2020-11-23 JAVA EE：概述

第一章 Java EE概述

      Java EE,即java平台企业版。主要用于快速设计、开发、部署和管理企业级软件系统。

1.1 Java EE简介

      Java的三种版本如下图所示：

1.1.1 什么是Java EE

      Java EE是sun公司为企业级应用推出的标准平台。它为应用程序组件定义了四种容器：

• Web
• Enterprise JavaBean（EJB）
• 用用程序客户机
• Applet
        能够帮助开发和部署可移植、健壮、可伸缩且安全的服务器端Java应用程序。
        典型的Java EE结构包括四层：

1. 客户层
2. 表示逻辑层（Web层）
3. 业务逻辑层
4. 企业信息系统层

1.1.2 Java EE 的新特性

1. 提高开发人员效率：减少编写大量核心业务逻辑所需要的样板代码；引入更多的注释POJO来降低XML配置的复杂性；使用更紧密呢集成技术，提供一个更加无缝的开发体验；
2. 加强对HTML5动态可伸缩应用的支持；
3. 满足苛刻的企业需求：
4. 减少冗余代码
5. 更多带注释的POJO
6. 更紧密集成的平台
7. 通过精简现有技术来简化Java EE
8. 低延迟数据交换“Java API for WebSocket 1.0
9. 简化应用数据分析和处理
10. 可扩展的RESTful服务：JAX-RS2.0
11. 增强开发的易用性：JSF 2.2
12. 提高批处理应用程序的效率使开发过程变得更加便捷和高效

1.2 Java EE应用分层结构

      架构大泥球： 导致程序过度耦合、容易被破坏、难以应对变化，同时，很难有一个清晰的版本或者方向性。
      好的架构模式能够帮助程序员定义应用程序的基本特征和行为。

1.2.1 分层模式概述

      层（layer）体系架构模式就是把任务系统分解成子任务组，其中每个子任务组处于一个特定的抽象层次。

1. 层模式概述
         层模式组织成为一个层次结构，每一层为上层服务（Service Provider），同时也做微下层的客户端。
2. 考虑的因素
         一般在系统涉及时，由一系列高层模块和底层模块处理构成，并且高层的模块依赖于底层。因此设计需要考虑一下因素：

• 源码的修改会影响整个系统，应该限定在一个部件内部而不影响到其他模块
• 接口应当稳定，甚至应该被规范。
• 系统的架构应该灵活，可以更换。
• 系统的开发需要被划分为多个部分，如团队开发或者异地开发。

1.2.2 Java EE的结构

1. J2EE层模式的背景
   下图为软件 从两层体系架构到三层的转变：
   
   两层架构缺点：

• 软件部署开销大
• 改变数据结构的开销很大
• 改变数据库类型的开销很大

经典三层架构

• 表现层 （Presentation layer，PL）
        主要负责数据的输入接口和输出。输入指在Web、客户端或为外界提供的API的数据请求接口；输出则是Web界面、客户端输出、API的数据输出。页面模板、对外API数据格式化、Request接收、Output推送、Commander操作都在这一层。
• 业务逻辑层（Business Logic layer，BLL）
        主要负责从原始数据到结果数据的中间过程。系统中最关键、最重要的一层。也被称作领域层（Domain Layer），领域中所有对象的逻辑关系和功能事项算法都在这一层中。业务逻辑、服务等处于这一层。
• 数据访问层 （Data Access Layer，DAL）
        主要是对原始数据的操作（CRUD），为业务逻辑层或表示层提供数据服务。数据源包括数据库、文件、网络存储系统、其他系统开放的API、程序运行上下文环境等。许多框架中的ORM、Active Recode、Dao类或库都处于这层。

四层架构
      分为表示层、服务层、业务逻辑层、数据访问层。服务层是对三层架构中业务逻辑层的再细分，以解决业务逻辑层经常出现的臃肿问题。
      在三层架构中，把业务逻辑层的上层分离出来，组成服务层（Service Layer）。服务层往往是逻辑层的表示层，即向上层（表示层）提供逻辑的外观。事务控制、安全检查、事务脚本等可以置于业务层。
      Java EE应用架构大致可以分为以下几层：

• Domain Object （领域对象层）：由系列POJO组成，这些对象是该系统的Domain Object，往往包含了各自所需要实现的业务逻辑方法。于业务逻辑层可在同一层。
• DAO（Data Access Object,数据访问对象层）：由DAO组件组成，实现对数据库的创建、查询、更新和删除（CRUD）等原子操作。
• 业务逻辑层：由业务对象组成，这些业务逻辑对象实现了所需要的业务逻辑方法。这些业务逻辑方法可能仅仅用于暴露Domain Object对象所实现的业务逻辑方法，也可能是依赖DAO组件实现的业务逻辑方法。
• ＭＶＣ控制层：此层由控制器组成，这些控制器用于拦截用户请求，并调用业务逻辑组件的业务逻辑方法，处理用户请求，并根据处理结果转发到不同的表现层组件。
• 表现层：此层由系列的ＪＳＰ页面、Velocity页面、PDF文档视图组件组成。此层负责手机用户请求，并将显示处理结果。

MVC设计模式
      其主要包括三个部分，Model-View-Controller(模型-视图-控制器)，注重前端。

2. J2EE分层应用概述
         J2EE平台为设计、开发、集成和部署企业应用提供基于组件的方法。降低成本，还能对设计和实施过程进行快速跟踪。Java EE 7体系结构及提供的主要服务如下图所示：
   

• JPA （Java Persistence API，java持久化API）和JMS（Java Message Service,Java信息服务），JPA是在数据库中存储对象的ORM（Object/Relational mapping,对象关系表）定义提供基本的服务，如数据库访问。JMS这个API保证服务器和应用在网络上的通信可靠、异步。如ActiveMQ实现了JMS。
• JCA（Java EE Connector Architecture, J2EE连接器架构）允许连接到源系统，批量处理非交互、块状任务。通过批服务可以链接不同开发架构的应用程序。
• Managed Beans和EJB（Enterprise java beans,企业级java beans）使用POJO基本服务，提供一种简化的编程模型。Managed Beans可以执行嵌入代码的java对象。在Spring框架中，这是一些添加@Autowired注释的对象。
• CDI（Contexts and Dependency Injecttion,上下文和依赖注入），提供适用于各种组件的概念拦截和注释，如类型安全的依赖注入，使用拦截器和一套共同的注释表示横切关注点。JTA事务拦截器实现，可以应用于任何POJO。
• CDI是javaEE整个下一代类型安全的依赖注入事实上的API。在Spring框架中，应用程序可以设计应用的上下文，控制反转（IOC）和依赖注入功能（DI）CDI扩展允许以标准的方式超出现有能力来扩展平台。
• Web Service使用JAX-RS（定义REST含状态传输之类服务的ＡＰＩ）、JAX-WS、JSF、JSP和EL定义编程模型的Web应用。Web Fragments允许以自然方式自动注册第三方web框架。JSON提供一种方法来解析和WEB层生成JSON结构。Web Socket可以通过一个TCP链接建立双向、全双工的通信信道。
• Bean VAlidation标准化了Java平台的约束定义、描述和验证，即使用注释的方式对Java Bean 进行约束验证。

1.3 Java EE技术规范

      Java EE 平台由一整套服务（Services）、应用程序接口（APIs）和协议构成，对开发基于Web的多层应用程序提供了功能支持。

• 多层式应用（Multitier Application）
• 多层式服务（Mulititier Service）
• 部署描述符（Deployment Description）
• Java Bean Component：JavaBean 的同义词，主要用在jsp范例中。Java Bean 则是有一些包含是有属性的Java类组成，对外提供get和set方法。从技术上讲，这些类必须保证有一个不含参数的构造器并且实现Serializable接口。
• JDBC（java database Connectivity）:JDBC API为访问不同的数据库提供了一种统一的途径，ODBC一样，JDBC对开发者屏蔽了一些细节问题，另外，JDBC对书库库的访问也具有平台无关性。
• JNDI（java Name and Directory Interface）:JNDI API被用于执行名字和目录服务。一种能存储和检索资源或者通过名字查找信息的方式。
• EJB（Enterprise Javabean）
• PMI(Remote Method Invoke):RMI协议调用远程对象上的方法。它使用了序列化方式在客户端和服务器端传递数据。RMI是一种被EJB使用的更底层的协议。
• XML（Extensible Markup Language）:XML是一种可以用来定义其他标记语言的语言，被用来在不同的商务过程中共享数据。
• Java EE容器（Java EE Container）:也就是应用程序服务器。定义了web容器（包含Servlets和JSP），还定义了EJB容器（包含企业级java Bean ）以及应用客户端容器（运行独立的应用程序）和在浏览器上运行的小程序容器。
• Java IDL/CORBA
• JSP (Java Server Pages):JSP页面由HTML代码和嵌入其中的Java代码组成。服务器在页面被客户端所请求后对这些java代码进行处理，然后将生成的HTML页面返回给客户端的浏览器。
• Java Servlet:是用Java写的一个服务器小程序，可以处理用户的http请求，返回结果。它扩展了Web服务器的功能，作为一种扶额U午安的应用，当被请求是开始执行，这和CGIPerl脚本很相似。Servlet提供的功能大多于JSP类似，不过实现的方式不同。JSP通常是大多数HTML代码中嵌入少来那个的java嗲吗，而Servlets全部由java写成并且生成HTML。
• JavaMail:是通过应用程序发送邮件方式的API，提供了一套邮件服务器的抽象类，不仅支持SMTP服务器，也支持IMAP服务器。
• JMA（Java Message Service）:是用于和面向消息的中间件相互通信的应用程序接口（API）
• JTA（Java Transaction Architecture）:JTA 定义了一种标准的ＡＰＩ，应用系统有此可以访问各种事务监控，划清数据库中上行和下行的通信界限。
• JTS（Java Trasaction Service）
• JCA(Java EE Connector Architecture,J2EE连接器架构)：使应用程序能和信息系统（通常是数据库）通信
• JPA（Java Persistence API,Java持久化API）:这是一个在数据库中存储对象的ORM(Object/Relational mapping)定义。
• JAAS（Java Authentication and Authorization Service,java鉴别于授权服务）：识别并控制服务权限的一种方式。
• JAXP（java API for XML Processing,加工XML文件的API）：提供了处理XML文件的方式。
• JAXR（Java API for XML Registies,提供XML注册为API）：一个可以注册包含源数据的XML的API。
• JAX-RS:定义REST（含状态传输）之类的服务。
• JACC（Java authorization Contact for Container）
• JASPIC(Java Authentication Service Provider Interface,java认证服务提供者接口)：定义了应用程序如何通过传统的认证服务。
• Managed Beans:一个可以执行嵌代码的java对象。在Spring框架中，这是一些添加了@Autowired注释的对象。
• CDI（Contexts and Dependency Injection for Java EE，上下文和依赖注入）：CDI是java EE整个下一代类型安全的依赖注入的事实上的API。在Spring框架中，应用程序可以设计应用的上下文，控制反转（IOC）和依赖注入（DI）。
• Bean确认：通过定好的规则判断Java bean 的状态是有效的。

1.4 敏捷轻型框架

1.4.1 Hibernate简介

Hibernate
是一个开放源代码的对象关系映射框架，对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵。即可以在Java客户端使用，也可以咋Servlet、JSP的web应用中使用。
Hibernate五个核心接口：

• Session
• SessionFactory
• Transaction
• Query
• Configuration
  通过以上这些接口，不仅可以对持久化对象进行存取，还能够进行事务控制。
  Hibernate 4.x
• 使用简单，功能强大
• 原理和JDBC一样，通过insert、select、delete、update操作数据，但是Hibernate充当DAO层，根据POJO与实体类的映射配置自动生产SQL语句。

数据的两种状态

• 瞬时态
• 持久态

瞬时态到持久态转换方法

• 使用JDBC手工转换
• 使用ORM框架解决，主流框架是Hibernate、JDO、TooLic

对象关系映射特征

• 对象和关系数据是业务实体的两种表现形式。业务实体存在内存中表现为对象，在数据库中表现为关系数据。
• 两者存在一定的对应关系，如下图：
  
  对应关系
• 表—类
• 字段—属性
• 记录—对象（回想JDBC编程，查询一条纪录时，封装成一个实体对象。查询多条记录时，对应的集合）

一般的ORM包括

• 一个对持久类对象进行CRUD操作的API
• 一个语言或API用来规定与类和属性相关的查询（SQL）
• 一个规定mappingmetadata的工具：元数据，可以实现两个方向的自动转换。

Hibernate体系结构

Hibernate API的最小子集

Hibernate全面解决的体系

1.4.2 Struts2简介

Struts 2

• 是在struts 1和WebWork的技术基础上进行合并的全新的struts 2 框架。
• 以webWork为核心，采用拦截器的机制来处理用户的请求，这样的设计也使得业务逻辑控制能够与ServletAPI完全脱离开。

Struts 2整体结构

Struts 2处理流程

1. 客户端初始化一个指向Servlet容器（如Tomcat）的请求
2. 这个请求经过一系列的过滤器（Filter）(这些过滤器中有一个叫做ActionContextCleanUp的可选过滤器，这个过滤器对于Struts 2和其他框架的集成很有帮助，如SiteMesh Plugin)
3. 接着FilterDispatcher被调用，FilterDispatcher询问ActionMapper来决定这个请求是否需要调用某个Action。
4. 如果ActionMapper决定调用Action，FilterDispatcher把请求的处理交给Action个Proxy.
5. ActionProxy创通过Configuration Manager询问框架的配置文件，找到需要调用的Action类。
6. ActionProxy创建一个ActionInvocation的实例。
7. ActionInvocation实例使用命名模式来调用，在嗲用Action的过程前后，设计相关拦截器（Intercepter）的调用。
8. 一旦Action个执行完毕，ActionInvocation负责根据Struts。xml中的配置找到对应的返回结果。返回结果通常是（但不总是，也可能是另外一个Action链）一个需要被表示的JSP或者FreeMarker的模板。在表示的过程中可以使用struts 2框架中继承的标签，在这个过程中需要涉及ActionMapper.

1.4.3 Spring简介

Spring

• 开源框架，是为了解决企业级应用程序开发复杂性而创建的。Spring模块构建在核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理bean的方式。
  
  组成Spring框架的每个模块（或组件）都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联合实现。每个模块的功能如下：
• 核心容器：核心容器提供Spring框架的基本功能。核心容器的主要组件是BeanFactory，它是工厂模式的实现。BeanFactory使用控制反转（IOC）模式将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。
• Spring上下文：Spring上下文是一个配置文件，向Spring框架提供上下文信息。Spring上下文包括企业服务，例如JNDI、EJB、电子邮件、国际化、校验和调度功能。
• Spring AOP：通过配置管理特性，Spring AOP模块直接将面向对象方面的编程功能集成到了Spring框架中，所以，可以很容易的使用Spring框架管理的任何对象支持AOP。Spring AOP模块为基于Spring的应用程序中的对象提供事务管理服务。通过使用Spring AOP，不用依赖EJB组件。
• Spring DAO： JDBC DAO抽象层提供了有意义的层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大地降低了需要编写异常代码数量。Spring DAO的面向对象JDBC的异常遵从统统的DAO异常层次结构。
• Spring ORM： Spring框架中插入了若干个ORM框架，从而提供了ORM的对象关系工具，其中包括JDO、Hibernate和Ibatis SQL Map。所有这些都遵从Spring的通用事务和DAO异常层次结构。
• Spring Web模块：Web上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于Web的应用程序提供了上下文。所以，Spring框架支持与Jakarta Struts的集成。Web模块还简化处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。
• Spring MVC框架：MVC框架是一个全功能的构建Web应用程序的MVC实现。通过策略接口，MVC框架变为高度可配置的，MVC容纳了大量视图技术，其中包括JSP、Velocity、Tiles、iText和POI。

Spring核心要点

• 支持不绑定到特定Java EE服务的可重用业务和数据访问对象。

1.5 Java EE开发环境

1.5.1 JDK的下载和安装

• JDK下载并安装
  JDK：http://www.oracle.com/
  安装略

• 设置系统变量
  包括JAVA_HOME 、Path （略）

1.5.2 Tomcat 8.0的安装和配置

• Tomcat 下载安装
  下载地址：http://tomcat.apache.org
  安装略

1.5.3 集成开发环境的安装和使用

• 下载和安装Eclipse
  下载地址：http://www.eclipse.org
  安装略

1.5.4 MySQL数据库的安装和使用

略

1.5.5 SQL Server数据库的安装和使用

略

1.6 小结

1.7 参考资料

《Java EE架构设计与开发实践》