Struts的体系结构

Struts的体系结构
（Struts Framework Architecture）
胡长城（银狐999）
关键字
Struts,Framework,Architecture,Componennt,MVC
预备知识
在开始学习Struts以前，以下的知识点，需要有所了解： 模型-视图-控制的软件构架模式，JSP/Servlet的web层应用，J2EE体系结构。如果对客户标签类（Customer TagLib）有所了解也许更容易理解Struts本身的TagLib。

概述
本文主要从概念上讲解什么是struts framework，它的框架结构，组件结构，以及简单的配置讲解。对于其应用请参考后面的“struts安装及应用”和“struts实用案例分析”。
文章的包括了如下四大部分：
一、 Framework的概念和体系简介 （Framework Conception and Architecture）
二、 Struts的概念和体系结构（Struts Conception and Architecture）
三、 Struts的工作原理和组件（Struts Componennts）
四、 Struts配置文件简介（Struts Deployment Description）

一、 Framework概念
一直以来我们都说struts是一个web framework。那么让我么先来看看什么是Framework。（我想用“框架”一词来翻译framework，可是后来越来越发现不太理想和完备，所以就直接用Framework一词）
Framework概念并不是很新了，伴随着软件开发的发展，在多层的软件开发项目中，可重用、易扩展的，而且是经过良好测试的软件组件，越来越为人们所青睐。这意味着人们可以将充裕的时间用来分析、构建业务逻辑的应用上，而非繁杂的代码工程。于是人们将相同类型问题的解决途径进行抽象，抽取成一个应用框架。这也就是我们所说的Framework。
Framework的体系提供了一套明确机制，从而让开发人员很容易的扩展和控制整个framework开发上的结构。 通常，framework的结构中都有一个“命令和控制”组件（"command and control" component）——Framework Factory and Manager。

图片（2）：Framework体系

通过基于请求响应（Request-Response）模式的应用framework，基本上有如下几个表现逻辑结构组成。
（1）控制器（Controller）——控制整个framework中各个组件的协调工作。
（2）业务逻辑层（Business Logic）——这是framework所希望解决问题的关键。当然对framwork本身来说，这里仅仅只是概念和几个提够服务的基础组件，真正的实现与客户的业务逻辑接轨，还需要开发人员在framework上再次扩展。
（3）数据逻辑层（Data Logic）——绝大应用系统都需要涉及到数据交互，这一层次主要包括了数据逻辑和数据访问接口。对于数据逻辑来说，如果你了解数据建模（Data Modeling）可能就很容易理解。

下面就进入我们的正题——Struts的结构

二、 Struts的概念和体系结构
Struts有一组相互协作的类（组件）、Serlvet以及jsp tag lib组成。基于struts构架的web应用程序基本上符合JSP Model2的设计标准，可以说是MVC设计模式的一种变化类型。根据上面对framework的描述，我们很容易理解为什么说Struts是一个web framwork，而不仅仅是一些标记库的组合。但 Struts 也包含了丰富的标记库和独立于该框架工作的实用程序类。
Struts有其自己的控制器（Controller），同时整合了其他的一些技术去实现模型层（Model）和视图层（View）。在模型层，Struts可以很容易的与数据访问技术相结合，包括EJB,JDBC和Object Relation Bridge。在视图层，Struts能够与JSP, Velocity Templates,XSL等等这些表示层组件想结合。

2.1 Struts的与Web App的关系

既然struts叫做web framework，那么其肯定主要基于web层的应用系统开发。按照J2EE Architecture的标准，struts应当和jsp/servlet一样，存在于web container一层。如图片(3)所显示
图片（3）： Struts与WebApp的关系

2.2 Struts的体系结构
我们说struts framework是MVC 模式的体现，下面我们就从分别从模型、视图、控制来看看struts的体系结构（Architecture）。图片（4）显示了struts framework的体系结构响应客户请求时候，各个部分工作的原理。
图片（4）：Struts体系结构

2.2.1从视图角度（View）
主要由JSP建立，struts自身包含了一组可扩展的自定义标签库（TagLib），可以简化创建用户界面的过程。目前包括：Bean Tags，HTML Tags，Logic Tags，Nested Tags，Template Tags　这几个Taglib。有关它们的详细资料请参考struts用户手册
2.2.2从模型角度（Model）
模型主要是表示一个系统的状态（有时候，改变系统状态的业务逻辑操作也也划分到模型中）。在Struts中，系统的状态主要有ActiomForm Bean体现，一般情况下，这些状态是非持久性的。如果需要将这些状态转化为持久性数据存储，Struts本身也提供了Utitle包，可以方便的与数据库操作
2.2.3 从控制器角度（Controller）
在Struts framework中， Controller主要是ActionServlet，但是对于业务逻辑的操作则主要由Action、ActionMapping、ActionForward这几个组件协调完成（也许这几个组件，应该划分到模型中的业务逻辑一块）。其中，Action扮演了真正的业务逻辑的实现者，而ActionMapping和ActionForward则指定了不同业务逻辑或流程的运行方向。

2.3 Struts的基本组件包
整个struts大约有15包，近200个类所组成，而且数量还在不断的扩展。在此我们不能一一介绍，只能列举几个主要的简要的介绍一下。下表说明了目前struts api中基本的几个组件包，包括action,actions,config,util,taglib,validator。图片（5）则显现了这几个组件包之间的关系。其中action是整个struts framework的核心
org.apache.struts.action
基本上，控制整个struts framework的运行的核心类、组件都在这个包中，比如我们上面提到的控制器ActionServlet。已经Action,ActionForm,ActionMapping等等。struts1.1比1.0多了 DynaActionForm 类。增加了动态扩展生成FormBean功能
org.apache.struts.actions
这个包是主要作用是提供客户的http请求和业务逻辑处理之间的特定适配器转换功能，而1.0版本中的部分动态增删FromBean的类，也在struts1.1中被Action包的DynaActionForm组件所取代
org.apache.struts.config
提供对配置文件struts-config.xml元素的映射。这也是sturts1.1中新增的功能
org.apache.struts.util
Strtuts为了更好支持web application的应用，体统了一个些常用服务的支持，比如Connection Pool和Message Source。详细信息请参考http://jakarta.apache.org/struts/api/org/apache/struts/util/package-summary.html
org.apache.struts.taglib
这不是一个包，而是是一个客户标签类的集合。下面包括Bean Tags，HTML Tags，Logic Tags，Nested Tags，Template Tags这几个用于构建用户界面的标签类。
org.apache.struts.validator
Struts1.1 framework中增加了validator framework，用于动态的配置from表单的验证。详细信息请参阅 http://home.earthlink.net/~dwinterfeldt/

三、 Struts framework的工作原理和组件
对于Struts 如何控制、处理客户请求，让我们通过对struts的四个核心组件介绍来具体说明。这几个组件就是：ActionServlet。Action Classes，Action Mapping（此处包括ActionForward），ActionFrom Bean。
3.1 Struts ActionServlet
ActionServlet继承自javax.servlet.http.HttpServlet类，其在Struts framework中扮演的角色失控制器，参看上面的“Struts体系图”。控制器ActionServlet主要负责将HTTP的客户请求信息组装后，根据配置文件的指定描述，转发到适当的处理器。（在Struts1.1中新增了org.apache.struts.action.Action.RequestProcessor类，将处理请求的功能从控制器功能中分离。
按照Servelt的标准，所有得Servlet必须在web配置文件（web.xml）声明。同样，ActoinServlet必须在Web Application配置文件（web.xml）中描述，有关配置信息，后面将会介绍。

当用户向服务器端提交请求的时候，实际上信息是首先发送到控制器ActionServlet，一旦控制器获得了请求，其就会将请求信息传交给一些辅助类（help classes）处理。这些辅助类知道如何去处理与请求信息所对应的业务操作。在Struts中，这个辅助类就是org.apache.struts.action.Action。通常开发者需要自己继承Aciton类，从而实现自己的Action实例。

3.2 Struts Action Classes
一个Action 类的角色，就像客户请求动作和业务逻辑处理之间的一个适配器（Adaptor），其功能就是将请求与业务逻辑分开。这样的分离，使得客户请求和Action类之间可以有多个点对点的映射。而且Action类通常还提供了其它的辅助功能，比如：认证（authorization）、日志（logging）和数据验证（validation）。
Action最为常用的是execute（）方法。（注意，以前的perform方法在struts1.1中已经不再支持），还有一个execute（）方法，请参考apidoc，在此不在说明。
当Controller收到客户的请求的时候，在将请求转移到一个Action实例时，如果这个实例不存在，控制器会首先创建，然后会调用这个Action实例的execute（）方法。Struts Framework为应用系统中的每一个Action类只创建一个实例。因为所有的用户都使用这一个实例，所以你必须确定你的Action 类运行在一个多线程的环境中。下图显示了一个execute（）方法如何被访问：

图片（6）： Action实例的execute()方法

注意，客户自己继承的Action子类，必须重写execute（）方法，因为Action类在默认情况下是返回null的。

3.3 Struts Action Mapping
上面讲到了一个客户请求是如何被控制器转发和处理的，但是，控制器如何知道什么样的信息转发到什么样的Action类呢？这就需要一些与动作和请求信息相对应的映射配置说明。在struts 中，这些配置映射信息是存储在特定的XML文件（比如struts-config.xml）。
这些配置信息在系统启动的时候被读入内存，供struts framework在运行期间使用。在内存中，每一个<action>元素都与org.apache.struts.action.ActionMapping类的一个实例对应。下表就显示了一个登陆的配置映射。</action>

上面的配置表示：当可以通过/logonAction.do（此处假设配置的控制器映射为*.do）提交请求信息的时候，控制器将信息委托com.test.LogonAction处理。调用LogonAction实例的execute()方法。同时将Mapping实例和所对应的LogonForm Bean信息传入。其中name=LogonForm，使用的form-bean元素所声明的ActionForm Bean。有关form-bean的申明如下显示。

元素<forward>则表示了当Action实例的execute()方法运行完毕或，控制器根据Mapping可将响应信息转到适当的地方。如上面现实，如果客户登陆成功，则调用welcome forward，将成功信息返回到/welcome.jsp页面。在你的execute()方法的结尾可以使用下面的实例代码而返回welcome forward。当然你的welcome forward必须在action元素属性中定义，正如上面所声明的那样。</forward>

在此稍稍说一下有关global-forwards的概念。其在配置文件中描述了整个应用系统可以使用的ActionForward，而不是仅仅是一个特定的Action。

3.4 Struts ActionForm Bean
在上面讲解ActionServlet，Action Classes和Action Mapping的时候，我们都提到了ActionForm Bean的概念。一个应用系统的消息转移（或者说状态转移）的非持久性数据存储，是由ActionForm Bean的负责保持的。
ActionForm的主要功能就是为Action的操作提供与客户表单相映射的数据（如果在客户指定的情况下，还包括对数据进行校验）。Action负责对系统数据状态的保持，而Action则负责根据业务逻辑的需要，对数据状态进行修改，在改变系统状态后，ActionForm则自动的回写新的数据状态并保持。
注意：在struts1.1中，ActionForm的校验功能，逐渐被剥离出来（当然依然可以使用）。使用了validator framework对整个应用系统的表单数据验证进行统一管理。相信信息请参考：http://home.earthlink.net/~dwinterfeldt
在ActionForm的使用中，Struts提倡使用到值对象（Value Object）。这样将客户或开发人员，对数据状态与对象状态能够更加清晰的理解和使用。
对于每一个客户请求，Struts framework在处理ActionForm的时候，一般需要经历如下几个步骤：
（１）检查Action的映射，确定Action中已经配置了对ActionForm的映射
（２）根据name属性，查找form bean的配置信息
（３）检查Action的formbean的使用范围，确定在此范围下，是否已经有此form bean的实例。
（４）假如当前范围下，已经存在了此form bean的实例，而是对当前请求来说，是同一种类型的话，那么就重用。
（５）否则，就重新构建一个form bean的实例
（６）form bean的reset()方法备调用
（７）调用对应的setter方法，对状态属性赋值
（８）如果validatede的属性北设置为true，那么就调用form bean的validate()方法。
注意：直接从ActionFrom类继承的reset()和validate()方法，并不能实现什么处理功能，所以有必要自己重新覆盖。
如果validate（）方法没有返回任何错误，控制器将ActionForm作为参数，传给Action实例的execute（）方法并执行。

有必要提一下有关org.apache.struts.action.DynaActionForm。这是struts1.1新增的特性。其继承自ActionForm，在struts早先版本中，我们必须人为的构造特定的ActionFrom子类，但是利用DynaActionForm，可以依据属性集而动态的创建from bean。有关其详细资料，请参考···

四、Struts的其他组件
Struts framework本身提供了很多可扩展的组件或sub framework，方便的开发人员在其构架上构建web层的应用系统。比如upload,collections ,logging等等。让我们来看看两个比较重要的组件：validationg framework和struts taglib。有关其他组件请参考Struts用户手册（http://jakarta.apache.org/struts/userGuide）。
在stuts1.0中有些很不错的概念和组件，比如benaUtils,Collections等等，后来被Jakarta Commons项目组吸收而独立处struts framework。但是struts依然需要依赖这些组件才能正常的工作。
4.1 Validation Framework for Struts
在struts1.1中，新增了validation framework。增加了对form数据提交的验证。将原本需要在ActionFrom Bean的validate（）进行的验证通过配置文件的描述进行验证。
有关其详细信息，请参考http://home.earthlink.net/~dwinterfeldt 。个人建议对于小型应用系统可以采用这种配置方式，但是对于应用系统中有大量web层表单应用的系统，并且业务需求变动比较大的，使用validation framework 可能会加重开发难度、系统维护难度。可以借鉴validation framework的Javascript Validator Tag。

4.2 Struts TagLib
struts提供了一组可扩展的自定义标签库（TagLib），可以简化创建用户界面的过程。目前包括：Bean Tags，HTML Tags，Logic Tags，Nested Tags，Template Tags　这几个Taglib。有关Struts Taglib的结构和使用，可以参考前面有关Cutomer Tag Lib的介绍，有关起详细资料，请参考

4.3 BeanUtils
这个组件的全称是Bean Introspection Utilites。是属于Jakarta Commons项目组的。主要是帮助构建javabean的属性操作的（getter,setter），已经提供一种动态定义和访问bean的属性。有关详细信息，请参考。
http://jakarta.apache.org/commons/beanutils.html
如果各位对这方面有很兴趣，可以参考一些有关java反射（Reflectio）方面的资料。

4．4 Collections
这个组件主要是提供了一些集合或列表对象，在原有的java collections framework的基础上进行了扩展。详细资料请参考：
http://jakarta.apache.org/commons/collections.html 以及
http://cvs.apache.org/viewcvs/~checkout~/jakarta-commons/collections/STATUS.html?rev=1.13

4．5 Digester
这个组件翻译成中文的意思是“汇编”。其主要功能是根据xml配置文件，初始化系统的一些java类对象。Digester帮助你指定XML与java对象之间映射模型，而且允许客户话定制映射规则（rules）。详细资料请参考
http://jakarta.apache.org/commons/digester.html

4．6 其他相关组件
由于篇幅问题，还有一些组件就不一一介绍了，包括Database Connection Pool，Upload，Logging，Pool，Services。基在struts用户手册都有详细介绍，请参考。

五、 Struts配置文件简介（Deployment Description）
struts framework根据配置文件指定（更确切的说，是控制器），才使得ServletAction，ＡctionMapping,Action　,　ActionForm这几个不同层次的组件相互交互，协调的工作。前面也提到了，这些配置文件是在系统启动的时候，读入导内存中，供控制器使用的。
Struts framework主要包括三部分的配置描述，一个是指定有关Struts Controller及其相关的的配置描述（Initialization Parameters），一个时对struts tag lib的描述，一个是struts组件（ＡctionMapping,Action，ActionForm）之间相互映射协调的关系

5.1有关Struts Controller及其相关的的配置描述
因为Struts Controller的主要类ActionServlet是继承自HttpServlet，所以必须像配置一个Servlet那样配置ActionServlet类及其访问映射。详细信息请参考：
http://jakarta.apache.org/struts/userGuide/building_controller.html#dd_config

5.2 有关struts tag lib的配置描述
如果你的web application打算使用Struts的taglib，那么你有必要在web.xml中对struts taglib进行配置描述。有关详细的描述和说明请参考
http://jakarta.apache.org/struts/userGuide/building_controller.html#dd_config_taglib

5.3 有关Struts Action Mapping的配置描述
Struts本身有一个配置文件，通常情况为struts-config.xml。有关其DTD文档的描述，请参考http://jakarta.apache.org/struts/dtds/struts-config_1_1.dtd
（或struts-config_1_0.dtd）
一般struts-config（version1.1）包含了如下几个部分：
（1）form-bean
（2）global-forwards
（3）action-mappings
（4）data-sources
有关详细信息请参阅
http://jakarta.apache.org/struts/userGuide/building_controller.html#config

有必要提一下的是，在struts1.1中，提出了对Multiple Application Support。在struts的早先版本中，只有一个struts配置文件，一般叫struts-config.xml。但是，对于越来越复杂的应用系统的发展，只有一个地方存放这个一个文件，对大型项目来说，使用和修改这个配置文件，使其成为了一个应用的瓶颈问题。在struts1.1中，你可以定义多了配置文件协同工作。

总结
希望通过以上的对Struts Framework的讲解，读者可以对Struts的整体结构有个比较清晰的认识，对其如何处理客户请求，如何进行业务逻辑的处理和自动流转能够有个概念上的认识。

Resource
① Struts的官方网站：
http://jakarta.apache.org/struts/
② Struts用户手册（User Guide）
http://jakarta.apache.org/struts/userGuide
③ ARTICLE --- Framework save the day
http://www.javaworld.com/jw-09-2000/jw-0929-ejbframe.html
④ ARTICLE --- Building a Java servlet framework using reflection
http://www.javaworld.com/javaworld/jw-11-1999/jw-11-servlet.html
⑤ Validation Framework
http://home.earthlink.net/~dwinterfeldt/
http://cvs.apache.org/viewcvs/jakarta-commons/validator/
⑥ ARTICLE --- Struts1.1,Should I upgrade?
http://www.theserverside.com/resources/article.jsp?l=Struts1_1