J2EE编程新手入门实例教程

D哥有个初二君

于 2024-12-07 14:55:39 发布

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简介：J2EE是Java企业级开发的强大平台，本教程将引导初学者掌握其核心技术和组件。涵盖了Servlet、JSP、EJB、JMS和JTA等，以及它们在企业级应用程序中的应用。教程中还包括如何配置开发环境和编写实践案例。通过这些实践，学习者可以加深对企业级开发的理解，并为职业发展打下坚实基础。

1. J2EE平台概述

1.1 J2EE技术架构简介

J2EE（Java Platform, Enterprise Edition）是Java的企业级应用开发标准，用于构建多层架构的、可伸缩的、安全的网络应用程序。它为开发者提供了一个基于组件设计、开发、装配和部署企业级应用的平台。

1.2 J2EE的核心技术组件

J2EE平台的核心技术组件包括Servlet, JSP, EJB, JNDI, JDBC, JMS, 和JTA等，每项技术都致力于简化多层企业应用的开发和管理。这些组件协同工作，以实现业务逻辑的分离和系统的高可用性。

1.3 J2EE的优势与应用场景

J2EE的优势在于其高度的可移植性、安全性、以及对大型分布式企业级应用程序的支持。它特别适用于需要处理大量用户请求、事务复杂和数据密集型的应用场景，比如金融服务、电子商务和供应链管理等。

J2EE平台为开发者提供了一个强大的工具集，通过标准化的技术组件和API，简化了企业级应用的开发。接下来的章节将深入探讨J2EE中的关键技术，如Servlet和JSP，以及它们在开发Web应用中的应用。

2. Servlet编程基础

2.1 Servlet技术概念解析

2.1.1 Servlet与Java Web技术

Servlet是Java Servlet的简称，是J2EE平台中用于扩展服务器功能的组件，它是Java EE技术的核心。它运行在服务器端，用于生成动态网页内容。Servlet是运行在服务器端的小型Java程序，能够响应客户端的请求，并向客户端发送响应。

Java Web技术包括多个方面，如Servlet、JavaServer Pages（JSP）、JavaBeans、以及Java Message Service（JMS）等。Servlet通常与其他Web技术联合使用，如JSP用于页面表示，JavaBeans用于业务逻辑处理，JMS用于消息队列服务。通过Servlet可以将Web请求转换为Java对象，对请求进行处理后再将Java对象转换为响应返回给客户端，实现动态网页的生成。

2.1.2 Servlet生命周期的管理

Servlet生命周期包括三个阶段：加载和实例化、初始化、服务请求、销毁。

加载和实例化 ：当Web容器（如Tomcat）启动或当第一个请求到达时，Servlet被加载到内存并被实例化。
初始化 ：Servlet实例化之后，Web容器调用其 init() 方法进行初始化。开发者可在 init() 方法中编写初始化代码。
服务请求 ：这是Servlet生命周期中最主要的部分，通过 service() 方法来处理客户端的请求。实际上， service() 方法会调用 doGet() , doPost() , doPut() 等方法。
销毁：当Web容器关闭或Web应用被卸载时，Servlet生命周期结束。这时Web容器调用 destroy() 方法，允许Servlet进行最后的清理工作。

public class MyServlet extends HttpServlet {
    public void init() throws ServletException {
        // 初始化代码
    }

    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        // 处理GET请求代码
    }

    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        // 处理POST请求代码
    }

    public void destroy() {
        // 清理工作
    }
}

在上述代码块中， MyServlet 类扩展了 HttpServlet 类，并实现了几个生命周期相关的方法。这是创建Servlet时必要的步骤。

2.2 Servlet的请求与响应处理

2.2.1 HTTP请求的接收与解析

Servlet通过 HttpServletRequest 接口接收HTTP请求。这个接口提供了多种方法来获取请求中的数据，例如：

getParameter() : 获取请求参数。
getHeader() : 获取请求头信息。
getMethod() : 获取请求方法（如GET, POST等）。
getRequestURI() : 获取请求的URI。
getInputStream() : 获取输入流，以读取请求体中的内容。

解析请求数据后，Servlet可以利用这些数据来生成动态内容。解析请求的过程是关键环节，因为它决定了Web应用将如何响应客户端的请求。

protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    String username = request.getParameter("username");
    // 对获取的请求参数进行处理...
    response.getWriter().write("Hello, " + username);
}

2.2.2 HTTP响应的组装与发送

通过 HttpServletResponse 接口，Servlet生成响应并发送给客户端。这个接口允许Servlet设置响应头、内容类型、状态码等。最重要的是，通过 getWriter() 方法，Servlet可以获取 PrintWriter 对象来写入响应内容。

protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    response.setContentType("text/html");
    PrintWriter out = response.getWriter();
    out.println("<html><body>");
    out.println("<h1>Hello, World!</h1>");
    out.println("</body></html>");
}

在上面的代码段中，设置响应类型为HTML，然后通过 PrintWriter 对象写入简单的HTML内容。这个过程是Servlet发送数据到客户端浏览器的基础。

2.3 Servlet的会话管理与并发控制

2.3.1 会话跟踪机制的实现

Web应用中的会话管理是一个常见需求，Servlet通过 HttpSession 接口实现会话跟踪。会话可以存储用户特定的信息，例如用户的登录状态。服务器为每个用户的会话分配一个唯一的ID，通常是通过Cookie或者URL重写技术。

开发者可以利用会话跟踪用户的状态，例如：

HttpSession session = request.getSession(true);
session.setAttribute("user", user);

在这个例子中，创建了一个新的会话（如果不存在）并设置了一个属性。在用户会话期间，可以随时检索和修改会话属性。

2.3.2 并发访问下的Servlet同步机制

在多用户环境下，需要确保Servlet代码在并发访问时仍然是线程安全的。这意味着，当多个线程同时访问相同资源时，该资源的状态不会被破坏。

为了实现线程安全，开发者可以使用同步代码块或同步方法，或利用无状态的Servlet设计原则。在会话管理中，会话对象自身具有线程安全特性，因此通常不需要额外的同步措施来保护会话。

public class CounterServlet extends HttpServlet {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

在以上代码示例中， increment() 和 getCount() 方法被同步，确保了即使在多线程环境中，计数器的状态也是安全的。使用 synchronized 关键字同步整个方法或者方法中的关键部分，是保证线程安全的常用做法。

总结以上，Servlet作为Java Web应用开发的基础，提供了请求与响应处理、会话管理和并发控制等多种功能。在下一章节中，我们将深入了解JSP页面开发及其与Servlet的协同工作，来完成更加动态和交互式的Web应用。

3. JSP页面开发与MVC模式

3.1 JSP基本语法与标签库

3.1.1 JSP指令与脚本元素

JSP (JavaServer Pages) 是一种在服务器端执行的脚本语言，它允许开发者在HTML中嵌入Java代码。JSP页面最终会被容器转换成Servlet。这一过程允许开发者能够快速地编写动态的Web页面。

JSP指令用于定义页面依赖属性，如页面指令、包含指令和标签库指令。这些指令影响整个JSP页面，而不是单个页面上的特定元素。

例如，页面指令可以设置缓冲策略：

<%@ page buffer="5kb" %>

上面的指令将页面缓冲设置为5KB。

脚本元素则包括脚本声明、脚本表达式和脚本小程序。脚本声明可以定义一个可以在后续请求中使用的变量或方法。脚本表达式则用于输出值到页面上，而脚本小程序用于执行一些小程序代码。

例如，脚本声明可以这样写：

<%! String getHelloWorld() { return "Hello, World!"; } %>

脚本表达式通常用于输出值：

<%= getHelloWorld() %>

3.1.2 标准标签库（JSTL）的使用

JSP标准标签库（JSTL）是一个功能丰富的标签库，它为JSP页面添加了许多核心功能。它包括条件判断、循环控制、国际化处理、XML处理等标签。

使用JSTL的一个例子：

<%@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %>

<c:forEach items="${list}" var="item">
    <p>${item}</p>
</c:forEach>

这里使用了JSTL的forEach标签来遍历一个list对象，并输出每个元素。

3.2 MVC设计模式的实现

3.2.1 MVC模式在Web开发中的角色

MVC（Model-View-Controller）是一种设计模式，用于组织代码，以实现程序的可维护性和可拓展性。在Web开发中，MVC将应用程序分为三个主要组件：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。

模型代表数据结构和业务逻辑，视图是用户界面，控制器负责接收输入并调用模型和视图完成响应。

3.2.2 控制器、模型与视图的交互流程

控制器接收用户输入（如HTTP请求），然后根据输入调用模型的相应方法来处理数据。处理完成后，控制器会决定将哪个视图返回给用户。

例如，在JSP和Servlet的MVC实现中，Servlet充当控制器，JSP通常作为视图，而模型则通过JavaBean或EJB实现。

MVC模式的交互流程通常如下： 1. 用户发起请求至Servlet（控制器）。 2. Servlet处理请求，调用模型进行数据处理。 3. 模型处理完毕后，将数据返回给控制器。 4. 控制器选取合适的JSP页面（视图）并将数据传递给JSP。 5. JSP渲染数据并展示最终页面给用户。

3.3 JSP与Servlet的交互

3.3.1 JSP作为Servlet的视图层

在MVC架构中，JSP通常作为视图层来展示数据。Servlet处理业务逻辑，然后将数据传递给JSP页面进行显示。

<%@ page import="com.example.model.User" %>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
    <title>User Details</title>
</head>
<body>
    <h1>User Details</h1>
    <p>Name: ${user.name}</p>
    <p>Email: ${user.email}</p>
</body>
</html>

在上述示例中，假设有一个名为 user 的属性从Servlet传递到JSP页面。

3.3.2 Servlet作为控制器层的实现策略

Servlet是实现控制器层的理想选择。控制器Servlet负责解析请求、处理业务逻辑并转发到正确的视图。

例如，一个简单的用户列表控制器Servlet可能如下所示：

@WebServlet("/userList")
public class UserListServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        // 假设这里从数据库获取用户数据
        List<User> users = userService.getUsers();
        request.setAttribute("users", users);
        RequestDispatcher dispatcher = request.getRequestDispatcher("/userList.jsp");
        dispatcher.forward(request, response);
    }
}

在上述代码中，控制器Servlet处理了HTTP GET请求，并将用户列表数据放入请求属性中，最后将请求转发到 userList.jsp 视图。

在本章中，我们已经深入探讨了JSP页面开发的方方面面，从基本语法到标签库的使用，再到MVC模式在Web开发中的应用。接下来的章节我们将深入了解EJB组件的应用以及如何将JSP与Servlet有效结合以实现业务逻辑与用户界面分离，进而提升Web应用的可维护性和性能。

4. EJB组件应用与类型

4.1 EJB技术框架简介

4.1.1 EJB的发展历程与核心概念

企业级Java Bean（EJB）是一种服务器端组件模型，它遵循Java EE规范，用于开发和部署分布式、事务性的、安全的服务器端业务逻辑。EJB的核心概念包括封装业务逻辑的Enterprise JavaBeans（EJBs）、用于管理EJB的容器（Container）、以及实现各种服务的EJB服务器。EJB组件能够处理复杂的业务逻辑，并通过声明式的服务简化事务管理、安全性和资源访问控制等企业级问题。

EJB的生命周期由EJB容器管理，当EJB被请求时，容器负责实例化、初始化，并提供必要的环境。当EJB不再需要时，容器还负责安全地销毁实例。这种生命周期管理免除了开发者对资源管理的直接关注，允许他们专注于业务逻辑的实现。

4.1.2 EJB的三大类型：Session Bean、Message-Driven Bean、Entity Bean

EJB定义了几种不同类型的组件，以适应不同场景的业务需求。其中最为主要的三种类型是Session Bean、Message-Driven Bean和Entity Bean，每种类型都有其特定的应用场景和特点：

Session Bean ：用于实现业务逻辑的无状态或有状态的会话。无状态Session Bean不保留客户端状态，而有状态Session Bean则保存特定客户端的状态信息。Session Bean通常用于实现服务接口，执行短暂的业务操作。
Message-Driven Bean ：用于处理异步消息。它们实现JMS接口，可以在不直接与客户端交互的情况下消费和处理消息。通常用于企业间的消息传递和集成解决方案。
Entity Bean ：在早期的EJB版本中用于表示数据模型的对象。它们被映射到数据库中的数据行，可以处理数据持久性。随着Java Persistence API (JPA) 的发展，实体管理主要由JPA和Hibernate等持久性框架处理，Entity Bean目前使用较少。

4.2 EJB编程实战

4.2.1 创建和配置Session Bean

下面的代码示例展示了如何创建一个无状态Session Bean：

import javax.ejb.Stateless;

@Stateless(name="MyService")
public class MyServiceBean implements MyService {
    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }
}

在EJB 3.0及更高版本中，注解被广泛用于简化EJB的开发。在上面的代码中， @Stateless 注解用于标记该类为无状态Session Bean，并且可以指定名字。 @Override 注解用于重写接口方法。

在部署时，容器会自动处理EJB的生命周期，包括依赖注入（依赖注入是指容器自动向EJB提供所需资源或服务的过程）。开发者可以专注于业务逻辑的实现，无须担心资源管理。

4.2.2 编写Message-Driven Bean处理消息

Message-Driven Beans是用@MessageDriven注解来定义的。下面的代码展示了如何编写一个简单的Message-Driven Bean来处理JMS消息：

import javax.ejb.MessageDriven;
import javax.jms.Message;
import javax.jms.MessageListener;
import javax.jms.TextMessage;

@MessageDriven(name="MyMessageBean", activationConfig = {
    @ActivationConfigProperty(propertyName = "destinationType", propertyValue = "javax.jms.Queue"),
    @ActivationConfigProperty(propertyName = "destination", propertyValue = "MyQueue")
})
public class MyMessageBean implements MessageListener {
    public void onMessage(Message message) {
        try {
            if (message instanceof TextMessage) {
                TextMessage textMessage = (TextMessage) message;
                String text = textMessage.getText();
                System.out.println("Received message: " + text);
                // 处理消息逻辑
            }
        } catch (Exception e) {
            // 异常处理逻辑
        }
    }
}

在上述代码中， @MessageDriven 注解声明了该类为一个Message-Driven Bean，并定义了消息的类型和目的地。当消息到达指定的目的地时，容器会创建Message-Driven Bean的实例，并调用 onMessage 方法来处理消息。

4.2.3 利用Entity Bean进行数据持久化

Entity Bean的使用在EJB 3.0之后已经被更现代化的JPA实体类所取代。以下是一个使用JPA进行数据持久化的简单示例：

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;

@Entity
public class User {
    @Id
    private Long id;
    private String name;
    private String email;
    // Getters and setters...
}

在这个例子中，使用了JPA注解 @Entity 来声明这是一个实体类， @Id 注解表示该字段作为实体的唯一标识符。

4.3 EJB的安全管理与事务控制

4.3.1 基于角色的安全机制

EJB提供了声明式安全性支持，允许开发者通过注解或部署描述符来指定安全约束。例如：

import javax.annotation.security.RolesAllowed;

@Stateless
public class MyServiceBean {
    @RolesAllowed("Manager")
    public void performAction() {
        // 只有Manager角色的用户可以调用这个方法
    }
}

在这个例子中， @RolesAllowed 注解确保只有拥有"Manager"角色的用户才能调用 performAction 方法。这种方式简化了安全机制的实现，同时允许容器负责执行相应的安全检查。

4.3.2 EJB的事务管理特性

EJB通过声明式事务管理提供了一种简单有效的方式来控制事务边界。开发者只需在方法上使用注解即可实现事务控制，例如：

import javax.ejb.TransactionAttribute;
import javax.ejb.TransactionAttributeType;

@Stateless
public class MyServiceBean {
    @TransactionAttribute(TransactionAttributeType.REQUIRED)
    public void performTransactionalAction() {
        // 这个方法会在一个事务环境中执行
        // 如果调用它的方法开启了事务，它就会加入到那个事务中
        // 否则它会开启一个新的事务
    }
}

在上面的代码中， @TransactionAttribute 注解用于指定方法的事务属性。 TransactionAttributeType.REQUIRED 指明如果当前存在事务，则加入该事务；如果不存在，则自己创建一个新的事务。EJB容器确保事务管理的ACID属性（原子性、一致性、隔离性和持久性）得到满足。

EJB框架提供的这些强大功能极大地简化了企业级应用开发的复杂性，使得开发者能够更加专注于业务逻辑本身，而不是底层的事务管理和安全性问题。

5. JMS消息服务应用

5.1 JMS消息传递基础

JMS，即Java消息服务（Java Message Service），它提供了一套标准的API，用于在两个应用之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。JMS是Java EE平台的一个组成部分，可用于Web应用、EJB以及普通的Java应用程序中。JMS消息服务的主要特点包括跨平台、异步、可靠和安全的消息传递。

5.1.1 JMS的架构和核心概念

JMS架构由以下几个关键部分组成：

消息代理（Message Broker） ：负责接收消息、将消息路由到对应的消费者，以及管理消息的存储。它是一个中间件，使得生产者和消费者之间不需要直接建立连接。
生产者（Producer） ：发送消息的客户端应用。生产者创建消息并将其发送到消息代理。
消费者（Consumer） ：接收消息的客户端应用。消费者订阅消息代理上的消息，并处理这些消息。
目的地（Destination） ：消息生产者发送消息的目标位置，或者是消息消费者从该位置接收消息的地方。目的地分为两种类型：队列（Queue）和主题（Topic）。

JMS定义了以下核心概念：

连接工厂（ConnectionFactory） ：生产者和消费者用它来创建与JMS服务的连接。
连接（Connection） ：连接提供了一个完整的会话上下文，用于与消息代理进行通信。
会话（Session） ：一个单一的线程会话，用于创建消息、消息消费者和消息生产者。
消息（Message） ：包含实际数据的有效载荷。它包括头部、属性和消息体。头部包含用于路由和消息处理的预定义信息。属性可以包含用户自定义信息。消息体包含消息的实际内容。
消息监听器（MessageListener） ：允许消费者异步地接收消息。消费者实现了MessageListener接口，当消息到达时，消息代理会自动调用onMessage方法。

5.1.2 消息的创建、发送与接收

消息创建与发送的流程通常如下：

创建连接工厂，连接到JMS提供者。
使用连接工厂创建一个连接。
创建一个会话。
使用会话创建目的地（队列或主题）。
使用会话创建消息生产者或消费者。
创建消息，并设置相应的头部、属性和内容。
生产者将消息发送到目的地。
消费者接收或订阅目的地上的消息。

代码示例展示如何创建消息并发送：

// 创建连接工厂和连接
ConnectionFactory factory = ...; 
Connection connection = factory.createConnection();
Session session = connection.createSession(false, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
Destination destination = session.createQueue("MyQueue");

// 创建消息生产者，并发送消息
MessageProducer producer = session.createProducer(destination);
TextMessage message = session.createTextMessage("Hello, JMS!");
producer.send(message);

// 关闭连接
producer.close();
session.close();
connection.close();

5.2 JMS消息模式与事务控制

5.2.1 点对点（P2P）消息模型

点对点模型是JMS中最基本的消息模型，特点是一对一的通信机制。在这种模型下，消息一旦被消费者接收，它就会立即从队列中删除，确保消息不会被多个消费者接收。生产者向一个队列发送消息，消费者从队列中拉取消息。

5.2.2 发布/订阅（Pub/Sub）消息模型

发布/订阅模型是一种一对多的通信模式。生产者向一个主题发布消息，所有订阅了该主题的消费者都可以接收到消息。与点对点模型不同，消息可以被多个订阅者接收。这适用于广播消息到多个消费者。

5.3 JMS在企业应用中的案例分析

5.3.1 JMS在异步处理中的应用

异步处理是JMS的重要应用场景之一。例如，当一个用户提交了一个需要耗时处理的表单，为了避免用户等待，系统可以使用JMS将消息发送到一个队列中，然后一个后台线程或者服务去处理这个消息。用户可以立即得到确认消息，并在后台服务处理完毕后接收最终结果。

5.3.2 JMS与Web服务的整合

在现代企业应用中，JMS经常与Web服务进行整合，以实现系统间的集成。例如，一个订单处理系统通过Web服务接收到订单信息后，可以通过JMS将订单信息发送到不同的系统进行进一步处理，如库存管理、物流调度等。

在这一章节中，我们详细介绍了JMS消息服务应用的基础、消息模式以及它在企业应用中的实际案例。在后续的章节中，我们将深入探讨JTA事务管理、开发环境配置以及实际开发案例的分析，为读者提供更全面的J2EE平台应用知识。

6. JTA事务管理与两阶段提交协议

6.1 JTA事务管理概述

6.1.1 事务的基本理论与JTA的作用

在企业级应用中，确保数据的一致性是非常重要的。事务是一种机制，它能够保证一系列的操作要么全部成功，要么全部失败，从而维持数据的完整性。事务的四个主要属性通常被称作ACID，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。

Java事务API（JTA）为Java平台提供了一套事务管理的标准，允许开发者创建能够跨越多个资源（如数据库、消息服务等）的分布式事务。通过使用JTA，开发者可以将事务的管理与业务逻辑分离，这不仅提高了代码的复用性，还增强了应用的灵活性和可维护性。

6.1.2 JTA接口与实现机制

JTA定义了一组接口，供事务管理器和应用服务器使用，以便对事务进行控制。其中包括：

UserTransaction ：供应用服务器的代码使用，以编程方式控制事务的边界和属性。
TransactionManager ：供事务服务的实现使用，以控制事务的生命周期。
XAResource ：允许资源管理器参与到分布式事务中。

实现机制上，JTA通常与Java事务服务（JTS）一起使用，JTS提供了JTA的底层实现，定义了如何通过两阶段提交协议处理分布式事务。

6.2 JTA在Web应用中的部署与使用

6.2.1 配置JTA事务环境

配置JTA事务环境通常涉及在应用服务器中设置资源和事务管理器。以下是一个使用JBoss AS（现在称为WildFly）的配置示例：

<subsystem xmlns="urn:jboss:domain:resource-adapters:2.0">
    <resource-adapters>
        <resource-adapter id="resourceAdapterName">
            <module xmlns="urn:jboss:module:1.3" name="com.vendor.module.name">
                <resources>
                    <connection-url>jdbc:datasourceurl</connection-url>
                    <driver>com.vendor.driver</driver>
                </resources>
                <drivers>
                    <driver name="com.vendor.driver" module="com.vendor.module.name"/>
                </drivers>
            </module>
        </resource-adapter>
    </resource-adapters>
</subsystem>

6.2.2 编程控制事务的边界与属性

使用 UserTransaction 接口编程控制事务是典型的JTA使用场景。以下是一个简单的使用示例：

import javax.transaction.UserTransaction;
import javax.naming.InitialContext;
import javax.annotation.Resource;

public class MyServiceBean {

    @Resource
    private UserTransaction utx;

    public void performTransaction() {
        try {
            // 开始事务
            utx.begin();
            // 执行业务逻辑操作
            // 提交事务
            utx.commit();
        } catch (Exception e) {
            try {
                // 出错时回滚事务
                utx.rollback();
            } catch (Exception e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            e.printStackTrace();
        }
    }
}