兩個 Web 應用程序框架的比較
Aaron Rustad
技術架構師, Anassina, Inc.
2005 年 8 月 11 日
Ruby on Rails 是一個相對較新的 Web 應用程序框架，構建在 Ruby 語言之上。它被宣傳為現(xiàn)有企業(yè)框架的一個替代，而它的目標，簡而言之，就是讓生活，至少是 Web 開發(fā)方面的生活，變得更輕松。在本文中，Aaron Rustad 將對 Rails 和傳統(tǒng)的 J2EE 框架在架構上的一些關鍵特性進行比較。
Ruby on Rails 是一個 Web 應用程序框架，它的目標是為應用程序開發(fā)提供一條易行道。實際上，框架的支持者們聲稱 Ruby on Rails 開發(fā)人員的生產率最多是使用傳統(tǒng) J2EE 框架的 10 倍。（請閱讀“Rolling with Ruby on Rails”一文，以獲得關于這一聲明的更多內容；請參閱 參考資料）。雖然這句話造成了 Rails 和 J2EE 社區(qū)相當大的爭議，但爭論中卻很少談及如何比較 Rails 和 J2EE 架構。本文將使用企業(yè)應用程序中常見的開源工具，對 Rails 框架和典型的 J2EE 實現(xiàn)進行比較。
什么是 Ruby on Rails？
要想找到用一句話描述 Rails 的簡單說明，只需查看項目的 主頁 即可：
Rails 是一個用 Ruby 編寫的全棧的（full-stack）、開源的 Web 框架，可以使用它來輕松編寫實際的應用程序，所需的代碼也要比大多數(shù)框架花在處理 XML 上的代碼少。
雖然我不能保證框架確實會提供它所承諾的輕松快樂，但是上面這句話確實很好地總結了 Rails 的品質。全棧包括：Web 服務器、處理 HTTP 請求和響應的框架，以及方便地把數(shù)據(jù)持久存儲到關系數(shù)據(jù)庫的框架。Rails 通過消除復雜的 XML 配置文件，使用 Ruby 語言的動態(tài)性質，幫助把靜態(tài)類型語言中常見的許多重復代碼減少到最少，努力使開發(fā)工作變得更容易。
Rails 和典型的 J2EE Web 堆棧
圖 1 比較了 Rails 堆棧和典型的 J2EE Web 堆棧（包括 Tomcat servlet 容器、Struts Web 應用程序框架和 Hibernate 持久性框架）。
圖 1. Rails 和 J2EE 堆棧的比較
可以看到，Rails 堆棧和構成普通的基于 J2EE 的 Web 應用程序的組件之間的基本區(qū)別很小。兩者都有用來執(zhí)行應用程序代碼的容器；都有幫助分離應用程序的模型、視圖和控件的 MVC 框架；以及持久存儲數(shù)據(jù)的機制。
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MVC 框架
模型-視圖-控制器（MVC）是應用時間相當長、應用面相當廣的一個設計模式。它源自 Smalltalk；如今，幾乎所有的 GUI 框架，包括 Web 和胖客戶端，都以該框架為基礎。MVC 有三個部分：模型，負責業(yè)務邏輯，包括應用程序狀態(tài)和將在這個狀態(tài)上執(zhí)行的動作；視圖，用來渲染和向用戶呈現(xiàn)模型（在 Web 應用程序中，視圖一般渲染為 HTML）；控制器，定義應用程序的行為。有關 MVC 模式的詳細解釋，請參閱 參考資料。 |
前端控制器
Struts 的 ActionServlet 和 Rails 的 DispatchServlet 都是前端控制器模式的例子；所以，它們提供了相同的功能。它們接受 HTTP 請求，解析 URL，把請求的處理轉發(fā)給適當?shù)膭幼鳌Ｔ?Struts 中，動作是擴展自 Action 的類；對于 Rails，動作是擴展自 ActionController 的類。兩個前端控制器之間的主要區(qū)別是它們如何決定處理具體請求的動作。
使用 Struts，開發(fā)人員需要把特定請求的映射外部化到 XML 配置文件中的 Action 類。當首次裝入 ActionServlet 時，它將解析這個文件，并準備接受請求。根據(jù)約定，以 .do 結束的請求被重定向到 ActionServlet，由 ActionServlet 分派到適當?shù)?Action。圖 2 的 XML 是一個典型的映射。它告訴 ActionServlet 把叫作 deleteOrder.do 的請求轉發(fā)到 controllers.order.DeleteOrderAction 作進一步處理。
Rails 采用了不同的方式。它沒有依賴配置文件把請求映射到某一個動作，而是根據(jù)請求的 URL 發(fā)現(xiàn)適當?shù)膭幼鳌膱D 2 可以看到，URL http://localhost/order/delete/4 告訴 Rails 調用 OrderController 實例上的 delete 方法，并將 4 作為可用的實例變量。Rails 足夠聰明，知道 /order 將映射到文件 order_controller.rb 中定義的一個控制器類。如果在控制器中定義了 find 方法，那么只要用 find 替代 URL 中的 delete，就可以調用這個方法。
圖 2. Rails 和 Struts 中的 URL 映射
動作和模型
在 Rails 和 Struts 中，動作用來充當前端控制器和模型之間的橋梁。開發(fā)人員提供動作的現(xiàn)實，從而提供特定于應用程序的請求處理。前端控制器負責接受請求，并把請求傳遞到特定動作。圖 3 演示了 Rails 和 Struts 基本的動作層次結構。
圖 3. Rails 和 Struts 的動作層次結構
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動作是模型還是控制器？
Action 和 ActionController 從技術上講是 MVC 模式的控制器的一部分，因為它們對客戶發(fā)起的事件進行響應。但是，在小型應用程序中，開發(fā)人員通常在這些類中對域或業(yè)務邏輯進行編碼，所以在這些情況下，也可以把它們看作是模型的一部分。最佳實踐建議：應當把域邏輯從控制器中抽象出來，放置在它自己的特定于域的類中。 |
Struts 要求開發(fā)人員擴展 Action 并覆蓋 execute()，以處理請求。通常，每個 Action 類都提供了非常具體的工作單元。圖 3 演示了三個特定動作：SaveOrderAction、DeleteOrderAction 和 ListOrdersAction。前端控制器將調用 execute() 方法，傳遞給它許多有用的對象，其中包括 HTTP 請求和響應對象。ActionForm 是一個類，它可以方便地向視圖來回傳輸并驗證與表單有關的輸入，ActionMapping 包含映射的配置信息，就像 圖 2 的 XML 所描述的那樣。
execute() 方法返回 ActionForward 對象，Struts 用這個對象來確定對請求繼續(xù)進行處理的組件。一般來說，這個組件是一個 JSP 頁面，但是 ActionForward 也能指向其他動作。開發(fā)人員必須清楚，Struts 創(chuàng)建的是 Action 的單一實例，并允許多個線程調用它的 execute()。這使請求處理變得更快，因為框架處理每個請求時不用頻繁地創(chuàng)建新的 Action 實例。但是因為可以在多個線程之間共享單一對象，所以必須遵守適當?shù)木€程注意事項，因為其他線程可能會破壞在這個動作中保持狀態(tài)的實例變量。
在 Rails 中，必須擴展 ActionController::Base，讓模型參與到請求處理中。Rails 沒有將 ActionController 的實例池化；相反，它為每個請求創(chuàng)建新的實例。雖然這對性能可能有負面影響，但是它可以讓開發(fā)變得更容易。開發(fā)人員不需要關注 Struts 中存在的線程問題，因此，會話、請求、標題和參數(shù)都可以作為 ActionController 的實例成員來進行訪問。ActionController 還是一個將特定域邏輯的所有處理組合在一起的合理場所。Struts 的 Action 類是細粒度的，它提供了非常具體的工作單元，而 Rails ActionController 則是粗粒度的，它將具體的工作單元模擬為一些方法。
清單 1 和 清單 2 分別演示了典型的 Struts 動作和典型的 Rails 動作
表 1 提供了對兩種方法的邏輯流程的比較，并演示了清單 1 和清單 2 的特定行中發(fā)生的事情。研究 DeleteOrderAction 的 execute() 方法和 OrderController 的 delete 方法，可以看出它們基本上是相同的。
表 1. execute() 和 delete 方法比較
| 步驟 |
Struts |
Rails |
| 框架調用動作 |
行 03： execute() |
行 07： delete |
| 從請求中檢索到的 ID |
行 06-07：從請求對象中取出 |
行 08：從所有參數(shù)的實例哈希中取出 |
| 從數(shù)據(jù)庫刪除訂單記錄 |
行 09、14-24：調用 delete() 方法，用 Hibernate 刪除記錄 |
行 09：用 ActiveRecord 刪除記錄 |
| 重定向到列出剩余訂單 |
行 11：用 ActionMapping 對象查找將要轉發(fā)處理的下一個組件。圖 2 中的 XML 映射顯示，success 將映射到 /listOrders，這是另一個 Action，負責查找剩余訂單，并以 JSP 的形式呈現(xiàn)它們 |
行 10：用將調用的下一動作的哈希來調用 redirect_to 方法；在這種情況下，它只是調用同一控制器的 list 方法 |
持久性框架
持久性框架 用來在應用程序層和數(shù)據(jù)庫之間來回移動數(shù)據(jù)。Hibernate 和 Rails 的持久性框架可以歸類為對象/關系映射（ORM）工具，這意味著它們接受數(shù)據(jù)的對象視圖，并將該視圖映射到關系數(shù)據(jù)庫內的表中。使用兩種框架的目的都是為了減少與關系數(shù)據(jù)庫有關的開發(fā)時間。但是，圖 4 演示了兩者在設計和配置上的一些根本區(qū)別。
圖 4. Active Record 和 Hibernate 持久性框架的比較
Hibernate
Hibernate 基于 Data Mapper 模式，在這種模式中，特定的映射器類 Session 負責在數(shù)據(jù)庫中持久存儲和檢索數(shù)據(jù)。Hibernate 可以持久存儲任何 Java 對象，只要這個對象符合 JavaBean 規(guī)范。XML 映射文件描述了如何將類映射到數(shù)據(jù)庫中具體的表，并描述了類與其他類的關系。
清單 3 顯示了 Hibernate 映射文件的一個實例。class 標簽把 Order 對象映射到 ORDERS 表，還有許多子標簽用于描述其屬性、ID 訂單名稱，以及同 models.Item 的一對多關系。清單 4 顯示了 Order 類本身。
清單 3. Order.hbm.xml
...
01 <hibernate-mapping>
02 <class name="models.Order" table="ORDERS"
03 dynamic-update="true" dynamic-insert="false"
04 discriminator-value="null">
05
06 <id name="id" column="id" type="java.lang.Long"
07 unsaved-value="null">
08 <generator class="identity"/>
09 </id>
10
11 <set name="items" lazy="false" inverse="false"
12 cascade="none" sort="unsorted">
13 <key column="id"/>
14 <one-to-many class="models.Item"/>
15 </set>
16
17 <property name="name" type="java.lang.String"
18 update="true" insert="true"
19 access="property" column="name"/>
20 </class>
21 </hibernate-mapping>
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清單 4. Order.java
01 public class Order {
02 private Set items;
03 private String name;
04 private Long id;
05
06 public Long getId() { return id;}
07
08 public void setId(Long id) { this.id = id;}
09
10 public Set getItems() { return items;}
11
12 public void setItems(Set items) { this.items = items; }
13
14 public String getName() { return name; }
15
16 public void setName(String name) { this.name = name; }
17 }
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Active Record
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反射和元編程
Wikipedia 中（請參閱 參考資料）簡要地把 反射 定義為“程序在運行的時候檢查和修改其高級結構的能力”。在那里，還將 元編程 定義為“編寫那些能夠編寫和操作其他其他程序（或它們自己），將其他程序作為自己的數(shù)據(jù)的程序，或者編寫那些完成其他程序在運行時所做的部分工作的程序。”
以下代碼將實現(xiàn)反射：
01 obj = "some_string"
02 if obj.respond_to?('length'):
03 puts "obj length = #{obj.length}"
03 end
>> obj length = 5
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這個代碼將實現(xiàn)元編程：
01 class SomeClass
02 end
03 newMethod = %q{def msg() puts "A message!" end}
04 SomeClass.class_eval(newMethod)
05 aClass = SomeClass.new
06 aClass.msg
>> A message!
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Rails 的 ORM 框架叫作 Active Record，它基于同名的設計模式。Martin Fowler 將 Active Record 描述為“包裝數(shù)據(jù)庫表或視圖中數(shù)據(jù)行的對象，封裝數(shù)據(jù)庫訪問，在數(shù)據(jù)上添加域邏輯”。在 Rails 中，每個域對象都將擴展提供 CRUD 操作的 ActiveRecord::Base。
與 Hibernate 一樣，Active Record 不需要映射文件；實際上，使用 Active Record 的開發(fā)人員不需要對 getter 或 setter、甚至類的屬性進行編碼。通過一些漂亮的詞匯分析，Active Record 能夠判斷出，Order 類將映射到數(shù)據(jù)庫中的 ORDERS 表。使用 Ruby 反射和元編程的組合，表的列可以變成對象的屬性。訪問器和調整器也添加了進來。
清單 5 顯示了 Order 類的完成后的代碼。在 Order 類體中有一行代碼定義了它與 Item 對象的關系。has_many 是一個靜態(tài)方法調用，符號 :items 是它的參數(shù)。ActiveRecord 用 :items 發(fā)現(xiàn) Item 域對象，然后將這個 Item 對象映射回數(shù)據(jù)庫中的 ITEMS 表。
清單 5. order.rb
01 class Order < ActiveRecord::Base
02 has_many :items
03 end
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像 清單 5 那樣編碼的 Order 類在運行時提供了一些類和實例方法。表 2 提供了可在 Order 上使用的操作和屬性的部分列表：
表 2. 在 Order 上可用的屬性和操作
| 類方法 |
實例方法 |
屬性 |
find(*args)
find_by_sql(sql)
exists?(id)
create(attributes)
update(id, attributes)
update_all(updates, conditions
delete(id)
delete_all(conditions)
- ...
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add_items
build_to_items
create_in_items
find_all_in_items
find_in_items
has_items?
items
items=
items_count
remove_items |
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結束語
雖然 Ruby on Rails 是一個非常新、令人興奮的框架，并且在 Web 社區(qū)中已經(jīng)引起了人們相當?shù)呐d趣，但是它的核心架構仍然遵循在 J2EE 中發(fā)現(xiàn)的基本模式。開發(fā)把兩個框架分開的 Web 應用程序是一種合理的方法。Rails 更喜歡清楚的代碼而不是配置文件，而 Ruby 語言的動態(tài)性質在運行時生成了大部分管道 代碼。大多數(shù) Rails 框架都是作為獨立項目創(chuàng)建的，而且應用程序開發(fā)能夠從一組同類組件受益。相比之下，典型的 J2EE 堆棧傾向于構建在通常獨立開發(fā)的最好的組件之上，常常用 XML 進行配置并將組件組合在一起。
那么，是否應該考慮對下一個 Web 應用程序使用 Rails 呢？嗯，為什么不呢？它是編寫得很好的組件堆棧，它們彼此之間工作得很好，并且基于行業(yè)接受的企業(yè)模式。Ruby 語言支持快速開發(fā)，并通過生產大多數(shù)應用程序管道來添加到框架。熟悉 Java 世界中的 MVC 和 ORM 框架的人們在用 Rails 表達自己的思想時沒有任何困難。
與 J2EE 一起分發(fā)會不會有利于 Rails？絕對不要。J2EE 是一個已經(jīng)設置好的標準，有許多固定的實現(xiàn)，而且，最重要的是，它是一個經(jīng)過驗證的技術。我建議您下載一份 Rails 的副本，并開始自己鉆研它。許多可用的教程都是介紹性的，這些教程可以讓您立即開始使用 Rails。再次聲明，我并不能保證您會通過使用 Rails 得到快樂，但是我敢打賭您會感到滿意。
參考資料
關于作者
 Aaron Rustad 從 1998 年起就一直從事 Java 技術的工作，并且一直是適用于一些垂直市場的 J2EE 應用程序的架構師和開發(fā)人員，這些垂直市場包括石油天然氣、農業(yè)和教育。您可以通過 arustad@gmail.com 與 Aaron 聯(lián)系。 |