1    J2EE多层应用分析

1.1          J2EE层次结构

J2EE的三层结构在业界是指表示层(Presentation)，业务逻辑层(Business logic)以及基础架构层(Infrastructure)。这样的划分当然是经典的，但是在实际项目中，往往会对三层体系结构做一些扩展来满足项目的需要。一个最常用的扩展就是将三层体系扩展为五层体系，即表示层(Presentation)、控制/中介层(Controller/Mediator) 、领域层(Domain)、 数据持久层(Data Persistence) 和数据源层(Data Source)。它其实是在三层架构中增加了两个中间层。控制/中介层位于表示层和领域层之间，数据持久层位于领域层和基础架构层之间。而轻量级架构Struts + Spring + Ibatis可以实现J2EE多层结构，Struts 用于表示层、控制层，Spring 用于业务处理层，而Ibatis 用于数据持久层。

1.2          Struts 框架

Struts是一个基于Sun J2EE平台的MVC框架，主要是采用Servlet和JSP技术来实现的。是开发Web应用程序的开放源码的Framework。Struts把Servlet、JSP、自定义标签和信息资源(message resources)整合到一个统一的框架中，开发人员利用其进行开发时不用再自己编码实现全套MVC模式，极大的节省了时间，Struts包括如下的主要功能：

☆ 包含一个controller servlet，能将用户的请求发送到相应的Action对象。

☆ JSP自由tag库，并且在controller servlet中提供关联支持，帮助开发员创建交互式表单应用。

☆ 提供了一系列实用对象：XML处理、通过Java reflection APIs自动处理JavaBeans属性、国际化的提示和消息。

1.3          Spring 框架

Spring是一个目前非常活跃的开源项目；它是一个基于IoC（Inversion of Control）和AOP（Aspect-Oriented Programming）的，轻量级的，多层j2ee系统的框架，但它不强迫你必须在每一层中必须使用Spring，它模块化的很好，允许你根据自己的需要选择使用它的某一个模块；它实现了很优雅的MVC，对不同的数据访问技术提供了统一的接口，采用IoC使得可以很容易的实现bean的装配，提供了简洁的AOP并据此实现Transcation Managment，等等[ 1 ]。

Spring虽然提供了MVC Web框架的解决方案，但是也能与其他的web框架相结合使用，如struts、Webwork、JFS等。Spring也可以与其他持久层结构相结合，如：jdbc、Hibernate、Ibatis等，能够使用AOP的技术提供事务处理等功能。 

1.4          数据关系映射Ibatis

Ibatis 提供了ORM机制，对业务逻辑实现人员而言，面对的是纯粹的Java对象， 这一层与通过Hibernate 实现ORM 而言基本一致，而对于具体的数据操作，Hibernate 会自动生成SQL 语句，而Ibatis 则要求开发者编写具体的SQL 语句。相对Hibernate等 “全自动”ORM机制而言，Ibatis 以SQL开发的工作量和数据库移植性上的让步，为系统设计提供了更大的自由空间。作为“全自动”ORM 实现的一种有益补充，Ibatis 的出现显得别具意义[ 2 ]。

2    J2EE轻量级架构

2.1          架构

             
                                                                                             
                                                                                                 图1  框架示意图

2.2          View层

在视图层主要使用Struts结构的技术。

☆ TagLib

在jsp的前端页面中使用Struts提供的标签完成页面数据逻辑的组织与显示。如（html，bean，logic等）

☆ 国际化的消息处理功能

在jsp页面中不出现特定语言的字符串描述，将这些统一的字符串信息统一的提取到文件中，通过Struts的Bean标签提取。便于整个系统的语言变更与组织。

☆ 界面组合功能Tiles

页面中将使用Struts的技术，统一组织页面的结构，便于系统改版、维护。

2.3          Control层

控制层中依然使用Struts结构。此层将接受、处理View发送的请求，在对信息初步的验证、处理后，将把此请求委派给后端的业务处理层去处理。等待业务处理完成之后，将把处理结果传递给View层进行表现。

2.4          业务处理层

在该层中使用Service模式，提供给Control层必要的处理方法。

在接收到Control层的业务处理请求后，按照业务规范、算法对数据进行处理。将处理结果返回给Control层。

2.5          数据访问层

本层属于低级的数据处理层，将完成具体的数据处理工作，如数据的增加，更新，查询，删除等。

本层使用DAO（Data Access Object）的设计模式[ 3 ]，屏蔽多数据库对上层应用的影响，并使用Ibatis的ORMapping技术，降低数据操作的复杂程度。

3    数据持久层解决方案

3.1             数据持久层

将数据持久单独作为J2EE体系一个层提出来，表面上是因为数据持久性是企业实际开发中比较棘手的一个方面，数据持久层设计的成功与否往往对项目起着至关重要的影响，单独将其提出来以便在开发中能够避免它的设计草率。究其最深刻的内因，则是在对象范例和关系范例这两大领域之间“阻抗不匹配”。对象范例基于软件工程的一些原理，例如耦合、聚合和封装，而关系范例则基于数学原理，特别是集合论的原理。两种不同的理论基础导致各自有不同的优缺点。而且，对象范例侧重于从包含数据和行为的对象中构建应用程序，而关系范例则主要针对数据的存储。当为访问而寻找一种合适的方法时，“阻抗不匹配”就成了主要矛盾：使用对象范例，通过它们的关系来访问对象，而使用关系范例，则通过复制数据来连接表中的行。这种基本的差异导致两种范例的结合并不理想，于是有人提出对象数据库以希望解决这个问题。但是，关系数据库技术已经发展得相当成熟，占据了数据库市场90％以上的份额，对象数据库的普及尚需时日。数据持久层就是要在对象－关系数据库之间提供一个成功的企业级别的映射解决方案，尽最大可能弥补这两种范例之间的差异。

3.2             J2EE体系解决方案

3.2.1      EJB

CMP (容器管理持久)实体Bean，提供健壮的数据持久性。Bean 容器处理大部分的数据完整性、资源管理和并发性功能，从而使开发人员关注业务逻辑和数据处理，而不是这些低级细节。使用Bean 管理的持久性(Bean Managed Persistence，BMP)实体Bean 时，开发人员编写持久性代码而容器确定何时执行该代码。使用容器管理的持久性   ( Container Managed Persistence，CMP)实体Bean时，容器生成持久性代码并管理持久性逻辑[ 4 ]。

3.2.2      JDO

Java 数据对象 (JDO) 是一个存储Java对象的规范[ 5 ]。它已经被JCP组织定义成JSR12规范。规范的两个主要目的是提供数据处理和访问机制的API以及允许规范的实现作为应用服务器的一部分。Java 数据对象是最新的持久性规范。JDO 提供了面向对象的持久数据存储。开发人员使用 POJO(无格式普通 Java 对象，Plain Ordinary Java Object)来装入和存储持久数据。

3.2.3      ORM

ORM 具有自我存储到关系数据库的能力，对对象的改变能够直接得以存储，而不考虑数据库存取代码。这样，把全部精力集中到对对象和类进行编程，解决业务问题。在整个系统中除了这一个层次，没有一句数据库存取代码。其中，Hibernate、Ibatis等作为 ORM中最好的开源工具，受到数量众多的程序员的拥护。

4    基于轻量级架构的应用案例分析

某大型水利信息系统需要使用J2EE 平台以满足分布式处理、事务管理和安全的要求，使整个软件呈现分层的体系结构，支持多种数据库的扩展，支持多语言界面的调整，支持页面整体布局的可扩展性调整。封装业务逻辑，使得在外部条件变化时，将影响尽可能的降低，即采用了基于J2EE的轻量级架构。图2是信息系统的体系结构，图3是系统包结构

                                   图2  体系结构图

图3  系统包结构

图3中箭头表示软件包之间的依赖关系。独立的包会被Spring、struts、Ibatis框架结构间接的与其他软件包关联。

4.1             系统剖析

4.1.1      包结构描述

☆ com.water.query.dao：该包内的类将引入Ibatis的重要组件，使系统能够感知功能操作的接口与接口实现类的关系，这些信息是Ibatis自动映射的前提条件之一。

☆ com.water.query.dao.sqlmapdao：该包是数据访问的核心，使用Spring结构的数据层功能引进对Ibatis的支持

☆ com.water.query.dao.iface ：该包规定了所有业务的访问接口，只有在此包的接口中定义的方法才会被用户使用。是本系同中所有原子数据操作的定义点。

☆ Ibatis ：该包是由Ibatis数据存储层结构定义。由支持机构提供支持。

☆ com.water.query.dao.sqlmapdao.sql ：该包定义了所有操作的SQL（Sequence Query Language）语句，以及SQL语句与具体值对象的映射关系。

☆ com.water.query.form ：该包定义了本系统中用于数据传输的类。这些类实例是Web界面层与业务逻辑实现层之间的桥梁，起着传输数据的功能。

☆ com.water.query.service ： 该包是本系统引入Spring结构的入口点。通过该入口，系统中其他成员可以通过IoC（依赖倒转）功能访问具体业务的Service对象。

☆ com.water.query.condition ：该包内定义了一系列简单JavaBean，这些JavaBean将携带SQL需要的参数穿行于软件的Control层与Model层之间。

☆ com.water.log ：该包中定义了本系统使用的log组件。

☆ com.water.query.domain.baseinfo ：该包定义了所有基本信息查询模块将要使用的数据传输类。

4.1.2      控制层

在视图层和控制层中采用了Struts框架，在传统的Struts用法中，我们一般都有几个Action Bean和相应的form bean ，但在此设计中并不拘泥于Struts的传统固定用法，这里只用了一个自定义Action类，并且在form bean类的定义上也是创新的。

非传统的Struts开发模式，关键就在Struts Action类和form bean类上。Struts Action类只有一个：BeanAction，这与传统的struts编程方式很不同。BeanAction类是一个通用类，利用反射原理[ 6 ]，根据URL来决定调用form bean的哪个方法。BeanAction大大简化了struts的编程模式，降低了对struts的依赖。利用这种模式，我们会很容易的把它移植到新的框架如JSF，Spring。

这样重心就转移到form bean上了，它已经不是普通意义上的form bean了。它不仅仅有数据和校验/重置方法，而且已经具有了行为，从这个意义上来说，它更像一个BO(Business Object)，Struts-config.xml的配置里有3种映射方式，来告诉BeanAction把控制转到哪个form bean对象的哪个方法来处理。form bean的这些方法的签名很简单，例如：

public String myActionMethod(){

                      //..work

                     return "success";

 }

方法的返回值直接就是字符串，对应的是forward的名称，而不再是ActionForward对象，创建ActionForward对象的任务已经由BeanAction类代劳了。

4.1.3      业务层

利用Spring Framework 的BeanFactory机制,采用自定义的工具类（bean工厂类）来加载spring的配置文件，从中可以看出Spring有多灵活，它提供了各种不同的方式来使用其不同的部分/层次，您只需要用你想用的，不需要的部分可以不用。

具体的来说，创建CustomBeanFactory类，Spring的配置文件applicationContext.xml。以下就是该类的全部代码，很简单：

public final class CustomBeanFactory {

static XmlBeanFactory factory = null;

static {

     Resource is = new

InputStreamResource( CustomBeanFactory.class.

getResourceAsStream("applicationContext.xml"));

     factory = new XmlBeanFactory(is);             

}

public static Object getBean(String beanName){

     return factory.getBean(beanName);

}

}

实际上就是封装了Spring 的XMLBeanFactory而已，并且Spring的配置文件只需要加载一次，以后就可以直接用CustomBeanFactory.getBean("someBean")来获得需要的对象了(例如someBean)，而不需要知道具体的类。CustomBeanFactory类用于{耦合1}的解耦。CustomBeanFactory类用于表现层的form bean对象获得service类的对象。

4.1.4      数据持久层的配置

4.1.4.1       Spring 配置文件

Spring在设计时就充分考虑到了与Struts的协同工作，并且对Ibatis 有很好的支持，在此轻量级架构中，不需要对Ibatis单独进行配置，只需对 Spring 进行配置就以足够。以下就是Spring的配置文件applicationContext.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN"

"http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">

<beans>

<bean id="dataSource"

class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource"destroy-method="close">

<property name="driverClassName"><value>net.sourceforge.jtds.jdbc.Driver</value>

</property>

<property name="url"><value>jdbc:jtds:sqlserver://127.0.0.1:1433/Sample</value>

</property>

<property name="username"><value>test</value></property>

<property name="password"><value>changeit</value></property>

</bean>

<bean id="sqlMapClient"class="org.springframework.orm.ibatis.SqlMapClientFactoryBean">

<property name="configLocation"><value>SqlMapConfig.xml</value></property>

</bean>

<bean id="transactionManager"

class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">

<property name="dataSource"><ref local="dataSource"/></property>

</bean>

<bean id="userDAO" class="net.xiaxin.dao.UserDAO">

<property name="dataSource"><ref local="dataSource" /></property>

<property name="sqlMapClient"><ref local="sqlMapClient" /></property>

</bean>

</beans>

可以看到：

1． sqlMapClient节点

sqlMapClient节点实际上配置了一个sqlMapClient的创建工厂类。

configLocation属性配置了ibatis映射文件的名称。

2． transactionManager节点

transactionManager采用了Spring中的DataSourceTransactionManager。

3． userDAO节点

对应的，UserDAO需要配置两个属性，sqlMapClient和DataSource，

sqlMapClient将从指定的DataSource中获取数据库连接。

4.1.4.2       Ibatis映射文件

sqlMapConfig.xml:

<sqlMapConfig>

<sqlMap resource="net/xiaxin/dao/entity/user.xml"/>

</sqlMapConfig>

user.xml为：

<sqlMap namespace="User">

<typeAlias alias="user" type="net.xiaxin.dao.entity.User" />

<insert id="insertUser" parameterClass="user">

INSERT INTO users ( username, password) VALUES ( #username#,

#password# )

</insert>

</sqlMap>

UserDAO.java：

public class UserDAO extends SqlMapClientDaoSupport implements

IUserDAO {

public void insertUser(User user) {

getSqlMapClientTemplate().update("insertUser", user);

}

}

SqlMapClientDaoSupport是Spring中面向ibatis的辅助类，它负责调度DataSource、

SqlMapClientTemplate完成ibatis操作，而DAO则通过对此类进行扩展获得上述功能。上面配置文件中针对UserDAO的属性设置部分，其中的属性也是继承自于这个基类。SqlMapClientTemplate对传统SqlMapClient调用模式进行了封装，简化了上层访问代码。

5    总结

从软件层次结构的角度来说，软件的框架要具有较高的伸缩性和可扩展性，本文所讨论的J2EE轻量级架构，由于它采用了Struts框架，因而它的模块化设计得到了很好的应用，层次非常清晰，具有很好的可复用度，但是，同时，此架构存在可伸缩性问题，架构中明显存在可伸缩性问题的设计是Action。控制器ActionServlet 对每个Action 类只创建一个实例,所有对该Action 类的请求都用这个实例进行处理,因此,它是无状态的、多线程共享的。这意味着Action 实例的数量是一个常数,不能随工作量增加而增加。此外，反射的利用是对架构扩展的一个有益尝试，虽然提供了非常好的应用开发模式，但是它还非常新，一直在发展中。数据持久层中，Ibatis的应用给人一种耳目一新的感觉，但它也存在着一些不足之处，例如相对于Hibernate ，Ibatis不能直接生成sql语句，需要人工编写。

轻量级架构结合Struts、Spring、Ibatis ,充分发挥了三者的优点， 基于轻量级框架的J2EE 架构开发简洁、结构清晰，有很好的可扩展性和可维护性，非常适于面向对象的设计与开发。

参考文献（References）

 [1]   Expert One-on-One J2EE Design and Development  （美）Rod ohnson,Juergen Hoeller

机械工业出版社 2005-8-1

[2]   What is iBATIS?  http://ibatis.apache.org/  2005

[3]  iBatis DAO  http://www.onjava.com/pub/a/onjava/2005/08/10/ibatisdao.html  2005

[4]  Roman E. Mastering EJB (2nd Edition). 北京: 机械工业出版社,  2003-01

[5]  JDO:SunJDOSpecification[EB/OL].

http://www.jcp.org/aboutJava/communityprocess/first/jsr012/index.html , 2003

[6] Java编程思想（第2版）（美）Bruce Eckel机械工业出版社2002-9-1