J2EE多層模型研究

摘 要：J2EE為搭建分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機制。典型的J2EE結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序包括四層：客戶層、表示邏輯層、業(yè)務(wù)邏輯層和企業(yè)信息系統(tǒng)層，每一層多有核心技術(shù)對其開發(fā)提供支持，比如Servlets、EJB、JDBC、JNDI、Java RMI等。MVC設(shè)計模式是目前最流行的J2EE開發(fā)模式，而Struts技術(shù)已經(jīng)成為實現(xiàn)該模式的最流行框架方案。

關(guān)鍵詞：多層體系結(jié)構(gòu)； J2EE； MVC； Struts

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.184

0 引言

針對傳統(tǒng)的客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的種種缺點，計算機科學(xué)家提出了三層或多層分布式系統(tǒng)模型[1]。隨著不斷改進(jìn)和發(fā)展，多層分布式系統(tǒng)逐漸形成了三種具有代表性的主流技術(shù)，即CORBA、COM/DCOM和J2EE（Java2 Platform Enterprise Edition）。J2EE為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)性的分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機制。

1 多層體系結(jié)構(gòu)模型

三層架構(gòu)就是將整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為三個層次，即：客戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。業(yè)務(wù)邏輯層又可由多個子層組成，具體要看系統(tǒng)的復(fù)雜程度。這樣就形成了多層分布式體系結(jié)構(gòu)，分布性可以體現(xiàn)在軟件上，也可以是硬件，具體模型如圖1所示。

多層體系結(jié)構(gòu)模型將表示和業(yè)務(wù)處理分開，縮減了客戶端的規(guī)模，又將相關(guān)業(yè)務(wù)和資源分開，降低了服務(wù)器的負(fù)載，避免了服務(wù)器的性能缺陷對整個系統(tǒng)性能的影響。這種在多個服務(wù)器上分布應(yīng)用程序處理的多層可變結(jié)構(gòu)比二層體系結(jié)構(gòu)的伸縮性和擴展性有了很大加強。同時多層體系結(jié)構(gòu)解決了客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本問題，改善客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)延展性問題?？蛻魴C/服務(wù)器結(jié)構(gòu)支持的用戶人數(shù)有一定限額，這種結(jié)構(gòu)限制了internet/intranet及電子商務(wù)的發(fā)展。

2 J2EE多層模型

為實現(xiàn)企業(yè)級分布式應(yīng)用，J2EE定義了豐富的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、符合標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具和API為開發(fā)企業(yè)級應(yīng)用提供技術(shù)支持，這些技術(shù)涵蓋數(shù)據(jù)庫訪問、分布式通信和安全等。

2.1 J2EE多層模型介紹

J2EE是一個基于Java的適合服務(wù)器端的、結(jié)合了Java Enterprise API的完整的企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺或中間件體系結(jié)構(gòu)，它通過提供一組應(yīng)用組件和運行時環(huán)境來構(gòu)造可伸縮的企業(yè)應(yīng)用。典型的J2EE結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序包括四層：客戶層、表示邏輯層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖2所示[2]。

客戶端層用來實現(xiàn)企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)的操作界面和顯示層。表示邏輯層由web服務(wù)器和web組件組成。web組件包括JSP頁面和servlets。表示邏輯層也可以包括一些JavaBeans，這一層主要用來處理客戶請求，調(diào)用相應(yīng)的邏輯模塊，并把結(jié)果以動態(tài)網(wǎng)頁的形式返回到客戶端。業(yè)務(wù)邏輯層也叫ejb層或應(yīng)用層，由ejb服務(wù)器和ejb組件組成，用來實現(xiàn)企業(yè)級信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，這是企業(yè)級應(yīng)用的核心。ejb要運行在容器中，容器解決了底層的問題，如事務(wù)處理、狀態(tài)管理、多線程、安全管理、資源池等。表示邏輯層和業(yè)務(wù)邏輯層也可以合稱中間層。數(shù)據(jù)訪問層處理企業(yè)系統(tǒng)軟件，包括企業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其它遺留的系統(tǒng)。

2.2 J2EE核心技術(shù)

在J2EE中，開發(fā)者可以用來實現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)應(yīng)該包括Servlets、EJB、JDBC、JNDI、Java RMI等[3]。

Java Servlet是一項服務(wù)器端技術(shù)，它接收來自Web瀏覽器的HTTP請求并返回HTTP響應(yīng)。首先，請求被提交給Servlet引擎，然后Servlet引擎執(zhí)行適當(dāng)?shù)腟ervlet，訪問響應(yīng)對象，并向客戶端返回一個響應(yīng)。

ejb定義了如何編寫服務(wù)器端組件，并為服務(wù)器端組件和管理這些組件的應(yīng)用服務(wù)器之間提供了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，開發(fā)者可以利用這些組件象搭積木一樣建立自己的分布式應(yīng)用程序。ejb并不是一個單獨的文件，它由一些類、接口、描述文件和其它一些資源文件組成。ejb組件有三種類型：會話Bean、實體Bean、消息驅(qū)動Bean。會話Bean用于管理實體Bean和其它會話Bean的交互、訪問資源，通常代表客戶機執(zhí)行任務(wù)。實體Bean用于表示數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，向JDBC或其它一些后端API經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)提供了一個面向?qū)ο蟮慕涌凇ＯⅡ?qū)動Bean響應(yīng)JMS消息。

JDBC是Java程序與數(shù)據(jù)庫通信的標(biāo)準(zhǔn)API，使Java開發(fā)者能夠用純Java API編寫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。和ODBC一樣，JDBC為開發(fā)人員隱藏了不同數(shù)據(jù)庫的不同特性。另外，由于JDBC建立在Java的基礎(chǔ)上，因此還提供了數(shù)據(jù)庫存取的平臺獨立性。

JNDI是Java對對象名字和目錄服務(wù)的“中央注冊表”，管理著對構(gòu)建分布式應(yīng)用程序所需的核心組件的引用。當(dāng)創(chuàng)建訪問遠(yuǎn)程對象的應(yīng)用程序時，JNDI以查找返回該對象地址的方式提供對該對象的引用。應(yīng)用程序首先在WebLogic Server部署中需要的對象，而WebLogic Server服務(wù)將返回應(yīng)用程序訪問該對象時所需要的一切屬性。

遠(yuǎn)程方法調(diào)用（Remote Method Invocation， RMI）大大增強了Java開發(fā)分布式應(yīng)用的能力，支持存儲于不同地址空間的程序級對象之間彼此進(jìn)行通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程對象之間的無縫調(diào)用。RMI目前使用Java遠(yuǎn)程消息交換協(xié)議JRMP進(jìn)行通信，JRMP是專為Java調(diào)用遠(yuǎn)程對象制定的協(xié)議。因此，Java RMI具有Java的“Write Once， Run Anywhere”的優(yōu)點，用Java RMI開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)可以部署在任何支持Java運行環(huán)境的平臺上。但由于JRMP是專為Java對象制定的，因此，RMI對于用非Java語言開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)支持不足，不能與用非Java語言編寫的對象進(jìn)行通信，其實也可以把它看作是RPC的Java版本。

3 MVC在J2EE中的應(yīng)用

J2EE能使遵從這個規(guī)定的開發(fā)者得到行業(yè)的廣泛支持，使企業(yè)級應(yīng)用的開發(fā)變得簡單、快速。然而在實際的開發(fā)過程中，設(shè)計者往往忽略了Java語言面向?qū)ο蟮奶匦?，模糊了web系統(tǒng)三層之間的界限，從而使整個系統(tǒng)貌似神離，不能獲得預(yù)期地優(yōu)越的性能。這就要對J2EE開發(fā)模式的理論進(jìn)行探討，目前最流行的就是MVC（Model/View/Controller）設(shè)計模式，structs、spring、hibernate、JSF等則是實現(xiàn)MVC模式最流行的框架方案[4]。

設(shè)計模式就是軟件人員在面向?qū)ο筌浖O(shè)計中經(jīng)多次驗證的成功解的記錄與提煉，是在特定上下文情形下解決一般設(shè)計問題的類和相互通信對象的描述，是針對問題和解的抽象，是對一系列具有共性的問題的完整的解決方案。設(shè)計模式有效地避免了設(shè)計損害了系統(tǒng)的復(fù)用性，是可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)。MVC是一個強大的模型，基于功能清楚地分開了代碼，修改在某一層上的應(yīng)用程序不會影響到其它層。代碼分布到多個邏輯層和物理層執(zhí)行，每一層對應(yīng)于一個特定的應(yīng)用程序功能，它們之間使用定義明確的、可判定的方式進(jìn)行通信。通過響應(yīng)用戶和程序輸入，在層與層之間傳遞信號和數(shù)據(jù)來完成應(yīng)用程序的功能。

MVC設(shè)計模式具有設(shè)計清晰、易于擴展、運用可分布的特點，因此在構(gòu)建Web應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢。MVC可適用于多用戶的、可擴展的、可維護(hù)的、具有很高交互性的系統(tǒng)，如電子商務(wù)平臺、CRM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)等。MVC可以很好的表達(dá)用戶與系統(tǒng)的交互，可以很方便的用多個視圖來顯示多種數(shù)據(jù)，從而可以使系統(tǒng)能方便的支持其它新的客戶端類型，如PDA、WAP等。MVC的另一個好處就是將開發(fā)團(tuán)隊依照專業(yè)技術(shù)方向分開。這樣，GUI設(shè)計專家可以在視圖層工作，負(fù)責(zé)具體功能開發(fā)的領(lǐng)域?qū)＜以诳刂茖庸ぷ?，?shù)據(jù)庫專家在模型層工作。這種明確分工可有效提高開發(fā)團(tuán)隊所有成員的效率，從而提高整個開發(fā)團(tuán)隊的生產(chǎn)能力。

MVC在J2EE下開發(fā)已經(jīng)成為了開發(fā)的主流模式。目前實現(xiàn)MVC模式比較好的框架有structs、spring、hibernate、JSF等。這些框架都提供了很好的層次分隔功能，其中Struts技術(shù)是構(gòu)建J2EE分布式程序的最流行框架方案。

Struts的開發(fā)模型分model 1和model 2兩種。model 1模式在進(jìn)行快速和小規(guī)模的應(yīng)用開發(fā)時是具有非常大的優(yōu)勢，但是從工程化的角度考慮，它也有一些不足之處，主要在于不方便應(yīng)用擴展，以及不利于應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)的復(fù)用。大型web應(yīng)用必須采用不同的Model 2設(shè)計模式。Model 2是基于MVC模式的框架，"Model"代表的是應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯（通過JavaBean、ejb組件實現(xiàn)），"View"是應(yīng)用的表示層（由JSP頁面產(chǎn)生），"Controller"是提供應(yīng)用的處理過程控制（一般是Servlet）。這種設(shè)計模型把應(yīng)用邏輯、處理過程和顯示邏輯分成不同的組件實現(xiàn)，這些組件可以進(jìn)行交互和復(fù)用。Model 2具有組件化的優(yōu)點，從而更有利于大規(guī)模系統(tǒng)的開發(fā)和管理。Struts是一組相互協(xié)作的類、Servlet和JSP標(biāo)記，它們組成一個可復(fù)用的Model 2設(shè)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(biāo)記庫和獨立于該框架工作的實用程序類庫。Struts利用taglib獲得可重用代碼和抽象Java代碼，利用Action Servlet配合Struts-config.xml實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的導(dǎo)航。Struts增強了開發(fā)人員對系統(tǒng)的整體把握，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴充性。

4 結(jié)束語

J2EE為搭建多層分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機制，包括了J2EE的相關(guān)實現(xiàn)技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)的一般過程。通過多個具體項目的應(yīng)用研究，開發(fā)者可以逐步完善該體系結(jié)構(gòu)，逐步積累各層次的組件，直至最后建立J2EE業(yè)務(wù)組件庫，從而達(dá)到提高研發(fā)分布式系統(tǒng)的能力、效率和規(guī)范軟件的研發(fā)過程。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王仕超.基于JAVA的MVC模型框架研究[D].江蘇：南京理工大學(xué)，2003：11-16.

[4]陸榮幸，郁洲，阮永良，王志強.J2EE平臺上MVC設(shè)計模式的研究與實現(xiàn)[J].四川：計算機應(yīng)用研究，2003（03）：144-146.

作者簡介：賈素來（1979-），男，江蘇泰州人，碩士研究生，講師，研究方向：軟件工程，信息系統(tǒng)設(shè)計。