利用JSF和Hibernate構(gòu)建Web應(yīng)用
JSF是一種新的用于構(gòu)架j2ee應(yīng)用用戶界面的技術(shù)，它尤其適合于基于 MVC架構(gòu)的應(yīng)用中。雖已有很多文章介紹過了JSF，然而它們大多從理論高度來介紹JSF而不是面向于實際應(yīng)用。目前對于實際應(yīng)用，JSF仍有很多問題沒有解決，例如：如何使JSF適應(yīng)于MVC整體構(gòu)架中？如何將JSF與其他Java 框架整合起來？是否應(yīng)該將業(yè)務(wù)邏輯放置在JSF的backing beans中？如何處理JSF中的安全機(jī)制？更為重要的是如何利用JSF構(gòu)架現(xiàn)實世界的Web應(yīng)用？
本文將涉及到上面的這些問題，它將演示如何將JSF、Spring和Hibernate整合在一起，構(gòu)架出一個名為JCatalog的在線產(chǎn)品價目系統(tǒng)。利用該Demo，本文涵蓋了Web應(yīng)用開發(fā)的每一個階段，包括需求收集、分析，技術(shù)選擇，系統(tǒng)架構(gòu)和實現(xiàn)。本文討論了在JCatalog中涉及到的各種技術(shù)的優(yōu)點和缺點并展示了一些關(guān)鍵部分的設(shè)計方法。
本文的對象是從事基于J2ee的Web應(yīng)用架構(gòu)人員和開發(fā)人員，它并不是對JSF、SpringFramework和Hibernate的簡單介紹，如果對這些領(lǐng)域不甚了解，請參看相關(guān)資源。
該范例的功能需求
JCatalog是一個現(xiàn)實世界的Web應(yīng)用，我首先描述JCatalog的需求，在通篇的技術(shù)決策和架構(gòu)設(shè)計時都將涉及到本部分。
在設(shè)計Web應(yīng)用的***階段是收集系統(tǒng)的功能需求，范例應(yīng)用是一個典型的電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，用戶可以瀏覽產(chǎn)品的catalog并查看產(chǎn)品的詳細(xì)情況，而管理員可以管理產(chǎn)品的catalog。通過增加一些其他功能，如inventory管理和訂單處理等，該應(yīng)用可成為一個成熟的電子商務(wù)系統(tǒng)。
Use cases
Use-case分析被用來展示范例應(yīng)用的功能需求，圖1就是該應(yīng)用的use-case圖。
use-case圖用于表示系統(tǒng)中的actors以及可能進(jìn)行的operations，在該應(yīng)用中將有七個use-case，用戶能夠瀏覽產(chǎn)品 catalog和查看產(chǎn)品的詳細(xì)情況，一旦用戶登錄到系統(tǒng)中，她將成為管理員，從而可以創(chuàng)建新的產(chǎn)品，編輯已存在的產(chǎn)品或者刪除老的產(chǎn)品等。
Business rules
JCatalog必須符合以下business rules:
◆每個產(chǎn)品必須具有唯一的ID
◆每個產(chǎn)品必須屬于至少一個category
◆產(chǎn)品ID一旦創(chuàng)立不得修改
Assumptions
我們在系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中做以下假定：
◆英語講是缺省語言，且不需事先國際化
◆在Catalog不講不會超過500個產(chǎn)品
◆catalog將不會被頻繁的修改
Page flow
所有的JCatalog的pages以及它們之間的transitions關(guān)系：
該應(yīng)用中存在兩組pages：公開的internet和用于管理的intranet，其中 intranet只能被那些成功登錄到系統(tǒng)的用戶訪問。 ProductSummary不作為一個單獨的page展示給用戶，它顯示在Catalog page中的frame中。ProductList只對管理員可視，它包含用于創(chuàng)建、編輯和刪除產(chǎn)品的鏈接。
構(gòu)架設(shè)計
Web應(yīng)用開發(fā)的下一個階段是構(gòu)架設(shè)計，它包括將應(yīng)用劃分為多個功能組件并將這些組件分割組合成層，高層的構(gòu)架設(shè)計應(yīng)該中立于所選用的特定技術(shù)。
多層架構(gòu)
多層架構(gòu)是將整個系統(tǒng)清晰的分為多個功能單元：client、presentation、business-logic、integration和 EIS，這將確保職責(zé)得到清晰的劃分，使得系統(tǒng)更易于維護(hù)和擴(kuò)展。具有三層或等多層的系統(tǒng)被證明比C/S模型具有更好的伸縮性和靈活性。
client層是使用和表示數(shù)據(jù)模型的地方，對于一個Web應(yīng)用，client層通常是瀏覽器，基于瀏覽器的瘦客戶端不包含任何表示邏輯，它依賴于presentation層。
presentation層將business-logic層的服務(wù)展示給用戶，它應(yīng)知道如何處理用戶的請求，如何同business-logic層交互，并且知道如何選擇下一個視圖顯示給用戶。
business-logic層包含應(yīng)用的business objects和business services。它接受來在于presentation層的請求、基于請求處理業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)邏輯層組件將受益于系統(tǒng)級的服務(wù)，如安全管理、事務(wù)管理和資源管理等。
integration層是介于business-logic層和EIS層之間的橋梁，它封裝了與EIS層交互的邏輯。有時，將integration層和business-logic層合稱為中間層。
應(yīng)用的數(shù)據(jù)被保存在EIS層中，它包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和以及遺留系統(tǒng)等。
JCatalog的構(gòu)架設(shè)計
JCatalog的構(gòu)架設(shè)計以及如何應(yīng)用于多層構(gòu)架系統(tǒng)中。
該應(yīng)用采用了多層非分布式的構(gòu)架，系統(tǒng)的分層以及每一層中選擇的技術(shù)，它同時又是該范例的部署圖，它的presentation、 business-logic和integration層將存在于同一個web容器中。定義良好的接口將孤立每一層的職責(zé)，這一架構(gòu)使得應(yīng)用更為簡單和更好的伸縮性。
對于presentation層，經(jīng)驗表明，***的方法是選擇已存在的并已得到證明了的Web應(yīng)用框架，而不是自己去設(shè)計和開發(fā)新的框架。我們擁有多個可選擇的框架，如Struts，WebWork和JSF等，在JCatalog中，我們選擇采用JSF。
EJB 和POJO都可以用來創(chuàng)建業(yè)務(wù)邏輯層，如果應(yīng)用是分布式的，采用具有remote接口的EJB是一個好的選擇；由于JCatalog是一個典型的不需要遠(yuǎn)程訪問的Web應(yīng)用，因此選用POJO，并充分利用Spring Framework的幫助，將是實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層的更好選擇。
integration層利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫事先數(shù)據(jù)的持續(xù)化，存在多種方法可用來實現(xiàn)：
◆JDBC：這是最為靈活的方法，然而，低級的JDBC難以使用，而且質(zhì)量差的JDBC代碼很難運轉(zhuǎn)良好
◆Entity beans：CMP的Entity bean是一種分離數(shù)據(jù)訪問代碼和處理ORM的昂貴的方法，它是以應(yīng)用服務(wù)器為中心的方法，即entity bean不是將應(yīng)用與某種數(shù)據(jù)庫類型而是EJB容器約束在一起。
◆O/R mapping framework：一個ORM框架采用以對象為中心的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)持續(xù)化，一個以對象為中心的應(yīng)用易于開發(fā)并具有高度的可移植性。在該領(lǐng)域中存在幾個框架可用—JDO、Hibernate、TopLink以及CocoBase等。在我們的范例中將選用Hibernate。
現(xiàn)在，我們將討論每一層中的設(shè)計問題，由于JSF是一個相對較新的技術(shù)，因此將著重于它的使用：
presentation層和JSF
表示層的功能是收集用戶的輸入、展示數(shù)據(jù)、控制頁面導(dǎo)航并將用戶的輸入傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層，表示層同時需要驗證用戶的輸入以及維護(hù)應(yīng)用的session狀態(tài)。在下面幾部分中，我將討論表示層設(shè)計時的考慮和模式，并說明選擇JSF作為JCatalog表示層的原因。
MVC
MVC是Java-Blueprints推薦的架構(gòu)設(shè)計模式，MVC將幾個方面分離開來，從而減少代碼的重復(fù)，它以控制為中心并使得應(yīng)用更具擴(kuò)展性。MVC同時可幫助具有不同技能的用戶更關(guān)注于自己的技能，通過定義良好的接口進(jìn)行相互合作。MVC是表示層的架構(gòu)設(shè)計模式。
JSF
JSF 是Web應(yīng)用的服務(wù)器端用戶組件框架，它包含以下API：表示UI組件、管理它們的狀態(tài)、處理事件、服務(wù)器端驗證、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、定義頁面導(dǎo)航、支持國際化，并為這些特性提供擴(kuò)展能力。它同時包括兩個JSP的tag庫以在JSP頁面中表示UI組件，以及將組件wire為服務(wù)器端對象。
JSF和MVC
JSF非常適合于基于MVC的表示層架構(gòu)，它在行為和表示之間提供了清晰的分離，它使得你可以采用熟悉的UI組件和web層概念而無需受限于某種特殊的腳本技術(shù)或標(biāo)記語言。
JSF backing beans是JSF的Model層，此外，它同樣包含actions，action是controller層的擴(kuò)展，用于將用戶的請求委派給業(yè)務(wù)邏輯層。這里請注意，從整體的應(yīng)用構(gòu)架看，業(yè)務(wù)邏輯層也被稱為model層。包含JSF標(biāo)簽的JSP頁面是表示層，F(xiàn)aces Servlet提供了controller的功能。
為什么選用JSF？
JSF不僅僅是另外一個Web框架，下面這些特性是JSF區(qū)別于其他Web框架之所在：
◆類Swing的面向?qū)ο蟮腤eb應(yīng)用開發(fā)：服務(wù)器端有狀態(tài)的UI組件模型，配合event listeners和handlers，促進(jìn)了面向?qū)ο蟮腤eb應(yīng)用開發(fā)。
◆backing-bean管理： backing bean是與頁面中使用的UI組件相關(guān)聯(lián)的javabean組件，backing-bean管理將UI組件對象的定義同執(zhí)行應(yīng)用相關(guān)處理和擁有數(shù)據(jù)的對象分離開來。JSF在合適的范圍內(nèi)保存和管理這些backing-bean實例。
◆可擴(kuò)展的UI模型：JSF的UI模型是可配置的、可重用的，用以構(gòu)建JSF應(yīng)用的用戶界面。你可以通過擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的UI組件來開發(fā)出更為復(fù)雜的組件，例如菜單條、樹組件等。
◆靈活的rendering模型：renderer分離了UI組件的功能和顯示，多個renderers可創(chuàng)建和用來為同一客戶端或不同的客戶端定義不同的顯示。
◆可擴(kuò)展的轉(zhuǎn)換和驗證模型：基于標(biāo)準(zhǔn)的converter和validator，你可以開發(fā)出自己的可提供更好的模型保護(hù)的converter和validator。
盡管如此，JSF目前尚未成熟，隨同JSF發(fā)布的 components、converters和validators都是最基礎(chǔ)的，而且per-component驗證模型不能處理components 和validators間的many-to-many驗證。此外，JSF標(biāo)簽不能與JSTL間無縫的整合在一起。
在下面的章節(jié)中，我將討論幾個在JCatalog實現(xiàn)中的關(guān)鍵部分和設(shè)計決策。我首先解釋managed bean的定義和使用以及JSF中的backing bean，然后，我將說明如何處理安全、分頁、caching、file upload、驗證以及錯誤信息定制。
Managed bean,backing bean,view object 和domain object model
JSF 中引入了兩個新的名詞：managed bean和backing bean。JSF提供了一個強(qiáng)大的managed-bean工具，由JSF來管理的JavaBean對象稱為managed-bean，一個 managed bean表述了一個bean如何被創(chuàng)建和管理，它不包含該bean的任何功能性描述。
backing bean定義了與頁面中使用的UI組件相關(guān)聯(lián)的屬性和處理邏輯。每一個backing-bean屬性邦定于一個組件實例或某實例的value。一個 backing-bean同時定義了一組執(zhí)行組件功能的方法，例如驗證組件的數(shù)據(jù)、處理組件觸發(fā)的事件、實施與組件相關(guān)的導(dǎo)航等。
一個典型的JSF應(yīng)用將其中的每個頁面和一個backing-bean結(jié)合起來，然而在現(xiàn)實應(yīng)用中，強(qiáng)制的執(zhí)行這種one-on-one的關(guān)系不是一種理想的解決方案，它可能會導(dǎo)致代碼重復(fù)等問題。在現(xiàn)實的應(yīng)用中，多個頁面可以共享一個backing-bean，例如在JCatalog中， CreateProduct和EditProduct將共享同一個ProductBean定義。
model對象特定于表示層中的一個 view對象，它包含必須顯示在view層的數(shù)據(jù)以及驗證用戶輸入、處理事件和與業(yè)務(wù)邏輯層交互的處理邏輯等。在基于 JSF的應(yīng)用中backing bean就是view對象，在本文中backing bean和view對象是可互換的名詞。
對比于struts中的 ActionForm和Action，利用JSF中的backing-bean進(jìn)行開發(fā)將能更好的遵循面向?qū)ο蠓椒?，一個 backing-bean不僅包含view數(shù)據(jù)，而且還包含與這些數(shù)據(jù)相關(guān)的行為，而在struts中，Action和ActionForm分別包含數(shù)據(jù)和邏輯。
我們都應(yīng)該聽說過domain object model，那么，domain object model和view對象之間有什么區(qū)別呢？在一個簡單的Web應(yīng)用中，一個domain object model能夠橫穿所有層中，而在復(fù)雜的應(yīng)用中，需要用到一個單獨的view對象模型。domain object model應(yīng)該屬于業(yè)務(wù)邏輯層，它包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和與特定業(yè)務(wù)對象相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯；一個view對象包含presentation-specific的數(shù)據(jù)和邏輯。將view對象從domain object model中分離出來的缺點是在這兩個對象模型之間必將出現(xiàn)數(shù)據(jù)映射。在JCatalog中，ProductBeanBuilder和 UserBeanBuilder利用reflection-based Commons BeanUtils來實現(xiàn)數(shù)據(jù)映射。
安全
目前，JSF沒有內(nèi)建的安全特性，而對于范例應(yīng)用來說安全需求是非?；A(chǔ)的：用戶登錄到administration intranet中僅需用戶名和密碼認(rèn)證，而無需考慮授權(quán)。
針對于JSF的認(rèn)證，已有幾種方法提出：
◆利用一個backing bean：這一個方法非常簡單，然而它卻將backing bean與特殊的繼承關(guān)系結(jié)合起來了
◆利用JSF的ViewHandler decorator：這一方法中，安全邏輯緊密地與一特定Web層技術(shù)聯(lián)系在了一起
◆利用servlet filter：一個JSF應(yīng)用與其他的Web應(yīng)用沒有什么兩樣，filter仍是處理認(rèn)證檢查的***地方，這種方法中，認(rèn)證邏輯與Web應(yīng)用分離開來
在我們的范例程序中，SecurityFilter類被用來處理用戶的認(rèn)證，目前，受保護(hù)的資源只包含三個頁面，出于簡單的考慮，將它們的位置被硬編碼到Filter類中。
分頁
該應(yīng)用中的Catalog頁面需要分頁，表示層可用來處理分頁，即它取出所有的數(shù)據(jù)并保存在這一層；分頁同樣可在business-logic層、 integration層、甚至EIS層中實現(xiàn)。由于在JCatalog中假設(shè)不超過500個產(chǎn)品，因此所有的產(chǎn)品信息能存放在一個user session中，我們將分頁邏輯放在了ProductListBean中，與分頁相關(guān)的參數(shù)將通過JSF managed-bean工具配置。
Caching
Caching 是提高Web應(yīng)用性能的最重要技術(shù)之一，在應(yīng)用構(gòu)建中的很多層中都可以實現(xiàn)caching。JSF managed-bean工具可以使在表示層實現(xiàn)caching非常容易。通過改變一個managed bean的范圍，這個managed bean中包含的數(shù)據(jù)可以在不同的范圍內(nèi)緩存。
范例應(yīng)用中采用了兩級caching，***級caching存在于業(yè)務(wù)邏輯層，CachedCatalogServiceImpl類維護(hù)了一個所有產(chǎn)品和目錄的讀寫cache，Spring將該類作為一個singleton service bean來管理，所以，一級cache是一個應(yīng)用范圍的讀寫cache。
為了簡化分頁邏輯并進(jìn)而提高應(yīng)用的速度，產(chǎn)品同樣在session范圍內(nèi)緩存到表示層，每一個用戶維護(hù)著他自己的ProductListBean，這一方法的缺點是內(nèi)存的消耗和數(shù)據(jù)的失效問題，在一個用戶session中，如果管理員更改了catalog，用戶可到的將是失效的數(shù)據(jù)，然而，由于我們假設(shè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)不會經(jīng)常的改變，所以這些缺點將能夠忍受。
File upload
目前的JSF Sun參考實現(xiàn)中不支持file upload。Struts雖已具有非常不錯的file upload能力，然而要想使用這一特性需要Struts-Faces整合庫。在JCatalog中，一個圖像與一個產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)，在一個用戶創(chuàng)建了新的產(chǎn)品后，她必須將相應(yīng)的圖片上傳，圖片將保存在應(yīng)用服務(wù)器的文件系統(tǒng)里，產(chǎn)品的ID就是圖像名稱。
業(yè)務(wù)邏輯層和Spring Framework
業(yè)務(wù)對象和業(yè)務(wù)服務(wù)存在于業(yè)務(wù)邏輯層中，一個業(yè)務(wù)對象不僅包含數(shù)據(jù)，而且包含相應(yīng)的邏輯，在范例應(yīng)用中包含三個業(yè)務(wù)對象：Product、Category和User。
業(yè)務(wù)服務(wù)與業(yè)務(wù)對象交互并提供更高級的業(yè)務(wù)邏輯，需要首先定義一個正式的業(yè)務(wù)接口，它是直接與終端用戶交互的服務(wù)接口。在JCatalog中，通過在 Spring Framework幫助下的POJO實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層，其中共有兩個業(yè)務(wù)服務(wù)：CatalogService包含Catalog管理相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯， UserService中包含User管理邏輯。
Spring是基于IoC概念的框架，在范例應(yīng)用中用到的Spring特性包括：
◆Bean management with application contexts：Spring可以有效地組織我們的中間層對象，它能夠消除singleton的proliferation，并易于實現(xiàn)良好的面向?qū)ο缶幊谭椒?，即“編程到接口”?BR>◆Declarative Transaction management: Spring利用AOP實現(xiàn)事務(wù)管理，而無需借助于EJB容器，利用這種方法，事務(wù)管理可以用于任何POJO中。Spring的事務(wù)管理不局限于JTA，而是可以采用不同的事務(wù)策略，在范例應(yīng)用中，我們將使用declarative transaction management with Hibernate transaction。
◆Data-access exception hierarchy：Spring提供了非常好的異常來代替SQLException，為利用Spring的異常，必須在Spring的配置文件中定義以下異常轉(zhuǎn)換：<property name="dataSource"><font color="#a52a2a"><ref bean="dataSource"></ref></font></property>
在范例應(yīng)用中，如果一個具有重復(fù)ID的新產(chǎn)品被插入，將會拋出DataIntegrityViolationException，這一異常將被catch并rethrown一個DuplicateProductIdException。這樣，該異常就可以與其它的異常區(qū)別處理。
◆Hibernate integration：Spring與Hibernate這樣的ORM框架整合的非常好，Spring提供了對Hibernate session的高效和安全的處理，它可通過application context配置Hibernate的SessionFactories和JDBC數(shù)據(jù)源，并使得應(yīng)用易于測試。
Integration層和Hibernate
Hibernate是一個開源的ORM框架，它可以支持所有主流SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，Hibernate的查詢語言為對象和關(guān)系架起了非常好的橋梁。Hibernate提供了強(qiáng)大的功能以實現(xiàn)：數(shù)據(jù)讀取和更新、事務(wù)管理、數(shù)據(jù)連接池、查詢和實體關(guān)系管理等。
Data Access Ojbect(DAO)
JCatalog 中采用了Dao模式，該模式抽象和封裝了所有對數(shù)據(jù)源的訪問，該應(yīng)用中包括兩個DAO接口：CatalogDao和UserDao，它們相應(yīng)的實現(xiàn) HibernateCatalogDaoImpl和HibernateUserDAoImpl包含了Hibernate特定的邏輯來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和持久化。
實現(xiàn)
現(xiàn)在我們來看看如何將上面討論的這些東西包裝在一起以實現(xiàn)JCatalog，你可以從這個地址下載源碼：source code
“編程到接口”的思想貫穿了整個設(shè)計實現(xiàn)中，在表示層，共用到四個backing bean：ProductBean、ProductListBean、UserBean和MessageBean;業(yè)務(wù)邏輯層包含兩個業(yè)務(wù)服務(wù) (CatalogService和UserService)和三個業(yè)務(wù)對象(Product、Category和User);Integration層有兩個Dao接口和它們相應(yīng)的Hibernate實現(xiàn)，Spring的application context用來管理絕大多數(shù)的業(yè)務(wù)邏輯層和integration層的對象；ServiceLocator將JSF和業(yè)務(wù)邏輯層整合在了一起。
Wire everything up
由于篇幅所限，我們僅舉例說明，范例中use case CreateProduct展示了如何裝配和構(gòu)建應(yīng)用，在詳細(xì)講述細(xì)節(jié)前，我們利用sequence圖來說明所有層的end-tp-end整合。
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