Java Web基础

2016年5月14日
作者： 小卓
所在分类：后端开发
标签: java web, 基础, 开发
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Java Web，是用Java技术来解决相关web互联网领域的技术总和。要掌握Java Web技术，基础非常重要。现在Java Web开发会用到成熟的三大框架，即struts、spring及hibernate，虽然框架将Java Web基础逻辑封装，提高了编码效率，但是非常不利于开发人员了解Java Web底层运作细节，甚至不知道在一个浏览器访问网页的流程中，Java Web都做了些什么，在其中起到了什么作用。当我们“知其然，不知其所以然”地写代码时，Java Web开发水平也就被这些框架所绑架了，基础都不扎实，创新也就无从谈起。

什么是HTML？

HTML是超文本标记语言，标准通用标记语言下的一个应用。 “超文本”就是指页面内可以包含图片、链接，甚至音乐、程序等非文字元素。HTML是以便签(Tag)的方式定义文件结构，是构建界面的基础，被放在服务器上供客户端访问。浏览器会根据这些标签绘制出网页的文档元素。想了解更多关于HTML的，请参考W3CSCHOOL教程。

什么是URL、URI、URN？

HTML是被放在服务器上的，客户端如何访问HTML呢？有的人说“通过URL”、“通过URI”，可能说这个的人也不知道啥是URL、URI，下面是这三个缩写的全拼：

URL：Uniform Resource Locator——统一资源定位
URI：Uniform Resource Identifier——统一资源标识
URN：Uniform Resource Name——统一资源名称

URL代表的资源的地址信息，它的结构是<协议>:<特定协议部分>，例如：http://www.baidu.com、ftp://192.168.1.1/downloads/test.txt

URN代表某个资源独一无二的名称，比如我的这台电脑的URN为“联想-T450s-CUSTOM-S3-123456789”，标识世界上就这一台电脑，再比如现在有一台跟我这个品牌配置相同的电脑可能叫“联想-T450s-CUSTOM-S3-987654321”。

URI是一个用于标识某一互联网资源名称的字符串。该种标识允许用户对任何（包括本地和互联网）的资源通过特定的协议进行交互操作。URL是URI的其中一种使用方式，除此之外，URI还可以用特定的保留字符、不同的编码指定需要访问的资源，例如给某人发邮件，可以构建一个这样的URI：mailto:market@joinyoo.com。

动态网页与静态网页

静态网页就是纯HTML的，里面的内容不会随着时空变化的网页。

动态网页就是可以根据客户端的请求的参数、时空不同，动态生成页面的内容，让同一个URL下的网页内容有不同的呈现。

动态网页是如何实现的呢？是服务器根据客户端的请求参数等信息，通过执行程序的方式来产生响应内容，然后把内容返回给客户端。因为执行的程序是有开发者根据实际业务逻辑编写的，所以产生的响应内容也可以是千变万化的。

这种服务器上的执行程序有哪些呢？目前处理动态网页的技术有CGI、PHP、ASP、Servlet/JSP。

Servlet/JSP简介

终于说道Servlet/JSP了，什么是Servlet？什么是JSP？

我们知道Java程序是一个个.class文件构成的，这些.class文件被运行在JVM——Java虚拟机中，所以在编写java代码时，我们知道我们写的这些代码最终能够被JVM解析、使用，有时候还需要考虑JVM如何管理Java程序中的对象。

做一个类比：Servlet/JSP运行在HTTP服务器上，而包含有Web容器的服务器才叫做HTTP服务器，所以Servlet/JSP实际运行在Web容器中，它是客户端与Servlet/JSP之间通信的桥梁。我们写的Servlet/JSP最终能够被Web容器解析、使用，有时候还需要考虑JVM如何管理Servlet/JSP中的各种对象。

重要概念：Web容器

Web容器就是定义了一大堆规范、标准，只要按照这些规范/标准来写，它就能实现特定的功能（产生静态/动态网页，实现各种效果，完成客户端和HTTP服务器之间的通信等）。而Servlet/JSP就是其中一项实现这一大堆规范和标准的技术。

你一定听过大名鼎鼎的Apache Tomcat(http://tomcat.apache.org)，它就是Web容器。

那么Web容器是如何处理请求/响应的呢？下面是一个例子：

浏览器对Web服务器发出HTTP请求（例如访问一个网址）
HTTP服务器收到了HTTP请求，将请求交给Web容器处理，容器解析HTTP请求的一些信息，创建各种对象（如HttpServletRequest、HttpServletResponse、HttpSession等）
容器根据请求的URL，将下一步处理交给指定的Servlet
Servlet根据已经封装好的请求对象(HttpServletRequest)的信息决定如何处理，然后通过相应对象(HttpServletResponse)来创建响应（关键的一步，开发人员可以编写各种业务逻辑）
Web容器通知HTTP服务器“响应已经创建好，并转换为HTTP响应”，并将响应传回浏览器。

Servlet与JSP的关系

终于讲到正题了，你可能急切的想用HTML写一个JSP页面看一下效果，但其实JSP不只是用HTML写的，所有的JSP页面，最终都会被web容器编译成“.class”文件，然后加载到容器之中。为什么是“.class”文件呢？因为web容器会将JSP页面首先转译为“.java”文件。这个“.java”文件通过直接或间接（直接或间接的原因，马上就能看到）的继承HttpServlet，使得这个“.java”文件成为了一个Servlet，所以不管是Servlet还是JSP页面，最终提供服务的还是Servlet实例。要掌握JSP，必须首先对Servlet有一定的了解。我们先来看看一个Servlet是怎么写的，上代码！

<span style=“font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;”>package com.web;
import java.io.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
public class SimpleServlet extends HttpServlet {
@Override
public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
response.setContentType(“text/html”);
PrintWriter out = response.getWriter();
out.println(“<!DOCTYPE HTML PUBLIC “–//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN”>”);
out.println(“<HTML>”);
out.println(” <HEAD><TITLE>A Servlet</TITLE></HEAD>”);
out.println(” <BODY>”);
out.print(” This is “);
out.print(this.getClass());
out.println(“, using the GET method, “ + new java.util.Date());
out.println(” </BODY>”);
out.println(“</HTML>”);
out.flush();
out.close();
}
}
</span>

通过上面的程序，我们注意到：首先Servlet类必须继承自HttpServlt（直接继承）；然后如果要输出HTML，必须通过java的输入/输出功能，并且可以通过java代码生成动态的HTML内容（例如上面的日期）。

接下来再看一个可以达到同样效果的JSP页面长啥样：

<span style=“font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;”><%@ page language=“java” import=“java.util.*” pageEncoding=“UTF-8”%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC “-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN”>
<html>
<head>
<title>A Servlet</title>
</head>
<body>
<h1><%= new java.util.Date() %></h1>
</body>
</html>
</span>

以上两段代码能达到同样的效果，但是用JSP书写起来更为简单。Servlet是通过java代码实现页面的输出和逻辑的处理，JSP是通过HTML中填充java代码实现界面的输出和逻辑的处理。那JSP是如何实现Servlet同样功能的呢？它底层的操作原理是啥？

首先我们把项目发布在Tomcat(web容器)中并启动Tomcat，然后访问以下这个JSP页面，接下来到Tomcat的根目录，找到work/Catalina/localhost目录并进入，找到你发布的工程目录并进入，在里面你会发现，你写的JSP页面被编译为xxx_jsp.class、xxx_jsp.java，xxx是你的JSP页面的名字，我们打开xxx_jsp.java：

看到了吧，这就是web容器给我们做的工作：它把JSP页面转译为了“.java”文件，这个java文件继承了HttpJspBase，而HttpJspBase继承自HttpServlet（所以说是间接继承），而HTML的输出方式与之前是一样的。

综上所述，Servlet和JSP其实是一体两面的东西，知道了这一点，对于我们以后的编程生涯会有很大的帮助，至少在我们遇到问题时，可以多一层思路解决。

MVC/Model 2的概念

讲到这里，虽然Web框架都建立在我们的Servlet/JSP基础之上，但我觉得还有一点非常重要的基础知识，那就是MVC和Model 2的概念。它是绝大部分Web框架的基础，万变不离其宗，了解MVC和Model 2之后，能让我们更进一步的认识一个web框架的实现原理。

从上面的程序中你可能注意到一个特别别扭的地方（如果你的码感强的话），那就是不管是Servlet还是JSP，都会把java代码和html混合在一起，这是非常不好的，一方面代码不容易理解，另一方面不容易维护，对于日后团队合作也是非常大的困扰。

针对这个问题，不知道是哪位大神级的前辈，通过改造MVC模式，创造了适合web使用的Model2模型。

我们首先来了解一下啥是MVC， MVC 是 Model、View、Controller的缩写，通常译作模型、视图、控制器。最早MVC模型是为实现桌面应用程序中数据的不同展现方式和更新设计的，关于MVC的详细介绍请点击这里，我们在这里只需要关心一下几点：

模型不会有画面相关的程序代码
视图负责画面相关的逻辑
控制器知道某个操作必须调用哪些模型
模型被更新后，可以通知视图做下一步操作——查询模型状态

有人认为，MVC这样的职责分配，可以套用在web应用上：

视图部分可以由网页来实现
服务器上的数据访问和业务逻辑可以由模型来负责
控制器接收到浏览器的请求，决定调用哪些模型来处理，并把处理结果返回给浏览器

然而这里有一个非常重要的流程走不通，那就是上面加粗标黄的第四点：模型被更新后，无法直接通知视图下一步该如何操作。造成这个的原因是web是基于HTTP的，必须基于请求/响应模型，没有请求就不会有响应，服务器也就无法“主动滴”通知浏览器做视图的改变。

基于这个问题，我们大神级的前辈提出了一个名为Model 2的解决方案，它的互动示意图如下：

仔细看上面的就能发现，Model 2是在MVC的基础上发展而来。HTTP请求在控制器被拦截，然后控制器先从模型那里获取模型状态，然后通知视图查询模型状态，最后把视图返回给HTTP响应。理解了这个以后，你就能明白为什么我们访问一个网站的时候会有一个加载过程了，因为HTTP请求到响应的这段时间，服务器端为生成正确的响应页面，做了很多的工作。

所谓设计模式的目的就是将变化的和不变的分离开，使用MVC使项目结构清晰了很多，理解起来更容易，开发起来更简单。