J2EE系统设计方案

J2EE系统技术方案J2EE 系统技术方案 1一、技术平台21.J2EE 的概念 32.J2EE 的优势 33.J2EE 相关核心技术 44. 轻量级J2EE架构5二、应用部署架构61.服务器操作系统62. Web服务器架构63. 系统数据库6三、开发关键技术71.软件版本与工具72.主要技术方案83. 业务逻辑层94. 数据持久层95. 域对象层96.WEB 层 107. 任务调度108. Ajax 技术10四、系统缓存101. 一般缓存策略102. Hiber nate 二级缓存113. JSP 页面缓存11五、软件成本比较11一、技术平台J2EE (Java 2 Enterprise Edition)是建立在Java 2平台上的企业级应用的解决方案。J2EE 技术的基础便是Java 2平台，不但有J2SE平台的所有功能，同时还提供了对EJB，Servlet， JSP， XML 等技术的全面支持，其最终目标是成为一个支持企业级应用开发的体系结构，简 化企业解决方案的开发，部署和管理等复杂问题。事实上， J2EE 已经成为企业级开发的工 业标准和首选平台。市场上可以看到很多实现了 J2EE 的产品，如 BEA WebLogic， IBM WebSphere以及开源的JBoss等等。J2EE并非一个产品，而是一系列的标准，它是由sun公司提出的，符合这个标准的产 品叫"实现"。1. J2EE 的概念目前，Java 2平台有3个版本，它们是适用于小型设备和智能卡的Java 2平台Micro版 (Java 2 Platform Micro Edition， J2ME)、适用于桌面系统的 Java 2 平台标准版(Java 2 Platform Standard Edition， J2SE)、适用于创建服务器应用程序和服务的Java2平台企业版 ( Java 2 Platform Enterprise Edition， J2EE)。J2EE是一种利用Java 2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题 的体系结构。J2EE技术的基础就是核心Java平台或Java 2平台的标准版，J2EE不仅巩固了 标准版中的许多优点，例如"编写一次、随处运行"的特性、方便存取数据库的 JDBC API、 CORBA 技术以及能够在 Internet 应用中保护数据的安全模式等等，同时还提供了对 EJB (Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP (Java Server Pages)以及 XML 技术的全面 支持。其最终目的就是成为一个能够使企业开发者大幅缩短投放市场时间的体系结构。J2EE 体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠 性以及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台， J2EE 降低了开发多层应用的费 用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成强有力支持，完全支持Enterprise JavaBeans，有 良好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了性能。2. J2EE 的优势J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的机制。这之所以成为可能是因为J2EE拥有广泛的业界支持和一些重要的'企业计算'领域供应商 的参与。每一个供应商都对现有的客户提供了不用废弃已有投资，进入可移植的J2EE领域 的升级途径。由于基于J2EE平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行，现有 的操作系统和硬件也能被保留使用。> 高效的开发：J2EE允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间件供应商去 完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地缩短了开发时间。高 级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务。> 状态管理服务：让开发人员写更少的代码，不用关心如何管理状态，这样能够更快地完 成程序开发。> 持续性服务：让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序，能生成更轻 巧，与数据库无关的应用程序，这种应用程序更易于开发与维护。> 分布式共享数据对象CACHE服务-让开发人员编制高性能的系统，极大提高整体部 署的伸缩性。> 支持异构环境:J2EE能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于J2EE的应用程序 不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于J2EE的程序只需开发 一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企业计算环境中是十分关键的。 J2EE 标准 也允许客户订购与J2EE兼容的第三方的现成的组件，把他们部署到异构环境中，节省了由自己制订整个方案所需的费用。> 可伸缩性：企业必须要选择一种服务器端平台，这种平台应能提供极佳的可伸缩性去满 足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。基于J2EE平台的应用程序可被部署 到各种操作系统上。例如可被部署到高端UNIX与大型机系统，这种系统单机可支持 64至256个处理器。(这是NT服务器所望尘莫及的)J2EE领域的供应商提供了更为广 泛的负载平衡策略。能消除系统中的瓶颈，允许多台服务器集成部署。这种部署可达数 千个处理器，实现可高度伸缩的系统，满足未来商业应用的需要。> 稳定的可用性:J2EE部署到可靠的操作环境中，支持长期的可用性。一些J2EE部署在 WINDOWS环境中，客户也可选择健壮性能更好的操作系统如Linux，Sun Solaris、IBM OS/390。3. J2EE相关核心技术J2EE的各种组件、服务和API,进行更加详细的阐述，在开发不同类型的企业级应用 时，根据各自需求和目标的不同，应当如何灵活使用并组合不同的组件和服务。呂二匹匚农出亠C JMX )EkPJMfEJE.K <-ContainerJAppItcdCto nContainer ServletServlet是Java平台上的CGI技术。Servlet在服务器端运行，动态地生成Web页面。与 传统的CGI和许多其它类似CGI的技术相比，Java Servlet具有更高的效率并更容易使用。 对于Servlet，重复的请求不会导致同一程序的多次转载，它是依靠线程的方式来支持并发 访问的。 JSPJSP(Java Server Page)是一种实现普通静态HTML和动态页面输出混合编码的技术。从 这一点来看，非常类似Microsoft ASP、PHP等技术。借助形式上的内容和外观表现的分离, Web页面制作的任务可以比较方便地划分给页面设计人员和程序员，并方便地通过JSP来 合成。在运行时态，JSP将会被首先转换成Servlet，并以Servlet的形态编译运行，因此它 的效率和功能与Servlet相比没有差别，一样具有很高的效率。 JDBCJDBC(Java Database Connectivity, Java 数据库连接)API 是一个标准 SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)数据库访问接口，它使数据库开发人员能够用标准Java API编 写数据库应用程序。JDBC API主要用来连接数据库和直接调用SQL命令执行各种SQL语 句。利用JDBC API可以执行一般的SQL语句、动态SQL语句及带IN和OUT参数的存储 过程。 Java 中的 JDBC 相当与 Microsoft 平台中的 ODBC(Open Database Connectivity)。 JMSJMS(Java Message Service， Java消息服务)是一组Java应用接口，它提供创建、发送、 接收、读取消息的服务。JMS API定义了一组公共的应用程序接口和相应语法，使得Java 应用能够和各种消息中间件进行通信，这些消息中间件包括 IBM MQ-Series、 Microsoft MSMQ及纯Java的SonicMQ。通过使用JMS API，开发人员无需掌握不同消息产品的使用 方法，也可以使用统一的JMS API来操纵各种消息中间件。通过使用JMS，能够最大限度 地提升消息应用的可移植性。JMS既支持点对点的消息通信，也支持发布/订阅式的消息通 信。 JNDI由于 J2EE 应用程序组件一般分布在不同的机器上，所以需要一种机制以便于组件客户 使用者查找和引用组件及资源。在 J2EE 体系中，使用 JNDI(Java Naming and Directory Interface)定位各种对象，这些对象包括EJB、数据库驱动、JDBC数据源及消息连接等。JNDI API为应用程序提供了一个统一的接口来完成标准的目录操作，如通过对象属性来查找和定 位该对象。由于JNDI是独立于目录协议的，应用还可以使用JNDI访问各种特定的目录服 务，如 LDAP、 NDS 和 DNS 等。4. 轻量级J2EE架构目前J2EE应用中，由于应用需求不同，架构设计上分成两种设计方式，即重量级J2EE 架构和轻量级J2EE架构。银行，电信，大型企业的业务系统逻辑复杂，结点分布广泛，且 普遍使用了物理上多层架构，事务要求性极高，对系统的稳定性要求也是极高的，因此大多 数使用重量级的EJB开发架构。一般的中小型应用系统，所关注的是访问速度与快速响应市场需求变化，强大的系统缓 存功能，传统的大型分布式J2EE架构就显得不太合适。本系统的开发基于J2EE的轻量级 多层架构，即业界比较成熟的Struts2 + Spring + Hibernate框架：Struts2实现MVC最为 成熟的框架之一，在 J2EE 项目中应用广泛； Spring 可以实现对 Hibernate 的无缝链接， 适用于业务处理层；在数据持久层中，采用Hibernate这一功能强大的ORM映射工具。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)。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Struts2 + Spring + Hibernate可以实现J2EE多层结构，Struts2用于表示层、控制层，Spring用 于业务处理层，而Hibernate用于数据持久层。二、应用部署架构1. 服务器操作系统GSR系统将运行在Linux操作系统，Linux最大的优点在于它作为服务器操作系统的强 大功能，还有它的可靠的性能，稳定性与网络安全性，是大型企业和网络中心加高服务器首 选的操作系统，它提供了最常用最广泛使用的诸如负载均衡，远程镜像等集成解决方案。 J2EE作为一种跨操作系统平台的应用系统平台，在Linux上面可以表现出非常好的性能。2. Web服务器架构JBoss是一个运行EJB的健壮的、高质量的和性能良好的J2EE应用服务器。它是开放 源代码的项目，遵循最新的J2EE规范。从JBoss项目开始至今，它已经从一个EJB容器发 展成为一个基于的 J2EE 的一个 web 操作系统。>具有革命性的JMX微内核服务作为其总线结构；> 面向服务的架构(Service-Oriented Architecture， SOA)；> 具有统一的类装载器，从而能够实现应用的热部署和热卸载能力。JBoss 集成了 Tomcat 做为 Web 服务器， Tomcat 优点是免费,实现 J2ee 规范最好的应用 服务器，可以极大地降低甲方的运营成本。> Tomcat是 Apache的核心项目之一，也被SUN 视作Servlet/JSP容器的一个重 要参考实现而加以支持。因此 SUN 最新的 Servlet/JSP 规范，往往能够很快地在 Tomcat 的新版本中得到体现；> Tomcat是一个小巧精致的web应用服务器，配置、安装、运行、部署web应用 都很简单；> Tomcat与开源紧密结合，开源软件的生命力，往往与其社区的状况有紧密的联系。综上所述，采用此种服务器配置方案无论从成本上还是系统性能和安全上考虑都是非常 合适的。3. 系统数据库中心数据库系统使用 Oracle10g， oracle 是业界各方面最好的数据库。节点数据库使用MySQL，MySQL是最流行的开放源码SQL数据库管理系统，它是由 MySQL AB公司开发、发布并支持的。MySQL是一种关联数据库管理系统，它是一种开放 源码软件。MySQL具有良好的扩展性，在数据访问上遇到瓶颈时，可以部署MySQL集群 来实现负载均衡。三、开发关键技术1. 软件版本与工具名称版本号说明JavaSE6.0Java虚拟机版本号J2EE1.4J2EE平台版本号JSP2.0JSP界面编写版本规范JSTL1.1JSP标准标签库版本Servlet2.4Servlet引擎版本规范Struts2.1WEB层MVC框架版本Spring2.0轻量级业务逻辑层处理框架Xfire2.0Web Service实现技术Hinbernate3.1ORM对象关系映射层版本XHtml1.1Html书与版本规范CSS2.0Html样式版本规范JQuery2.2Ajax框架版本号Ext2.0Javascript 类库Acige2.0权限控制框架开发工具：工具名称工具版本说明Eclipse3.3Java IDEMyEclipse6.0J2EE开发工具PowerDesigner12数据库设计工具JBoss4.2Java应用服务器版本号Tomcat6.0开发测试服务器Oracle10gMysql5.18数据库版本号2. 主要技术方案系统架构图：J RMI 二讥巳b S巳r UD巳C Jsv3 Mai玄尸出I討述卷Htp清京5tTLtE曲用Servlet 蓋件卫务址三汙蠱箱匚/J son Ask ""1艺拒对起老住n玮0?戈送芭卜世务頂趕引第"血虫汁?iQuartz'S<MX»MEesn I配壹驾JSprang HX尋克BC間百逹讯姜匚RFC商站SA苓這幻对 S-KSHibErn3le tapping XML)嶽恵注入雯営S7TSL !附EQL/gck號辱RFCS-C>从架构图中可以看出系统分为四层： UI层：借助JSP, Struts实现 业务层：借助Spring Framework进行业务组件的组装关联。 数据持久层：借助Hibernate实现域对象层：将所有域对象划分在一个层面采用这样的四层架构可以达到以下效果：通过成熟的开源产品实现各层，同自己编写代码实现，相比之下能缩短开发周期， 且架构所用到的开源产品均有很广泛的用户群，经受过实践的考验，质量和性能更 有保障。层与层之间松散耦合，增加代码重用率。各层分工明确，这样也利于团队的明确分工。3. 业务逻辑层在实际的项目开发中，每个领域都会有自己独特的业务逻辑，正因为这样，致使项目中 代码高度耦合，原本有可能被重用的代码 或功能，因为与具体的业务逻辑绑定在一块而导 致很难被重用。因此我们将实现这些具体逻辑的代码抽取出来分为单独的一层， 其目的是 希望通过层，来降低它与系统其他部分的耦合度。现实中世界是变化的，既然该层实现的是现实中具体的业务逻辑，那该层的实现代码不可避 免的会发生变更。怎样让该层适应 最大的变化，做到最小的改动?通常我们在编码的时候会 尽量考虑到同一业务多种实现的兼容和可扩展的能力。因此我们在该层借助了 Spring，通 过依赖注入、AOP应用、面向接口编程，来降低业务组件之间的耦合度，增强系统扩展性。Spring 设计方案:IOC（Inversion of Control），译作反转控制，其功能是将类之间的依赖转移到外部的配置 文件中，避免在调用类中硬编码实现类，因此也被称作依赖注入（Dependency Injection）。 在以往的开发中，通常利用工厂模式（Factory ）来解决此类问题，其实不管是工厂模式还 是依赖注入，调用类与实现类不可 能没有任何依赖，工厂模式中工厂类通常根据参数来判 断该实例化哪个实现类，Spring IOC将需要实例的类在配置文件文件中配置。使用Spring IOC 能得到工厂模式同样的效果，而且编码更加简洁。需要指出的是本系统所有的事务管理，资源管理的AOP方案都是配置在本层的接口之 上，利用Java对接口的动态代理技术实现，特别注意方法命名规范，防止资源泄露。4. 数据持久层本系统与数据库进行数据交互非常大，通常我们归为CRUD （添加、读取、修改、删除）， 这些操作占据了系统开发中大部分的时间，同时我们还需要考虑与数据库交互的性能问题， 如连接池、数据缓存等等。因此该层实现借助了 Hibernate。 而 Hibernate 已经成为事实上 的轻量级ORM标准，在某此方面甚至超越了实体EJB的功能。Hibernate 是一个 ORM 工具，它不仅仅是实现了数据库访问性能优化和与数据库交互的常用 操作（CRUD），还将数据表与对象进行了关联，让开发人员可以脱离数据表，而直接针对 对象来与数据库交互，开发人员不再需要用字符串去描述表中字段，这使得编码中可书写性 提高。在本系统中已经抽象出了一个CRUD DAO组件基类，利用JDK5.0的泛型技术，每个继承 此组件基类的 DAO 都持有自身的持久对象类型，非常方便操作。在此基类中涵盖了大多数 数据库操作方法，如CRUD，分页，属性查询等。5. 域对象层该层应该说是ORM思想的产物，ORM用对象关联数据表，将这些对象的集合归为一个专 门的层即Domain Layer。域对象是各层之间数据通信的载体。实际上域对象也是一个完完 全全的业务对象，如User对象、Book对象。通过对业务的对象化，这有利于业务逻辑的重 用。在传统的多层J2EE系统中，为了防止层与层之间的互相侵入性，通常采用DTO（Data Transfer Object 数据传输对象）方式，不过本系统层次与业务并不复杂，侵入性也不会太高， 为了性能上的考虑，决定使用PO（Persistence Object持久对象）来取代DTO，个别复杂情 况除外。6. WEB 层JSP2.0 的特点是： 使动态网页的设计更加容易 简化JSP页面，使得JSP页面容易维护 使 WEB 应用程序前后台应用更清晰 无需学习Java编程语言就可以编写JSP页面本系统需要严格按照JSP2.0规范编写，具体JSP2.0规范请参考JSP2.0技术手册。本系统Struts2所有的Action对象继承ActionSupport基类，由前端注入拦截器（i nterceptor） 将Spring业务处理对象自动装配到Struts2 Action之中，开发人员不须手动管理业务处理对 象的实例化。Struts2配置文件需要按模块进行分类。具体Struts2使用方式请参考Struts2 in Action。7. 任务调度本系统中含有大量的时间任务调度功能要求，如每天凌晨2：00进行内容索引更新，每 月第一天00：00将最活跃用户算出增加积分等oQuartz使用Trigger, Job以及JobDetail 等对象来进行各种类型的任务调度。Quartz可以用来创建简单或为运行十个，百个，甚至 是好几万个Jobs这样复杂的日程序表，这是asp, php，甚至等其它开发平台望 尘莫及的。使用这种技术，可以满足我们的足够复杂的业务逻辑。8. Ajax 技术当今互联网时代，Ajax技术已经是这个领域的技术领头羊，Web2.0网站的核心技术 也是以Ajax为中心，为了最高层次地提高用户的体验，必须使用Ajax技术，本系统主要 使用JQuery和Ext框架来实现Ajax技术。四、系统缓存1. 一般缓存策略空间换取时间，缓存永远计算机设计的重中之重，从cpu到io,到处都可以看到缓存 的身影，web架构设计重，缓存设计必不可少，设计web缓存和企业级缓存是非常不同的, 企业级缓存偏重于逻辑，而web缓存，简单快速为好。缓存的使用也会带来的问题，它使程序的复杂度上升，因为数据散布在多个进程，所 以同步就是一个麻烦的问题，加上集群，复杂度会进一步提高，在实际运用中，采用怎样的 同步策略常常需要和业务绑定。Cache 的常用的策略是：让数据在内存中，而不是在比较耗时的磁盘上。从这个角度 上思考，我们采用三种方式进行系统缓存。2. Hibernate 二级缓存使用 EhCache 组件进行数据对象缓存，并设置缓存对象的缓存方式，如下所示：a) 只读缓存(read-only)：没有什么好说的b) 读/写缓存(read-write)：程序可能要的更新数据c) 不严格的读/写缓存(nonstrict-read-write)：需要更新数据，但是两个事务更新 同一条记录的可能性很小，性能比读写缓存好d) 事务缓存(transactional)：缓存支持事务，发生异常的时候，缓存也能够回滚， 只支持JTA环境读写缓存和不严格读写缓存在实现上的区别在于，读写缓存更新缓存的时候会把缓存 里面的数据换成一个锁，其他事务如果去取相应的缓存数据，发现被锁住了，然后就直接取 数据库查询。在 hibernate 的 ehcache 实现中，如果锁住部分缓存的事务发生了异常，那么缓存会一直被锁 住，直到60 秒后超时。 不严格读写缓存不锁定缓存中的数据。3. JSP 页面缓存本系统中OSCache使用来实现JSP页面缓存功能，有cache的地方，session就不能用 了。搜索页面部分不要用cache,每个人搜索的内容都不一样。关键子的定义，每个页面的 关键子当然都不一样的，另外如果有分页，得把分页参数取得，放入关键字里，(不然的话， 每页内容都一样了)，如果还有其他的传入参数，比如查看不同分类，会有不同分类的 ID, 也要放到关键字里。五、软件成本比较软件/工具 名称J2EE平台Net平台比较名称参考价 格(RMB)名称参考价格 (RMB)服务器操作 系统Linux/Unix免费WindowsServer2003 企 业版39,946Linux做服务 器比 Windows 更安全可靠和 稳定应用服务器JBoss免费IIS服务器自带 组件JBoss支持企业 级中间件技术、应用分布 式技术，并提 供多个操作系 统的版本开发工具Eclipse免费VisualS24,753Eclipse 开源， 并有大量的开 发插件使用， 能提咼开发效 率结点数据库MySql免费SqlServer2000（ 个 CPU）213,600MySql安装简 单方便，速度 快，易于维护， 更适合系统节 点使用。中心数据库Oracle同洲已购买