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SpringMVC深度探险(一)--SpringMVC前传

频道:网络学习 标签:菜鸟程序员Java-SpringMVC 时间:2016年02月19日 浏览:1563次 评论:1条

在我们熟知的建立在三层结构(表示层、业务逻辑层、持久层)基础之上的J2EE应用程序开发之中,表示层的解决方案最多。因为在表示层自身的知识触角很多,需要解决的问题也不少,这也就难免造成与之对应的解决方案层出不穷!在很多讨论中经常可以看到类似“某某框架已死”,或者“某某框架已经足以打败所有其他的框架”的言论。事实上,每一种解决方案都有着自身独有的存在价值和历史背景。如果单单从某一个方面或者某几个方面去看一个框架,那么评论难免有失偏颇。

所以,整个系列的第一篇文章,我们脱开SpringMVC框架本身,把SpringMVC放到一个更大的知识体系范围之中,讲一讲整个Web开发领域、尤 其是MVC框架的发展历程。正如“认识历史才能看清未来”,当我们能够正确审视整个MVC框架的发展历程,也就能够分析它的发展趋势,并且站在一个更高的 高度来对所有的解决方案进行评价!

两种模型

从整个B/S程序的运行结构来看,J2EE的表示层解决方案实际上是对“请求-响应”模式的一种实现。既然谓之“请求-响应”也就势必存在着两大沟通角色:

1.png

由于这两大角色的承载载体和编程语言实现基础都不同,因而也就产生了两种截然不同的针对表示层的解决方案的设计思路:

  • 以服务器端应用程序为主导来进行框架设计

  • 以浏览器页面组件(及其自身的事件触发模型)为主导来进行框架设计

业界对于上述这两种不同的设计模型也赋予了不同的名词定义:前一种被称之为MVC模型;后一种则被称之为组件模型,也有称之为事件模型

注:笔者个人对于这两种模型的概念定义并不是非常认同。因为在笔者个人的观点认为,MVC模型的定义角度所针对的是编程元素的划分;而组件模型(事件模型)的定义角度是动态交互方式的表述。所以我们在这里强调的是解决方案自身所设立的基准和侧重点的不同。

从使用者的社区力量上来看,无疑MVC模型获得了更多程序员的青睐。这里面的原因很多,我们在这里也不想过多展开对两种不同编程模型之间的讨论。不过在这 里,我们将针对同一个业务场景(用户注册)分别给出基于这两个编程模型的代码示例,帮助读者了解这两种编程模型在设计思想上的不同之处

【MVC模型】
在MVC模型中,我们选取当前比较热门的两大框架Struts2和SpringMVC作为代码示例。
首先,我们将用户注册场景中最为核心的“用户类”定义出来: 

public class User {  
      
    private String email;  
  
    private String password;  
  
    // 省略了setter和getter方法  
}

紧接着是一个简单的JSP表单:

<form method="post" action="/register">  
<label>Email:</label><input type="text" name="email" />  
<label>Password:</label><input type="password" name="password" />  
<input type="submit" value="submit" />  
</form>

上述这两段代码无论是SpringMVC还是Struts2,都可以共用。而在请求响应处理类(也就是Controller)上的设计差异是两个框架最大的不同。
如果使用SpringMVC,那么Controller的代码看上去就像这样:

@Controller  
@RequestMapping  
public class UserController {  
      
    @RequestMapping("/register")  
    public ModelAndView register(String email, String password) {  
        // 在这里调用具体的业务逻辑代码  
        return new ModelAndView("register-success");  
    }  
  
}

如果使用Struts2,那么Controller的代码看上去就稍有不同:

public class UserController {  
      
    private String email;  
  
    private String password;  
      
    public String register() {  
        // 在这里调用具体的业务逻辑代码  
        return "register-success";  
    }  
       
    // 这里省略了setter和getter方法  
  
}

除此之外,Struts2还需要在某个配置文件中进行请求映射的配置:

<action name="register" class="com.demo2do.sandbox.web.UserController" method="register">  
    <result name="success">/register-success.jsp</result>  
</action>

从上面的代码示例中,我们可以为整个MVC模型的实现总结归纳出一些特点:
1. 框架本身并不通过某种手段来干预或者控制浏览器发送Http请求的行为方式。
从上面的代码中我们就可以看到,无论是SpringMVC还是Struts2,它们在请求页面的实现中都使用了原生HTML代码。就算是Http请求的发送,也借助于HTML之中对Form提交请求的支持。
2. 页面(View层)和请求处理类(Controller)之间的映射关系通过某一种配置形式维系起来。
我们可以看到在浏览器和Web服务器之间的映射关系在不同的框架中被赋予了不同的表现形式:在SpringMVC中,使用了Annotation注解;在Struts2中,默认采取XML配置文件。不过无论是哪一种配置形式,隐藏在其背后的都是对于请求映射关系的定义。
3. Controller层的设计差异是不同MVC框架之间最主要的差异。
这一点实际上是我们在对于MVC模型自身进行定义时就反复强调的一点。在上面的例子中,我们可以看到SpringMVC使用方法参数来对请求的数据进行映射;而Struts2使用Controller类内部的属性来进行数据请求的映射。
在MVC模型中,浏览器端和服务器端的交互关系非常明确:无论采取什么样的框架,总是以一个明确的URL作为中心,辅之以参数请求。因此,URL看上去就像是一个明文的契约,当然,真正蕴藏在背后的是Http协议。所有的这些东西都被放在了台面上,我们可以非常明确地获取到一次交互中所有的Http信息。这也是MVC模型中最为突出的一个特点

【组件模型】

在组件模型中,我们则选取较为成熟的Tapestry5作为我们的代码示例。
首先,我们来看看请求页面的情况:

<form t:type="form" t:id="form">  
<t:label for="email"/>:<input t:type="TextField" t:id="email" t:validate="required,minlength=3" size="30"/>  
<t:label for="password"/>:<input t:type="PasswordField" t:id="password" t:validate="required,minlength=3" size="30"/>  
<input type="submit" value="Login"/>  
</form>

在这里,请求的页面不再是原生的HTML代码,而是一个扩展后的HTML,这一扩展包含了对HTML标签的扩展(增加了新的标签,例 如<t:label>),也包含了对HTML自身标签中属性的扩展(增加新的支持属性,例如t:type,t:validate)。
接着我们来看看服务器端响应程序:

public class Register {  
  
    private String email;  
  
    private String password;  
  
    @Component(id = "password")  
    private PasswordField passwordField;  
  
    @Component  
    private Form form;  
  
    String onSuccess() {  
  
        return "PostRegister";  
    }  
  
    // 这里省略了setter和getter方法

从上面的代码示例中,我们可以看到一些与MVC模型截然不同的特点:
1. 框架通过对HTML进行行为扩展来干预和控制浏览器与服务器的交互过程。
我们可以发现,Tapestry5的请求页面被加入了更多的HTML扩展,这些扩展包括对HTML标签的扩展以及HTML标签中属性的扩 展。而这些扩展中,有不少直接干预了浏览器与服务器的交互。例如,上面例子中的t:validate="required,minlength=3"扩展 实际上就会被自动映射到服务器端程序中带有@Component(id="password")标注的PasswordField组件上,并在提交时自动 进行组件化校验。而当页面上的提交按钮被点击触发时,默认在服务器端的onSuccess方法会形成响应并调用其内部逻辑。
2. 页面组件的实现是整个组件模型的绝对核心
从上述的例子中,我们可以看到组件模型的实现不仅需要服务器端实现,还需要在页面上指定与某个特定组件进行事件绑定。两者缺一不可,必须相互配合,共同完成。因此整个Web程序的交互能力完全取决于页面组件的实现好坏。
3. 页面组件与服务器端响应程序之间的映射契约并不基于Http协议进行
在上面的例子中,从页面组件到服务器端的响应程序之间的映射关系是通过名称契约而定的。而页面上的每个组件可以指定映射到服务器端程序的具体某一个方法。我们可以看到这种映射方式并不是一种基于URL或者Http协议的映射方式,而是一种命名指定的方式。

在组件模型中,浏览器端和服务器端的交互关系并不以一个具体的URL为核心,我们在上述的例子中甚至完全没有看到任何URL的影子。不过这种事件 响应式的方式,也提供给我们另外一个编程的思路,而这种基于契约式的请求-响应映射也得到了一部分程序员的喜爱。因而组件模型的粉丝数量也是很多的。

MVC模型的各种形态

之前我们已经谈到,MVC模型是一种以服务器响应程序(也就是Controller)为核心进行程序设计的,因而所有的MVC框架的历史发展进程实际上是一个围绕着Controller不断进行重构和改造的过程。而在这个过程中,不同的MVC框架也就表现出了不同的表现形态。接下来,我们就给出一些具有代表意义的MVC框架表现形态。
注:笔者在这里将提到三种不同的MVC框架的表现形态,实际上与请求-响应的实现模式有着密切的联系!

【Servlet】
Servlet规范是最基本的J2EE规范,也是我们进行Web开发的核心依赖。它虽然自身并不构成开发框架,但是我们不得不承认所有的MVC框架都是从最基本的Servlet规范发展而来。因此,我们可以得出一个基本结论:

Servlet是MVC模型最为基本的表现形态!

在Servlet规范中所定义的请求处理响应接口是这样的:

2.png

我们可以看到,Servlet的基本接口定义中:
参数列表 —— Http请求被封装为一个HttpServletRequest对象(或者ServletRequest对象),而Http响应封装为一个HttpServletResponse对象(或者ServletResponse对象)
返回值 —— 方法不存在返回值(返回值为void)

在这个设计中,HttpServletRequest和HttpServletResponse承担了完整的处理Http请求的任务。而这两个Servlet对象的职责也有所分工:
HttpServletRequest对象 —— 主要用于处理整个Http生命周期中的数据。
HttpServletResponse对象 —— 主要用于处理Http的响应结果。

这里实际上有一点“数据与行为分离”的意味。也就是说,在Servlet处理请求的过程中,其实也是Servlet中响应方法内部的逻辑执行过程 中,如果需要处理请求数据或者返回数据,那么我们需要和HttpServletRequest打交道;如果需要处理执行完毕之后的响应结果,那么我们需要 和HttpServletResponse打交道。
这样的设计方式,是一种骨架式的设计方式。因为Servlet是我们进行Web开发中最底层的标准,所以我们可以看到接口设计中的返回值对于一个最底层标准而言毫无意义。因为不存在一个更底层的处理程序会对返回值进行进一步的处理,我们不得不在Servlet的过程中自行处理浏览器的行为控制。
MVC模型的这一种形态,被笔者冠以一个名称:参数-参数(Param-Param)实现模式。因为在响应方法中,数据与行为的操作载体都以参数的形式出现。
Servlet的设计模型是所有MVC模型表现形态中最为基础也是最为底层的一种模型,所有其他模型都是建立在这一模型的基础之上扩展而来。
【Struts1.X】
Struts1.X是一个较为早期的MVC框架实现,它的历史最早可以追溯到2000年,作为Apache开源组织的一个重要项目,取名为“Struts”,有“基础构建”的含义。在那个程序框架尚处于朦胧阶段的年代,“基础构建”无疑是每个程序员梦寐以求的东西。
对于Struts1.X,我们还是把关注的重点放在Struts中的Controller层的定义上: 

public ActionForward execute(ActionMapping mapping, ActionForm form, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response);

如果和之前的Servlet模型加以比较我们就可以发现,Struts1.X对于基本的Servlet模型做了一定的扩展和重构:

  • 保留了HttpServletRequest和HttpServletResponse这两大接口作为参数

  • 将返回值改为ActionForward,并由Struts1.X框架通过处理ActionForward完成对响应结果的处理

  • 增加了ActionMapping和ActionForm两大参数,前者表示Http请求的一个简要概括,后者表示一个数据模型,用以承载整个请求生命周期中的数据

经过一番扩展和重构,我们可以发现Struts1.X相比较于原始的Servlet模型已经有了一定的进步。比如,我们可以不再直接 操作HttpServletResponse这样的原生Servlet对象来进行Http返回的处理;再比如,对于一些简单的请求数据读取,我们可以不必 直接操作生硬的HttpServletRequest接口,而通过ActionForm来完成。
MVC模型发展到了这里,我们可以看到响应方法中的“返回值”已经能够被调动起来用在整个Http请求的处理过程中。因此,这种在响应方法中参数和返回值同时参与到Http请求的处理过程中的表现形态,被笔者冠以另外一个名称:参数-返回值(Param-Return)实现模式
由于Struts1.X已经不再是一个底层的实现规范,于是响应方法“返回值”被框架引入,加入到了整个处理过程之中。我们可以看到,在这里最大的进步之处就在于:引入了新的编程元素,从而优化整个逻辑处理过程。编程元素的引入非常重要,因为对于一个任何一个程序员而言,充分调用所有可以利用的编程要素是衡量一个程序写得好坏的重要标准。之后,我们还可以看到其他的框架在引入编程元素这个方面所做的努力。
【Webwork2 / Struts2】
随着时间的推进,越来越多的程序员在使用Struts1.X进行开发的过程中发现Struts1.X在设计上存在的一些不足。而与此同时,各种各 样的Web层的解决方案也如雨后春笋般涌现出来。不仅仅是以MVC模型为基础的开发框架,还有包括JSF和Tapestry之类的基于组件模型的开发框架 也在这个时期诞生并不断发展壮大。因此,这个时期应该是整个Web层解决方案的大力发展时期。
而在这些框架中,有一个来自于Opensymphony开源社区的优秀框架Webwork2探索了一条与传统Servlet模型不同的解决方案, 逐渐被大家熟识和理解,不断发展并得到了广大程序员的认可。2004年,Webwork2.1.7版本发布,成为Webwork2的一个重要里程碑,它以 优秀的设计思想和灵活的实现,吸引了大批的Web层开发人员投入它的怀抱。
或许是看到了Struts1.X发展上的局限性,Apache社区与Opensymphony开源组织在2005年底宣布未来的Struts项目 将与Webwork2项目合并,并联合推出Struts2,通过Apache社区的人气优势与OpenSymphony的技术优势,共同打造下一代的 Web层开发框架。这也就是Struts2的由来。
从整个过程中,我们可以发现,Webwork2和Struts2是一脉相承的Web层解决方案。而两者能够在一个相当长的时间段内占据开发市场主导地位的重要原因在于其技术上的领先优势。而这一技术上的领先优势,突出表现为对Controller的彻底改造: 

public class UserController {  
  
    private User user  
  
    public String execute() {  
        // 这里加入业务逻辑代码  
        return "success";  
    }  
  
    // 这里省略了setter和getter方法  
}

从上面的代码中,我们可以看到Webwork2 / Struts2对于Controller最大的改造有两点:

  • 在Controller中彻底杜绝引入HttpServletRequest或者HttpServletResponse这样的原生Servlet对象。

  • 将请求参数和响应数据都从响应方法中剥离到了Controller中的属性变量。

这两大改造被看作是框架的神来之笔。因为通过这一改造,整个Controller类彻底与Web容器解耦,可以方便地进行单元测试。而摆脱了Servlet束缚的Controller,也为整个编程模型赋予了全新的定义。
当然,这种改造的前提条件在于Webwork2 / Struts2引入了另外一个重要的编程概念:ThreadLocal模式。使得Controller成为一个线程安全的对象被Servlet模型所调 用,这也就突破了传统Servlet体系下,Servlet对象并非一个线程安全的对象的限制条件。

从引入新的编程元素的角度来说,Webwork2 / Struts2无疑也是成功的。因为在传统Servlet模式中的禁地Controller中的属性变量被合理利用了起来作为请求处理过程中的数据部分。 这样的改造不仅使得表达式引擎能够得到最大限度的发挥,同时使得整个Controller看起来更像是一个POJO。因而,这种表现形态被笔者冠以的名称 是:POJO实现模式
POJO实现模式是一种具有革命性意义的模式,因为它能够把解耦合这样一个观点发挥到极致。从面向对象的角度来看,POJO模式无疑也是所有程序员所追求的一个目标。这也就是Webwork2 / Struts2那么多年来经久不衰的一个重要原因。
【SpringMVC】
相比较Webwork2 / Struts2,SpringMVC走了一条比较温和的改良路线。因为SpringMVC自始至终都没有突破传统Servlet编程模型的限制,而是在这过程中不断改良,不断重构,反而在发展中开拓了一条崭新的道路。
我们可以看看目前最新版本的SpringMVC中对于Controller的定义: 

@Controller  
@RequestMapping  
public class UserController {  
      
    @RequestMapping("/register")  
    public ModelAndView register(String email, String password) {  
        // 在这里调用具体的业务逻辑代码  
        return new ModelAndView("register-success");  
    }  
  
}

我们在这里引用了在之前的讲解中曾经使用过的代码片段。不过这一代码片段刚刚好可以说明SpringMVC在整个Controller改造中所涉及到的一些要点:
1. 使用参数-返回值(Param-Return)实现模式来打造Controller
方法的参数(email和password)被视作是Http请求参数的概括。而在这里,它们已经被SpringMVC的框架有效处理并 屏蔽了内在的处理细节,呈现出来的是与请求参数名称一一对应的参数列表。而返回值ModelAndView则表示Http的响应是一个数据与视图的结合 体,表示Http的处理结果。
2. 引入Annotation来完成请求-响应的映射关系
引入Annotation来完成请求-响应的映射关系,是SpringMVC的一个重大改造。在早期的SpringMVC以及其他的 MVC框架中,通常都是使用XML作为基础配置的。而Annotation的引入将原本分散的关注点合并到了一起,为实现配置简化打下了坚实的基础。
3. 泛化参数和返回值的含义
这是一个蕴含的特点。事实上,SpringMVC在响应方法上,可以支持多种多样不同的参数类型和返回值类型。例如,当参数类型为 Model时,SpringMVC将会自动将请求参数封装于Model内部而传入请求方法;当返回值类型是String时,直接表示SpringMVC需 要返回的视图类型和视图内容。当然,这些泛化的参数和返回值的内容全部都由SpringMVC在框架内部处理了。
如果我们来评述一下这些特点就会发现,SpringMVC虽然是一个温和的改良派,却是在改良这个领域做得最为出色的。以引入 Annotation为例,引入Annotation来完成请求-响应映射,不正是我们反复强调的引入并合理使用新的编程元素来完成处理任务嘛?而泛化后 的参数和返回值,则可以让程序员在写Controller的代码时可以随心所欲,不再受到任何契约的束缚,这样一来接口的逻辑语义也就能够更加清晰。 

MVC模型的发展轨迹
之前讲了那么多MVC模型的实现形态,我们是否能从中总结出一条发展轨迹呢?答案是肯定的,笔者在这里作了一副图:

3.png

从图中,我们可以看到三类完全不同的发展方向。目前,Struts1.X这一条路被证明已经穷途末路;另外的两条发展轨迹总体来说实力相当,SpringMVC大有赶超之势。
那么,为什么曾经一度占领了大部分市场的Struts2会在近一段时间内被SpringMVC大幅赶超呢?这里面的原因多种多样,有自身架构上的原因,有设计理念上的原因,但是笔者认为,其本质原因还是在于Struts2对于技术革新的力度远不及SpringMVC。
如果我们回顾一下Struts2过去能够独占鳌头的原因就可以发现,Struts2的领先在于编程模型上的领先。其引入的POJO模型几乎是一个杀手级的武器。而基于这一模型上的拦截器、OGNL等技术的支持使得其他的编程模型在短时间很难超越它。
但是随着时代的发展,Struts2在技术革新上的作为似乎步子就迈得比较小。我们可以看到,在JDK1.5普及之后,Annotation作为 一种新兴的Java语法,逐渐被大家熟知和应用。这一点上SpringMVC紧跟了时代的潮流,直接用于请求-响应的映射。而Struts2却迟迟无法在 单一配置源的问题上形成突破。当然,这只是技术革新上的一个简单的例子,其他的例子还有很多。
有关Struts2和SpringMVC的比较话题,我们在之后的讨论中还会有所涉及,不过笔者并不希望在这里引起框架之间的争斗。大家应该客观看待每个框架自身设计上的优秀之处和不足之处,从而形成个人自己的观点。
从整个MVC框架的发展轨迹来看,我们可以得出一个很重要的结论:MVC框架的发展轨迹,始终是伴随着技术的革新(无论是编程模型的改变还是引入新的编程元素)共同向前发展。而每一次的技术革新,都会成为MVC框架发展过程中的里程碑。

小结
在本文中所讲的一些话题触角涉及到了Web开发的各个方面。作为SpringMVC的前传,笔者个人认为将整个MVC框架的发展历程讲清楚,大家 才能更好地去了解SpringMVC本身。而我们在这里所谈到的一些概念性的话题,也算是对过去十年以来MVC框架的一个小结,希望对读者有所启示。

————本文源于网络学习!

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