Java Web整合开发王者归来

1、第1章 Java Web开发概述在计算机发展历史上，网络的出现是个重要的里程碑。网络在计算机技术中发挥着越来越重要的作用。如果说上个世纪是桌面程序的时代，那么本世纪无疑就是网络程序的 时代。1.1 Web相关概念Web程序也就是一般所说的网站，由服务器、客户端浏览器以及网络组成。Web程序的好处是使用简单，不需要安装、学习，有一台电脑、一根网线就可以使用。截至2006年底，互联网上的网站数量已经超过了1亿大关，中国的网站也已经有200万之多了，可见网络程序的影响力。但Web程序又不是一般意义上的网站。网站的目的是提供信息服务，重在内容，程序往往比较简单。但一个商用的Web程序往往比较复杂，背后

2、结合数据库等技术，例如ERP系统、CRM系统、财务系统、网上办公、网上银行、在线业务办理等。下面从专业上解释一下Web程序相关的几个概念。1.1.1 胖客户端程序RCP桌面程序（Desktop Program）也叫胖客户端程序（Rich Client Program，简称RCP）。因为桌面程序需要安装到计算机上才能运行，并会导致计算机软件的体积越来越大，因此人们形象地称桌面程序为胖客户端程序。计算机上安装的任何程序都是RCP。例如办公软件Word、Excel，聊天工具QQ、MSN，播放软件Media Player、Flash Player、图像制作软件PhotoShop等。RCP的优点很明显，

3、只要安装上了软件，就能高效地使用软件的功能。RCP的缺点也很明显，就是需要安装才能使用，并且会占用大量的硬盘资源。如果某个公司的1000台电脑都要使用Word功能，那么这1000台电脑都要安装Word。1.1.2 瘦客户端程序TCP与胖客户端程序相对的是瘦客户端程序。瘦客户端程序（Thin Client Program，简称TCP）一般表现为Web程序，它的特点是不需要在客户端安装便能使用，只要计算机能上网就行。瘦客户端程序将软件功能的重点集中放到了服务器上，服务器端只需要提供服务。目前流行的概念“软件即服务”SAAS（Software-as-a-service），就是一种非常流行的瘦客户端应

4、用。它是通过Internet提供软件的模式，用户不用再购买软件，而改用向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动，且无需对软件进行维护、升级。目前，越来越多的Web 2.0概念的应用也都是瘦客户端的应用，随着技术的不断进步，瘦客户端程序的体验也越来越丰富。Google已经提供了许多功能强大的Web程序，例如在线Word、Excel、PDF等功能，用于取代桌面程序。相信在不久的将来，会有越来越多的TCP应用的出现。1.1.3 B/S与C/S结构按照是否需要访问网络，程序可分为网络程序与非网络程序。其中网络程序又可分为B/S结构与C/S结构。C/S是指客户端（Client）/服务器（Serv

5、er）模式。这种模式的客户端中需要安装一个RCP程序。RCP程序负责与服务器进行数据交换。一般的网络程序都是C/S结构，例如QQ、MSN、PP Live、迅雷等、eMule等。以往基于客户、服务器的C/S结构应用程序存在很多缺点，它需要安装客户端程序。当应用程序升级时，客户端同样需要下载升级程序才能使用新的功能。这样无形中会给客户端带来一定的麻烦，限制了该应用程序的广泛使用。当今更多的下载软件、即时通信软件等都是C/S结构的应用程序。B/S是指浏览器（Browser）/服务器（Server）模式。一般的网站都是B/S结构的，例如Google、Baidu。Web应用程序的访问不需要安装客户端程序

6、，可以通过任一款浏览器（例如IE或者Firefox）来访问各类Web应用程序。当Web应用程序进行升级时，并不需要在客户端做任何更改。和C/S结构的应用程序相比，Web应用程序可以在网络上更加广泛地进行传播和使用。1.2 Web开发背景知识在了解如何开发Web应用程序之前，很有必要首先了解一下这些应用程序的运行平台和环境。下面就重点介绍Web应用程序所涉及的Web开发的背景相关知识，包括基本访问原理，HTTP协议，Web浏览器以及Web服务器。1.2.1 Web访问基本原理下面我们回想一下平时浏览网页的过程中，浏览器和服务器端都发生了什么变化，网站是怎么实现请求和响应功能的。图1.1清晰地显示

7、了浏览器访问Web服务器的整个过程。（1）用户打开浏览器（如IE、Firefox等），输入网站的URL地址，也就是通常所说的网址。这个地址告诉浏览器要访问互联网中的哪台主机。图1.1 浏览器访问Web过程（2）浏览器寻找到指定的主机之后，向Web服务器发出请求（request）。（3）Web服务器接受请求并做出相应的处理，生成处理结果，大多数生成HTML格式，也有其他响应的格式。（4）服务器把响应的结果返回发送给浏览器。（5）浏览器接收到对应的响应结果后，在浏览器中显示响应结果，比如Web页面。1.2.2 HTTP超文本传输协议了解了浏览器与Web服务器之间的交互关系之后，再来认识一下负责浏览

8、器与Web服务器之间交互的桥梁：HTTP超文本传输协议。HTTP协议是浏览器和服务器之间的应用层通信协议，它是基于TCP/IP之上的协议，不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪一部分内容首先显示（如文本先与图形）等。在WWW中，“客户”与“服务器”是一个相对的概念，只存在于一个特定的连接期间，即在某个连接中的客户在另一个连接中可能作为服务器。WWW服务器运行时，一直在TCP80端口（WWW的默认端口）监听，等待连接的出现。下面介绍基于HTTP协议的客户/服务器模式的信息交换过程，它分4个过程：建立连接、发送请求信息、发送响应信息、关闭连接。q 建立连接：连接的建立是通过

9、申请套接字（Socket）实现的。客户打开一个套接字并把它约束在一个端口上，如果成功，就相当于建立了一个虚拟文件。以后就可以在该虚拟文件上写数据并通过网络向外传送。q 发送请求：打开一个连接后，客户机把请求消息送到服务器的停留端口上，完成提出请求动作。HTTP/1.0请求消息的格式为：请求消息=请求行(通用信息|请求头|实体头) CRLF实体内容请求行=方法请求URLHTTP版本号CRLF方法=GET|HEAD|POST|扩展方法URL=协议名称+宿主名+目录与文件名请求行中的方法描述指定资源中应该执行的动作，常用的方法有GET、HEAD和POSTq 发送响应：服务器在处理完客户的请求之后，要

10、向客户机发送响应消息。HTTP/1.0的响应消息格式如下：响应消息=状态行(通用信息头|响应头|实体头)CRLF实体内容状 态 行=HTTP版本号状态码原因叙述状态码表示响应类型1：保留；2：表示请求成功地接收；3：完成请求客户需进一步细化请求；4：客户错误；5：服务器错误。响应头的信息包括：服务程序名，通知客户请求的URL需要认证，请求的资源何时能使用。q 关闭连接：客户和服务器双方都可以通过关闭套接字来结束TCP/IP对话。%提示：网络连接是比较底层的技术，各种Web开发技术已经对细节进行了封装，开发者只需要了解即可。1.2.3 Web浏览器目前，有很多Web浏览器，但是比较普及和流行的为

11、Microsoft公司的Internet Explorer（IE）和Mozilla基金会的Firefox浏览器。这两个浏览器都能很好地支持最新、最好的HTML表示标准，以及各种HTML扩展功能。另外，它们也都能支持JavaScript脚本语言以及类似Applet的Java小程序运行。其他的浏览器还有傲游浏览器（Maxthon）、腾讯TT浏览器、Opera，以及Google最新推出的谷歌浏览器（Chrome）等。1.2.4 Web服务器在服务器端，与通信相关的处理都是由服务器软件负责，这些服务器软件都由第三方的软件厂商提供，开发人员只需要把功能代码部署在Web服务器中，客户端就可以通过浏览器访问

12、到这些功能代码，从而实现向客户提供的服务，下面简单介绍常用的服务器。q IIS是微软提供的一种Web服务器，提供对ASP语言的良好支持，通过插件的安装，也可以提供对PHP语言的支持。q Apache服务器是由Apache基金组织提供的一种Web服务器，其特长是处理静态页面，对于静态页面的处理效率非常高。q Tomcat也是Apache基金组织提供的一种Web服务器，提供对JSP和Servlet的支持，通过插件的安装，同样可以提供对PHP语言的支持，但是Tomcat只是一个轻量级的Java Web容器，像EJB这样的服务在Tomcat中是不能运行的。q JBoss是一个开源的重量级的Java W

13、eb服务器，在JBoss中，提供对J2EE各种规范的良好支持，而且JBoss通过了Sun公司的J2EE认证，是Sun公司认可的J2EE容器。q 另外J2EE的服务器还有BEA的Weblogic和IBM的WebSphere等，适合大型的商业应用。这些产品的性能都是非常优秀的，可以提供对J2EE的良好支持。用户可以根据自己的需要选择合适的服务器产品。1.3 Web开发技术发展历史在了解了Web应用程序的基本背景知识之后，下面将重点介绍Web应用程序的开发方法和过程，了解开发Web应用程序的各类技术，以及这些技术的发展过程和优缺点。1.3.1 传统的Web服务器模式开发传统的Web应用开发仅仅能够提

14、供有限的静态Web页面（HTML静态页面），每个Web页面的显示内容是保持不变的。这种模式开发的Web应用很不利于系统的扩展，如果网站需要提供更多新的信息资料时，就只能修改以前的页面或者重新编写HTML页面并提供链接。而且Web网站的信息更新周期一般都比较长（因为需要重新编写代码）。总结起来，传统Web应用开发模式存在如下多个不足：q 不能提供及时信息，页面上提供的都是静态不变的信息。q 当需要添加新的信息时，必须重新编写HTML文件。q 由于HTML页面是静态的，所以并不能根据用户的需求提供不同的信息（包括不同的内容和格式），并不能满足多样性的需求。静态页面的应用程序存在着这么多的缺点，决定

15、了这种模式必然不能适应大中型系统和商业需求。因此，很快因特网软件工程师转向了CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口），系统能够提供页面的动态生成。1.3.2 动态展现页面技术当发布全部为静态页面的Web应用程序（即传统Web服务器模式开发）时，随着企业业务的增多，HTML页面程序会越来越多，非常不利于后期代码的维护，而且新信息发布过程非常麻烦。所以建立一个动态Web应用程序就显得非常重要。一方面可以根据访问者的不同请求返回不同的访问信息，即满足服务的多样性；另一方面，可以直接通过后台管理页面发布和修改信息即可，再也不需要修改页面程序或者添加更多页面程序。动态We

16、b应用程序的建立，可以给客户提供及时信息以及多样化服务，可以根据客户不同请求，动态地返回不同需求信息。下面将一一介绍创建动态页面的方法和技术。1.3.3 CGI实现页面的动态生成实现动态输出的CGI程序是运行在服务器端的，根据不同客户端请求输出相应的HTML页面，然后Web服务器再把这个静态页面返回给浏览器作为客户端的响应。具体的CGI操作流程如图1.2所示。首先用户需要在浏览器地址栏输入URL地址或者单击链接来调用相应的CGI程序，例如图1.2 CGI的操作过程%注意：CGI程序在服务器端执行，并可以和Web服务器在同一个主机上。最流行的CGI语言是Perl和shell脚本，但是也可以使用C

17、、C+以及Java等语言进行编写。CGI可以访问存储数据库中的数据或者其他系统中的文件，实现动态生成的效果。虽然CGI实现了网站动态性，但是CGI也存在很多的不足之处：q 需要为每个请求启动一个操作CGI程序的系统进程。如果请求非常频繁，这将会带来很大的开销。q 需要为每个请求加载和运行一个CGI程序，这也将带来很大的开销。q 需要重复编写处理网络协议的代码以及进行编码，这些工作都是非常耗时的。前面已经介绍过了Java语言可以用来编写CGI程序。但遗憾的是，使用Java编写的CGI程序执行效率更加低下。这是因为要执行一个Java编写的CGI程序，除了首先需要启动一个系统进程之外，还要在进程中启

18、动一个JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机），然后才能在JVM中执行Java CGI程序（读者应该对Java程序的运行机制有所了解）。为了解决CGI所留下来的问题，Java推出了Servlet规范。在节将重点向读者介绍Servlet的基本原理。1.3.4 Java Servlet：改进的CGI由前面讨论知道，使用Java编写的CGI程序需要为每个请求都启动一个系统进程以及JVM，这大大降低了执行效率。如果能有办法取消这些开销，即只需要启动一个操作系统进程以及一个JVM映像，基于Java的CGI就能得到很好的改善。Servlet正是基于这样的想法才产生的。另外，可知J

19、ava可以在运行的时候动态地进行加载，所以可以利用这样的功能加载新的Java代码来处理新的请求。这样就可以只启动一次服务器进程，而且只需要加载一次JVM，之后这个JVM再加载另外的类。基于这样的思想而出现的Servlet执行效率就高得多了。和传统的CGI程序相比，Servlet有如下几个 优点：q 只需要启动一个操作系统进程以及加载一个JVM，大大降低了系统的开销。q 如果多个请求需要做同样处理的时候，这时只需要加载一个类，这也大大降低了开销。q 所有动态加载的类可以实现对网络协议以及请求解码的代码共享，大大降低了工 作量。q Servlet能够直接和Web服务器交互，而普通的CGI程序不能。

20、Servlet还能够在各个程序之间共享数据，使得数据库连接池之类的功能很容易实现。Sun公司在上世纪90年代末就发布了基于Servlet的Web服务器。为了确保加载的各个类之间不起冲突，已经建立了一个称为Java Servlet API（应用编程接口）的编码标准。现在基本上所有的服务器都遵循这个编码标准，所以Servlet有很好的移植性。现在的Web服务器（例如Tomcat）已经集成了Servlet容器，Servlet容器负责管理加载、卸载、重新加载和执行Servlet代码等操作。看下面一个比较典型的Servlet Java源代码：public class HelloWorldTest ext

21、ends HttpServlet public void doTest(HttpServletRequest request,HttpServletResponse reponse) throws IOException,ServletException String msg = "登录成功"/ 页面内容 response.setContentType("text/html");/ 设置ContentType类型 PrintWriter out = response.getWriter();/ 使用out向浏览器输出 out.println("

22、<html>"); out.println("<head>"); out.println("<title>JSP 2.0 Test</title>"); out.println("</head>"); out.println("<body>"); out.println(msg); out.println("</body>"); out.println("</html>"

23、);从这段代码可以看出，Servlet重复使用了PrintWriter.println()方法来输出相应的HTML页面，以达到动态生成HTML页面的效果。虽然Servlet改变了传统CGI程序的缺点，但是它也有不足的地方：Servlet可以建立动态生成的网页，而网页中可以包含从服务器端的Java对象所获得的数据。但是Servlet生成网页的方法是在Java类中嵌入HTML标签和表达式。也就是说对HTML做一个小小的改动时，都需要修改和重新编译Servlet源文件，然后重新部署到Servlet容器中。或许设计HTML页面和编写Servlet代码的人不是同一个人，这就使得修改Servlet变得非常

24、 麻烦。1.3.5 JSP：Servlet的模板Java Server Pages（JSP）是一种实现普通静态HTML和动态HTML混合编码的技术，它是Servlet API的一个扩展。由于JSP页面在编译成Servlet之前也是可以使用的，所以它具有了Servlet的所有优点，包括访问Java API。又由于JSP是嵌入到Servlet中关于应用程序的一般表达代码，所以可以把它看成一种“彻底”的Servlet。访问一个JSP网站的过程如图1.3所示。图1.3 JSP页面访问示意图JSP技术的设计目的是使得构造基于Web的应用程序更加容易和快捷，而这些应用程序能够与各种Web服务器、应用服务器、浏览器和开发工具很好地共同工作。JSP网页可以非常容易地与静态模板结合，包括HTML或XML（Extensible Markup Language，简称XML）片段，以及生成动态内容的代