基于JavaWeb项目开发的深入调研

1. Web技术的发展；
随着Internet技术的广泛使用，Web技术已经广泛应用于Internet上，但早期的Web应用全部是静态的HTML页面，用于将一些文本信息呈现给浏览者，但这些信息是固定写在HTML页面里的，该页面不具备与用户交互的能力，没有动态显示的功能。
很自然地，人们希望Web应用里应该包含一些能动态执行的页面，最早的CGI（通用网关接口）技术满足了该要求，CGI技术使得Web应用可以与客户端浏览器交互，不再需要使用静态的HTML页面。CGI技术可以从数据库读取信息，将这些信息呈现给用户；还可以获取用户的请求参数，并将这些参数保存到数据库里。
CGI技术开启了动态Web应用的时代，给了这种技术无限的可能性。但CGI技术存在很多缺点，其中最大的缺点就是开发动态Web应用难度非常大，而且在性能等各方面也存在限制。到1997年时，随着Java语言的广泛使用，Servlet技术迅速成为动态Web应用的主要开发技术。

相比传统的CGI应用而言，Servlet具有大量的优势：
1.1 Servlet是基于Java语言创建的，而Java语言则内建了多线程支持，这一点大大提高了动态Web应用的性能;
1.2 Servlet应用可以充分利用Java语言的优势，例如JDBC（Java DataBase Connection）同时，Java语言提供了丰富的类库，这些都简化了Servlet的开发;
1.3 除此之外，Servlet运行在Web服务器中，由Web服务器去负责管理Servlet的实例化，并对客户端提供多线程、网络通信等功能，这都保证Servlet有更好的稳定性和性能。

Servlet在Web应用中被映射成一个URL（统一资源定位），该URL可以被
客户端浏览器请求，当用户向指定URL对应的Servlet发送请求时，该请求被Web服务器接收到，该Web服务器负责处理多线程、网络通信等功能，而Servlet的内容则决定了服务器对客户端的响应内容。

Servlet的运行机理如图所示。




到了1998年，微软发布了ASP 2.0。它是Windows NT 4 Option Pack的一部分，作为IIS 4.0的外接式附件。它与ASP 1.0的主要区别在于它的外部组件是可以初始化的，这样，在ASP程序内部的所有组件都有了独立的内存空间，并可以进行事务处理。标志着ASP技术开始真正作为动态Web编程技术。
当ASP技术在世界上广泛流行时，人们很快感受到这种简单的技术的魅力：ASP使用VBScript作为脚本语言，它的语法简单、开发效率非常高。而且，世界上已经有了非常多的VB程序员，这些VB程序员可以很轻易地过渡成ASP程序员——因此，ASP技术马上成为应用最广泛的动态Web开发技术。


随后，由Sun带领的Java阵营，立即发布了JSP标准，从某种程度上来看，JSP是Java阵营为了对抗ASP推出的一种动态Web编程技术。
ASP和JSP从名称上如此相似，但它们的运行机制存在一些差别，这主要是因为VBScript是一种脚本语言，无需编译，而JSP使用Java作为脚本语句——但Java从来就不是解释型的脚本语言，因此JSP页面并不能立即执行。因此，JSP必须编译成Servlet，这就是说：JSP的实质还是Servlet。不过，书写JSP比书写Servlet简单得多。

JSP的运行机理如图所示。


随着实际Web应用的使用越来越广泛，Web应用的规模也越来越大，开发人员发现动态Web应用的维护成本越来越大，即使只需要修改该页面的一个简单按钮文本，或者一段静态的文本内容，也不得不打开混杂的动态脚本的页面源文件进行修改——这是一种很大的风险，完全有可能引入新的错误。
这个时候，人们意识到：使用单纯的ASP，或者JSP页面充当过多角色是相当失败的选择，这对于后期的维护相当不利。慢慢地开发人员开始在Web开发中使用MVC模式。
随后就是Java阵营发布了一套完整的企业开发规范：J2EE（现在已经更名为Java EE），紧跟着微软也发布了ASP.NET技术，它们都采用一种优秀的分层思想，力图解决Web应用维护困难的问题。


2. Web动态技术基于MVC的发展；
动态Web的发展历史图：


对于Java阵营的动态Web编程技术而言，则经历了所谓的Model 1和Mode
2时代。

Model 1模式的实现比较简单，适用于快速开发小规模项目。但从工程化的角度看，它的局限性非常明显：JSP页面身兼View和Controller两种角色，将控制逻辑和表现逻辑混杂在一起，从而导致代码的重用性非常低，增加了应用的扩展性和维护的难度。
早期有大量ASP和JSP技术开发出来的Web应用，这些Web应用都采用了Model 1架构。

Model 1运行流程图：


Model 2已经是基于MVC架构的设计模式。在Model 2架构中，Servlet作为前端控制器，负责接收客户端发送的请求，在Servlet中只包含控制逻辑和简单的前端处理；然后，调用后端JavaBean来完成实际的逻辑处理；最后，转发到相应的JSP页面处理显示逻辑。

Model 2具体的实现方式如图所示



MVC思想及其优势:
MVC并不是Java语言所特有的设计思想，也并不是Web应用所特有的思想，它是所有面向对象程序设计语言都应该遵守的规范。
MVC思想将一个应用分成三个基本部分：Model（模型）、View（视图）和Controller（控制器），这三个部分以最少的耦合协同工作，从而提高应用的可扩展性及可维护性。
起初，MVC模式是针对相同的数据需要不同显示的应用而设计的，其整体的效果如图所示。


概括起来，MVC有如下特点:

2.1多个视图可以对应一个模型。按MVC设计模式，一个模型对应多个视图，可以减少代码的
复制及代码的维护量，一旦模型发生改变，也易于维护;
2.2 模型返回的数据与显示逻辑分离。模型数据可以应用任何的显示技术，例如，使用JSP页面、
Velocity模板或者直接产生Excel文档等;
2.3 应用被分隔为三层，降低了各层之间的耦合，提供了应用的可扩展性;
2.4 控制层的概念也很有效，由于它把不同的模型和不同的视图组合在一起，完成不同的请求。因此，控制层可以说是包含了用户请求权限的概念;
2.5 MVC更符合软件工程化管理的精神。不同的层各司其职，每一层的组件具有相同的特征，有利于通过工程化和工具化产生管理程序代码。

3. 基于MVC的优良实现产品；
1．JSF
准确地说，JSF是一个标准，而不是一个产品。目前，JSF已经有两个实现产品可供选择，包含Sun的参考实现和Apache的MyFaces。大部分的时候，我们所说的JSF都是指Sun的参考实现。目前，JSF是作为JEE 5.0的一个组成部分，与JEE 5.0一起发布。
JSF的行为方法在POJO中实现，JSF的Managed Bean无需继承任何特别的类。因此，无需在表单和模型对象之间实现多余的控制器层。JSF中没有控制器对象，控制器行为通过模型对象实现。
当然，JSF也允许生成独立的控制器对象。在Struts 1中，Form Bean包含数据，Action Bean包含业务逻辑，二者无法融合在一起。在JSF中，既可以将二者分开，也可以合并在一个对象中，提供更多灵活的选择。
JSF的事件框架可以细化到表单中每个字段。JSF依然是基于JSP/Servlet的，仍然是JSP/Servlet架构，因而学习曲线相对简单。在实际使用过程中，JSF也会存在一些不足：
— 作为新兴的MVC框架，用户相对较少，相关资源也不是非常丰富。
—  JSF并不是一个完全组件化的框架，它依然是基于JSP/Servlet架构的。
— JSF的成熟度还有待进一步提高。

2．Spring MVC
Spring提供了一个细致完整的MVC框架。该框架为模型、视图、控制器之间提供了一个非常清晰的划分，各部分耦合极低。Spring的MVC是非常灵活的，它完全基于接口编程，真正实现了视图无关。视图不再强制要求使用JSP，可以使用Velocity、XSLT或其他视图技术。甚至可以使用自定义的视图机制——只需要简单地实现View接口，并且把对应视图技术集成进来。Spring的Controllers由IoC容器管理。因此，单元测试更加方便。
Spring MVC框架以DispatcherServlet为核心控制器，该控制器负责拦截用户的所有请求，将请求分发到对应的业务控制器。
Spring MVC还包括处理器映射、视图解析、信息国际化、主题解析、文件上传等。所有控制器都必须实现Controller接口，该接口仅定义ModelAndView handleRequest（request，response）方法。通过实现该接口来实现用户的业务逻辑控制器。
Spring MVC框架有一个极好的优势，就是它的视图解析策略：它的控制器返回一个ModelAndView对象，该对象包含视图名字和Model，Model提供了Bean的名字及其对象的对应关系。视图名解析的配置非常灵活，抽象的Model完全独立于表现层技术，不会与任何表现层耦合：JSP、Velocity或者其他的技术——都可以和Spring整合。
但相对于Tapestry框架而言，Spring MVC依然是基于JSP/Servlet API的。
总体上来看，Spring MVC框架致力于一种完美的解决方案，并与Web应用紧紧耦合在一起。这都导致了Spring MVC框架的一些缺点：
—  Spring的MVC与Servlet API耦合，难以脱离Servlet容器独立运行，降低了Spring MVC框架的可扩展性。
— 太过细化的角色划分，太过烦琐，降低了应用的开发效率。
— 过分追求架构的完美，有过度设计的危险。
3．Struts 1
Struts 1是全世界第一个发布的MVC框架，它由Craig McClanahan在2001年发布，该框架一经推出，就得到了世界上Java Web开发者的拥护，经过长达6年时间的锤炼，Struts 1框架更加成熟、稳定，性能也有了很好的保证。因此，到目前为止，Struts 1依然是世界上使用最广泛的MVC框架。

Struts 1的运行机制:
Struts 1框架以ActionServlet作为核心控制器，整个应用由客户端请求驱动。当客户端向Web应用发送请求时，请求将被Struts 1的核心控制器ActionServlet拦截，ActionServlet根据请求决定是否需要调用业务逻辑控制器处理用户请求（实际上，业务逻辑控制器还是控制器，它只是负责调用模型来处理用户请求），当用户请求处理完成后，其处理结果通过JSP呈现给用户。
对于整个Struts 1框架而言，控制器就是它的核心，Struts 1的控制器由两个部分组成：核心控制器和业务逻辑控制器。其中核心控制器就是ActionServlet，由Struts 1框架提供；业务逻辑控制就是用户自定义的Action，由应用开发者提供。
对于大部分用户请求而言，都需要得到服务器的处理。当用户发送一个需要得到服务器处理的请求时，该请求被ActionServlet拦截到，ActionServlet将该请求转发给对应的业务逻辑控制器，业务逻辑控制器调用模型来处理用户请求；如果用户请求只是希望得到某个URL资源，则由ActionServlet将被请求的资源转发给用户。
Struts 1的程序运行流程如图所:


Struts 1程序流程具体分析MVC中的三个角色:
（1）Model部分
Struts 1的Model部分主要由底层的业务逻辑组件充当，这些业务逻辑组件封装了底层数据库访问、业务逻辑方法实现。实际上，对于一个成熟的企业应用而言，Model部分也不是一个简单的JavaBean所能完成的，它可能是一个或多个EJB组件，可能是一个WebService服务。总之，Model部分封装了整个应用的所有业务逻辑，但整个部分并不是由Struts 1提供的，Struts 1也没有为实现Model组件提供任何支持。
（2）View部分
Struts 1的View部分采用JSP实现。Struts 1提供了丰富的标签库，通过这些标签库可以最大限度地减少脚本的使用。这些自定义的标签库可以输出控制器的处理结果。
虽然Struts 1提供了与Ties框架的整合，但Struts 1所支持的表现层技术非常单一：既不支持FreeMarker、Velocity等模板技术，也不支持JasperReports等报表技术。
（3）Controller部分
Struts 1的Controller由两个部分组成。
— 系统核心控制器：由Struts 1框架提供，就是系统中的ActionServlet。
— 业务逻辑控制器：由Struts 1框架提供，就是用户自己实现的Action实例。
Struts 1的核心控制器对应图1.7中的核心控制器（ActionServlet）。该控制器由Struts 1框架提供，继承HttpServlet类，因此可以配置成一个标准的Servlet，该控制器负责拦截所有HTTP请求，然后根据用户请求决定是否需要调用业务逻辑控制器，如果需要调用业务逻辑控制器，则将请求转发给Action处理，否则直接转向请求的JSP页面。
业务逻辑控制器负责处理用户请求，但业务逻辑控制器本身并不具有处理能力，而是调用Model来完成处理。
Struts 1提供了系统所需要的核心控制器，也为实现业务逻辑控制器提供了许多支持。因此，控制器部分就是Struts 1框架的核心。有时候，我们直接将MVC层称为控制器层。

对于Struts 1框架而言，因为它与JSP/Servlet耦合非常紧密，因而导致了许多不可避免的缺陷，随着Web应用的逐渐扩大，这些缺陷逐渐变成制约Struts 1发展的重要因素——这也是Struts 2出现的原因。下面具体分析Struts 1中存在的种种缺陷:

Struts 1的缺陷 :

（1）支持的表现层技术单一
Struts 1只支持JSP作为表现层技术，不提供与其他表现层技术，例如Velocity、FreeMarker等技术的整合。这一点严重制约了Struts 1框架的使用，对于目前的很多Java EE应用而言，并不一定使用JSP作为表现层技术。
虽然Struts 1处理完用户请求后，并没有直接转到特定的视图资源，而是返回一个ActionForward对象（可以理解ActionForward是一个逻辑视图名），在struts-config.xml文件中定义了逻辑视图名和视图资源之间的对应关系，当ActionServlet得到处理器返回的ActionForword对象后，可以根据逻辑视图名和视图资源之间的对应关系，将视图资源呈现给用户。
从上面的设计来看，不得不佩服Struts 1的设计者高度解耦的设计：控制器并没有直接执行转发请求，而仅仅返回一个逻辑视图名——实际的转发放在配置文件中进行管理。但因为Struts 1框架出现的年代太早了，那时候还没有FreeMarker、Velocity等技术，因而没有考虑与这些FreeMarker、Velocity等视图技术的整合。
虽然Struts 1有非常优秀的设计，但由于历史原因，它没有提供与更多视图技术的整合，这严重限制了Struts 1的使用。
（2）与Servlet API严重耦合，难于测试
因为Struts 1框架是在Model 2的基础上发展起来的，因此它完全是基于Servlet API的，所以在Struts 1的业务逻辑控制器内，充满了大量的Servlet API。
当我们需要测试上面Action类的execute方法时，该方法有4个参数：ActionMapping、ActionForm、HttpServletRequest和HttpServletResponse，初始化这4个参数比较困难，尤其是HttpServletRequest和HttpServletResponse两个参数，通常由Web容器负责实例化。
因为HttpServletRequest和HttpServletResponse两个参数是Servlet API，严重依赖于Web服务器。因此，一旦脱离了Web服务器，Action的测试非常困难。
（3）代码严重依赖于Struts 1 API，属于侵入式设计
正如从上面代码片段中所看到的，Struts 1的Action类必须继承Struts 1的Action基类，实现处理方法时，又包含了大量Struts 1 API：如ActionMapping、ActionForm和ActionForward类。这种侵入式设计的最大弱点在于，一旦系统需要重构时，这些Action类将完全没有利用价值，成为一堆废品。
可见，Struts 1的Action类这种侵入式设计导致了较低的代码复用。

4．WebWork
WebWork虽然没有Struts 1那样赫赫有名，但也是出身名门，WebWork来自另外一个优秀的开源组织：opensymphony，这个优秀的开源组织同样开发了大量优秀的开源项目，如Qutarz、OSWorkFlow等。实际上，WebWork的创始人则是另一个Java领域的名人：Rickard Oberg（他就是JBoss和XDoclet的作者）。

Webwork的运行机制:
当用户向Web应用发送请求时，该请求经过ActionContextCleanUp、SiteMesh等过滤器过滤，由WebWork的核心控制器拦截，如果用户请求需要WebWork的业务逻辑控制器处理，该控制器则调用Action映射器，该映射器将用户请求转发到对应的业务逻辑控制器。值得注意的是，此时的业务逻辑控制器并不是开发者实现的控制器，而是WebWork创建的控制器代理。
创建控制器代理时，WebWork需要得到开发者定义的xwork.xml配置文件，控制器代理以用户实现的控制器作为目标，以拦截器链中的拦截器作为处理（Advice）。
开发者自己实现的业务逻辑控制器只是WebWork业务控制器的目标——这就是为什么开发者自己实现的Action可以与Servlet API分离的原因。当开发者自己的Action处理完HTTP请求后，该结果只是一个普通字符串，该字符串将对应到指定的视图资源。
指定的试图资源经过拦截器链的处理后，生成对客户端的响应输出。

Webwork的程序运行流程如图所:


Webwork相比Struts1的优点:
（1）Action无需与Servlet API耦合，更容易测试
相对于Struts 1框架中的Action出现了大量Servlet API而言，WebWork的Action更像一个普通Java对象，该控制器代码中没有耦合任何Servlet API。
（2）Action无需与WebWork耦合，代码重用率高
在上面的Action代码中，不难发现WebWork中的Action其实就是一个POJO，该Action仅仅实现了WebWork的Action接口，包含了一个execute方法。
Struts 1中的Action类需要继承Struts 1的Action类。我们知道，实现一个接口和继承一个类是完全不同的概念：实现一个接口对类的污染要小得多，该类也可以实现其他任意接口，还可以继承一个父类；但一旦已经继承一个父类，则意味着该类不能再继承其他父类。
除此之外，Struts 1中Action也包含了一个execute方法，但该方法需要4个参数，类型分别是ActionMapping、ActionForm、HttpServletRequest和HttpServletResponse，一个包含了这4个参数的方法，除了在Struts 1框架下有用外，笔者难以想象出该代码还有任何复用价值。但WebWork的execute方法则完全不同，该方法中没有出现任何Servlet API，也没有出现任何WebWork API，这个方法在任何环境下都有重用的价值。
得益于WebWork灵巧的设计，WebWork中的Action无需与任何Servlet API、WebWork API耦合，从而具有更好的代码重用率。
（3）支持更多的表现层技术，有更好的适应性
正如从图1.8所见到的，WebWork对多种表现层技术：JSP、Velocity和FreeMarker等都有很好的支持，从而给开发更多的选择，提供了更好的适应性。

4．Struts 2
经过五年多的发展，Struts 1已经成为一个高度成熟的框架，不管是稳定性还是可靠性，都得到了广泛的证明。但由于它太“老”了，一些设计上的缺陷成为它的硬伤。面对大量新的MVC框架蓬勃兴起，Struts 1也开始了血液的更新。
目前，Struts已经分化成两个框架：第一个框架就是传统Struts 1和WebWork结合后的Struts 2框架。Struts 2虽然是在Struts 1的基础上发展起来的，但实质上是以WebWork为核心，Struts 2为传统Struts 1注入了WebWork的设计理念，统一了Struts 1和WebWork两个框架，允许Struts 1和WebWork开发者同时使用Struts 2框架。
Struts 2的体系与Struts 1体系的差别非常大，因为Struts 2使用了WebWork的设计核心，而不是使用Struts 1的设计核心。Struts 2大量使用拦截器来处理用户请求，从而允许用户的业务逻辑控制器与Servlet API分离。

Struts 2运行原理：
浏览器发送请求，例如请求/mypage.action、/reports/myreport.pdf等;
核心控制器FilterDispatcher根据请求决定调用合适的Action;
WebWork的拦截器链自动对请求应用通用功能，例如workflow、validation或文件上传等功能;
回调Action的execute方法，该execute方法先获取用户请求参数，然后执行某种数据库操作，既可以是将数据保存到数据库，也可以从数据库中检索信息。实际上，因为Action只是一个控制器，它会调用业务逻辑组件来处理用户的请求;
Action的execute方法处理结果信息将被输出到浏览器中，可以是HTML页面、图像，也可以是PDF文档或者其他文档。此时支持的视图技术非常多，既支持JSP，也支持Velocity、FreeMarker等模板技术。

Webwork的程序运行流程如图所:


Struts 2与Struts 1的对比:
1. 在Action实现类方面的对比：Struts 1要求Action类继承一个抽象基类；Struts 1的一个具体问题是使用抽象类编程而不是接口。Struts 2 Action类可以实现一个Action接口，也可以实现其他接口，使可选和定制的服务成为可能。Struts 2提供一个ActionSupport基类去实现常用的接口。即使Action接口不是必须实现的，只有一个包含execute方法的POJO类都可以用作Struts 2的Action。
2. 线程模式方面的对比：Struts 1 Action是单例模式并且必须是线程安全的，因为仅有Action的一个实例来处理所有的请求。单例策略限制了Struts 1 Action能做的事，并且要在开发时特别小心。Action资源必须是线程安全的或同步的；Struts 2 Action对象为每一个请求产生一个实例，因此没有线程安全问题。
3. Servlet依赖方面的对比：Struts 1 Action依赖于Servlet API，因为Struts 1 Action的execute方法中有HttpServletRequest和HttpServletResponse方法。Struts 2 Action不再依赖于Servlet API，从而允许Action脱离Web容器运行，从而降低了测试Action的难度。 当然，如果Action需要直接访问HttpServletRequest和HttpServletResponse参数，Struts 2 Action仍然可以访问它们。但是，大部分时候，Action都无需直接访问HttpServetRequest和HttpServletResponse，从而给开发者更多灵活的选择。
4. 可测性方面的对比：测试Struts 1 Action的一个主要问题是execute方法依赖于Servlet API，这使得Action的测试要依赖于Web容器。为了脱离Web容器测试Struts 1的Action，必须借助于第三方扩展：Struts TestCase，该扩展下包含了系列的Mock对象（模拟了HttpServetRequest和HttpServletResponse对象），从而可以脱离Web容器测试Struts 1的Action类。Struts 2 Action可以通过初始化、设置属性、调用方法来测试。
5. 封装请求参数的对比：Struts 1使用ActionForm对象封装用户的请求参数，所有的ActionForm必须继承一个基类：ActionForm。普通的JavaBean不能用作ActionForm，因此，开发者必须创建大量的ActionForm类封装用户请求参数。虽然Struts 1提供了动态ActionForm来简化ActionForm的开发，但依然需要在配置文件中定义ActionForm；Struts 2直接使用Action属性来封装用户请求属性，避免了开发者需要大量开发ActionForm类的烦琐，实际上，这些属性还可以是包含子属性的Rich对象类型。如果开发者依然怀念Struts 1 ActionForm的模式，Struts 2提供了ModelDriven模式，可以让开发者使用单独的Model对象来封装用户请求参数，但该Model对象无需继承任何Struts 2基类，是一个POJO，从而降低了代码污染。
6. 表达式语言方面的对比：Struts 1整合了JSTL，因此可以使用JSTL表达式语言。这种表达式语言有基本对象图遍历，但在对集合和索引属性的支持上则功能不强；Struts 2可以使用JSTL，但它整合了一种更强大和灵活的表达式语言：OGNL（Object Graph Notation Language），因此，Struts 2下的表达式语言功能更加强大。
7. 绑定值到视图的对比：Struts 1使用标准JSP机制把对象绑定到视图页面；Struts 2使用“ValueStack”技术，使标签库能够访问值，而不需要把对象和视图页面绑定在一起。
8. 类型转换的对比：Struts 1 ActionForm 属性通常都是String类型。Struts 1使用Commons-Beanutils进行类型转换，每个类一个转换器，转换器是不可配置的；Struts 2使用OGNL进行类型转换，支持基本数据类型和常用对象之间的转换。
9. 数据校验的对比：Struts 1支持在ActionForm重写validate方法中手动校验，或者通过整合Commons alidator框架来完成数据校验。Struts 2支持通过重写validate方法进行校验，也支持整合XWork校验框架进行校验。
10. Action执行控制的对比：Struts 1支持每一个模块对应一个请求处理（即生命周期的概念），但是模块中的所有Action必须共享相同的生命周期。Struts 2支持通过拦截器堆栈（Interceptor Stacks）为每一个Action创建不同的生命周期。开发者可以根据需要创建相应堆栈，从而和不同的Action一起使用。


Struts 2 范例截图 :
包结构：


Web.xml配置：


Login.jsp页面：

LoginAction.java处理类：


Struts.xml配置：


Success.jsp页面（error.jsp、failure.jsp内容相似）：