务逻辑之间的适配器( a d a p t o r ) ，根据用户的请求调用相关的业务逻辑 对象。a c t i o n 没有实现应用程序的业务逻辑，应用程序的业务逻辑是由 j a v a b e a n 或者e j b 来完成的，a c t i o n 类只侧重于控制应用程序的流程。这 样可以提高应用程序的灵活性和可重用性。 2 ) 模型( m o d e l ) ：模型通常以一个或多个j a v ab e a n 的形式存在，用来 表示应用程序的状态和业务逻辑。这些b e a n 分为三类：a c t i o nf o r m 、 a c t i o n 、j a v a b e a n 或e j b 。a c t i o nf o r m 通常被称之为f o r m b e a n ，封装了 来自于c l i e n t 的用户请求信息，如表单信息。开发者可以利用它派生子类 对象，利用它和s t r u t s 提供的自定义标签库结合可以实现对客户端的表单 数据的良好封装和支持，a c t i o n 处理器对象可以直接对它进行读写。通过 a c t i o n f o r m 组件对象实现了对v i e w 和m o d e l 之间交互的支持。s t r u t s 通常建议使用一组j a v a b e a n 表示系统的内部状态，根据系统的复杂度也 可以使用像e n t i t ye j b 和s e s s i o ne j b 等组件来实现系统状态。s t r u t s 建 议在实现时把“做什么 ( a c t i o n ) 和“如何做”( 业务逻辑) 分离。这样 可以实现业务逻辑的重用。 3 ) 视图( v i e w ) ：主要由j s p 文件生成页面来完成视图，在j s p 文件 1 4 第2 章j 2 e e 介绍及框架技术分析 中没有业务逻辑和模型信息，只有标签，这些标签可以是标准的j s p 标签 或客户自定义标签。s t r u t s 提供的自定义标签可以和系统的m o d e l 部分进 行完美的交互，通过使用标签创建的j s p 表单，可以实现和m o d e l 部分中 的a c t i o n f o r m 的映射，完成对用户数据的封装。 a c t i o n f o r m b e a n 属于视图模块，也是一种j a v a b e a n ，s t r u t s 利用 a c t i o n f o r m b e a n 来进行视图和控制器之间表单数据的传递，它的过程是这 样的：s t r u t s 将用户输入的表单数据保存在a c t i o n f o r mb e a n 中，然后 a c t i o n f o r mb e a n 把数据信息传递给控制器，控制器可以修改a c t i o n f o r m b e a n 中的数据，j s p 文件使用s t r u t s 标签读取修改后的a c t i o n f o r m b e a n 的 信息，重新设置页面显示。 工作流程分析 下面来分析一下s t r u t s 框架的工作流程。对于采用s t r u t s 框架的w e b 应用程序，在w e b 应用启动时s t r u t s 框架就会加载并初始化a c t i o n s e r v l e t ， a c t i o n s e r v l e t 从s t r u t s c o n f i g x m l 中读取配置信息，并把配置信息存放到各 种配置对象中。当接受到用户请求时，执行以下流程【1 3 1 ，如图2 5 所示： 1 ) 检索和用户请求匹配的a c t i o n m a p p i n g 对象，若不存在，返回用户 请求路径无效的信息。 2 ) 若a c t i o n f o r m 对象不存在，则新建一个，并把客户提交的表单数 据保存到该对象中。 3 ) 根据配置信息决定是否需要表单验证。若需要验证，则调用 a c t i o n f o r m 对象中的v a l i d a t e 0 方法。 4 ) 如果a c t i o n f o r m 的v a l i d a t e 0 方法返回n u l l 或返回一个不包含 a c t i o n m e s s a g e 的a c t i o n e r r o r s 对象，就表示表单验证成功；返回包含一个 或多个a c t i o n e r r o r s 的a c t i o n e r r o r s 对象，就表示表单验证失败。此时， a c t i o n s e r v l e t 将直接把请求转发给客户提交表单的j s p 组件，不再创建 a c t i o n 对象并调用a c t i o n 的e x e c u t e o 方法。 5 ) a c t i o n s e r v l e t 根据配置文件信息决定将请求转发给哪个a c t i o n 。 武汉工程大学硕士学位论文 a c t i o n s e r v l