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基于Java EE平台的高质量Web应用程序开发
摘要
Web应用程序的质量决定了开发是否成功。 高质量的Web应用程序往往可以通过高质量的Web工程流程实现。使用强大的Web应用程序架构与强大的开发平台不仅可以保证Web应用程序健壮性和高质量，而且还使Web应用程序能够以高效的方式满足不断变化和苛刻的客户需求。模型-视图-控制器（MVC）设计模式仍然是基本的架构设计模式，即使在用户交互式应用程序架构发生巨大变化之后。 在本文中，我们讨论了为Web应用程序实现质量属性的支持，对Web应用程序开发过程的支持以及在Java EE平台上满足Web应用程序的要求功能的支持。这一贡献将有助于小规模或者大规模的Web应用程序开发，以及将Web应用程序从初始阶段本身成型为未来的高质量成品。
关键词：MVC；Web应用程序；JAVA EE；质量属性；高质量web开发
一、简介
随着web应用在广泛普及计算领域的巨大需求，Web应用程序开发过程中也引起了与Web应用程序质量有关的一些问题。 Web应用程序业务的巨大竞争迫使Web应用开发者具备更好地质量意识。如果网络应用程序能够根据苛刻和不断变化的客户需求以及不断变化的业务需求而生存下去，这将是非常有价值的。
构建高质量的Web应用程序确实是一项艰巨而具有挑战性的任务。但对正确的开发过程、方法、工具和人员的支持确实有可能实现高质量的Web应用程序。由于开发平台会影响相关的开发过程、方法、工具和人员，它确实起到了使开发过程简单、高效和稳健以及实现高质量的Web应用程序的重要作用。
Java EE平台是开放的，基于标准的硬件和独立于操作系统的平台，可以开发和运行分布式企业应用程序。由于针对Java EE平台的应用程序是供应商中立的，组织不会面临供应商锁定的问题。基于Java EE平台的Web应用程序使用模式/视图/控制器（MVC）设计模式，用于三个架构组件：演示逻辑，控制器逻辑和实体/业务逻辑。我们讨论在传统的基于GUI的应用程序中使用的MVC设计模式，我们讨论了如何在基于Java EE平台的Web应用程序的架构中进行调整。根据（i）Web应用程序的质量属性要求（ii）开发过程中的相关支持（iii）在开发过程中涉及的人员的相关支持来分析Java EE平台，并以快速可消化适应的形式呈现我们的结果。我们的研究结果表明，Java EE平台上的Web应用开发在为Web应用提供高质量，满足不断变化的客户需求和业务需求方面具有重要的价值。
本文提出的工作集中于从整体开发过程的不同角度，在Java EE平台上开发以实现高质量Web应用程序。该类别的相关工作如下，使用MVC设计模式的Web应用程序开发可以在[4]中找到。 ASP.NET和JSP框架中的MNVC设计模式可以在[5]中找到。网站的质量特征和属性可以在[1]中找到。
第二部分讨论了传统GUI应用程序架构及其Web应用程序架构中的MVC设计模式。第三节介绍了Web应用程序开发过程，并为Java EE平台提供了可用的支持。第四节介绍了Java EE平台上Web应用程序的可用功能。第五节介绍了Java EE平台分析的结果，以实现高质量的Web应用程序及其组件。最后，第六节介绍了未来研究工作的结论和方向。
二、在Java EE平台采用MVC设计模式的Web应用程序架构
MVC [2]设计模式[3]仍然是基本的架构设计模式，即使在用户交互式应用程序体系结构的巨大演变之后。因此，在讨论Java EE平台的Web应用程序体系结构[7]之前，我们要向读者简要介绍一下。
A：MVC设计模式
MVC设计模式被程序员，软件设计师和GUI组件开发人员广泛使用，以构建他们正在开发的部件。如图1所示，MVC设计模式由三种对象组成：模型，视图和控制器，分别处理任何小部件的三个基本职责：实体（数据），边界（呈现）和控制（行为）。该模型封装了应用数据和业务逻辑；该视图处理对用户的应用数据和可视界面的呈现；并且控制器处理用户与应用程序的交互。
图1.MVC设计模式
MVC设计模式通过在它们之间建立描述/通知协议来分离视图和模型。一个视图对象必须确保其外观可以反映模型的状态。模型对象独立于视图和控件对象，因此可以具有相同模型（数据）的多个视图（演示）功能。所有关联的视图可以描述模型并且同时通知他们有关的状态变化。
当用户与基于MVC设计模式的GUI表单或页面交互时，所有触发事件被控制器对象捕获。然后，控制器将决定是否将触发事件关联到改变模型状态或视图状态。举一个例子，当用户在文本域中改变值触发事件时，控制器调用模型的方法，以改变它的内容。但是，如果用户进行水平滚动或垂直向上、向下滚动，模型内容不改变，仅仅通知视图在外观中反应变化。
B: Java EE平台下的Web应用程序架构
在一个独立的应用程序中，模型-视图-控制器一般放在同一台机器上。但在分布式的Web应用程序中，应用程序体系架构是不同的；然而，MVC设计模式是如此普遍，它仍然可以被应用于其架构。 图2展示了基于Java EE平台的Web应用程序利用基本的MVC架构。
在Java EE平台为基础的web应用架构中，servlet[10]组件作为控制器使用；JavaBean组件被用来作为一种模式；Java服务器端页面（JSP）[11]页面作为一个视图模板。企业Java Bean（EJB）[12]可以用来作为一个模型，它可以被放在不同于JavaBean的分布式环境中。JSP技术用于创建视图和JSP页面被视为一个视图模板。执行此JSP页面可以生成视图 - HTML[13]的内容。
图2. 基于Java EE平台的web应用架构中使用MVC设计模式
Java EE平台为Web应用程序组件提供很多系统服务。 Java EE平台提供安全，认证，授权，交易的支持。Java EE平台和数据库连接的管理由外部可部署的描述器配置，所以模型组件并不需要担心这些细节。因此，模型组件的任务仅仅只来处理业务数据和业务逻辑。 Java EE平台的身份验证和授权服务，也由servlet提供，这项服务也可配置在外部部署描述器中。容器服务响应在Servlet组件和Web浏览器之间的每个HTTP请求[14]，并应用于配置在部署描述器中。
三、 基于Java EE 平台的Web应用程序的开发过程
在本节中，我们将讨论Java EE平台中的Web应用程序开发过程[7]以及可从Java EE平台开发Web应用程序的支持。
A:web应用开发过程
Java EE平台上的典型开发过程涉及以下任务：设计、编码、创建部署描述符、打包、组装和部署。这些任务也适用于Web应用程序开发。Java EE平台规范[8]规定了Web应用程序开发过程各个阶段的角色及其职责。 表一显示了涉及的人员在发展过程中发挥的主要作用，角色职责和参与具体发展阶段。
表一 Java EE平台上基本的开发角色：角色、责任、人在发展过程中的参与
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角色 |
职责 |
参与发展阶段 |
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应用程序组件提供者 |
创建EJB组件，Web组件 |
开发，集成 |
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应用汇编 |
将不同的组件组装到可部署的应用程序中，配置部署描述符 |
开发 |
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部署者 |
在特定操作环境下集成程序的部署 |
开发 |
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系统管理员 |
应用程序的维护和监控，制定负载均衡，冗余，故障转移等 |
维护 |
B：开发过程支持
如果在编码、测试、集成、部署和维护阶段有工具/技术支持，开发就会变得有效。此外，我们还讨论了Java EE平台在所有这些阶段如何提供对目标安全系统，数据源Java EE的安全角色映射的支持平台在所有这些使开发过程有效的同时提供支持。
1）编码支持：开发环境应提供避免拼写错误的措施，减少为增加新功能的任务量，并为基于标准的技术和工具提供支持。非常高级的开发工具可用于Java EE平台上的软件开发。 Netbeans IDE [15]和Eclipse IDE [16]是其中之一。 这些IDE配备了高级的编辑器。很少有这样的功能是自动代码完成，重新分解，代码插入，语法高亮以避免错字错误，固定包导入，getter / setter处理和用于调用EJB的代码插入。这些功能在开发servlet，JSP，JavaBean和EJB组件时可以提供很大帮助。
2）测试支持：良好的调试和单元测试支持，是测试过程中的基本要求。 Java平台[9]自带了调试器jdb和IDEs，如NetBeans和Eclipse的集成开发环境提供了很好的调试支持。 JUnit的[17]提供了回归测试框架进行单元测试。它可以加快编程速度和提高代码的质量。它提供的API，可以轻松创建Java测试用例，全面的断言实施，测试运行的测试器，聚合设施和报告。所有这些功能可以帮助开发商免于在实际代码中嵌入几个println（）调用和手工编制结构化的方式测试结果。为了达到测试目的，添加或删除单个测试的println（）是非常令人沮丧的工作，它不能很容易的被复制到类似的类中。
3）集成和部署支持： Web应用程序的集成和部署，应尽可能的简单以减少部署时间和停机时间。部署过程应该独立于不同的托管应用服务器提供商。 [9]由于Java技术是基于标准的，所以使用它开发的 Web应用程序可以运行在任何符合Java EE规范的[8]、没有任何代码修改的应用服务器上。来自于固定供应商的Web应用程序是免费的。 Java EE平台了指定供应商中立的配置标准部署描述器和供应商特定厂商特定的部署描述器文件中的配置。该供应商特定的配置包括映射了抽象目标安全系统，数据源引用，和其他资源配置的安全角色。
4）维护支持：正如上面所讨论的，Java EE平台规范明确指定不同参与人的角色和责任。所有这些角色适用于Web以及企业级模块/应用程序开发。 有三个主要的角色：开发者，组装者和简化整个开发任务的部署者。共有三个基本组成部分：Servlet，JSP和和的JavaBean/ EJB组件，它们可以由servlet开发人员，JSP开发人员，和Java/ EJB开发人员分别实现和独立维护。
四、Java EE 平台的Web应用程序的有价值的特性
由于Java技术[9]是面向对象的，平台独立的，它的许多功能，如可扩展性，可移植性，可重用性，安全性，高性能，灵活性都是固有的Java类或组件。Servlet[10]和JavaBean组件都是Java类，所以上述功能也是他们具有的。这也适用于EJB[12]组件部分，这是Java类和部署描述器的集合。 JSP [11]脚本语言用来创建JSP页面。虽然JSP页面看起来像一个HTML[13]类型的网页，但是在执行时，它被翻译为可以被执行的Java类。总之，在Java EE平台下实现MVC设计模式的这个三个组成部分：Servlet、 JavaBean/ EJB、JSP是可扩展的，可移植的，可重复使用的，安全的，高性能，灵活的。以下可用功能使Java EE平台下的Web应用程序增加了价值。而在某些业务/客户的要求中，他们都是不可或缺的。
A. 安全性
SSL[18]支持提供了通信的安全性（保密性和完整性）。 针对SSL支持， SSL连接器应配置在Java EE容器；由证书认证机构（CA）签名的服务器[18]应安装在Java EE容器。一个基于Java EE平台的 Web应用程序为保密性和完整性声明配置。图3显示了与Web应用程序的安全方面相关的三种配置。lt;！SECURE COMMUNICATION - gt;下面的部分与设置Java EE容器和Web浏览器之间传输的数据的机密性和完整性相关。
图3 基于Java EE平台的Web应用程序的安全声明配置
图3中lt;!-- LOGIN CONFIGURATION --gt;下面的部分声明在授予对资源的访问前，用户身份验证之必须执行。它也声明了表单形式的授权方法。
授权部分包括授予某个用户拥有对某个资源的某种操作权。内部的lt;web- resource-collectiongt;表示，资源访问通过lt;url-patterngt;控制，以及哪些操作允许由lt;http-methodgt;表示。哪些用户允许对某些选定的资源执行选定操作是由
lt;！AUTHORIZED USER - gt;部分下面的部分配置。
- 事务处理
Java EE平台对会话bean和消息驱动bean（MDB）[12]支持容器管理事务和Bean管理事务。在容器管理事务中，企业bean代码不会使用开始TRANSACTION和提交TRANSACTION明确标记事务的边界。相反，该事务被配置在部署描述器中。在开启企业级业务方法之前，容器立即开始一个事务。在企业bean的业务方法退出之前提交事务。业务方法的执行过程中，如果产生了异常时，容器会自动回滚事务。对只有一个单一的事务或根本没有事务在的支持对容器管理事务是可用的。事务的细粒度控制，可以使用bean管理的事务。这里会话或消息驱动bean的代码明确标志着使用Java事务API（JTA）的事
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