第三版轻量级Java EE企业应用源代码全解析

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简介：《轻量级Java EE企业应用实战（第三版）》由李刚老师编写，详细介绍了如何使用轻量级框架开发高效能、可扩展的Java EE应用。本压缩包包含书中实例项目和练习的源代码，分为三个部分以便于管理和下载。源代码的解压和使用指南包含在"README.md"文件中。Java EE的轻量级框架如Spring、Hibernate和Struts被用来简化企业级应用的开发流程。读者将通过本教材深入学习这些框架的使用，以及企业级应用设计和测试调试的实践技巧。

1. 轻量级Java EE应用开发指南

在这一章，我们深入探讨如何构建轻量级Java EE应用。首先，我们会简单回顾Java EE的发展历程，讨论它如何适应现代企业应用的需求。然后，我们将重点放在理解轻量级框架的使用上，比如Spring Boot，它让开发者可以快速启动项目并减少配置的复杂度。这一章将为接下来更深入地讨论Spring框架和其他关键Java技术打下坚实的基础。

// 示例代码：Spring Boot主类示例
@SpringBootApplication
public class MyApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

我们从一个简单的Spring Boot应用程序开始，逐步深入到更复杂的配置和优化中去。通过这章的学习，你会掌握从零到一搭建一个高效、轻量级的Java企业级应用的整个过程。

2. Spring框架核心组件学习

2.1 Spring框架的历史和设计理念

2.1.1 Spring的发展历程

Spring框架自2003年首次发布以来，已经经历了多个版本的迭代和发展，成为了Java开发者首选的企业级应用开发框架。最初，Spring框架由Rod Johnson创建，旨在解决企业级应用开发中遇到的复杂性问题。Spring的出现，标志着依赖注入（DI）和面向切面编程（AOP）思想的成熟应用。

Spring框架的成功之处，在于它不仅提供了大量的抽象和简化，还保持了与Java生态系统的其他部分的兼容性。Spring的版本迭代主要遵循语义化版本控制，即主版本号.次版本号.修订号，每个版本的更新都旨在增强功能、提高性能，同时也修复一些已知的bug和安全漏洞。

从最初的Spring 1.x，到现在的Spring 5.x，框架不断引入新的特性，例如响应式编程支持、WebFlux等。Spring的模块化设计允许开发者根据需要选择相应的组件，极大地提高了开发的灵活性和效率。Spring Boot的出现进一步简化了Spring应用的配置和部署，成为了微服务架构的有力支撑。

2.1.2 Spring的核心价值和设计原则

Spring框架的核心价值在于它提供了一种轻量级的编程和配置模型。Spring的核心设计原则包括：

• 依赖注入（DI） ：Spring通过容器管理应用对象之间的依赖关系，支持构造器注入、Setter方法注入和字段注入等多种注入方式。
• 面向切面编程（AOP） ：AOP是Spring框架的另一核心特性，它允许开发者将横切关注点如日志、安全等从业务逻辑中分离出来。
• 事务管理 ：Spring对声明式事务管理提供了全面的支持，通过简单的声明式配置即可实现复杂的事务处理逻辑。
• 集成支持 ：Spring提供了与其他持久化技术（如Hibernate、JPA等）的集成支持，以及与多种消息技术的整合。

Spring设计时遵循的"最少侵入性"原则，意味着使用Spring开发的应用程序可以轻易地在Spring框架之外运行。Spring的架构设计允许开发者按需引入特定模块，这种松耦合的设计降低了学习成本，同时提供了更大的灵活性。

2.2 Spring框架的主要组件

2.2.1 Spring IoC容器的实现机制

IoC（Inversion of Control，控制反转）是Spring框架的核心机制之一。通过IoC容器，Spring管理着应用对象的创建、配置和生命周期。在Spring框架中，IoC容器主要通过两种方式实现：BeanFactory和ApplicationContext。

• BeanFactory ：它是Spring框架的最基础容器，为Bean的配置和管理提供了基本机制。它延迟加载Bean，即只有在第一次使用Bean时才会创建，适用于资源有限的环境。
• ApplicationContext ：它在BeanFactory的基础上增加了更多企业级功能，例如支持国际化消息、事件传播、资源加载等。它采用预加载方式，即在启动时就加载所有的Bean，因此更加适合企业应用。

2.2.2 Spring AOP的概念和应用

面向切面编程（AOP）提供了一种将横切关注点与业务逻辑分离的方法。Spring AOP允许开发者将通用的业务逻辑（如日志、事务管理等）集中到切面中处理，避免了在业务逻辑代码中硬编码这些通用功能。

在Spring AOP中，开发者主要关注以下几个核心概念：

• Aspect（切面） ：一个关注点的模块化，这个关注点可能会横切多个对象。
• Join point（连接点） ：在程序执行过程中某个特定的点，比如方法调用或异常抛出。
• Advice（通知） ：切面在特定的连接点上执行的动作。
• Pointcut（切点） ：匹配连接点的断言，它定义了哪些连接点将会被通知。

Spring AOP使用代理模式来实现AOP，它可以在运行时为目标对象动态创建代理对象，从而将通知织入到目标对象的方法调用中。

2.2.3 Spring事务管理的配置与使用

事务管理是企业应用开发中的重要部分，Spring通过声明式和编程式两种方式提供事务管理的支持。声明式事务管理是推荐的方式，因为它不会侵入业务代码，只通过配置就可以控制事务的边界。

在Spring中，事务管理主要通过 PlatformTransactionManager 接口实现，具体的实现类依赖于使用的数据访问技术。例如，对于JDBC操作，可以使用 DataSourceTransactionManager ；对于Hibernate操作，则可以使用 HibernateTransactionManager 。

Spring支持多种事务传播行为和隔离级别，开发者可以通过 @Transactional 注解或XML配置来设置事务的属性。事务传播行为定义了事务方法被另一个事务方法调用时的事务边界，而隔离级别则定义了事务之间的隔离程度，防止并发事务操作引起的数据不一致问题。

Spring事务管理的配置示例代码如下：

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;
import org.springframework.transaction.support.TransactionCallbackWithoutResult;
import org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate;

public class TransactionManagementExample {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(TransactionConfig.class);
        // 获取TransactionTemplate
        TransactionTemplate transactionTemplate = ctx.getBean(TransactionTemplate.class);
        // 使用TransactionTemplate执行事务操作
        transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {
            @Override
            protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus status) {
                // 业务逻辑代码
                // ...
            }
        });
        ctx.close();
    }
}

@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class TransactionConfig {
    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager() {
        return new DataSourceTransactionManager(dataSource());
    }
    @Bean
    public TransactionTemplate transactionTemplate() {
        return new TransactionTemplate(transactionManager());
    }
    // ...其他bean的定义，如dataSource等
}

在上述代码中， @EnableTransactionManagement 注解开启了Spring的声明式事务管理。 PlatformTransactionManager 和 TransactionTemplate 是进行事务操作的关键类。 TransactionCallbackWithoutResult 是执行事务回调的抽象类，可以在其中定义事务性的业务逻辑代码。通过这样的配置，开发者可以轻松地管理事务，确保数据的一致性和完整性。

通过以上对Spring框架核心组件的学习，我们可以看到Spring在简化企业级应用开发方面的强大能力。Spring的灵活性和模块化设计使得开发者可以更加专注于业务逻辑的实现，而不必过多担心框架的复杂性。随着Spring技术栈的不断演进，它将继续为现代Java企业应用提供坚实的支持。

3. IoC和AOP编程实践

3.1 IoC（控制反转）原理与实践

3.1.1 IoC的基本概念和优势

控制反转（Inversion of Control，IoC）是一种设计思想，通过依赖注入（Dependency Injection，DI）的方式实现。在传统的程序设计中，我们直接在对象内部创建依赖对象，这使得耦合度高且难以测试。IoC的核心思想是将对象的创建和依赖关系的管理交给外部容器来完成。

IoC容器通过配置文件或注解的方式管理对象之间的依赖关系，当需要某个对象时，IoC容器会负责实例化对象并注入其依赖。这样的好处是：

1. 降低了模块间的耦合度，提升了代码的可重用性。
2. 使系统的架构更加灵活，易于管理和扩展。
3. 有利于单元测试的进行，便于模拟依赖对象进行测试。

3.1.2 XML和注解两种配置方式的对比

IoC容器的配置通常有两种方式：XML配置和注解配置。

• XML配置 ： 在Spring框架早期版本中，XML配置是主流的配置方式。通过在XML文件中定义bean，我们可以明确指定每个bean的class、scope、依赖关系等信息。这种方式的优点是结构清晰，易于理解和管理，特别是在团队协作中，可以集中管理对象的生命周期和依赖关系。然而，当项目规模庞大时，XML文件会变得庞大而难以维护。

<!-- 示例：使用XML配置方式定义一个UserDao对象 -->
<bean id="userDao" class="com.example.dao.UserDaoImpl"/>
<bean id="userService" class="com.example.service.UserServiceImpl">
    <property name="userDao" ref="userDao"/>
</bean>

• 注解配置 ：

随着Spring的发展，注解配置因其简洁性而逐渐受到青睐。通过在类或方法上添加特定的注解，如 @Component 、 @Service 、 @Autowired 等，我们可以减少XML配置的复杂性，使代码更加简洁易读。然而，使用注解配置也会使得某些信息分散在代码中，对于大型项目的维护可能会带来一定挑战。

// 示例：使用注解配置方式定义一个UserDao对象
@Component
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    // ...
}

// 使用注解配置方式定义一个UserService对象，并注入UserDao依赖
@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserDao userDao;

    // ...
}

对比分析 ： - XML配置 具有更好的分离性，对于团队成员间的协作和非技术人士理解配置内容很有帮助，但配置相对繁琐。 - 注解配置 则更加贴近代码，减少了配置文件的编写，提高了开发效率，但在阅读和管理上可能需要更多关注源代码。 - 现代的Spring框架允许开发者混合使用这两种配置方式，以此来平衡配置的可读性和开发的便利性。

在选择使用XML还是注解配置时，应根据项目的实际情况和团队习惯来决定。在大型项目中，合理的使用这两种配置方式可以极大的提升开发效率和系统的可维护性。在下一节中，我们将通过案例来进一步探究IoC的实际应用。

3.2 AOP（面向切面编程）应用示例

3.2.1 AOP的关键概念讲解

面向切面编程（Aspect-Oriented Programming，AOP）是另一种编程范式，主要用于处理系统中的横切关注点（cross-cutting concerns），比如日志记录、事务管理、安全性等。AOP的核心概念包括切面（Aspect）、连接点（Join Point）、通知（Advice）、切入点（Pointcut）和引入（Introduction）。

• 切面（Aspect） ：

切面是横切关注点的模块化，这些横切关注点通常是因为要分散在整个应用程序中的很多模块。例如，一个日志切面可能会记录所有方法的调用情况，而一个事务切面可能会管理数据库事务的开启和提交。

• 连接点（Join Point） ：

连接点是在应用执行过程中能够插入切面的点，例如方法的调用或异常的抛出。在Spring AOP中，连接点总是方法的执行。

• 通知（Advice） ：

通知是在切面的某个特定连接点上要执行的动作。Spring AOP提供了多种类型的通知，包括前置通知（Before）、后置通知（After）、返回通知（After-returning）、抛出通知（After-throwing）和环绕通知（Around）。

• 切入点（Pointcut） ：

切入点用于定义切面应用到哪些连接点上。在Spring AOP中，切入点表达式用于匹配连接点的类型和参数。

• 引入（Introduction） ：

引入允许我们向现有的类添加新的方法或属性。

3.2.2 利用AOP解决实际问题的案例

在软件开发中，AOP可以用来解决很多常见的问题，如日志记录、性能监控、安全检查等。下面是一个日志记录的案例，展示了如何使用Spring AOP来记录方法的调用时间。

首先，我们定义一个切面，用来记录方法的执行时间：

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {

    @Pointcut("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    public void serviceLayerExecution() {}

    @Around("serviceLayerExecution()")
    public Object profile(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Object output = pjp.proceed();
        long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println("Method execution time: " + elapsedTime + "ms");
        return output;
    }
}

在上述代码中，我们定义了一个名为 LoggingAspect 的类，它是一个切面。 @Pointcut 注解定义了一个切入点，表示匹配 com.example.service 包下所有类的所有方法。 @Around 注解表示环绕通知，它将在方法执行前后做特定操作，这里记录了方法的执行时间。

当我们执行 com.example.service 包下的任何方法时，Spring AOP将自动应用 LoggingAspect 切面，为我们记录方法的执行时间。

3.2.3 AOP在企业应用中的高级应用

AOP在企业级应用中的高级应用通常与现有的企业服务总线（Enterprise Service Bus, ESB）或中间件结合。例如，可以使用AOP技术来实现细粒度的权限控制、事务管理、缓存策略等。

• 权限控制 ：

可以通过AOP切面来检查用户是否有权限访问某方法。在方法执行前进行权限验证，如果用户权限不足，则抛出安全异常，阻止方法执行。

• 事务管理 ：

AOP可以用于管理数据库事务的开启、提交和回滚。通过切面，我们可以在业务方法执行前后，自动开启和提交事务，如果方法执行失败则回滚事务。

• 缓存策略 ：

对于数据访问层（DAO层）的方法，我们可以使用AOP来实现缓存策略，减少数据库访问频率，提高性能。

@Aspect
@Component
public class CacheAspect {

    @Cacheable("users")
    @Pointcut("execution(* com.example.dao.UserDao.*(..))")
    public void cachingUsers() {}

    @CachePut("users")
    @Pointcut("execution(* com.example.dao.UserDao.updateUser(..))")
    public void updateUser() {}
}

在上述示例中， CacheAspect 类展示了如何使用AOP与Spring Cache结合，自动管理用户数据的缓存。 @Cacheable 注解表示方法的返回值会被自动缓存，而 @CachePut 注解用于更新缓存。

通过这些高级应用，AOP不仅可以简化代码，提高开发效率，还能增强系统的可维护性和扩展性。接下来的章节将继续探索IoC和AOP在实际应用中的深入实践和优化策略。

4. Spring MVC Web开发应用

4.1 Spring MVC的架构和组件

4.1.1 Spring MVC工作流程解析

Spring MVC 是 Spring 框架中用于处理 Web 请求的模块，采用模型-视图-控制器（Model-View-Controller，MVC）设计模式。MVC模式将应用程序分为三个核心组件，有助于分离关注点，提高系统的可维护性和可扩展性。

• 模型（Model） ：代表应用程序的数据和业务逻辑，负责存储数据，并且响应视图的更新需求。
• 视图（View） ：负责展示模型中的数据给用户，即用户界面。
• 控制器（Controller） ：处理用户输入，并且将其转化为模型操作，然后选择一个视图作为响应。

Spring MVC 的工作流程可以概括为以下步骤：

1. 用户发送请求至前端控制器（DispatcherServlet）。
2. 前端控制器请求处理器映射（HandlerMapping）来查找 Handler。
3. 处理器映射返回一个处理器执行链（HandlerExecutionChain）给前端控制器。
4. 前端控制器调用处理器适配器（HandlerAdapter）来执行 Handler。
5. 处理器适配器执行相应的 Handler，并返回一个视图模型（ModelAndView）对象。
6. 视图解析器（ViewResolver）解析 ModelAndView 中的视图名称并返回具体的视图（View）对象。
7. 前端控制器使用视图渲染输出结果。
8. 最终返回响应给用户。

这个流程保证了各组件之间的松耦合，开发者可以专注于业务逻辑的开发，而不必担心 Web 层的具体实现细节。

4.1.2 核心组件的功能和配置

在 Spring MVC 中，核心组件包括但不限于以下几种：

• DispatcherServlet ：作为 Spring MVC 的核心，负责请求的分发和处理。
• HandlerMapping ：将请求映射到对应的处理器（Controller）。
• Controller ：处理用户请求并返回响应的组件。
• HandlerAdapter ：帮助 DispatcherServlet 调用处理器。
• ModelAndView ：封装模型数据和视图信息的对象。
• ViewResolver ：解析逻辑视图名称到具体视图实现的组件。

配置 Spring MVC 组件通常涉及以下步骤：

1. 创建 DispatcherServlet 配置文件 （通常是 web.xml 或使用 Spring Boot 自动配置）。
2. 定义 HandlerMapping ，它可以通过注解或配置文件来配置。
3. 创建 Controller 类 ，并使用注解如 @Controller 和 @RequestMapping 。
4. 定义视图解析器 ，配置文件通常位于 /WEB-INF 目录下。

以 Spring Boot 项目为例，自动配置允许开发者通过注解快速开始开发：

@SpringBootApplication
public class MyApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

@Controller
public class MyController {

    @RequestMapping("/")
    public String home() {
        return "index";
    }
}

在此示例中， @SpringBootApplication 包含了自动配置的 @EnableAutoConfiguration ，它会根据项目依赖自动配置 Spring MVC。 @Controller 标记的类 MyController 包含了一个处理根路径请求的 home 方法，返回字符串 "index" 会被视图解析器解析为视图名称。

通过这种方式，Spring MVC 的核心组件被灵活配置，并能够高效地响应用户的请求。

5. Hibernate ORM实现方法

5.1 Hibernate ORM基础

5.1.1 ORM框架的基本概念

对象关系映射（Object-Relational Mapping，ORM）是一种编程技术，用于在关系数据库和对象之间进行转换。通过ORM框架，开发者可以利用面向对象编程技术来操作数据库，而不需要编写SQL语句。这种技术简化了数据库的操作，使得数据访问层的代码更加清晰，也更容易维护。

ORM框架允许开发者通过操作Java对象来存取数据库，隐藏了底层数据访问细节，使业务逻辑层和数据访问层分离，提升了代码的可重用性。常见的ORM框架除了Hibernate，还有MyBatis、JPA等。

5.1.2 Hibernate的架构和配置

Hibernate采用分层架构，主要组件包括：Session、Session Factory、Transaction、Connection Provider和Dialect。Session是Hibernate操作的中心，用于执行持久化对象的所有操作。Session Factory负责创建Session实例，并提供缓存机制和数据映射信息。Transaction用于管理事务。Connection Provider负责管理数据库连接。Dialect用于生成针对特定数据库的SQL语句。

Hibernate的配置文件通常包括hibernate.cfg.xml和映射文件，前者配置数据库连接信息、方言等，后者定义实体类和数据库表的映射关系。使用注解的方式进行配置也是常见的选择。

<!-- hibernate.cfg.xml 示例配置 -->
<hibernate-configuration>
    <session-factory>
        <!-- 数据库连接设置 -->
        <property name="connection.driver_class">com.mysql.cj.jdbc.Driver</property>
        <property name="connection.url">jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase</property>
        <property name="connection.username">myuser</property>
        <property name="connection.password">mypassword</property>

        <!-- 数据库方言 -->
        <property name="dialect">org.hibernate.dialect.MySQLDialect</property>

        <!-- 配置二级缓存 -->
        <property name="cache.provider_class">org.hibernate.cache.NoCacheProvider</property>
        <!-- 映射文件 -->
        <mapping class="com.example.model.User"/>
    </session-factory>
</hibernate-configuration>

5.2 Hibernate映射技术

5.2.1 对象-关系映射的实现机制

对象到关系数据库的映射是ORM的核心功能，Hibernate支持多种映射关系：一对一、一对多、多对多等。映射信息通过XML映射文件或注解来配置。在XML映射文件中，每个 <class> 元素定义了一个实体类的映射信息，包括表名、主键生成策略等。

使用注解的方式，实体类可以直接用 @Entity 标注，属性用 @Id 标注为主键， @Column 定义映射到数据库的列，关系用 @OneToMany 、 @ManyToOne 等标注。

// 使用注解定义的实体类映射示例
@Entity
@Table(name="users")
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(name="name", nullable = false)
    private String name;

    @OneToMany(mappedBy = "user", cascade = CascadeType.ALL, orphanRemoval = true)
    private List<Address> addresses = new ArrayList<>();
    // getter和setter方法
}

5.2.2 HQL和Criteria查询的使用

Hibernate提供了两种主要的查询语言：HQL（Hibernate Query Language）和Criteria API。HQL类似于SQL，但是针对的是实体对象而非数据库表。Criteria API提供了类型安全的查询方式，并且能够避免SQL注入等安全问题。

HQL查询示例：

// HQL查询示例
Session session = sessionFactory.openSession();
Query<User> query = session.createQuery("FROM User WHERE name = :name", User.class);
query.setParameter("name", "John Doe");
List<User> users = query.list();
session.close();

Criteria查询示例：

// Criteria查询示例
Session session = sessionFactory.openSession();
CriteriaBuilder builder = session.getCriteriaBuilder();
CriteriaQuery<User> criteria = builder.createQuery(User.class);
Root<User> root = criteria.from(User.class);
criteria.select(root).where(builder.equal(root.get("name"), "John Doe"));
List<User> users = session.createQuery(criteria).getResultList();
session.close();

5.3 Hibernate的优化与事务管理

5.3.1 Hibernate缓存机制和性能优化

Hibernate提供了两级缓存：一级缓存（Session级别的缓存）和二级缓存（SessionFactory级别的缓存）。一级缓存用于保存当前Session中操作的对象，而二级缓存可以被所有Session共享。

性能优化的关键是合理地使用缓存，并且避免频繁地执行N+1查询问题。可以采用懒加载（懒初始化）来减少不必要的数据加载，同时注意配置合理的缓存策略和查询缓存。

5.3.2 事务的隔离级别和传播行为

Hibernate允许使用声明式事务管理，通过注解 @Transactional 来配置事务的隔离级别和传播行为。事务隔离级别用于控制事务之间的数据可见性，包括读未提交、读已提交、可重复读、串行化等。传播行为定义了事务的传播规则，例如必需事务、支持事务、强制事务等。

// 使用@Transational配置事务的示例
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE, propagation = Propagation.REQUIRED)
public void transferMoney(Long fromId, Long toId, BigDecimal amount) {
    User fromUser = session.get(User.class, fromId);
    User toUser = session.get(User.class, toId);
    fromUser.debit(amount);
    toUser.credit(amount);
    session.flush();
}

Hibernate的ORM实现方法为Java EE应用提供了强大的数据访问层解决方案。通过深入理解其基本概念、配置和优化方法，开发者可以有效提高数据库操作的效率和数据的持久化能力。

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：《轻量级Java EE企业应用实战（第三版）》由李刚老师编写，详细介绍了如何使用轻量级框架开发高效能、可扩展的Java EE应用。本压缩包包含书中实例项目和练习的源代码，分为三个部分以便于管理和下载。源代码的解压和使用指南包含在"README.md"文件中。Java EE的轻量级框架如Spring、Hibernate和Struts被用来简化企业级应用的开发流程。读者将通过本教材深入学习这些框架的使用，以及企业级应用设计和测试调试的实践技巧。

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