1.0 簡介

上次的討論中，最後有一個範例是判斷質數的 JSP 程式，該程式在 JSP 中嵌入許多 Java code，我們也說過這是不好的設計方式，這次就來看看怎麼樣把這些 Java code 從 JSP 中抽離出來，成為獨立的類別（稱為 JavaBeans），並且示範如何在 JSP 裡面呼叫這些 JavaBeans 。另外，也會一併介紹由 Servlet 呼叫 JSP 的方式，之前看的範例程式，其流程、邏輯、和資料展現都放在 JSP，這種設計方式稱為 page-centric 架構，或 Model-1 架構（圖 1），現在開始撰寫的範例會將控制權交給 servlet，以 servlet 為控制中心，掌控程式的流程以及 HTML/JSP 網頁的分派，這是一種 servlet-centric 的架構，也稱為 Model-2 架構（圖 2），其實也就是 MVC（Model-View-Controller）架構的基礎。

JSP、Servlet 與 JavaBean 的組合應用_存取方法

圖 1. page-centric 架構


JSP、Servlet 與 JavaBean 的組合應用_存取方法_02

圖 2. servlet-centric 架構


這次的學習重點：

  • 了解如何設計 JavaBeans。
  • 了解如何在 JSP 中使用 JavaBeans（存取 JavaBeans 的屬性和方法）。
  • 了解 servlet 如何分派 JSP 網頁。

2.0 範例：JSP 呼叫 JavaBeans

2.1 基礎知識

這裡所說的 JavaBeans 只是一般的 Java 類別，跟 EJB（Enterprise JavaBeans）是兩種不同的東西，請勿混淆了。那麼，servlet 也是 Java 類別，它跟 JavaBeans 又有什麼不同呢？ 

JavaBeans 只是普通的類別

Servlet 的 Java 類別是繼承自 javax.servlet.HttpServlet，因此具有接收 HTTP request 和送出 HTTP response 等網站應用程式的基本功能，而 JavaBeans 則只是單純的類別，它可以繼承自任何類別，但無法處理 HTTP 訊息，它在網站應用程式中的角色通常是作為參數物件（在 JSP 和 servlet 之間傳遞，以共享資訊）或工具類別，作為參數物件時，通常代表種資料，因此被稱為 value bean，作為工具類別時，則稱為 utility bean。

怎樣的類別可以稱為 JavaBeans？

只要你遵守 JavaBeans 規範中所建議的命名和設計慣例，而且你以 bean 的方式使用它，那麼它就可以稱為一個 bean。[​​1​​]

類別通常以 "動詞+Bean" 的方式命名，例如：UserInfoBean, CheckStockBean....等。這是一種慣例，雖然沒有強制非這樣命名不可，但是它有好處：清楚，別的程式設計師一眼就可以看出這是個 bean。

JSP 如何使用 JavaBeans？

要讓 JSP 能夠使用你的 bean，你的 bean 必須提供一組屬性，JSP 便可以透過特殊的標籤來存取這個 bean 的屬性。所謂的屬性，其實是一組 getter 和 setter methods，兩者統稱為 access methods（存取方法），透過這組存取方法來間接地存取類別的私有成員，當然，這組存取方法必須宣告為 public。例如，有個 bean 類別 EmployeeBean，它要提供一個年齡的屬性給外界（JSP）存取，此類別的定義如下：

public class EmployeeBean {
private int age;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
self.age = age;
}
}


在 JSP 裡面使用時，是這麼個寫法：

<jsp:useBean id="emp" class="com.huanlin.EmployeeBean" scope="request"/>
<jsp:setProperty name="emp" property="age" value="25" />
員工的年齡是: <jsp:getProperty name="emp" property="age" />


其中

  • <jsp:useBean> 標籤就是指明要使用一個 bean 物件，id 代表該物件的名稱，class 指明了要使用什麼類別的 bean，scope 則代表物件的生命週期。
  • <jsp:setProperty> 標籤用來設定 bean 的屬性值，property 指明了要設定哪個屬性，value 就是數值，要別注意的是，HTML 表單傳入的資料一定是字串，但我們的 age 屬性卻是整數，這個部分的轉換會由 Web container 幫我們處理掉。
  • <jsp:getProperty> 標籤是用來取得 bean 的屬性值。

請特別注意兩點：

  2. 屬性的大小寫。在 JSP 裡面，屬性的名稱是完全小寫的 "age"，但是 getter 和 setter methods 的名稱卻是 getAge() 和 setAge()，這種名稱的轉換對應規則是固定的，照這個規則來命名，Web container 就能夠找到正確的存取方法。
  3. 對於 OOP 觀念不熟的人來說，可能會誤以為在 JSP 裡面存取的 "age" 屬性，就是類別定義裡面的那個宣告為 private 成員（age），其實兩者只有字面上相同而已，實際運作是可以毫無關聯的，因為 JSP 完全是透過 getter 和 setter 方法來存取屬性，況且外界本來就無法存取類別的私有成員。

基本知識介紹到此，接下來是實作，如果有未詳盡之處，請自行參閱相關書籍。

2.2 撰寫 JavaBean

我們把上次的教學文件的最後一個範例，也就是判斷質數的 JSP 程式拿來修改，其中的 isPrimeNumber 函式很明顯可以獨立出來（以便重複使用），放到一個類別裡面，我把這個類別命名為 CheckPrimeBean。程式碼如表 1 所示。

表 1. PrimeValidator.java


// 檔名：CheckPrimeBean.java
            // 編譯：javac -d ..\classes CheckPrimeBean.java
            //===============================================
            package com.huanlin.util;
            public class CheckPrimeBean {
            private int number;
            public String getNumber() {
            return Integer.toString(number);    // 整數轉成字串
            }
            public void setNumber(String s) {
            try {
            number = Integer.parseInt(s);   // 字串轉成整數
            }
            catch (NumberFormatException e) {
            number = -1;
            }
            }
            public boolean isValidNumber() {    // 檢查輸入的數字是否合法
            if ((number < 2) || (number > 10000))
            return false;
            return true;
            }
            public boolean isPrimeNumber() {    // 判斷是否為質數
            for (int i = 2; i <= number/2; i++) {
            if (number % 2 == 0)
            return false;
            }
            return true;
            }
            }


幾點說明：

  2. 這裡使用了具名的套件（named package），套件名稱是 com.huanlin.util，表示你將來佈署的 .class 檔案也要有相同的路徑結構，也就是編譯出來的檔案及路徑名稱會是 "com\huanlin\util\CheckPrimeBean.class"。在編譯這個檔案時，編譯器會根據你的 package 名稱幫你自動建立好對應的目錄。（
  3. 在安排檔案目錄的結構時，我把原始碼和編譯過的類別檔分開目錄存放，檔案目錄結構像是這個樣子：
sources\CheckPrimeBean.java
                classes\com\huanlin\util\CheckPrimeBean.class
  1. 也就是這個範例的目錄下會有兩個目錄：sources 和 classes，分別存放原始碼和編譯過的檔案。因為這個緣故，在編譯時必須特別指定輸出的檔案目錄，這部分請參考表 1 的第 2 行註解。  
  3. 這個類別的使用方式，是先設定 number 這個屬性，然後呼叫 isValidNumber() 檢查輸入的數字是否為有效的整數，最後才由 isPrimeNumber() 判斷是否為質數。

關於 package


你也許會發現，即使不寫 package 那行，程式也可以通過編譯，但由於這個 bean 是要用在 JSP 裡面的，如果你不為  package 命名的話，在 JSP 裡面使用這個 bean 時，Web container 會找不到這個 bean。請到相關書籍中找尋 package 的相關說明。


2.3 在 JSP 中使用 JavaBeans

原本在 JSP 裡面的一些 Java 程式碼被抽離成獨立的 CheckPrimeBean 類別之後，程式碼就清爽些了，修改後的 JSP 檔名取做  CalcPrime2.jsp，參考表 2。

表 2. CalcPrime2.jsp


<%-- 檢查某個數字是否為質數的 JSP 程式 --%>
            <%@ page language="java" contentType="text/html;charset=big5" %>
            <%
            request.setCharacterEncoding("big5");
            String num = request.getParameter("number");  // 取得 HTTP request 的參數
            %>
            <html>
            <body>
            <jsp:useBean id="checker" class="com.huanlin.util.CheckPrimeBean" scope="request"/>
            <jsp:setProperty name="checker" property="number" value="<%= num %>" />
            <% if (!checker.isValidNumber()) { %>
            <% response.setHeader("Refresh", "5; URL=prime2.htm"); %>
            請輸入 2～10000 之間的整數。<p>
            五秒後將自動回到 prime2.htm。
            <% return; } %>   <%-- 顯示錯誤訊息後結束，亦即後續的指令不會被處理 --%>
            <% if (checker.isPrimeNumber()) { %>
            <%= num %> 是質數
            <% } else { %>
            <%= num %> 不是質數
            <% } %>
            </body>
            </html>


關於在 JSP 使用 bean 的方法，之前都有提過了，只有一點值得特別說明，就是 <jsp:setProperty> 這行的 value 屬性（attribute），請注意它使用了 <%= .. %> 標籤來將一個變數的值傳入 value 屬性。其實它還可以這樣寫：

<jsp:setProperty name="checker" property="number" param="number" />


也就是不明白指定 value，而改用 param 這個屬性，讓 Web container 在處理 JSP 指令時自動幫我們帶入 "number" 這個 HTML 表單傳入的參數。由於我們的 HTML 表單的參數名稱和 bean 的屬性名稱都叫做 "number"，JSP 也允許我們將  param 省略不寫，像這樣：

<jsp:setProperty name="checker" property="number" />


這樣就更簡潔了。如果你覺得這樣寫語意不明，或者考慮到某些程式設計師不知道有這種寫法，那就還是把 param 寫上去好了。

2.4 佈署與執行

  2. 把 sources 目錄下的 prime2.htm 和 CalcPrime.jsp 複製到 Tomcat 的 webapps\myapp\ 目錄下。
  3. 把 classes 目錄整個複製到 Tomcat 的 webapps\myapp\WEB-INF\ 目錄下。
  4. 在瀏覽器的網址列輸入 "http://127.0.0.1:8080/myapp/prime2.htm"。

3.0 範例：Servlet 呼叫 JSP

Servlet 要呼叫（說得精確一點應該是：分派 JSP 頁面）JSP，跟在 JSP 中使用 JavaBeans 比起來要簡單多了，主要只是網頁轉送的技巧而已，此技巧在設計 ​​圖 2​​ 的架構時會用得著。

3.1 撰寫 servlet

Servlet 程式碼列於表 3。

表 3. HelloWorldServlet.jsp


import java.io.*;
            import javax.servlet.*;
            import javax.servlet.http.*;
            public class HelloWorldServlet extends HttpServlet {
            public void service(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
            response.setContentType("text/html; charset=big5");
            request.setCharacterEncoding("big5");
            String theMessage = "Hello, World!";
            String targetURL = "/HelloFromServlet.jsp";
            request.setAttribute("message", theMessage);
            RequestDispatcher rd;
            rd = getServletContext().getRequestDispatcher(targetURL);
            rd.forward(request, response);
            }
            }


程式碼有幾個地方值得特別注意：

  2. 之前的 servlet 範例程式都是用 doGet 來處理用戶端的 HTTP request，這裡則改用 service。
  3. request.setAttribute()。
  4. RequestDisatcher 類別。
  5. getServletContext()。
  6. ServletContext 類別的 getRequestDispatcher() 方法。
  7. RequestDispatcher 類別的 forward() 方法。

請試著從你手邊的書籍或網路資源中尋找相關的說明，以了解程式運作的原理。

3.2 撰寫 JSP

表 3. HelloFromServlet.jsp


<%@ page language="java" contentType="text/html;charset=big5" %>
            <% String msg = (String)request.getAttribute("message"); %>
            <html>
            <body>
            從 servlet 傳來的訊息： <%= msg %>
            </body>
            </html>


之前的 servlet 程式中有用到 request.setAttribute()，這裡則使用了 request.getAttribute()，從這裡可以看得出來，servlet 和 JSP 之間是透過 request 物件來儲存及傳遞給對方的參數。

程式的運作過程如下：

  2. 用戶端送出 HTTP request，請求的網址為 "​​​​。
  3. HelloWorldServlet 收到請求之後，透過 request.setAttribute() 把要傳遞給 JSP 的參數字串 "Hello, World!" 儲存在 request 物件裡。
  4. HelloWorldServlet 透過 ServletContext 建立 RequestDispatcher 物件，並指定欲分派的網址。
  5. HelloWorldServlet 呼叫  RequestDispatcher 的 forward() 方法，把這次的 HTTP request 轉送至另一個網頁，也就是 HelloFromServlet.jsp。
  6. JSP 先透過 request.getAttribute() 取得 request 物件中的屬性值，該屬性值是在步驟 2 中，由 servlet 指定的。最後再該屬性值搭配 HTML 標籤顯示出來。

我把整個過程畫成一個 UML 循序圖（圖 3），你可以搭配上面的文字描述來了解程式的運作過程。

JSP、Servlet 與 JavaBean 的組合應用_xml_03

圖 3. Servlet 分派 JSP 網頁的過程（sequence diagram)

3.3 佈署與執行

  2. 在 Tomcat 的 webapps 目錄下建立目錄結構：myapp\WEB-INF\classes\。請注意大小寫是有區別的。
  3. 將 HelloFromServlet.jsp 複製到 myapp 目錄下。
  4. 編譯 HelloWorldServlet.java，並將編譯後產生的 HelloWorldServlet.class 複製到 myapp\WEB-INF\classes\ 目錄下。
  5. 編輯 myapp\WEB-INF\web.xml 檔案，內容如下：
  6. 表 4. web.xml
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
                <!DOCTYPE web-app
                PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN"
                "http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd">
                <web-app>
                <servlet>
                <servlet-name>
                HelloWorldServlet
                </servlet-name>
                <servlet-class>
                HelloWorldServlet
                </servlet-class>
                </servlet>
                <servlet-mapping>
                <servlet-name>HelloWorldServlet</servlet-name>
                <url-pattern>/HelloWorldServlet</url-pattern>
                </servlet-mapping>
                </web-app>

  2. 開啟瀏覽器，在網址列輸入 URL "http://127.0.0.1:8080/myapp/HelloWorldServlet"。

4.0 範例：Servlet、JavaBeans、與 JSP 的組合

此範例跟 3.0 的範例其實很像，都是由 Servlet 傳遞參數給 JSP，再由 JSP 取出參數並顯示出來，只是 3.0 的範例的參數是字串，而這裡要示範的是以 JavaBeans 物件當作參數來傳遞共享資訊。

程式的目錄結構如圖 4 所示：

JSP、Servlet 與 JavaBean 的組合應用_tomcat_04

圖 4. 目錄結構

編譯後的 Java class 檔案都輸出至 classes 目錄下，而由於 HelloServlet2.java 需要參考 UserInfoBean.java，所以在編譯時要必須使用 -class 參數，否則會找不到類別，為了方便起見，我們用一個批次檔 Make.bat 幫我們編譯所有的 Java 類別。

4.1 撰寫 JavaBean

我們打算用一個 UserInfoBean 類別來儲存一個使用者的相關資訊，並且在 servlet 和 JSP 之間傳遞這個物件，以達到溝通和資訊共享的目的。為了示範方便，這個類別只提供了一個屬性：userName，程式碼列在表 5。

表 5. UserInfoBean.java


// 檔名：UserInfoBean.java
            // 編譯：javac -d ..\classes UserInfoBean.java
            package com.huanlin;
            public class UserInfoBean {
            private String userName;
            public void setUserName(String userName) {
            this.userName = userName;
            }
            public String getUserName() {
            return this.userName;
            }
            }


4.2 撰寫 Servlet

表 6. HelloServlet2.jsp


// 檔案：HelloServlet2.java
            // 編譯：參考 Make.bat
            import java.io.*;
            import javax.servlet.*;
            import javax.servlet.http.*;
            import com.huanlin.UserInfoBean;
            public class HelloServlet2 extends HttpServlet {
            public void service(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
            // 下面兩行讓中文字能正確顯示
            response.setContentType("text/html; charset=big5");
            request.setCharacterEncoding("big5");
            // 建立 userInfo 物件，並指定一個 session 的 attribute 與之繫結
            UserInfoBean userInfo = new UserInfoBean();
            userInfo.setUserName("令狐沖");
            HttpSession session = request.getSession();
            session.setAttribute("userInfo", userInfo);
            // 前往指定的網頁
            RequestDispatcher rd;
            rd = getServletContext().getRequestDispatcher("/HelloFromServlet2.jsp");
            rd.forward(request, response);
            }
            }


session.setAttribute() 會將 UserInfoBean 物件的參考存入 session 裡面。

4.3 撰寫 JSP


<%@ page contentType="text/html;charset=big5" %>
            <jsp:useBean id="userInfo" class="com.huanlin.UserInfoBean" scope="session"/>
            <html>
            <body>
            <p>從 servlet 傳入的 UserInfoBean.userName 是：
            <b>
            <jsp:getProperty name="userInfo" property="userName"/>
            </b>
            </body>
            </html>


有個地方要特別注意，如果在 servlet 儲存參數時是呼叫 session.setAttribute() 方法，也就是將參數存入 session 中，那麼在 JSP 裡面的 <jsp:useBean> 標籤的 scope 就必須指明為 "session"，否則會發生取不到參數的情形。

由於使用者登入之後，其帳號等相關資訊必須一直存在，直到這名使用者登出或將瀏覽器關閉之後才清除，因此我們把 UserInfoBean 物件存放在 session 中。一般來說，為了節省記憶體資源，非必要時不要將變數存在 session 中，如果 bean 傳送到 JSP 中用完即丟，可以將它存放在 request 裡面。

4.4 佈署與執行

  2. 執行 Make.bat 產生所有的 .class 檔。
  3. 將 Make.bat 產生的 .class 檔案，也就是整個 classes 目錄複製到 myapp\WEN-INF\classes\ 目錄下。
  4. 將 HelloFromServlet2.jsp 複製到 myapp 目錄下。
  5. 編輯 myapp\WEB-INF\web.xml 檔案，加入下列內容如下：
  6. 表 4. web.xml
<web-app>
                <servlet>
                <servlet-name>
                HelloServlet2
                </servlet-name>
                <servlet-class>
                HelloServlet2
                </servlet-class>
                </servlet>
                <servlet-mapping>
                <servlet-name>HelloServlet2</servlet-name>
                <url-pattern>/HelloServlet2</url-pattern>
                </servlet-mapping>
                </web-app>

  2. 開啟瀏覽器，在網址列輸入 URL "http://127.0.0.1:8080/myapp/HelloServlet2"。

5.0 學習評量

  2. 解釋何謂 page-centric 和 servlet-centric 架構，並比較兩者的優缺點。
  3. 什麼是 JavaBeans？
  4. JSP 提供哪些標籤可以讓我們存取 JavaBeans 的屬性？
  5. JavaBeans 如何提供屬性讓 JSP 存取？
  6. 為什麼要使用具名的 package？有什麼好處？
  7. 表 3 的 HelloWorldServlet 類別改寫（override）了 service() 方法，這和之前改寫 doGet() 方法有什麼差別？
  8. 說明 HttpServletRequest.setAttribute() 的用途。
  9. 說明 RequestDispatcher.forward() 的用途。
  10. <jsp:useBean> 標籤的 scope 作用是什麼？其值除了可設定為 "session" 之外，還有哪些值可以設定？各有何不同？

參考文獻

[1]

Web Developement with JavaServer Pages. Duane K. Fields, Mark A Kolb, Shawn Bayern. Manning, 2002.

[2]

UML 精華第二版，Martin Fowler 著，趙光正、薛琇文 譯，基峰，2000。