java的可视化开发环境有哪些 javaweb可视化开发

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蓝色忧郁花 2024-03-30 21:31:04

文章标签 java的可视化开发环境有哪些服务器 Web HTTP 文章分类 Java 后端开发

廖雪峰java学习笔记, web开发

JavaEE: Java Platform Enterprise Edition Java企业平台
并不是一个软件产品, 更多的是一种软件架构和设计思想. 可以把JavaEE看作是在JavaSE的基础上, 开发的一系列基于服务器的组件, API标准和通用架构.
JavaEE最核心的组件就是基于Servlet标准的Web服务器, 开发者编写的应用程序是基于Servlet API并运行在Web服务器内部的.

Web基础

访问网站, 使用App时, 都是基于Web这种Browser/Server模式, 简称BS架构.

只需要浏览器, 应用程序的逻辑和数据都存在服务器.
浏览器只需要请求服务器, 获取Web页面, 并把Web页面展示给用户即可.
Web页面由HTML编写, 具有极强的交互性和表现力.
服务器升级后, 客户端无需任何部署便可以得到新版本.

Http协议

在Web应用中, 浏览器请求一个URL, 服务器就把生成的HTML网页发送给浏览器, 浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP
HTTP是一种基于TCP协议之上的请求-响应协议.
请求页面流程:

与服务器建立TCP连接;
发送HTTP请求
收取HTTP响应, 然后把网页在浏览器中显示出来

看请求

第一行表示使用GET请求获取路径为/的资源, 并使用的协议版本.
第二行开始以Header: Value形式表示的HTTP头. 常见的.
Host: 表示请求的主机名, 因为一个服务器上可能运行着多个网站, 因此Host表示浏览器正在请求的域名.
User-Agent: 表示客户端本身. 可以知道浏览器的不同版本.
Accept: 表示浏览器能接受的类型, 例如text/*, image/*等.
Accept-language: 表示浏览器偏好的语言, 服务器可以据此返回不同语言的网页.
Accept-Encoding: 表示浏览器可以支持的压缩类型, 例如gzip, br等

看响应

第一行表示: 版本号+响应代码+响应文本, 常见响应代码:

200 OK: 表示成功
301 Moved Permanently: 表示URL已经永久重定向
302 Found: 表示URL需要临时重定向
304 Not Modified: 表示该资源没有更改, 可以使用本地缓存的版本.
400 Bad Request: 客户端发送了一个错误的请求, 例如无效的参数.
401 Unauthorized: 表示客户端因为身份未验证而不允许访问该URL
403 Forbidden: 表示服务器因为权限问题拒绝了客户端的请求.
404 Not Found: 表示客户端请求了一个不存在的资源.
500 Internal Server Error: 表示服务器处理时内部出错, 例如无法连接数据库.
503 Service Unavailable: 表示服务器此刻暂时无法处理请求.

第二行开始, 每一行返回HTTP头
Content-Type: 表示该响应内容的类型, 例如text/html等
Content-Length: 表示响应内容的长度
Content-Encoding: 表示响应压缩算法.
Cache-Control: 指客户端如何缓存, 例如: max-age=300表示最多缓存300毫秒.

Http请求和响应都由HTTP Header和HTTP Body构成, 其中HTTP Header每行都以\r\n结束.
如果遇到两个连续的\r\n, 那么后面就是HTTP Body.

Servlet入门

编写完整的HTTP服务非常复杂
在JavaEE平台上, 处理TCP连接, 解析HTTP协议这些底层工作统统扔给现成的Web服务器处理
我们只需要把自己的应用程序跑在Web服务器上
JavaEE提供了Servlet API. 我们使用Servlet API编写自己的Servlet来处理HTTP请求.
Web服务器实现Servlet API接口, 实现底层功能.

┌───────────┐
                 │My Servlet │
                 ├───────────┤
                 │Servlet API│
┌───────┐  HTTP  ├───────────┤
│Browser│<──────>│Web Server │
└───────┘        └───────────┘

编写的Servlet并不是直接运行, 而是由Web服务器加载后创建实例运行.
Servlet容器中的Servlet有以下特点:

无法在代码中直接通过new创建Servlet实例, 必须由Servlet容器自动创建Servlet实例
Servlet容器只会给每个Servlet类创建唯一实例
Servlet容器会使用多线程执行doGet()或doPost()方法.

结合对线程

在Servlet中定义的实例变量会被多个线程同时访问, 要注意线程安全
HttpServletRequest和HttpServletResponse实例是由Servlet容器传入的局部变量, 它们只能被当前线程访问, 不存在多个线程访问的问题
在doGet()或doPost()方法中, 如果使用了ThreadLocal, 但没有清理, 那么它的状态很可能影响到下次的某个请求. 因为Servlet很可能用线程池实现线程复用

编写正确的Servlet, 要清晰理解Java多线程模型, 需要同步访问的必须同步访问

Servlet开发

启动Tomcat的流程

启动JVM并执行Tomcat的main()方法
加载war并初始化Servlet;
正常服务.

直接vscode一把梭, 以后遇到情况再说

Servlet进阶

一个Web App由一个或多个Servlet组成, 每个Servlet通过注解说明自己能处理的路径.
处理不同的请求方法使用覆写doGet()等
如果请求的方法没有进行处理, 会直接返回405或者500错误.
一个Servlet如果映射到hello, 那么所有的请求方法都会被这个Servlet处理, 至于能不能返回200, 需要看方法有没有被覆写.

@WebServlet(urlPatterns = "/hello") 
public class HelloServlet extends HttpServlet {
  @Override
  protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp ) {
    // ...
  }
}

浏览器发出的请求首先被Web Servlet先接受.
然后根据Servlet映射, 不同路径转发到不同的Servlet:

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

               │            /hello    ┌───────────────┐│
                          ┌──────────>│ HelloServlet  │
               │          │           └───────────────┘│
┌───────┐    ┌──────────┐ │ /signin   ┌───────────────┐
│Browser│───>│Dispatcher│─┼──────────>│ SignInServlet ││
└───────┘    └──────────┘ │           └───────────────┘
               │          │ /         ┌───────────────┐│
                          └──────────>│ IndexServlet  │
               │                      └───────────────┘│
                              Web Server
               └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

根据路径进行转发的功能, 称为Dispatch
/比较特殊, 会匹配所有路径, 所以使用伪代码进行匹配, else的最后一个走\路径

HttpServletRequest

封装了HTTP请求, 从Servlet集成而来.
除了HTTP请求外, 没有其他协议会使用Servlet处理. 这是一个过度设计
常用方法:
getMethod(): 请求方法
getRequestUrl(): 请求路径, 不包括请求参数
getQueryString(): 请求参数
getParameter(name): 请求参数, get方法从url中读取, post从body中读取
getContentType(): Body的类型
getContentPath(): 获取Webapp挂载的路径
getCookies(): 请求携带的所有Cookie
getHeader(name): 获取指定header, 对Header名称不区分大小写
getHeaderNames(): 返回所有的Header名称
getInputStream(): 如果请求带有HTTP Body, 打开一个输入流读取Body
getReader():
getRemoteAddr(): 返回客户端的ip地址
getScheme(): 返回协议类型

HttpServletResponse

封装了一个HTTP响应.
HTTP响应必须先发送Header, 再发送Body.
所以, 必须先设置Header方法, 再调用发送Body方法
常用方法:
setStatus(sc): 设置响应代码. 默认200
setContentType(type): 设置body类型, 例如text/html
setCharacterEncoding(charset): 设置字符编码, 例如UTF-8
setHeader(name, value): 设置一个Header的值
addCookie(cookie): 给响应添加一个Cookie
addHeader(name, value): 给响应添加一个Header, 因为HTTP协议允许有多个相同的Header
写入响应时, 需要通过getOutputStream()获取写入流, 或者通过getWriter()获取字符流
写入响应前, 无需设置setContentLength(), 因为底层服务器会根据写入字节数自动设置.
写入的数量小, 会先写入缓存区, 如果写入的数据量大, 服务器会自动采用Chunked编码让浏览器能识别数据结束符而不需要设置Content-Length头
写入完毕后, 调用flush()是必须的.
写入完毕后, 不能调用close()方法, 因为会复用TCP()连接, 关闭写入流, 将关闭TCP连接.
使用HttpServletRequest, HttpServletResponse, 两个高级接口, 我们不需要直接处理HTTP协议.
具体的实现类由服务器提供, 我们编写的Web应用程序只关心接口方法, 不关系具体实现的子类.

Servlet多线程模型

一个Servlet类在服务器中只有一个实例. 对于每个HTTP请求, Web服务器会使用多线程执行请求.
因此, 一个Servlet的doGet(), doPost()等方法是多线程并发执行的.
如果Servlet中定义了字段, 要注意多线程并发访问的问题.
HttpServletRequest, HttpServletResponse是唯一实例, 只在当前线程中有效, 总是局部变量, 不存在多线程共享的问题

重定向和转发

Redirect

重定向: 当浏览器请求一个URL时, 服务器返回一个重定向指令, 告诉浏览器地址已经变了, 麻烦使用新的URL再重新发送请求
302: 临时重定向.
301: 永久重定向. 浏览器会缓存重定向的关联.

Forward

内部转发. 当一个Servlet处理请求的时候, 可以决定自己不继续处理, 而是转发给另一个Servlet处理

req.getRequestDispatcher("/hello").forward(req, resp);

自己不发送响应, 而是把请求和响应都转发给路径为\hello的Servlet
转发和重定向的区别在于: 转发在服务器内部完成, 对浏览器来说只是一个HTTP请求

使用Session和Cookie

在Web应用程序中, 我们需要跟踪用户身份.
HTTP是一个无状态协议. Web应用程序无法区分收到两个HTTP请求是否同一个浏览器发出.
为了跟踪用户状态, 服务器可以向浏览器分配一个唯一ID, 并以Cookie的形式发送到浏览器.
浏览器再后续访问时总是附带此Cookie, 这样, 浏览器就可以识别用户身份了.

Session

Session: 基于唯一ID识别用户身份的机制.
每个用户第一次访问服务器, 会自动获得一个Session ID.
如果用户在一段时间内没有访问服务器. Session ID自动失效, 下次及时带着上次分配的Session ID访问, 服务器也会认为是新用户, 重新分配Session ID
Servlet内置了对Session支持.
我们总是通过HttpSession访问当前Session.
Web服务器自动维护了一个id到HttpSession的映射表
服务器识别Session依靠一个名为JSESSIONID的Cookie.
第一次调用getSession()的时候, 自动创建一个Session ID, 然后通过JSESSIONID的Cookie发送给浏览器
JESSIONID是由Servlet容器自动创建的, 目的是维护一个浏览器会话, 和我们的登录逻辑没有关系
登录和登出的业务逻辑是我们自己根据HttpSession是否存在一个user的key判断的, 登出后, SessionId并不会改变.
即使没有登录功能, 仍然可以使用HttpSession追踪用户, 例如, 放入一些用户配置信息等
使用Session时, 服务器会把所有用户的Session都存储在内存中, 如果遇到内存不足的情况, 就需要把部分不活动的Session序列化到磁盘上. 会降低服务器运行效果, 因此, 放入的Session要小, 通常放入一个简单的User就足够了.

public class User {
  public long id; // 唯一标识
  public String email;
  public String name;
}

使用多台服务器构成集群时, 使用Session会遇到一些额外的问题. 通常, 多台服务器集群使用反向代理作为网站入口.
如果多台Web Sever采用无状态集群, 那么反向代理总是以轮询的方式依次将请求转发给每台Web Server.
这会造成一个用户Web Sever1存储的Session信息, 在Web Server2和Web Server3上并不存在.
如果登录了1机器, 那么后续请求转发到2和3上, 仍然是无状态的
解决方法:

每一天Web Server之间进行Session复制, 会严重消耗网路带宽, 并且内存使用率低
采用粘置会话(Sticky Session)机制, 即反向返回代理在转发请求的时候, 总是根据JSESSIONID的值判断, 相同的JSESSIONID总是转发到固定的Web Server, 需要反向代理支持.
无论使用哪种方法, Session机制会使得Web Sever的集群很难扩展. 中小型Web应用使用Session, 大型WEB应用程序避免使用Session机制

Cookie

Cookie我们可以任意使用

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
    String lang = req.getParameter("lang");
    if (LANGUAGE.contains(lang)) {
      // 创建一个新的Cookie
      Cookie cookie = new Cookie("lang", lang);
      // 该Cookie生效的范围路径:
      cookie.setPath("/");
      // 设置有效期
      cookie.setMaxAge(10000);
      // cookie添加到响应
      resp.addCookie(cookie);
    }
    resp.sendRedirect("/");
  }

是否携带Cookie, 取决于以下条件:

URL前缀是设置Cookie时的Path
Cookie在有效期
Cookie设置了secure时, 必须以https访问

JSP开发

Java Server Page: 文件放到/src/main/webapp下
文件名以.jsp结尾
包含在<%-- --%>之间的是JSP注释
包含在<% %>之间的是Java代码, 可以编写任意Java代码
如果使用<%= xxx%>可以快捷输出一个变量
内置变量: 可以直接使用

out: 表示HttpServletResponse的PrintWriter
session: 表示当前HttpSession对象
request: 表示HttpServletRequest对象

使用完整路径, 直接访问
JSP和Servlet没有任何区别, jsp文件首先被编译成一个Servlet.
可以在tomcat临时目录下找到这个文件

JSP高级功能

jsp指令非常复杂

<%@ page import="java.io.*" %>
<%@ page import="java.util.*" %>

使用include指令可以引入另一个JSP文件

MVC开发

Model-View-Controller
Controller专注业务处理, 处理的结果就是Model
Model可以是JavaBean, 也可以是一个包含多个对象的Map, Controller负责把Model传递给View
View只是负责吧Model给渲染出来.

MVC高级开发

希望MVC框架可以做的事情

如果是GET方法, 直接把URL参数按照方法参数对应起来然后传入
如果是POST方法, 直接把POST参数变成一个JavaBean后通过方法传入
Controller的方法, 在需要使用HttpServletRequest, HttpServletResponse, HttpSession这些实例时, 只要有方法参数定义, 就可以自动传入

HTTP Request    ┌─────────────────┐
──────────────────>│DispatcherServlet│
                   └─────────────────┘
                            │
               ┌────────────┼────────────┐
               ▼            ▼            ▼
         ┌───────────┐┌───────────┐┌───────────┐
         │Controller1││Controller2││Controller3│
         └───────────┘└───────────┘└───────────┘
               │            │            │
               └────────────┼────────────┘
                            ▼
   HTTP Response ┌────────────────────┐
<────────────────│render(ModelAndView)│
                 └────────────────────┘

这一节涉及太多东西了, 没有搞明白, 会再单独学习一次

使用Filter

Filter插件, 过滤器, 在HTTP请求到到Servlet之前, 可以被一个或多个Filter预处理.
例如: 打印日志, 登录检查等

@WebFilter(urlPatterns = "/*")
public class EncodingFilter implements Filter {

  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    System.out.println("EncodingFilter:doFilter");
    request.setCharacterEncoding("UTF-8");
    response.setCharacterEncoding("UTF-8");
    chain.doFilter(request, response);
  }
}

使用@WebFilter注解标注Filter需要过滤的URL
无法对标注的Filter规定顺序. 只能在web.xml文件中, 再对这些Filter再标注一遍

@WebFilter(urlPatterns = "/user/*")
public class AuthFilter implements Filter {

  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
      throws IOException, ServletException {
    System.out.println("AuthFilter: check authentication");
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
    HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
    if (req.getSession().getAttribute("name") == null) {
      // 未登录, 跳转到登录页
      System.out.println("AuthFilter: not signin!");
      resp.sendRedirect("/signin");
    } else {
      // 已登录, 继续处理
      chain.doFilter(request, response);
    }
  }

}

可以对指定路径进行拦截
如果没有进行chain.doFilter(), 返回200+空白页
统一的Servlet入口, 配合多个Controller, Filter仍然正常工作. 可以针对不同的请求进行拦截.

修改请求

@WebFilter(urlPatterns = "/upload/*")
public class ValidateUploadFilter implements Filter {

  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
    HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
    // 获取客户端传入的签名方法和签名:
    String digest = req.getHeader("Signature-Method");
    String signature = req.getHeader("Signature");
    if (digest == null || digest.isEmpty() || signature.isEmpty()) {
      sendErrorPage(resp, "Missing signature");
      return;
    }
    // 读取request的body, 并验证签名
    MessageDigest md = getMessageDigest(digest);
    InputStream input = new DigestInputStream(request.getInputStream(), md);
    ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();
    byte[] buffer = new byte[1024];
    for (;;) {
      int len = input.read(buffer);
      if (len == -1) break;
      output.write(buffer, 0, len);
    }
    String actual = toHexString(md.digest());
    if (!signature.equals(actual)) {
      sendErrorPage(resp, "Invalid signature");
      return;
    }

    // 验证成功后, 继续处理:
    chain.doFilter(new ReReadableHttpServletRequest(req, output.toByteArray()), response);

  }
  
  // 将byte[] 转换为hex string:
  private String toHexString(byte[] digest) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (byte b : digest) {
      sb.append(String.format("%02x", b));
    }
    return sb.toString();
  }

  private MessageDigest getMessageDigest (String name) throws ServletException {
    try {
      return MessageDigest.getInstance(name);
    } catch (Exception e) {
      throw new ServletException(e);
    }
  }

  private void sendErrorPage(HttpServletResponse response, String errorMessage) throws IOException {
    response.setStatus(HttpServletResponse.SC_BAD_REQUEST);
    PrintWriter pw = response.getWriter();
    pw.write("<html><body><h1>");
    pw.write(errorMessage);
    pw.write("</h1></body></html>");
    pw.flush();
  }

}

修改响应

@WebFilter("/slow/*")
public class CacheFilter implements Filter {

  // Path到byte[]的缓存:
  private Map<String, byte[]> cache = new ConcurrentHashMap<>();


  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
      throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
    HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
    // 获取path
    String url = req.getRequestURI();
    // 获取缓存内容
    byte[] data = this.cache.get(url);
    resp.setHeader("X-Cache-Hit", data == null ? "No" : "Yes");
    if (data == null) {
      // 缓存未找到, 构造一个伪造的Response
      CachedHttpServletResponse wrapper = new CachedHttpServletResponse(resp);
      // 让上下游组件写入数据到伪造的Response
      chain.doFilter(request, wrapper);
      // 从伪造的Response中读取写入的内容并放入缓存
      data = wrapper.getContent();
      cache.put(url, data);
    }
    // 写入到原始的Response
    ServletOutputStream output = resp.getOutputStream();
    output.write(data);
    output.flush();
  }

}

使用Listener

监听器, 最常用的: ServletContextListener

@WebListener
public class AppListener implements ServletContextListener{
  @Override
  public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {
    System.out.println("Webapp initialized");
  }

  @Override
  public void contextDestroyed(ServletContextEvent sce) {
    System.out.println("Webapp destroyed");
  }
}

任何标注了@WebListener, 且实现了特定接口的类, 都会被Web服务器自动初始化.
会在Web程序启动的时候, 和Web程序关闭的时候, 进行启动
其他的监听器

HttpSessionListener: 监听HttpSession的创建和销毁
ServletListener: 监听ServletRequest的创建和销毁
ServletRequestAttributeListener: 监听ServletRequest请求的属性变化事件. (即调用ServletRequests.setAttribute)
ServletContextAttributeListener: 监听ServletContext的属性变化事件. (即调用ServletContext.setAttribute)

ServletContext

一定Web服务器可以运行一个或者多个WebApp, 对于每个WebApp, Web服务器都会创建一个全局的唯一的ServletContext实例, 我们在AppListener调用的方法, 实际上是ServletContext的创建和销毁
ServletRequest, HttpSession等对象, 通过getServletContext()获取到的是同一个.
最大的作用是设置和共享全局信息
还可以动态的添加Servlet, Filter, Listener方法

部署

Servlet中的映射是\会自动屏蔽, 静态文件的Servlet映射

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

             │  /static/*            │
┌───────┐      ┌──────────> file
│Browser├────┼─┤                     │    ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
└───────┘      │/          proxy_pass
             │ └─────────────────────┼───>│  Web Server │
                       Nginx
             └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘    └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

Nginx服务器用作反向代理和静态服务器

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