J2EE 全面簡介
作者:劉湛 (jeru@163.net) 武漢大學(xué)信息與計算科學(xué)系學(xué)士 選自:Matrix-與Java共舞

J2EE 全面簡介
本文從五個方面對J2EE進(jìn)行了比較全面的介紹。從J2EE的概念說起,到它的優(yōu)勢,到J2EE典型的四層模型,和它的框架結(jié)構(gòu),最后是J2EE十三種核心技術(shù)的一個簡介。本文分門別類的對J2EE中的服務(wù),組件,層次,容器,API都做了比較詳細(xì)的介紹,相信看完此文,讀者會對J2EE有一個更清晰的認(rèn)識。

一. J2EE的概念
目前,Java 2平臺有3個版本,它們是適用于小型設(shè)備和智能卡的Java 2平臺Micro版(Java 2 Platform Micro Edition,J2ME)、適用于桌面系統(tǒng)的Java 2平臺標(biāo)準(zhǔn)版(Java 2 Platform Standard Edition,J2SE)、適用于創(chuàng)建服務(wù)器應(yīng)用程序和服務(wù)的Java2平臺企業(yè)版(Java 2 Platform Enterprise Edition J2EE)。
J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復(fù)雜問題的體系結(jié)構(gòu)。J2EE技術(shù)的基礎(chǔ)就是核心Java平臺或Java 2平臺的標(biāo)準(zhǔn)版,J2EE不僅鞏固了標(biāo)準(zhǔn)版中的許多優(yōu)點,例如"編寫一次、隨處運行"的特性、方便存取數(shù)據(jù)庫的JDBC API、CORBA技術(shù)以及能夠在Internet應(yīng)用中保護(hù)數(shù)據(jù)的安全模式等等,同時還提供了對 EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技術(shù)的全面支持。其最終目的就是成為一個能夠使企業(yè)開發(fā)者大幅縮短投放市場時間的
體系結(jié)構(gòu)。
J2EE體系結(jié)構(gòu)提供中間層集成框架用來滿足無需太多費用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用的需求。通過提供統(tǒng)一的開發(fā)平臺,J2EE降低了開發(fā)多層應(yīng)用的費用和復(fù)雜性,同時提供對現(xiàn)有應(yīng)用程序集成強(qiáng)有力支持,完全支持Enterprise JavaBeans,有良好的向?qū)еС执虬筒渴饝?yīng)用,添加目錄支持,增強(qiáng)了安全機(jī)制,提高了性能。

二. J2EE的優(yōu)勢
J2EE為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)性的商務(wù)系統(tǒng)提供了良好的機(jī)制:
保留現(xiàn)存的IT資產(chǎn): 由于企業(yè)必須適應(yīng)新的商業(yè)需求,利用已有的企業(yè)信息系統(tǒng)方面的投資,而不是重新制定全盤方案就變得很重要。這樣,一個以漸進(jìn)的(而不是激進(jìn)的,全盤否定的)方式建立在已有系統(tǒng)之上的服務(wù)器端平臺機(jī)制是公司所需求的。J2EE架構(gòu)可以充分利用用戶原有的投資,如一些公司使用的BEA Tuxedo、IBM CICS, IBM Encina,、InpriseVisiBroker及Netscape Application Server。這之所以成為可能是因為J2EE擁有廣泛的業(yè)界支持和一些重要的'企業(yè)計算'領(lǐng)域供應(yīng)商的參與。每一個供應(yīng)商都對現(xiàn)有的客戶提供了不用廢棄已有投資,進(jìn)入可移植的J2EE領(lǐng)域的升級途徑。由于基于J2EE平臺的產(chǎn)品幾乎能夠在任何操作系統(tǒng)和硬件配置上運行,現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和硬件也
能被保留使用。
高效的開發(fā): J2EE允許公司把一些通用的、很繁瑣的服務(wù)端任務(wù)交給中間件供應(yīng)商去完成。這樣開發(fā)人員可以集中精力在如何創(chuàng)建商業(yè)邏輯上,相應(yīng)地縮短了開發(fā)時間。高級中間件供應(yīng)商提供以下這些復(fù)雜的中間件服務(wù):
狀態(tài)管理服務(wù) -- 讓開發(fā)人員寫更少的代碼,不用關(guān)心如何管理狀態(tài),這樣能夠更快地完成程序開發(fā)。
持續(xù)性服務(wù) -- 讓開發(fā)人員不用對數(shù)據(jù)訪問邏輯進(jìn)行編碼就能編寫應(yīng)用程序,能生成更輕巧,與數(shù)據(jù)庫無關(guān)的應(yīng)用程序,這種應(yīng)用程序更易于開發(fā)與維護(hù)。
分布式共享數(shù)據(jù)對象CACHE服務(wù) -- 讓開發(fā)人員編制高性能的系統(tǒng),極大提高整體部署的伸縮性。
支持異構(gòu)環(huán)境: J2EE能夠開發(fā)部署在異構(gòu)環(huán)境中的可移植程序。基于J2EE的應(yīng)用程序不依賴任何特定操作系統(tǒng)、中間件、硬件。因此設(shè)計合理的基于J2EE的程序只需開發(fā)一次就可部署到各種平臺。這在典型的異構(gòu)企業(yè)計算環(huán)境中是十分關(guān)鍵的。J2EE標(biāo)準(zhǔn)也允許客戶訂購與J2EE兼容的第三方的現(xiàn)成的組件,把他們部署到異構(gòu)環(huán)境中,節(jié)省了由自己制訂整個方案所需的費用。
可伸縮性: 企業(yè)必須要選擇一種服務(wù)器端平臺,這種平臺應(yīng)能提供極佳的可伸縮性去滿足那些在他們系統(tǒng)上進(jìn)行商業(yè)運作的大批新客戶。基于J2EE平臺的應(yīng)用程序可被部署到各種操作系統(tǒng)上。例如可被部署到高端UNIX與大型機(jī)系統(tǒng),這種系統(tǒng)單機(jī)可支持64至256個處理器。(這是NT服務(wù)器所望塵莫及的)J2EE領(lǐng)域的供應(yīng)商提供了更為廣泛的負(fù)載平衡策略。能消除系統(tǒng)中的瓶頸,允許多臺服務(wù)器集成部署。這種部署可達(dá)數(shù)千個處理器,實現(xiàn)可高度伸縮的系統(tǒng),滿足未來商業(yè)應(yīng)用的需要。
穩(wěn)定的可用性: 一個服務(wù)器端平臺必須能全天候運轉(zhuǎn)以滿足公司客戶、合作伙伴的需要。因為INTERNET是全球化的、無處不在的,即使在夜間按計劃停機(jī)也可能造成嚴(yán)重?fù)p失。若是意外停機(jī),那會有災(zāi)難性后果。J2EE部署到可靠的操作環(huán)境中,他們支持長期的可用性。一些J2EE部署在WINDOWS環(huán)境中,客戶也可選擇健壯性能更好的操作系統(tǒng)如Sun Solaris、IBM OS/390。最健壯的操作系統(tǒng)可達(dá)到99.999%的可用性或每年只需5分鐘停機(jī)時間。這是實時性很強(qiáng)商業(yè)系統(tǒng)理想的選擇。


三. J2EE 的四層模型
J2EE使用多層的分布式應(yīng)用模型,應(yīng)用邏輯按功能劃分為組件,各個應(yīng)用組件根據(jù)他們所在的層分布在不同的機(jī)器上。事實上,sun設(shè)計J2EE的初衷正是為了解決兩層模式(client/server)的弊端,在傳統(tǒng)模式中,客戶端擔(dān)當(dāng)了過多的角色而顯得臃腫,在這種模式中,第一次部署的時候比較容易,但難于升級或改進(jìn),可伸展性也不理想,而且經(jīng)常基于某種專有的協(xié)議――通常是某種數(shù)據(jù)庫協(xié)議。它使得重用業(yè)務(wù)邏輯和界面邏輯非常困難。現(xiàn)在J2EE 的多層企業(yè)級應(yīng)用模型將兩層化模型中的不同層面切分成許多層。一個多層化應(yīng)用能夠為不同的每種服務(wù)提供一個獨立的層,以下是 J2EE 典型的四層結(jié)構(gòu):
運行在客戶端機(jī)器上的客戶層組件
運行在J2EE服務(wù)器上的Web層組件
運行在J2EE服務(wù)器上的業(yè)務(wù)邏輯層組件
運行在EIS服務(wù)器上的企業(yè)信息系統(tǒng)(Enterprise information system)層軟件
J2EE應(yīng)用程序組件
J2EE應(yīng)用程序是由組件構(gòu)成的.J2EE組件是具有獨立功能的軟件單元,它們通過相關(guān)的類和文件組裝成J2EE應(yīng)用程序,并與其他組件交互。J2EE說明書中定義了以下的J2EE組件:
應(yīng)用客戶端程序和applets是客戶層組件.
Java Servlet和JavaServer Pages(JSP)是web層組件.
Enterprise JavaBeans(EJB)是業(yè)務(wù)層組件.
客戶層組件
J2EE應(yīng)用程序可以是基于web方式的,也可以是基于傳統(tǒng)方式的.
web 層組件J2EE web層組件可以是JSP 頁面或Servlets.按照J(rèn)2EE規(guī)范,靜態(tài)的HTML頁面和Applets不算是web層組件。web層可能包含某些 JavaBean 對象來處理用戶輸入,并把輸入發(fā)送給運行在業(yè)務(wù)層上的enterprise bean 來進(jìn)行處理。

業(yè)務(wù)層組件
業(yè)務(wù)層代碼的邏輯用來滿足銀行,零售,金融等特殊商務(wù)領(lǐng)域的需要,由運行在業(yè)務(wù)層上的enterprise bean 進(jìn)行處理. 下圖表明了一個enterprise bean 是如何從客戶端程序接收數(shù)據(jù),進(jìn)行處理(如果必要的話), 并發(fā)送到EIS 層儲存的,這個過程也可以逆向進(jìn)行。
有三種企業(yè)級的bean: 會話(session) beans, 實體(entity) beans, 和 消息驅(qū)動(message-driven) beans. 會話bean 表示與客戶端程序的臨時交互. 當(dāng)客戶端程序執(zhí)行完后, 會話bean 和相關(guān)數(shù)據(jù)就會消失. 相反, 實體bean 表示數(shù)據(jù)庫的表中一行永久的記錄. 當(dāng)客戶端程序中止或服務(wù)器關(guān)閉時, 就會有潛在的服務(wù)保證實體bean 的數(shù)據(jù)得以保存.消息驅(qū)動 bean 結(jié)合了會話bean 和 JMS的消息監(jiān)聽器的特性, 允許一個業(yè)務(wù)層組件異步接收J(rèn)MS 消息.


企業(yè)信息系統(tǒng)層
企業(yè)信息系統(tǒng)層處理企業(yè)信息系統(tǒng)軟件包括企業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)系統(tǒng)例如企業(yè)資源計劃 (ERP), 大型機(jī)事務(wù)處理, 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),和其它的遺留信息系統(tǒng). 例如,J2EE 應(yīng)用組件可能為了數(shù)據(jù)庫連接需要訪問企業(yè)信息系統(tǒng)


四. J2EE 的結(jié)構(gòu)
這種基于組件,具有平臺無關(guān)性的J2EE 結(jié)構(gòu)使得J2EE 程序的編寫十分簡單,因為業(yè)務(wù)邏輯被封裝成可復(fù)用的組件,并且J2EE 服務(wù)器以容器的形式為所有的組件類型提供后臺服務(wù). 因為你不用自己開發(fā)這種服務(wù), 所以你可以集中精力解決手頭的業(yè)務(wù)問題.


容器和服務(wù)
容器設(shè)置定制了J2EE服務(wù)器所提供得內(nèi)在支持,包括安全,事務(wù)管理,JNDI(Java Naming and Directory Interface)尋址,遠(yuǎn)程連接等服務(wù),以下列出最重要的幾種服務(wù):
J2EE安全(Security)模型可以讓你配置 web 組件或enterprise bean ,這樣只有被授權(quán)的用戶才能訪問系統(tǒng)資源. 每一客戶屬于一個特別的角色,而每個角色只允許激活特定的方法。你應(yīng)在enterprise bean的布置描述中聲明角色和可被激活的方法。由于這種聲明性的方法,你不必編寫加強(qiáng)安全性的規(guī)則。
J2EE 事務(wù)管理(Transaction Management)模型讓你指定組成一個事務(wù)中所有方法間的關(guān)系,這樣一個事務(wù)中的所有方法被當(dāng)成一個單一的單元. 當(dāng)客戶端激活一個enterprise bean中的方法,容器介入一管理事務(wù)。因有容器管理事務(wù),在enterprise bean中不必對事務(wù)的邊界進(jìn)行編碼。要求控制分布式事務(wù)的代碼會非常復(fù)雜。你只需在布置描述文件中聲明enterprise bean的事務(wù)屬性,而不用編寫并調(diào)試復(fù)雜的代碼。容器將讀此文件并為你處理此enterprise bean的事務(wù)。
JNDI 尋址(JNDI Lookup)服務(wù)向企業(yè)內(nèi)的多重名字和目錄服務(wù)提供了一個統(tǒng)一的接口,這樣應(yīng)用程序組件可以訪問名字和目錄服務(wù).
J2EE遠(yuǎn)程連接(Remote Client Connectivity)模型管理客戶端和enterprise bean間的低層交互. 當(dāng)一個enterprise bean創(chuàng)建后, 一個客戶端可以調(diào)用它的方法就象它和客戶端位于同一虛擬機(jī)上一樣.
生存周期管理(Life Cycle Management)模型管理enterprise bean的創(chuàng)建和移除,一個enterprise bean在其生存周期中將會歷經(jīng)幾種狀態(tài)。容器創(chuàng)建enterprise bean,并在可用實例池與活動狀態(tài)中移動他,而最終將其從容器中移除。即使可以調(diào)用enterprise bean的create及remove方法,容器也將會在后臺執(zhí)行這些任務(wù)。


數(shù)據(jù)庫連接池(Database Connection Pooling)模型是一個有價值的資源。獲取數(shù)據(jù)庫連接是一項耗時的工作,而且連接數(shù)非常有限。容器通過管理連接池來緩和這些問題。
enterprise bean可從池中迅速獲取連接。在bean釋放連接之可為其他bean使用。
容器類型
J2EE應(yīng)用組件可以安裝部署到以下幾種容器中去:
EJB 容器管理所有J2EE 應(yīng)用程序中企業(yè)級bean 的執(zhí)行. enterprise bean 和它們的容器運行在J2EE 服務(wù)器上.
Web 容器管理所有J2EE 應(yīng)用程序中JSP頁面和Servlet組件的執(zhí)行. Web 組件和它們的容器運行在J2EE 服務(wù)器上.
應(yīng)用程序客戶端容器管理所有J2EE應(yīng)用程序中應(yīng)用程序客戶端組件的執(zhí)行. 應(yīng)用程序客戶端和它們的容器運行在J2EE 服務(wù)器上.
Applet 容器是運行在客戶端機(jī)器上的web瀏覽器和 Java 插件的結(jié)合.

五. J2EE的核心API與組件
J2EE平臺由一整套服務(wù)(Services)、應(yīng)用程序接口(APIs)和協(xié)議構(gòu)成,它對開發(fā)基于Web的多層應(yīng)用提供了功能支持,下面對J2EE中的13種技術(shù)規(guī)范進(jìn)行簡單的描述(限于篇幅,這里只能進(jìn)行簡單的描述):
JDBC(Java Database Connectivity):
JDBC API為訪問不同的數(shù)據(jù)庫提供了一種統(tǒng)一的途徑,象ODBC一樣,JDBC對開發(fā)者屏蔽了一些細(xì)節(jié)問題,另外,JDCB對數(shù)據(jù)庫的訪問也具有平臺無關(guān)性。
JNDI(Java Name and Directory Interface):
JNDI API被用于執(zhí)行名字和目錄服務(wù)。它提供了一致的模型來存取和操作企業(yè)級的資源如DNS和LDAP,本地文件系統(tǒng),或應(yīng)用服務(wù)器中的對象。

EJB(Enterprise JavaBean):
J2EE技術(shù)之所以贏得某體廣泛重視的原因之一就是EJB。它們提供了一個框架來開發(fā)和實施分布式商務(wù)邏輯,由此很顯著地簡化了具有可伸縮性和高度復(fù)雜的企業(yè)級應(yīng)用的開發(fā)。EJB規(guī)范定義了EJB組件在何時如何與它們的容器進(jìn)行交互作用。容器負(fù)責(zé)提供公用的服務(wù),例如目錄服務(wù)、事務(wù)管理、安全性、資源緩沖池以及容錯性。但這里值得注意的是,EJB并不是實現(xiàn)J2EE的唯一途徑。正是由于J2EE的開放性,使得有的廠商能夠以一種和EJB平行的方式來達(dá)到同樣的目的。
RMI(Remote Method Invoke):
正如其名字所表示的那樣,RMI協(xié)議調(diào)用遠(yuǎn)程對象上方法。它使用了序列化方式在客戶端和服務(wù)器端傳遞數(shù)據(jù)。RMI是一種被EJB使用的更底層的協(xié)議。
Java IDL/CORBA:
在Java IDL的支持下,開發(fā)人員可以將Java和CORBA集成在一起。 他們可以創(chuàng)建Java對象并使之可在CORBA ORB中展開, 或者他們還可以創(chuàng)建Java類并作為和其它ORB一起展開的CORBA對象的客戶。后一種方法提供了另外一種途徑,通過它Java可以被用于將你的新的應(yīng)用和舊的系統(tǒng)相集成。
JSP(Java Server Pages):
JSP頁面由HTML代碼和嵌入其中的Java代碼所組成。服務(wù)器在頁面被客戶端所請求以后對這些Java代碼進(jìn)行處理,然后將生成的HTML頁面返回給客戶端的瀏覽器。
Java Servlet:
Servlet是一種小型的Java程序,它擴(kuò)展了Web服務(wù)器的功能。作為一種服務(wù)器端的應(yīng)用,當(dāng)被請求時開始執(zhí)行,這和CGI Perl腳本很相似。Servlet提供的功能大多與JSP類似,不過實現(xiàn)的方式不同。JSP通常是大多數(shù)HTML代碼中嵌入少量的Java代碼,而servlets全部由Java寫成并且生成HTML。
XML(Extensible Markup Language):
XML是一種可以用來定義其它標(biāo)記語言的語言。它被用來在不同的商務(wù)過程中共享數(shù)據(jù)。
XML的發(fā)展和Java是相互獨立的,但是,它和Java具有的相同目標(biāo)正是平臺獨立性。通過將Java和XML的組合,您可以得到一個完美的具有平臺獨立性的解決方案。
JMS(Java Message Service):
MS是用于和面向消息的中間件相互通信的應(yīng)用程序接口(API)。它既支持點對點的域,有支持發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)類型的域,并且提供對下列類型的支持:經(jīng)認(rèn)可的消息傳遞,事務(wù)型消息的傳遞,一致性消息和具有持久性的訂閱者支持。JMS還提供了另一種方式來對您的應(yīng)用與舊的后臺系統(tǒng)相集成。
JTA(Java Transaction Architecture):
JTA定義了一種標(biāo)準(zhǔn)的API,應(yīng)用系統(tǒng)由此可以訪問各種事務(wù)監(jiān)控。
JTS(Java Transaction Service):
JTS是CORBA OTS事務(wù)監(jiān)控的基本的實現(xiàn)。JTS規(guī)定了事務(wù)管理器的實現(xiàn)方式。該事務(wù)管理器是在高層支持Java Transaction API (JTA)規(guī)范,并且在較底層實現(xiàn)OMG OTS specification的Java映像。JTS事務(wù)管理器為應(yīng)用服務(wù)器、資源管理器、獨立的應(yīng)用以及通信資源管理器提供了事務(wù)服務(wù)。
JavaMail:
JavaMail是用于存取郵件服務(wù)器的API,它提供了一套郵件服務(wù)器的抽象類。不僅支持SMTP服務(wù)器,也支持IMAP服務(wù)器。
JTA(JavaBeans Activation Framework):
JavaMail利用JAF來處理MIME編碼的郵件附件。MIME的字節(jié)流可以被轉(zhuǎn)換成Java對象


參考資料:
《Develop n-tier application using J2EE》- Steven Gould
《The Business Benefits of EJB and J2EE Technologies over COM+ and Windows D
NA》
《The J2EE Tutorial》chapter overview - Monica Pawlan