Struts,MVC的一種開放源碼實現 |
作者:Malcolm G. Davis 來自:IBM 本文介紹 Struts,它是使用 servlet 和 JavaServer Pages 技術的一種 Model-View-Controller 實現。Struts 可幫助您控制 Web 項目中的變化并提高專業化水平。盡管您可能永遠不會用 Struts 實現一個系統,但您可以將其中的一些思想用于您以后的 servlet 和 JSP 網頁的實現中。 簡介 小學生也可以在因特網上發布 HTML 網頁。但是,小學生的網頁和專業開發的網站有質的區別。網頁設計人員(或者 HTML 開發人員)必須理解顏色、用戶、生產流程、網頁布局、瀏覽器兼容性、圖像創建和 JavaScript 等等。設計漂亮的網站需要做大量的工作,大多數 Java 開發人員更注重創建優美的對象接口,而不是用戶界面。JavaServer Pages (JSP) 技術為網頁設計人員和 Java 開發人員提供了一種聯系鈕帶。 如果您開發過大型 Web 應用程序,您就理解變化這個詞的含義。“模型-視圖-控制器”(MVC) 就是用來幫助您控制變化的一種設計模式。MVC 減弱了業務邏輯接口和數據接口之間的耦合。Struts 是一種 MVC 實現,它將 Servlet 2.2 和 JSP 1.1 標記(屬于 J2EE 規范)用作實現的一部分。盡管您可能永遠不會用 Struts 實現一個系統,但了解一下 Struts 或許使您能將其中的一些思想用于您以后的 Servlet 的 JSP 實現中。 在本文中,我將以一個 JSP 文件為起點討論該網頁的優缺點,該文件中使用的元素可能是您所熟悉的。隨后我將討論 Struts,并說明它是如何控制您的 Web 項目中的變化并提高專業化水平的。最后,我將重新開發這個簡單的 JSP 文件,在開發過程中我已顧及到網頁設計人員和變化。 一個 JSP 文件就是一個 Java servlet JavaServer Page (JSP) 文件只是審視 servlet 的另一種方式。JSP 文件的概念使我們能夠將 Java servlet 看作一個 HTML 網頁。JSP 消除了 Java 代碼中經常出現的討厭的 print() 語句。JSP 文件首先被預處理為 .java 文件,然后再編譯為 .class 文件。如果您使用的是 Tomcat,則可以在 work 目錄下查看預處理后的 .java 文件。別的容器可能將 .java 和 .class 文件存儲在其他位置;這個位置與容器有關。圖 1 說明了從 JSP 文件到 servlet 的流程。
(這與 Microsoft 的 Active Server Page (ASP) 明顯不同。ASP 被編譯到內存中,而不是編譯到一個單獨的文件中。) 簡單的獨立 JSP 文件 在小型 JSP 應用程序中,經常會看到數據、業務邏輯和用戶界面被組合在一個代碼模塊中。此外,應用程序通常還包含用來控制應用程序流程的邏輯。清單 1 和圖 2 展示了允許用戶加入一個郵件列表的一個簡單 JSP 文件。 清單 1. join.jsp -- 一個簡單的請求和響應 JSP 文件 <%@ page language="java" %>
這個郵件列表 JSP 文件是一個獨立的、自主完成所有任務的模塊。未包含在這個 JSP 文件中的僅有代碼是包含在 isValidEmail() 中的實際驗證代碼和將電子郵件地址存入數據庫的代碼。(將 isValidEmail() 方法分離到可重用的代碼中似乎是當然的選擇,但我曾見過直接嵌入網頁中的 isValidEmail() 代碼。單頁方法的優點是易于理解,并且最初也易于構建。此外,對于各種圖形化開發工具,入門也很容易。 join.jsp 的活動 1. 顯示打開的輸入網頁。 單頁方法的后果 ☆ HTML 和 Java 強耦合在一起 ☆ Java 和 JavaScript 的不足 ☆ 內嵌的流程邏輯 ☆ 調試困難 ☆ 強耦合 ☆ 美學 請別在我的 HTML 中加入太多的 Java 代碼 在清單 1 中,不是 Java 代碼中有大量的 HTML,而是在 HTML 文件中有大量的 Java 代碼。從這個觀點來看,除了允許網頁設計人員編寫 Java 代碼之外,我實際上沒做什么。但是,我們并不是一無所有;在 JSP 1.1 中,我們獲得一種稱為“標記”的新特性。 JSP 標記只是將代碼從 JSP 文件中抽取出來的一種方式。有人將 JSP 標記看作是 JSP 文件的宏,其中用于這個標記的代碼包含在 servlet 中。(宏的觀點在很大程度上是正確的。)出于同樣的原因,我不希望在 Java 代碼中看到 HTML 標記,我也不希望在 JSP 文件中看到 Java 代碼。JSP 技術的整個出發點就是允許網頁設計人員創建 servlet,而不必糾纏于 Java 代碼。標記允許 Java 程序員將 Java 代碼偽裝成 HTML 來擴展 JSP 文件。圖 3 顯示了從 JSP 網頁中抽取代碼并將它們放入 JSP 標記中的一般概念。
清單 2 是用來說明 Struts 標記的功能的一個例子。在清單 2 中,正常的 HTML <form> 標記被用 Struts <form:form> 標記替換。清單 3 顯示了瀏覽器接收到的結果 HTML。瀏覽器獲得 HTML <form> 標記,但帶有附加代碼,如 JavaScript。附加的 JavaScript 激活 email 地址域。服務器端的 <form:form> 標記代碼創建適當的 HTML,并使網頁設計人員不再接觸 JavaScript。 清單 2. Struts 的 form 標記 <form:form action="join.do" focus="email" > 清單 3. 發送給瀏覽器的結果 HTML <form name="joinForm" method="POST" action="join.do;jsessionid=ndj71hjo01"> 有關 JSP 標記的注意事項: ☆ JSP 標記需要一個運行 JSP 1.1 或更高版本的容器。 模型-視圖-控制器 (MVC) JSP 標記只解決了部分問題。我們還得處理驗證、流程控制和更新應用程序的狀態等問題。這正是 MVC 發揮作用的地方。MVC 通過將問題分為三個類別來幫助解決單一模塊方法所遇到的某些問題: ☆ Model(模型) ☆ View(視圖) ☆ Controller(控制器) MVC Model 2 Web 向軟件開發人員提出了一些特有的挑戰,最明顯的就是客戶機和服務器的無狀態連接。這種無狀態行為使得模型很難將更改通知視圖。在 Web 上,為了發現對應用程序狀態的修改,瀏覽器必須重新查詢服務器。 另一個重大變化是實現視圖所用的技術與實現模型或控制器的技術不同。當然,我們可以使用 Java(或者 PERL、C/C++ 或別的語言)代碼生成 HTML。這種方法有幾個缺點: ☆ Java 程序員應該開發服務,而不是 HTML。 對于 Web,需要修改標準的 MVC 形式。圖 4 顯示了 MVC 的 Web 改寫版,通常也稱為 MVC Model 2 或 MVC 2。
Struts,MVC 2 的一種實現 Struts 是一組相互協作的類、servlet 和 JSP 標記,它們組成一個可重用的 MVC 2 設計。這個定義表示 Struts 是一個框架,而不是一個庫,但 Struts 也包含了豐富的標記庫和獨立于該框架工作的實用程序類。圖 5 顯示了 Struts 的一個概覽。
Struts 概覽 ☆ Client browser(客戶瀏覽器) ☆ Controller(控制器) ☆ 業務邏輯 ☆ Model(模型)的狀態 ☆ View(視圖) 詳細分析 Struts 圖 6 顯示的是 org.apache.struts.action 包的一個最簡 UML 圖。圖 6 顯示了 ActionServlet (Controller)、ActionForm (Form State) 和 Action (Model Wrapper) 之間的最簡關系。
ActionServlet 類 您還記得函數映射的日子嗎?在那時,您會將某些輸入事件映射到一個函數指針上。如果您對此比較熟悉,您會將配置信息放入一個文件,并在運行時加載這個文件。函數指針數組曾經是用 C 語言進行結構化編程的很好方法。 現在好多了,我們有了 Java 技術、XML、J2EE,等等。Struts 的控制器是將事件(事件通常是 HTTP post)映射到類的一個 servlet。正如您所料 -- 控制器使用配置文件以使您不必對這些值進行硬編碼。時代變了,但方法依舊。 ActionServlet 是該 MVC 實現的 Command 部分,它是這一框架的核心。ActionServlet (Command) 創建并使用 Action、ActionForm 和 ActionForward。如前所述,struts-config.xml 文件配置該 Command。在創建 Web 項目時,您將擴展 Action 和 ActionForm 來解決特定的問題。文件 struts-config.xml 指示 ActionServlet 如何使用這些擴展的類。這種方法有幾個優點: ☆ 應用程序的整個邏輯流程都存儲在一個分層的文本文件中。這使得人們更容易查看和理解它,尤其是對于大型應用程序而言。 可以通過擴展 ActionServlet 來添加 Command 功能。 ActionForm 類 ActionForm 維護 Web 應用程序的會話狀態。ActionForm 是一個抽象類,必須為每個輸入表單模型創建該類的子類。當我說輸入表單模型時,是指 ActionForm 表示的是由 HTML 表單設置或更新的一般意義上的數據。例如,您可能有一個由 HTML 表單設置的 UserActionForm。Struts 框架將執行以下操作: ☆ 檢查 UserActionForm 是否存在;如果不存在,它將創建該類的一個實例。 注: Action 類 Action 類是業務邏輯的一個包裝。Action 類的用途是將 HttpServletRequest 轉換為業務邏輯。要使用 Action,請創建它的子類并覆蓋 process() 方法。 ActionServlet (Command) 使用 perform() 方法將參數化的類傳遞給 ActionForm。仍然沒有太多討厭的 request.getParameter() 調用。當事件進展到這一步時,輸入表單數據(或 HTML 表單數據)已被從請求流中提取出來并轉移到 ActionForm 類中。 注:擴展 Action 類時請注意簡潔。Action 類應該控制應用程序的流程,而不應該控制應用程序的邏輯。通過將業務邏輯放在單獨的包或 EJB 中,我們就可以提供更大的靈活性和可重用性。 考慮 Action 類的另一種方式是 Adapter 設計模式。Action 的用途是“將類的接口轉換為客戶機所需的另一個接口。Adapter 使類能夠協同工作,如果沒有 Adapter,則這些類會因為不兼容的接口而無法協同工作。”(摘自 Gof 所著的 Design Patterns - Elements of Reusable OO Software)。本例中的客戶機是 ActionServlet,它對我們的具體業務類接口一無所知。因此,Struts 提供了它能夠理解的一個業務接口,即 Action。通過擴展 Action,我們使得我們的業務接口與 Struts 業務接口保持兼容。(一個有趣的發現是, Action 是類而不是接口)。Action 開始為一個接口,后來卻變成了一個類。真是金無足赤。) Error 類 UML 圖(圖 6)還包括 ActionError 和 ActionErrors。ActionError 封裝了單個錯誤消息。ActionErrors 是 ActionError 類的容器,View 可以使用標記訪問這些類。ActionError 是 Struts 保持錯誤列表的方式。
ActionMapping 類 輸入事件通常是在 HTTP 請求表單中發生的,servlet 容器將 HTTP 請求轉換為 HttpServletRequest。控制器查看輸入事件并將請求分派給某個 Action 類。struts-config.xml 確定 Controller 調用哪個 Action 類。struts-config.xml 配置信息被轉換為一組 ActionMapping,而后者又被放入 ActionMappings 容器中。(您可能尚未注意到這一點,以 s 結尾的類就是容器) ActionMapping 包含有關特定事件如何映射到特定 Action 的信息。ActionServlet (Command) 通過 perform() 方法將 ActionMapping 傳遞給 Action 類。這樣就使 Action 可訪問用于控制流程的信息。 ActionMappings ActionMappings 是 ActionMapping 對象的一個集合。 再訪郵件列表樣例 下面我們看一下 Struts 是如何解決困擾 join.jsp 的這些問題的。改寫后的方案由兩個項目組成。第一個項目包含應用程序的邏輯部分,這個應用程序是獨立于 Web 應用程序的。這個獨立層可能是用 EJB 技術實現的公共服務層。為了便于說明,我使用 Ant 構建進程創建了一個稱為 business 的包。有幾個原因促使我們使用獨立的業務層: ☆ 劃分責任 ☆ 通用件 ☆ 避免不必要的構建和單元測試。 ☆ 使用接口開發 ☆ 穩定性 業務構建注釋 我用 Ant 構建項目,并用 JUnit 運行單元測試。business.zip 包含構建業務項目所需的一切,當然 Ant 和 JUnit 除外。這個包腳本將構建類,運行單元測試,創建 Java 文檔和 jar 文件,最后將所有這些內容壓縮到一個 zip 文件中發送給客戶。只要對 build.xml 作一些修改,您就可以將它部署到其他平臺上。Business.jar 位于 Web 的下載部分,因此,您并非必須下載并構建這個業務包。 Web 項目 第二個項目是用 Struts 開發的一個 Web 應用程序。您將需要一個符合 JSP 1.1 和 Servlet 2.2 規范的容器。最快的入門方法是下載并安裝 Tomcat 3.2。直到有 Struts 的 1.0 發行版之前,我建議您從 Jakarta 項目獲得最新的版本。這對我來說是個大問題,我不能確保我的 Web 項目樣例能與您下載的 Struts 一起工作。Struts 仍在不斷變化,所以我不得不經常更新我的項目。在本項目中,我使用的是 jakarta-struts-20010105.zip。圖 8 顯示了此 Web 項目的結構。如果您已安裝了 Ant,則運行這個版本將創建一個稱為 joinStruts.war 的 war 文件,您隨時可以部署這個文件。
清單 4 顯示了轉換后的 JSP 文件,稱為 joinMVC.jsp。這個文件從最初的 50 行變為 19 行,并且現在不含任何 Java 代碼。從網頁設計人員的角度來看,這是個巨大的改進。 清單 4. joinMVC.jsp -- 再訪簡單的 JSP <%@ page language="java" %> 網頁的變化 下面是使用 Struts 標記庫之后所發生變化的列表: ☆ Import ☆ 文本 ☆ 錯誤 ☆ HTML 表單 模型 -- 會話狀態 JoinForm 擴展了 ActionForm 并包含表單數據。本例中的表單數據只有電子郵件地址。我已為電子郵件地址添加了一個寫方法和讀方法,以供框架訪問。為了便于說明,我重寫了 validate() 方法,并使用了 Struts 的跟蹤功能。Struts 將創建 JoinForm 并設置狀態信息。 模型 -- 業務邏輯 如前所述,Action 是控制器和實際業務對象之間的接口。JoinAction 包裝了對 business.jar 的調用,這些調用最初在 join.jsp 文件中。JoinAction 的 perform() 方法在清單 5 中列表。 清單 5. - JoinAction.perform() public ActionForward perform(ActionMapping mapping, 注:perform() 返回一個稱為 ActionForward 的類,該類通知控制器下一步該執行什么操作。在本例中,我使用從控制器傳入的映射來決定下一步的操作。 控制器 我已修改了 JSP 文件,并創建了兩個新類:一個類用來包含表單數據,一個類用來調用業務包。最后,我通過修改配置文件 struts-config.xml 將它們整合起來。清單 6 顯示了我添加的 action 元素,這個元素用來控制 joinMVC.jsp 的流程。 清單 6. Action 配置 <action path="/join" action 元素描述了從請求路徑到相應的 Action 類的映射,應該用這些類來處理來自這個路徑的請求。每個請求類型都應該有相應的 action 元素,用來描述如何處理該請求。對于 join 請求: 1. joinForm 用來容納表單數據。 使用 Struts 前后的比較 正如我們在圖 9 中所看到的那樣,復雜性和層都有顯著增加。不再存在從 JSP 文件到 Service 層的直接調用。
Struts 的優點 ☆ JSP 標記機制的使用 ☆ 標記庫 ☆ 開放源碼 ☆ MVC 實現樣例 ☆ 管理問題空間 Struts 的缺點 ☆ 仍處于發展初期 ☆ 仍在變化中 ☆ 正確的抽象級別 ☆ 有限的適用范圍 ☆ J2EE 應用程序支持 ☆ 復雜性 ☆ 在何處... Struts 的前景 在這個軟件開發的新時代,一切都變得很快。在不到 5 年的時間內,我已經目睹了從 cgi/perl 到 ISAPI/NSAPI、再到使用 VB 的 ASP、一直到現在的 Java 和 J2EE 的變遷。Sun 正在盡力將新的變化反映到 JSP/servlet 體系結構中,正如他們對 Java 語言和 API 所作的更改一樣。您可以從 Sun 的網站獲得新的 JSP 1.2 和 Servlet 2.3 規范的草案。此外,一個標準 JSP 標記庫即將出現;有關這些規范和標記庫的鏈接,請參閱參考資源。 最后的注釋 Struts 使用標記和 MVC 解決了某些重大問題。這個方法有助于提高代碼的可重用性和靈活性。通過將問題劃分為更小的組件,當技術空間或問題空間中出現變化時,您就有更多的機會重用代碼。此外,Struts 使網頁設計人員和 Java 開發人員能將精力集中于自己最擅長的方面。但是,在強健性增強的同時,也意味著復雜性的增加。Struts 比簡單的單個 JSP 網頁要復雜得多,但對于更大的系統而言,Struts 實際上有助于管理復雜性。另外,我并不想編寫自己的 MVC 實現,而只想了解一個這樣的實現。不管您是否會使用 Struts,回顧這個 Struts 框架(對不起,應該是庫)都會使您對 JSP 文件和 servlet 的特性、以及如何將它們組合起來用于您的下一個 Web 項目有更好的了解。正像翼間支柱是機翼結構中不可缺少的一部分一樣,Strut 也可能成為您下一個 Web 項目的不可缺少的一部分。 |