Web原理与应用开发

5.1 HTTP协议

5.1.1 WWW

  WWW是到目前为止最著名的分布式应用。WWW (World Wide Web，万维网)是存储在Internet计算机中、数量巨大的文档的集合。这些文档称为页面，它是一种超文本( Hypertext)信息，可以用于描述超媒体。文本、图形、视频、音频等多媒体，称为超媒体( Hypermedia)。Web上的信息是由彼此关联的文档组成的，而使其连接在一起的是超链接( Hyperlink)。
WWW的核心技术有以下两点：
1、从应用功能看，WWW是一种交互式图形界面的Internet服务，具有强大的信息连接功能，它使得成千上万的用户通过简单的图形界面就可以访问各个大学、组织、公司等的最新信息和各种服务。
2、从技术上看，WWW是一个基于HTTP的客户－服务器应用系统，即属于客户－服务器范型的分布式计算应用。

5.1.2 TCP/IP

  TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
TCP/IP由4个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

5.1.3 HTTP协议原理

  HTTP是HyperText Transport Protocol（超文本传输协议）的缩写，它用于传送WWW方式的数据，是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，下图为HTTP协议传输的网页。
  http是一个简单的请求-响应协议，它通常运行在TCP之上。它指定了客户端可能发送给服务器什么样的消息以及得到什么样的响应。请求和响应消息的头以ASCII码形式给出；而消息内容则具有一个类似MIME的格式。这个简单模型是早期Web成功的有功之臣，因为它使得开发和部署是那么的直截了当。
工作原理：
HTTP是基于客户/服务器模式，且面向连接的。典型的HTTP事务处理有如下的过程：
（1）客户与服务器建立连接；
（2）客户向服务器提出请求；
（3）服务器接受请求，并根据请求返回相应的文件作为应答；
（4）客户与服务器关闭连接。

HTTP请求响应过程

HTTP常用的请求方法有：
1）GET：获取URL指定的Web对象的内容
2）POST：用于向服务器主机上的某个进程发送数据。
3）HEAD：仅从服务器获取头部信息，而不是对象本身。
4）PUT：用于将HTTP附带的内容保存到服务器上URL指定的位置。
5）DELETE:删除指定资源
6）OPTIONS:返回服务器支持的HTTP方法。
7）CONNECT:把请求链接转换到透明的TCP/IP通道。

HTTP应答：
HTTP应答于HTTP请求相似，HTTP响应也由三部分组成：分别是协议状态/版本、响应头、响应正文。

5.2 Web开发技术

5.2.1 HTML

  HTML称为超文本标记语言，是一种标识性的语言。它包括一系列标签．通过这些标签可以将网络上的文档格式统一，使分散的Internet资源连接为一个逻辑整体。HTML文本是由HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字，图形、动画、声音、表格、链接等。
  超文本是一种组织信息的方式，它通过超级链接方法将文本中的文字、图表与其他信息媒体相关联。这些相互关联的信息媒体可能在同一文本中，也可能是其他文件，或是地理位置相距遥远的某台计算机上的文件。这种组织信息方式将分布在不同位置的信息资源用随机方式进行连接，为人们查找，检索信息提供方便。

5.2.2 JavaScript

  JavaScript（简称“JS”） 是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言。虽然它是作为开发Web页面的脚本语言而出名的，但是它也被用到了很多非浏览器环境中，JavaScript 基于原型编程、多范式的动态脚本语言，并且支持面向对象、命令式和声明式（如函数式编程）风格。
  JavaScript在1995年由Netscape公司的Brendan Eich，在网景导航者浏览器上首次设计实现而成。因为Netscape与Sun合作，Netscape管理层希望它外观看起来像Java，因此取名为JavaScript。但实际上它的语法风格与Self及Scheme较为接近。
  JavaScript的标准是ECMAScript 。截至 2012 年，所有浏览器都完整的支持ECMAScript 5.1，旧版本的浏览器至少支持ECMAScript 3 标准。2015年6月17日，ECMA国际组织发布了ECMAScript 的第六版，该版本正式名称为 ECMAScript 2015，但通常被称为ECMAScript 6 或者ES6。

5.2.3 CSS

  层叠样式表(英文全称：Cascading Style Sheets)是一种用来表现HTML（标准通用标记语言的一个应用）或XML（标准通用标记语言的一个子集）等文件样式的计算机语言。CSS不仅可以静态地修饰网页，还可以配合各种脚本语言动态地对网页各元素进行格式化。
  CSS 能够对网页中元素位置的排版进行像素级精确控制，支持几乎所有的字体字号样式，拥有对网页对象和模型样式编辑的能力。

5.2.4 XML

  可扩展标记语言，标准通用标记语言的子集，简称XML。是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言。
  在电子计算机中，标记指计算机所能理解的信息符号，通过此种标记，计算机之间可以处理包含各种的信息比如文章等。它可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。 它非常适合万维网传输，提供统一的方法来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据。是Internet环境中跨平台的、依赖于内容的技术，也是当今处理分布式结构信息的有效工具。早在1998年，W3C就发布了XML1.0规范，使用它来简化Internet的文档信息传输。

5.2.5 动态网页技术

  动态网页于静态网页最大的区别在于网页与用户之间是否有交互反馈过程，如动态网页的留言板、点击数等。采用动态网页技术的同一网页能够对不同用户的同样操作做出不同的反应，而静态网页没有交互过程，呈现给用户的是同一个无差别的页面。
JSP、ASP、PHP、CGI等都是动态网页技术。

5.3 CGI

  公共网关接口（Common Gateway Interface，CGI）是Web 服务器运行时外部程序的规范，按CGI 编写的程序可以扩展服务器功能。CGI 应用程序能与浏览器进行交互，还可通过数据API与数据库服务器等外部数据源进行通信，从数据库服务器中获取数据。格式化为HTML文档后，发送给浏览器，也可以将从浏览器获得的数据放到数据库中。几乎所有服务器都支持CGI，可用任何语言编写CGI，包括流行的C、C ++、Java、VB 和Delphi 等。CGI分为标准CGI和间接CGI两种。标准CGI使用命令行参数或环境变量表示服务器的详细请求，服务器与浏览器通信采用标准输入输出方式。间接CGI又称缓冲CGI，在CGI程序和CGI接口之间插入一个缓冲程序，缓冲程序与CGI接口间用标准输入输出进行通信。

5.3.1 HTML

  HTML称为超文本标记语言，是一种标识性的语言。它包括一系列标签．通过这些标签可以将网络上的文档格式统一，使分散的Internet资源连接为一个逻辑整体。HTML文本是由HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字，图形、动画、声音、表格、链接等。
  超文本是一种组织信息的方式，它通过超级链接方法将文本中的文字、图表与其他信息媒体相关联。这些相互关联的信息媒体可能在同一文本中，也可能是其他文件，或是地理位置相距遥远的某台计算机上的文件。这种组织信息方式将分布在不同位置的信息资源用随机方式进行连接，为人们查找，检索信息提供方便。

5.3.2 JavaScript

  JavaScript（简称“JS”） 是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言。虽然它是作为开发Web页面的脚本语言而出名的，但是它也被用到了很多非浏览器环境中，JavaScript 基于原型编程、多范式的动态脚本语言，并且支持面向对象、命令式和声明式（如函数式编程）风格。
  JavaScript在1995年由Netscape公司的Brendan Eich，在网景导航者浏览器上首次设计实现而成。因为Netscape与Sun合作，Netscape管理层希望它外观看起来像Java，因此取名为JavaScript。但实际上它的语法风格与Self及Scheme较为接近。
  JavaScript的标准是ECMAScript 。截至 2012 年，所有浏览器都完整的支持ECMAScript 5.1，旧版本的浏览器至少支持ECMAScript 3 标准。2015年6月17日，ECMA国际组织发布了ECMAScript 的第六版，该版本正式名称为 ECMAScript 2015，但通常被称为ECMAScript 6 或者ES6。

5.4 Web会话

  WEB会话是指web客户端与服务器的一次连接、中间多次交互到最后断开的过程。由于HTTP协议是无状态的，因此需要会话跟踪技术管理客户端的多次请求的状态信息。会话（Session） 跟踪是Web程序中常用的技术，用来跟踪用户的整个会话。常用的会话跟踪技术是Cookie与Session。

5.4.1 Cookie 机制

  在程序中，会话跟踪是很重要的事情。理论上，一个用户的所有请求操作都应该属于同一个会话，而另一个用户的所有请求操作则应该属于另一个会话，二者不能混淆。例如，用户A在超市购买的任何商品都应该放在A的购物车内，不论是用户A什么时间购买的，这都是属于同一个会话的，不能放入用户B或用户C的购物车内，这不属于同一个会话。

  而Web应用程序是使用HTTP协议传输数据的。HTTP协议是无状态的协议。一旦数据交换完毕，客户端与服务器端的连接就会关闭，再次交换数据需要建立新的连接。这就意味着服务器无法从连接上跟踪会话。即用户A购买了一件商品放入购物车内，当再次购买商品时服务器已经无法判断该购买行为是属于用户A的会话还是用户B的会话了。要跟踪该会话，必须引入一种机制。

  Cookie就是这样的一种机制。它可以弥补HTTP协议无状态的不足。在Session出现之前，基本上所有的网站都采用Cookie来跟踪会话。

5.4.2 Session 机制

  Session技术则是服务端的解决方案，它是通过服务器来保持状态的。由于Session这个词汇包含的语义很多，因此需要在这里明确一下 Session的含义。首先，我们通常都会把Session翻译成会话，因此我们可以把客户端浏览器与服务器之间一系列交互的动作称为一个 Session。从这个语义出发，我们会提到Session持续的时间，会提到在Session过程中进行了什么操作等等；其次，  Session指的是服务器端为客户端所开辟的存储空间，在其中保存的信息就是用于保持状态。从这个语义出发，我们则会提到往Session中存放什么内容，如何根据键值从 Session中获取匹配的内容等。要使用Session，第一步当然是创建Session了。那么Session在何时创建呢？当然还是在服务器端程序运行的过程中创建的，不同语言实现的应用程序有不同创建Session的方法，而在Java中是通过调用HttpServletRequest的getSession方法（使用true作为参数）创建的。在创建了Session的同时，服务器会为该Session生成唯一的Session id，而这个  Session id在随后的请求中会被用来重新获得已经创建的Session；在Session被创建之后，就可以调用Session相关的方法往Session中增加内容了，而这些内容只会保存在服务器中，发到客户端的只有Session id；当客户端再次发送请求的时候，会将这个Session id带上，服务器接受到请求之后就会依据Session id找到相应的Session，从而再次使用之。正式这样一个过程，用户的状态也就得以保持了。

5.5 Applet

  Applet是采用Java编程语言编写的小应用程序，该程序可以包含在 HTML（标准通用标记语言的一个应用）页中，与在页中包含图像的方式大致相同。
  含有Applet的网页的HTML文件代码中部带有 和这样一对标记，当支持Java的网络浏览器遇到这对标记时，就将下载相应的小应用程序代码并在本地计算机上执行该Applet。

5.6 Servlet

  Servlet（Server Applet）是Java Servlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，主要功能在于交互式地浏览和生成数据，生成动态Web内容。
  狭义的Servlet是指Java语言实现的一个接口，广义的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类，一般情况下，人们将Servlet理解为后者。Servlet运行于支持Java的应用服务器中。从原理上讲，Servlet可以响应任何类型的请求，但绝大多数情况下Servlet只用来扩展基于HTTP协议的Web服务器。
  最早支持Servlet标准的是JavaSoft的Java Web Server，此后，一些其它的基于Java的Web服务器开始支持标准的Servlet。

5.7 SSH框架与应用开发

5.7.1 SSH

  SSH 为 Secure Shell 的缩写，由 IETF 的网络小组（Network Working Group）所制定；SSH 为建立在应用层基础上的安全协议。SSH 是较可靠，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用 SSH 协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题。SSH最初是UNIX系统上的一个程序，后来又迅速扩展到其他操作平台。SSH在正确使用时可弥补网络中的漏洞。SSH客户端适用于多种平台。几乎所有UNIX平台—包括HP-UX、Linux、AIX、Solaris、Digital UNIX、Irix，以及其他平台，都可运行SSH。

5.7.2 Struts

  Struts是Apache软件基金会（ASF）赞助的一个开源项目。它最初是Jakarta项目中的一个子项目，并在2004年3月成为ASF的顶级项目。它通过采用Java Servlet/JSP技术，实现了基于Java EE Web应用的Model-View-Controller（MVC）设计模式的应用框架，是MVC经典设计模式中的一个经典产品。

5.7.3 Spring

  Spring框架是一个开放源代码的J2EE应用程序框架，由Rod Johnson发起，是针对bean的生命周期进行管理的轻量级容器（lightweight container）。 Spring解决了开发者在J2EE开发中遇到的许多常见的问题，提供了功能强大IOC、AOP及Web MVC等功能。Spring可以单独应用于构筑应用程序，也可以和Struts、Webwork、Tapestry等众多Web框架组合使用，并且可以与 Swing等桌面应用程序AP组合。因此， Spring不仅仅能应用于JEE应用程序之中，也可以应用于桌面应用程序以及小应用程序之中。Spring框架主要由七部分组成，分别是 Spring Core、 Spring AOP、 Spring ORM、 Spring DAO、Spring Context、 Spring Web和 Spring Web MVC。

5.7.4 Hibernate

  Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，它将POJO与数据库表建立映射关系，是一个全自动的orm框架，hibernate可以自动生成SQL语句，自动执行，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的JaveEE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。