典型Java Web開(kāi)發(fā)框架模型的研究

張烈超 胡迎九

(武漢交通職業(yè)學(xué)院, 湖北 武漢 430065)

當(dāng)前，信息技術(shù)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要引擎，作為信息技術(shù)的核心，軟件應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的重要性不言而喻。Java Web是軟件開(kāi)發(fā)的主要模式之一，Java Web采用流行的J2EE架構(gòu)，即采用基于MVC(Model,View,Controller)的分層設(shè)計(jì)思想，對(duì)數(shù)據(jù)持久層(Model層，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取)、業(yè)務(wù)邏輯控制層(Controller層，即業(yè)務(wù)邏輯請(qǐng)求)及視圖層(View層，即用戶顯示)實(shí)行分開(kāi)處理模式[1]。隨著開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展及軟件應(yīng)用業(yè)務(wù)需求復(fù)雜性的提升，Java Web后臺(tái)框架技術(shù)也隨之快速發(fā)展，流行的Java Web框架較多，繁雜的框架及多種與框架相關(guān)的新理念令開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)者無(wú)所適從。此外，中大型的項(xiàng)目開(kāi)始采用分布式技術(shù)、微服務(wù)技術(shù)等，對(duì)開(kāi)發(fā)者的要求更高,越是如此，越要學(xué)習(xí)底層的基本原理[2]。鑒于此，作者選擇Java Web框架中幾種典型的Java Web框架開(kāi)發(fā)模型加以介紹，有以下幾種：(1)EJB；(2)JSP/Servlet; (3)SSH(Struts+Spring+Hibernate); (4)SSM(Spring+SpringMVC+Mybatis);(5)SpringBoot。EJB因其復(fù)雜性被其他模型替代；SpringBoot及后續(xù)的框架目前是較多軟件開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)者首選的框架開(kāi)發(fā)模式，為軟件開(kāi)發(fā)帶來(lái)便捷性的同時(shí)并大大縮短了軟件開(kāi)發(fā)周期，但它是由SSM框架發(fā)展而來(lái)，故開(kāi)發(fā)者需要重點(diǎn)掌握SSM框架模型運(yùn)行機(jī)制。鑒于以上原因，本文重點(diǎn)討論JSP/Servlet、SSH、SSM三種框架模型，通過(guò)此三種模型基于MVC分層設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)過(guò)程的對(duì)比，給出各種模型的優(yōu)缺點(diǎn)及其適應(yīng)性，并分析各模型在分層實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要注意的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟，為開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)提供借鑒思路。

1 JSP/Servlet、SSH、SSM三種模型技術(shù)特點(diǎn)及適應(yīng)性

JSP/Servlet是Java Web早期的開(kāi)發(fā)模型，就個(gè)人觀點(diǎn)，同SSH、SSM框架比較，JSP/Servlet算不上真正的框架模型，因?yàn)槭褂迷撃Ｐ退婕暗腗VC分層業(yè)務(wù)及邏輯編碼工作均由用戶完成，而使用SSH、SSM框架，相應(yīng)環(huán)節(jié)中開(kāi)發(fā)人員只需清晰系統(tǒng)參數(shù)配置流程并按模型要求正確配置模型所需的參數(shù)，系統(tǒng)便可自動(dòng)幫助開(kāi)發(fā)人員完成數(shù)據(jù)持久層(Model層，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作)的封裝，并按需求完成與業(yè)務(wù)邏輯控制層(Controller層)的無(wú)縫對(duì)接，即將數(shù)據(jù)層注入至業(yè)務(wù)邏輯控制層，讓模型自動(dòng)完成復(fù)雜數(shù)據(jù)存取及業(yè)務(wù)管理工作，無(wú)需編寫(xiě)大量代碼。后階段開(kāi)發(fā)者則可將重心放至業(yè)務(wù)邏輯控制層(Controller層)與視圖層(View層)相關(guān)工作，即完成數(shù)據(jù)提取及頁(yè)面展示的工作，從而大大縮短開(kāi)發(fā)流程及時(shí)間。需要強(qiáng)調(diào)是，SSH、SSM模型功能較JSP/Servlet模型要強(qiáng)大，但透徹理解JSP/Servlet模型中的Servlet運(yùn)行機(jī)制并靈活運(yùn)用是學(xué)習(xí)SSH、SSM模型的基礎(chǔ);此外，選擇SSH、SSM這兩種組合方式的模型使項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)具有高度的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，同時(shí)可極大提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本；SSH、SSM模型均以Spring框架為核心，兩者的主要不同之處在于MVC的實(shí)現(xiàn)方式(Struts與SpringMVC)及ORM持久化方面(Hibernate與Mybatis)：SSH注重配置開(kāi)發(fā)，其中的Hibernate對(duì)JDBC的完整封裝更加面向?qū)ο蠡?，?duì)增、刪、改、查的數(shù)據(jù)維護(hù)更自動(dòng)化，但SQL優(yōu)化方面較弱，對(duì)學(xué)習(xí)者要求高；SSM更注重注解式開(kāi)發(fā)，且ORM實(shí)現(xiàn)更加靈活，SQL優(yōu)化更簡(jiǎn)便，入門(mén)容易。故當(dāng)前傳統(tǒng)企業(yè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，使用SSH框架比較多，而對(duì)性能要求較高的互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，通常會(huì)選用SSM框架[3]。

下表1給出了三種模型特點(diǎn)的對(duì)照表，通過(guò)表格對(duì)比可知，開(kāi)發(fā)人員若掌握了以上三種模型并熟練運(yùn)用，對(duì)于其他模型的學(xué)習(xí)或應(yīng)用也能起到觸類旁通之效。在實(shí)際應(yīng)用中可靈活選擇合適的開(kāi)發(fā)模型。

表1 JSP/Servlet、SSH、SSM三種模型適用性對(duì)照表

2 JSP/Servlet、SSH、SSM三種模型實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟

基于MVC分層模型中的示圖層是與用戶交互的界面，主要為其他層(數(shù)據(jù)持久層或者業(yè)務(wù)邏輯控制層)傳遞數(shù)據(jù)(根據(jù)業(yè)務(wù)的不同，可分為傳入數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)兩種方式)，用前臺(tái)相關(guān)工具如Bootstrap、JQuery作JSP頁(yè)面展示交互處理,與模型的選擇具有無(wú)關(guān)性。另外，使用經(jīng)典框架與微應(yīng)用中跨平臺(tái)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(如將后端數(shù)據(jù)換轉(zhuǎn)成JSON)等問(wèn)題學(xué)習(xí)者可查閱相關(guān)資料。此處重點(diǎn)討論數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務(wù)邏輯控制層、視圖層各層的核心內(nèi)容，并分析各模型在分層實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要注意的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟。最后根據(jù)各模型思路分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中表Student訪問(wèn)的功能(各模型分析時(shí)以圖或代碼予以展示)。

2.1 JSP/Servlet模型實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟

圖1 利用JDBC實(shí)現(xiàn)的StudentDAO類

圖2 Servlet類的創(chuàng)建

JSP/Servlet是早期Java Web開(kāi)發(fā)框架模型。該模型因簡(jiǎn)單實(shí)用并按MVC三層開(kāi)發(fā)思想實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)層的業(yè)務(wù)，適合初學(xué)者。因此，替代繁瑣而笨重的EJB并迅速成為開(kāi)發(fā)模型利器。該模型中，數(shù)據(jù)持久層利用JDBC實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表操作，由于頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)際開(kāi)發(fā)中通常將這些操作封裝到類中(不同的表，創(chuàng)建獨(dú)立的DAO類，如圖1)，每一個(gè)操作對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立方法，當(dāng)需要使用該操作時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的方法來(lái)完成；業(yè)務(wù)邏輯控制層主要由Servlet來(lái)完成，在Servlet中完成參數(shù)的接收，然后使用參數(shù)調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層，根據(jù)調(diào)用結(jié)果的不同跳轉(zhuǎn)到不同的頁(yè)面,需注意的是，由于安全運(yùn)行機(jī)制需要，每創(chuàng)建一個(gè)Servlet業(yè)務(wù)請(qǐng)求類，必須在web.xml中注冊(cè)，而生成的Servlet類文件，雖然是由java代碼編寫(xiě)，但必須發(fā)布至后臺(tái)tomcat下通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)才能正常運(yùn)行(圖2—圖3)，由于Servlet處理邏輯層業(yè)務(wù)優(yōu)秀特色，部分功能被SSH、SSM框架借鑒；JSP程序主要是做顯示層，從頁(yè)面發(fā)送請(qǐng)求至業(yè)務(wù)邏輯控制層，邏輯層作出響應(yīng)，并將處理后的結(jié)果(數(shù)據(jù))回送至JSP頁(yè)面進(jìn)行展示(圖4)。

圖3 Servlet類的注冊(cè)

圖4 由業(yè)務(wù)層提取結(jié)果至視圖層JSP頁(yè)面展示

雖然 JSP/Servlet模型具有簡(jiǎn)單易學(xué)特點(diǎn)，由于需要開(kāi)發(fā)者手動(dòng)編寫(xiě)所有代碼以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，對(duì)于功能復(fù)雜的系統(tǒng)采用該模型則需更長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期。故被更為優(yōu)秀模型如SSH所取代。

2.2 SSH模型實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟

圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)配置

圖6 操作對(duì)象

圖7 設(shè)置生成DAO及相關(guān)類

圖8 逆向工程生成相關(guān)類

圖9 逆向工程DAO類

圖10 Hibernate與Spring對(duì)接

SSH框架也是流行的Java Web開(kāi)發(fā)框架模型，是JSP/Servlet升級(jí)模型。該模型側(cè)重于配置開(kāi)發(fā)，以Spring框架作為核心，Spring充當(dāng)粘合劑的角色，在持久數(shù)據(jù)層與業(yè)務(wù)層之間通過(guò)配置界面方式(以Myeclipse作為開(kāi)發(fā)工具)完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)置步驟(圖5—圖6)，通過(guò)Hibernate框架逆向工程方式自動(dòng)生成以數(shù)據(jù)表為操作對(duì)象DAO及相關(guān)類(圖7—圖9)，免除了大量代碼的編寫(xiě)，生成的持久層相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)注入Spring與進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)Spring與模型層的對(duì)接(圖10)。需要注意的是，Hibernate框架逆向工程生成的DAO類不能實(shí)現(xiàn)事務(wù)管理，對(duì)接后由Spring框架實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)管理機(jī)制，事務(wù)管理分編程式和聲明式兩種，如果在 DAO程序中有嚴(yán)格的方法命名規(guī)則，在Spring框架配置文件中需予以聲明，否則只需遵循開(kāi)發(fā)規(guī)則命名即可；在業(yè)務(wù)層與視圖層之間，Spring和Struts整合主要的目的就是讓Spring管理Struts中的Action(與Servlet功能類似)，并將業(yè)務(wù)邏輯注入到Action中，可參考相關(guān)資料按照Struts框架的整合步驟即可完成參數(shù)配置，但需重點(diǎn)關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯層注入到Aciton中配置步驟，可采用通用Setter方法注入的方式完成(圖11—圖13)。通過(guò)對(duì)應(yīng)層間的整合，最終SSH實(shí)現(xiàn)基于MVC相關(guān)層的完美整合。

圖11 Struts與Spring對(duì)接配置

圖12 DAO以Setter的方式注入Spring

圖13 Action實(shí)現(xiàn)代碼

SSH框架是Java Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)中被選用較多的框架，曾一度成為事實(shí)上應(yīng)用開(kāi)發(fā)的首選，直至由于未更新Struts的安全漏洞而被SSM所替代。

2.3 SSM模型實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟

圖14 Mybatis框架執(zhí)行流程圖

如前面所述，SSM框架是當(dāng)前最流行的Java Web框架模型，它充分吸收了SSH的優(yōu)勢(shì)，比如繼續(xù)保留了Spring框架作為核心。該模型中Spring層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)象的管理，示圖層使用Spring MVC負(fù)責(zé)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)和視圖管理，模型層則以Mybatis實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象的持久化引擎管理。用SpringMVC替代有安全漏洞的Struts；以Mybatis替代Hibernate；與JSP/Servlet模型、SSH模型操作數(shù)據(jù)庫(kù)必須花費(fèi)精力編寫(xiě)JDBC繁雜操作數(shù)據(jù)的過(guò)程代碼不同，Mybatis則通過(guò)xml或注解的方式將JDBC操作數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程進(jìn)行封裝，開(kāi)發(fā)者只需重點(diǎn)關(guān)注SQL本身，最后由Mybatis框架執(zhí)行sql并將結(jié)果映射成Java對(duì)象并返回(如圖14)。此外，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中所有需要操作的每一張表都變成以表名+Mapper.xml的文件，xml文件中以表的命名空間包括對(duì)該表操作的sql語(yǔ)句，建議開(kāi)發(fā)者采用Mybatis逆向工程方式生成表名+Mapper.xml(如圖15)，表名+Mapper.xml相當(dāng)于JSP/Servlet模型、SSH模型中的DAO類文件(數(shù)據(jù)表操作對(duì)象，包含該表的增刪改查的操作)，采用xml標(biāo)簽與sql結(jié)合方式，解除了sql和程序代碼的耦合，適合中大型項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，不需編寫(xiě)過(guò)多的Java代碼，省卻了編譯過(guò)程，便于統(tǒng)一管理和優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象持久化的Mybatis以注入方式完成與Spring框架的整合參數(shù)配置及實(shí)現(xiàn)(圖16—圖18)，由Spring框架實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的注解事務(wù)管理機(jī)制，開(kāi)啟對(duì)Mapper代理開(kāi)發(fā)及自動(dòng)掃包模式。從而實(shí)現(xiàn)Spring框架與Mybatis的優(yōu)化整合，開(kāi)發(fā)人員后期通過(guò)進(jìn)一步完善，為SpringMVC層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖16 Spring框架配置文件1

圖18 Spring與Mybatis整合注解測(cè)試

對(duì)以上三種基于MVC分層設(shè)計(jì)思路模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟加以分析可知，SSH、SSM這兩種組合方式的模型在項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中都實(shí)現(xiàn)了MVC設(shè)計(jì)模式的低耦合、易維護(hù)和可擴(kuò)展的分層思想，可極大提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本，需透徹理解模型才能事半功倍；JSP/Servlet模型則簡(jiǎn)單易學(xué)，適合初學(xué)者。掌握了以上三種基本模型，開(kāi)發(fā)人員在學(xué)習(xí)或者應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇合適的開(kāi)發(fā)模型。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了三種基于MVC分層設(shè)計(jì)思路的Java Web框架開(kāi)發(fā)經(jīng)典模型優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)性，并給出各模型實(shí)現(xiàn)過(guò)程的要點(diǎn)及關(guān)鍵步驟。通過(guò)分析可知，JSP/Servlet模型簡(jiǎn)單容易學(xué)習(xí)，但采用該模型后開(kāi)發(fā)者后續(xù)工作量較大；SSH、SSM這兩種模型需要開(kāi)發(fā)者有較好的基礎(chǔ)知識(shí)，正確配置相關(guān)參數(shù)，可為開(kāi)發(fā)帶來(lái)較多的便捷性，并在項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)了MVC設(shè)計(jì)模式的低耦合、易維護(hù)和可擴(kuò)展的分層思想，可極大提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本?？傊?，掌握了以上三種經(jīng)典開(kāi)發(fā)模型并熟練運(yùn)用，對(duì)于其他模型的學(xué)習(xí)或應(yīng)用也能起到觸類旁通之效。