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重拾Java Web应用的基础体系结构

一、背景
二、Web应用
三、一个完整的Java Web基础应用
四、小结

一、背景

Spring生态的强大与完善，使得大多数的Java程序员，在刚刚接触Java Web应用开发时，往往依赖于SSM、SpringBoot等各种高级框架。
Java Web的基础的体系结构是什么？到底是怎么运作的？这些高级的框架与基础的体系结构之间是什么关系？
只有真正理清了这些底层基础的结构，才能完全理解高级框架的设计原理，在使用框架开发项目时做到事半功倍。
本文旨在暂时抛开这些高级框架，重走Java Web底层之路。

二、Web应用

Web应用的基础模型

用户通过Web浏览器向某个Web应用发出一个请求
Web服务器得到请求后，处理并查找资源，并向Web浏览器返回一个响应结果。

2.1 HTML

Web服务器需要对客户端的请求提供响应内容，Web浏览器需要将这些响应内容呈现给用户。两者需要形成统一的对话语言，Web应用中形成的共同的语言被称为HTML(HyperText Markup Language:超文本标记语言)。
HTML包含数十个标记，数千种标记属性，能过这些标记定义了网页内容的含义和结构；正是无数个具有相互链接的HTML网页构成了我们现在的互联网世界。

标记	描述
html	定义HTML文档的边界
head	定义HTML文档头部的边界
body	定义HTML文档本体的边界
tile	定义HTML文档本体的标题
form	定义一个表单
a	定义一个超链接
...	...

<!-- HTML基础 -->
<html>
  <head>
    <title>欢迎</title>
  </head>
  <body>
   <a href="https://www.baidu.com">百度</a>
  </body>
</html>

2.2 HTTP

Web浏览器与Web服务器之间相互通信同样需要建立统一的协议：Web应用的标准协议被称为HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）超文本传输协议。
HTTP协议规定了超文本传输所要遵守的规则：HTTP请求可发起常用的GET或者POST请求；HTTP的响应中可以包含HTML内容。

curl https://www.baidu.com -v
<!-- 通过HTTP向URL地址www.baidu.com发起 GET请求-->
> GET / HTTP/1.1
> User-Agent: curl/7.29.0
> Host: www.baidu.com
> Accept: */*
<!-- Web服务器HTTP响应-->
< HTTP/1.1 200 OK
< Accept-Ranges: bytes
< Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no-transform
< Connection: keep-alive
< Content-Length: 2443
< Content-Type: text/html
< Date: Tue, 25 Aug 2020 04:04:01 GMT
< Etag: "588603eb-98b"
< Last-Modified: Mon, 23 Jan 2017 13:23:55 GMT
< Pragma: no-cache
< Server: bfe/1.0.8.18
< Set-Cookie: BDORZ=27315; max-age=86400; domain=.baidu.com; path=/
< 
<!DOCTYPE html>
<!--STATUS OK-->
<html>
<head>
...
    <title>百度一下，你就知道</title>
</head>
<body link=#0000cc>
    ...
</body>
</html>

2.3 URL

Web应用上的每个资源都有唯一的地址进行定位，被称为URL（Uniform Resource Locatiors）统一资源定位符。
1. URL中可包含额外的参数，会追加到URL的最后,以?开头，以&分隔各个参数，如：http://www.web.com:8080/welcome/hello.html?name=jack&age=20
2. Web服务器中的应用一般默认在80端口运行，端口号为80的在URL中可省略不书写。

2.4 Servlet

Servlet是Server Applet的简写，也被称为运行在服务端的小程序，通过Servlet程序可以生成动态Web内容，实现Java Web服务器功能的扩展。
Servlet需要依付于Servlet容器（比如Tomcat等）才能运行

2.4.1 编写第一个Servlet程序

Java Servlet是一个接口，定义了Java类被浏览器访问到的规则。
Java程序员自定义一个类，实现Servlet接口并重写接口中的方法，Web服务器（如Tomcat等）就可以识别并执行这个程序。
创建JavaEE项目
定义一个类，实现Servlet接口，实现或重写接口中的方法

/**
 * HttpServlet
 *
 * @author zhuhuix
 * @date 2020-08-25
 */
public class HttpServletDemo extends HttpServlet {

    // 重写Get请求方法
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        // 业务逻辑处理
        LocalDate date = LocalDate.now();

        // 动态输出HTML页面
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("<html>" +
                "<body>" +
                "<h1>"+date.toString()+"</h1> " +
                "<h2>hello world</h2> " +
                "</body>" +
                "</html>"
        );
    }
}

在web.xml配置Servlet

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">
    
     <!-- 配置Servlet -->
    <servlet>
        <servlet-name>http-demo</servlet-name>
        <servlet-class>demo.servlet.HttpServletDemo</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>http-demo</servlet-name>
        <url-pattern>/http-demo</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

运行
访问http://localhost:8080/servlet_war_exploded/http-demo路径

2.5 JSP

JSP(Java Server Pages)也是一种Java servlet，主要用于实现Java web应用程序的用户界面部分。通过结合HTML代码、XHTML代码、XML元素以及嵌入JSP操作和命令来编写JSP。简而言之，就是在HTML网页中嵌入了Java。
JSP页面可以与处理业务逻辑的 Servlet 一起使用，这种模式被Java servlet 模板引擎所支持

<%@ page import="java.time.LocalDate" %>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
  <body>
  <h1><%= LocalDate.now()%></h1>
  <h2>hello world!!!</h2>
  </body>
</html>

public class HttpServletDemo extends HttpServlet {
    // 重写Get请求方法
   @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    	// 调用jsp页面
        req.getRequestDispatcher("/index.jsp").forward(req,resp);
    }
}

2.6 容器

容器就是程序运行时需要的环境；比如Tomcat就是一个Servlet/JSP的容器。
Servlet 容器具备管理Servlet对象的功能。
1. 通信支持：利用容器提供的方法，可以轻松实现Web服务器与Servlet进行通信，无需自己建立ServerSocket、监听端口，字节流传输等底层协议。
2. 生命周期管理：容器会负责Servlet的实例化、初始化、调用方法、释放资源等控制。
3. 多线程支持：容器接收到每个Servlet请求时建立新的线程，并协调线程运行。
4. 配置式管理：利用容器支持的xml进行配置式管理，在环境改变时，无需硬性修改程序及编译程序。

在这里插入图片描述

2.7 URL映射到Servlet

通过JavaEE的XML配置部署文件中的元素〈servlet〉及 〈servlet-mapping〉，把URL映射到对应的Servlet上。

三、一个完整的Java Web基础应用

在这里插入图片描述

/**
 * HttpServlet
 *
 * @author zhuhuix
 * @date 2020-08-25
 */
public class HttpServletDemo extends HttpServlet {

    // 重写Get请求方法,返回一个表单页面
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException, ServletException {
        req.getRequestDispatcher("/form.jsp").forward(req, resp);
    }

    // 重写Post请求方法，提交表单上的数据，并返回结果页面
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String name = req.getParameter("name");
        Integer age = Integer.parseInt(req.getParameter("age"));
        if (name != null && age != null) {
            User user = new User(name, age);
            req.setAttribute("name", name);
            req.setAttribute("age", age);
            if (user.checkName()) {
                req.setAttribute("result","登记成功");
            }else {
                req.setAttribute("result","登记失败：名称中包含非法字符");
            }
            RequestDispatcher view = req.getRequestDispatcher("/result.jsp");
            view.forward(req, resp);
        }
    }
}

/**
 * 用户类
 */
public class User {
    private String name;
    private Integer age;

    public User() {
    }

    public User(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 判断名称是否非法
    public Boolean checkName() {
        return !this.name.contains("admin");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

        <servlet>
            <servlet-name>http-demo</servlet-name>
            <servlet-class>demo.servlet.HttpServletDemo</servlet-class>
        </servlet>

        <servlet-mapping>
            <servlet-name>http-demo</servlet-name>
            <url-pattern>/http-demo</url-pattern>
        </servlet-mapping>


</web-app>

<!--表单页面-->
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
    <title>登记用户</title>
</head>
<body>
    <form method="post" action="http-demo">
        姓名：<input name="name" type="text"/><br>
        年龄：<input name="age" type="text"/><br>

            <input type="submit" title="提交" >

    </form>
</body>
</html>

<!--结果页面-->
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
    <title>登记结果</title>
</head>
<body>
    <h2>姓名：${name} 年龄：${age} ${result} </h2><br>
</body>
</html>

在这里插入图片描述

四、小结

以上三个小节，只对Java Web中的基础要素及这些要素组成的最小体系结构做了回顾。
Java EE中Web开发的要点还有很多，比如Servlet的请求与响应的具体细节、JSTL语法，过滤器与监听器，Session与Cookie等。
在重度依赖各种框架开发的今天，谨以此文抛砖引玉，让我们先抛开框架，重拾基础。

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