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J2EE 前端應用程式架構與Struts Framework
廖峻鋒NCCU Computer Center
Feb 2,2003
Agenda Struts 簡介與定位 Web-tier 概觀 Framework & Design Patterns 概論
基本觀念與常用 OO 技巧簡介 Struts Framework Architectural Overview
The MVC Architectural Pattern Struts 設計理念
Struts 實作議題
What is Struts?
基於 MVC Architectural Pattern 所開發的 Web Application Framework
Craig McClanahan 在 2000 年提出， 2001 年 6月 release struts 1.0 。
Hosted in Apache Jakarta project 將開發 web 程式之 best practice 以 Application Fr
amework 的方式封裝，供開發人員重用。
為何有資格稱為 best practice ?
Must Read when Architecting J2EE Applications
P of EAACore J2EE Patterns 2/e
Struts 與 J2EE Core Patterns Struts 實作了下列 J2EE Core Patterns
Application Controller (PEAA) Front Controller (PEAA) View Helper (PEAA:Template View) Service to Worker Dispatcher View
Struts Framework 的定位
Web tier / Persistence /workflow
Your Code
WebLogic / WebSphere ?
jRocket VM / JDK ?
Linux / Windows ?
Struts is one of your architectural decisions
How Struts fits into RUP ?
Architecture should be finished
J2EE 前端的任務
UI ( 顯示畫面 ) Presentation Logic ( 顯示邏輯 ) Collects Inputs Page Flow Control
決定接下來要顯示那個 Page
當不使用 EJB 時… May Maintain State (HttpSession) May Implement Business Logic
J2EE 前端 = Web Tier
J2EE 前端的相關規格 / 技術 JSP / Servlets
最新版為 2.0 / 2.4 , 目前廣泛使用 1.2/2.3
JSP Custom Tag Library JSTL (JSP Standard Tag Library)
目前為 1.0 (2003.6)
JavaServer™ Faces 目前為 1.0 final draft (2003.12.19) UI components / UI Event Handling
問題與討論 試以簡圖表示 JSP 與 Servlet 如何運作 ? 什麼是 Container? 什麼是 Servlet Container? 至少說出三個 JSP 與 ASP 不同之處 ? 一個完全使用 Servlet 的應用程式可能有什麼缺點 ? 什麼是 scriptlet ? 一個完全使用 scriptlet 的 JSP 應用程
式可能有什麼缺點 ? JSP 1.2 規格書中訂有那四個 scope ，其意義為何 ? 使
用時機為何 ? 請舉例說明一個合乎 Servlet 2.3 規格書的 Web Applicati
on 應該長什麼樣子。 Forward 和 Redirect 有何不同 ?
Framework and Design Patterns
Struts Framework is built upon several well-known proven patterns
簡介
如果建築師都用軟體工程師的方法來建造房子，那麼第一隻飛來的啄木鳥便足以將整個文明都給摧毀。- Applied Java Patterns by Stephen Stelting and Olava Maassen
Design Patterns Christopher Alexander (U.C. Berkeley) – 1977 出版了一
本建築學用的樣式目錄 (Pattern- Catalog) 。 1987 OOPSLA 中 Kent Beck 等人發表了 smalltalk 的 D
esign Patterns 。 1995 年 Gof 出版了 Design patterns:Elements of Reus
able Object-Oriented Software 。 1996 年 Frank 等人出版了 POSA(Pattern Oriented Soft
ware Architecture) 。 這二本書問世後， Design Patterns 開始受到廣泛的重視
與成長。
Two primary books POSA Gof
Pattern System 由 [POSA96] 首先提出對 Patterns 的分類 將 Pattern 從「鉅觀」到「微觀」加以分類
Architectural Patterns ( 例如 :MVC 、 Layer) Design Patterns ( 例如 :Gof 的 23 個 patterns) Idioms ( 例如大量接合字串問題或 Code Style)
框架 (Framework) A framework is a reusable, semi-complete appli
cation( 半成品 ) that can be specialized to produce custom applications.
Application frameworks are for reifying( 具體化 ) proven software designs and implementations.
Framework 通常針對特定領域來設計。
讓成功的設計經驗可以重複使用 !
框架與應用程式的關係 框架可以看成是整個應用程式的骨架，程式開發人員將框架客製化以寫出真正的應用程式。
框架( 抽象的、不能使
用 )
應用程式( 具體的、可
以使用的 )
客製化
Framework 與 Patterns 的比較 Design Patterns 是從很多 Framework 中歸納得來。
一個 Framework 可能會包括很多 Design Patterns 。
Design Patterns 只能在觀念層級被重用。 Patterns are more abstract than frameworks
Framework 通常會由一群 Design Patterns 組成。
使用 Framework 的好處 ? 讓成功的經驗得以重複使用。 將領域專家 (Domain Expert) 的知識封裝於 Fram
ework 中。 鼓勵重用。 增進開發效率。 將軟體開發經驗轉換成具體資產。
Applying Framework Framework Develop time
2002.11 ~ 2003.06 (7 個月 / 1 人 )
Applications Develop time 改寫時間 2003.7 ~ 2003.8 (2 個月 / 2 人 )
使用 Framework 的經驗 Developers should have strong OO background
s. 在 Programmer 沒有足夠 OO Background 的情況下套用 Framework 可能造成反效果 .
Learning curve should be taken into account. Once framework is on-line , it will be very hard t
o modified.
Framework and Design Patterns
幾個常用到的基本技巧
實作和流程控制角色互換 (Inversion of Control)
傳統的公用函式庫 (Library) 函式由函式庫定義。 我們寫主程式，在主程式中呼叫函式。 你控制流程， Library 提供實作。
框架 (Framework) 主程式由框架定義。 我們實作函式，被框架定義的主程式所呼叫。 Framework 控制流程，它會呼叫你所提供的實作 !
又稱 :HollyWood 法則 Don’t call me, I will call you!
Inversion of ControlLibrary 使用者的實作 Framework 使用者的實作
Library Reuse
String countStr = “256”;
String count = Integer.parseInt(countStr);
你控制流程， Library 提供實作 !
Structured Style!
Framework Reuse
public class MyServlet extends HttpServlet
{
public void doGet(…){
// 提供實作 }
}
Framework 控制流程，你提供實作 !
Call Back Style!
建構框架基本原則-Essential Framework construction principles
Unification Separation
Template Method /Hook Method
Framework 的作者通常將主要邏輯寫在 Template Method 中。
Template Method 會呼叫若干 Hook Method ， Hook Method 通常就是「變異點 (Hot Spot) 」。
覆寫 Hook Method ，就可改變 Template Method的行為。 ( 例如 Servlet 的 doGet()/doPost() )
參考下頁的例子。
範例 :LoginHandler
Unification
Template method
Hook method
template 、 hook 在同一個 Class
Servlet 與Template Method [Gof95] 一個 Browser向 HttpServlet 發出 post 時，會觸發 doPost() 方法。
一個 Browser向 Servlet 發出 get 時，會觸發 doGet() 方法。
判別是 get 或 post ，由 HttpServlet 決定，至於 doPost() ， doGet() 由子類別決定。
Template Method 是 Framework 中最常見到的Design Pattern!
Servlet
Interface Interface 規定了一組契約 (method) ，所有實作它的類別都要實作所有方法。
Client 呼叫的是 Interface 中的方法，所以元件的抽換對 Client 來說是感覺不到的 ( 不用改 code) 。
實作界面就可保証符合規格
java.io.FilenameFilterps. 其實這是一個 strategy pattern
Separation
Template method
Hook method
Template Class 與 Hook Class 有委任關係
Observer Pattern
範例 : 時常需要切換多台資料庫template method hook method
在 template method 中呼叫 hook method
討論 : 彈性的登入機制Which is template method ? which is hook method ?
Struts Architectural Overview
伺服端應用程式設計的演進 Servlet JSP scriptlet JSP+Bean (Model 1, Page Controller) MVC (Model 2)
Model 1
在 JSP 中決定下一頁是那裏，所以稱為 Page Controller ，通常 Page Controller 會有多個。 (PEAA)
ASP.NET 的標準做法
Model 1 : Page Controller
login.jsp 資料庫index.htm
index.jsp
在 JSP 中決定下一頁是那裏，所以稱為 Page Controller
Java Bean
Request or Session Scope
Model 1 有什麼問題 ?
Servlet/JSP
Servlet/JSP
Servlet/JSP
Web Server
Servlet/JSP
One controller per page , hard to maintain !
MVC : Separation of Concern
C
V
M
Model 2 - MVC
index.jsp
BOindex.htm ControllerServlet
Java Beanread data
set data
Request or Session Scope
Forward/Redirect
Controller Split
index.jspLoginAction BO
Request or Session Scope
index.htm
Java Bean
Controller
Controller Split in Struts
Controller = ActionServlet + Action Classes
MVC
index.jspLoginAction BO
Request or Session Scope
index.htm
Java Bean Model
View Controller
Controller
Struts 的 MVC 模型
index.jspAction Class Business
Logic
Request or Session Scope
index.htm
ActionForm Model
View Controller
ActionServlet
Strengths of MVC Pattern Provides a clear separation between:
Business Logic (M) Output Presentation (V) Request Processing (C)
Provides single point of workflow control
Increases code manageability Increases code extensibility
MVC Implementations Hans MVC Struts Framework
MVC 實作基本觀念 (1)
index.do
Action String Controller String
Controller String 用來指定 Controller 類別來處理Action String 用來指定要交給那個 Action 類別處理
http://localhost:8080/jpetstore/index.do
MVC 實作基本觀念 (2) Action Table 在 Controller 中以 HashMap 方式實作
Controller 經由查表可得知該使用那個那個 Action 類別來處理該 Action String 。Action String Action 類別
index IndexAction
viewCategory ViewCategoryAction
Hans MVC
簡單的 MVC 實作
查表
Struts modifications
struts-config.xml
ActionServlet+
RequestProcessor
Abstract Action
使用 ActionForm來協助處理 HTML 表單
每一個 HTML Form背後都有一個 ActionForm來 support 。
id
password
<<ActionForm>>
LoginActionForm
idpasswordgetId()/setId()getPassword()setPassword()reset()validate()
ActionForm 的處理
askName.jsp
ProcessNameAction
ActionServlet/processName.do
UserNameForm
ActionSerlvet 會依據 config 檔將使用者填入的資料填入 ActionForm 中
ActionForm 的會以參數的形式傳給 Action 類別，供開發者在取得 ActionForm 的資料
<<ActionForm>>
<<Action>>
struuts-config.xml 主要區段 依先後次序為 :
1. DataSource 設定 (JDBC)
2. ActionForm 設定 重要 !
3. Global相關設定4. ActionMapping 設定 重要 !
5. Controller 設定6. 其它設定 (i18n,plug-in,resource…)
struts-config.xml
ActionForm 設定
ActionMapping 設定
struts-config.xml 的處理
Author: Jean-Michel Garnier , http://rollerjm.free.fr/pro/Struts11.html
Developing Web Applications with Struts Framework
Struts 主要元件 Struts JSP自訂標籤庫 ActionForm Action classes ActionServlet
struts-config.xml
Struts - View
JSP 的寫作 : 二種選擇 JSTL
<c:out value=“${sessionScope.userBean.name}” />
Struts-bean <bean:write name=“userBean” property=“name” />
JSTL 與 Struts Tag ，何者優先 ?
Should you use JSTL tags instead of Struts tags whenever you can? Sure, if your container supports Servlets 2.3 and JSP 1.2, and that’s what you want to do.( 儘可能使用JSTL 取代 Struts 標籤 )
If JSTL already existed, most of the Struts tags would neverhave been written.
-Ted Husted ,Jakarta Struts technical lead.
JSTL 優先 !
JSTL 與 Struts tag 取捨準則 (摘自 Struts in Action by Ted Husted)
使用 JSTL取代 <bean:…> 與 <logic:…>繼續使用 <html:……>
目前 Struts 正在開發 Struts-EL ，未來在 <html:…> 中將可使用 Expression Language.
使用 Struts 控制項取代傳統 Html 控制項
目的 : 使用 Struts 的 html 控制項才能利用 ActionForm 的好處。
有時會和 JSTL 一起合併使用。
傳統的 Html Form
<html>
<body>
<form action=“sayHello.do”>
<input type=“text” name=“userName”/>
<input type=“submit” />
</form>
</body>
</html>
使用 Struts 控制項取代 html 控制項 修改 web.xml 副檔名改成 .jsp 修改 tag
修改 web.xml
<taglib>
<taglib-uri>/WEB-INF/struts-html.tld</taglib-uri>
<taglib-location>
/WEB-INF/tld/struts-html.tld
</taglib-location>
</taglib>
使用 Struts 控制項取代傳統 html 控制項
隨便取個名字，識別用 .
TLD 真正的位置
使用 Struts 控制項取代傳統 html 控制項
<%@ taglib uri="/WEB-INF/struts-html.tld" prefix="html" %>
<html:html>
<html:form action=“sayHello.do”>
<html:text property=“userName” />
<html:submit />
</html:form>
</html:html>
要先宣告
前面加上 html 的 prefix
相同 !
HTML 的 Form 如何與 ActionForm 對映 ? 基本上每一個 <html:form>……</html:form>背後都會有一個 ActionForm 。
表單的每一個輸入欄位原則上對映到 JavaBean的一個 property 。
範例<html:html>
<html:form action=“sayHello.do”>
<html:text name=“userNameForm” property=“userName” />
<html:text name=“userNameForm” property=“password” />
<html:submit />
</html:form>
</html:html> ActionForm 名稱
所對映到的屬性
UserNameFormPackage demo;Public class UserNameForm extends ActionForm{ // 屬性和 html form 的要一一對應，名字也要相同 private String userName; private String password; // 每一個屬性都要有 getter及 setter public void setUserName(String userName) {…} public String getUserName() {…..} public void setPassword(){…..} public String getPassword() {….}}
如果欄位很多，寫起來很麻煩 ?
在那裏登記 ActionForm?
ActionForm 設定
登記 ActionForm
<form-bean
name=“userNameForm”
type=“demo.UserNameForm”
/>
其它屬性className – 指定 FormBeanConfig 類別。dynamic – 是否使用 DynaForm ?
ActionForm 類別名稱
ActionForm 的名字，將在ActionMapping 區段中使用
使用 DynaBean
<form-bean
name=“userNameForm”
type=“org.apache.struts.action.DynaActionForm”
dynamic=“true” >
<form-property name=“userName” type=“java.lang.String”/>
<form-property name=“password” type=“java.lang.String”/>
</form-bean>
使用單一 Map 物件儲存所有 JavaBean 的屬性
登記屬性名稱
public class ProcessNameAction extends Action{ public ActionForward execute( ActionMapping mapping, ActionForm form, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) { UserNameForm myForm = (UserNameForm) form; …..(do something)… return (mapping.findForward(“sayHello")); }}
讀取 ActionForm 的資料
以參數形式傳入
取得 ActionForm 的參考
Action Class
(revisited) Struts 的 MVC 模型
index.jspAction Class Business
Logic
Request or Session Scope
index.htm
ActionForm Model
View Controller
ActionServlet
Action 做些什麼 ?
1. 從 ActionForm 中取得資料2. 從 request/response 中取得資料3. 委任商業邏輯 (含資料庫存取 )
4. 將控制權 forward 到合適的 View 中
ProcessNameActionpublic class ProcessNameAction extends Action{ public ActionForward execute( ActionMapping mapping, ActionForm form, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) { UserNameForm myForm = (UserNameForm) form; …..(do something)… return (mapping.findForward(sayHello")); }}
ActionServlet 使用 struts-config.xml 控制ActionServlet 行為 !
Struts-config.xml Struts 的核心，用來描述各元件的關係。 市面上有很多 GUI 工具可支援自動產生。
struuts-config.xml 主要區段 依先後次序為 :
1. DataSource 設定 (JDBC)
2. ActionForm 設定 重要 !
3. Global相關設定4. ActionMapping 設定 重要 !
5. Controller 設定6. 其它設定 (i18n,plug-in,…)
我們只講 ActionForm及 ActionMapping ，其它config 的細節請自行參考 struts線上文件。
ActionForm 區段 目的 : 在此宣告你寫的 ActionForm及其代名 ( 你要怎麼稱呼他 ?) ，以便在 ActionMapping 中做相對設定。
以 <form-beans>…</form-beans> 為界。 <form-beans> 中包含數個 <form-bean> 。
ActionForm 區段<form-beans> <form-bean name="userNameForm" type="simple.form.SimpleForm“ /> <form-bean name=“anotherForm" type="simple.form.AnotherForm“ /></form-beans>
ActionMapping 區段將使用這個名字來指稱你的 FormBeans
ActionMappings 區段 目的 : 將 jsp背後的 ActionForm 、發出的 url 、
Action class及其處理完後要 forward 的對象，四者間的關係連結起來。
ActionMappings 區段 如何將以下這幾個 component 的關係化成文字 ?
index.jsp
SayHelloActionhello.jsp
ActionServlet/sayHello.do
success
Request Scope
UserNameForm
ActionMappings 區段<action-mappings> <action path="/sayHello" type="simple.action.SayHelloAction" name="userNameForm" scope="request" input=“index.jsp” > <forward name="success" path="/hello.jsp"/> </action> <action>…..</action> <action>…..</action></action-mappings>
要將 .do 去掉
Struts Application Demo(1)- 使用 JBuilder X
系統設計
askName.jsp
ProcessNameActionsayHello.jsp
ActionServlet/processName.do
sayHello
Request Scope
UserNameForm
輸入驗証 (Validation) Client side validation Server side validation
實作 ActionForm.validate()
Struts 的輸入驗証架構
實作 validation 步驟1. 在 ActionForm 中實作 validate 方法2. struts-config.xml 中的 <action>標籤中之 valida
te屬性設為 true
3. 設定 ApplicationResource.properties
4. 寫作 ActionError 與錯誤訊息
Struts Application Demo(2)-validation
Struts 就這樣嗎 ? 還有很多有趣的細節等待你發掘。 Tiles – Template framework 更多 Default Action Classes ProcessBean Validating Framework Exception Handling I18n
建議參考書藉 – Struts in Action by T.Husted et al.
其它注意事項
Q & A [email protected] http://java.cc.nccu.edu.tw
backup
Request Dispatching /sales/report?month=Jan
Servlet Context
Context Path
Query String
Framework 進階閱讀 Building Application Framework (Wiley)- 這本很像論文集，不好唸且錯誤很多，宜以讀書會方式加以了解。
Java Application Framework (Wiley). 應用架構入門與實例 – 台灣本土唯一一本 Fram
ework 著作，但是是數年前的著作，前幾章仍有閱讀的價值。 ( 可自MISOO上自由下傳 ) 。
Design Patterns 學習地圖 精通任一種 OO語言及 OO 基本觀念 (繼承封裝多形 ) 。 Thinking in Java( 有中譯本 ) .
Design Patterns入門 Java 與樣式理論 / Java 與樣式實作 (閻宏 ) Applying UML and Patterns: An Introduction to Objec
t-Oriented Analysis, 2/e( 有中譯本 ) Design Patterns Explained: A New Perspective on O
bject-Oriented Design( 有中譯本 ) Design Patterns 於 Java 語言上的實習應用 ( 有中譯本 )
Design Patterns 學習地圖 2 觀察別人如何使用 Patterns(Java)
Java Design Patterns: A Tutorial Applied Java Patterns( 有中譯本 ) Patterns in Java VI,V2.
活用 Patterns Design Patterns Java Workbook( 有中譯本 ) Pattern Hatching: Design Patterns Applied( 這本是以
C++ 為例 ).
Design Patterns 學習地圖 3 經典
Gof( 有中譯本 )
Architectural Patterns Patterns of Enterprise Application Architecture Pattern Oriented Software Architecture (POSA)
• 這本書 scope非常廣，包含了 Software Architecture 、 Architectural Patterns 、 Design Patterns及 Idioms 。
Design Patterns 學習地圖 4 Enterprise Design Patterns
Patterns in Java V3 POSA2 Core J2EE Patterns / 2e P of EAA
HillSide Group(http://hillside.net) - 由 Kent Beck 及 Grady Booch 建立，是 Pattern族群的聖殿。
