1.应用程序和用户界面

互联网用户和数据库往往不会直接打交道，而是通过应用程序对数据库进行间接访问。

在计算机发展早期，应用程序在大型主计算机上运行，用户通过终端与应用程序交互。

个人计算机的发展导致了带有图形的用户界面GUI的数据库应用的发展。程序在个人计算机上运行，这些代码直接与一个共享的数据库进行通信。这种模式被称为客户-服务器体系结构。

这种模式至少有两个问题：

用户机器可以直接访问数据库，从而带来安全性问题。

维护困难。对应用程序或数据库的任何更改(扩展、更新、修改等)都要求位于客户计算机上的应用程序的所有副本一起更改(重新部署软件)。

现在有两种方法用于避免上述问题。

-browser/server。web浏览器提供前端，通过前端访问后端。这样就不需要单独在客户机安装、维护软件。同时，与c语言编写的程序不同，前端的脚本语言JavaScript可以运行在安全模式下，保证不会导致安全问题。

应用程序安装在独立设备上。这些设备主要是移动设备，它们通过API与后端应用程序进行通信，并不能直接访问数据库。

2.Web基础

2.1 同一资源定位符

统一资源定位符(Uniform Resource Locator)是web上可以访问的每份文档的全球唯一名称。比如：

http://www.acm.org/sigmod

上面的URL由三部分组成，http是超文本传输协议，“https”是“http”的安全版本，并且是当今的首选模式。第二部分是一台具有web服务器的机器名称。第三部分是该机器上文档的路径或者唯一标识。

URL还可以包含位于web服务器上程序的标识，以及传递给该程序的参数。并由该程序返回一个html文档给web服务器。

http://www.google.com/search?q=silberschatz

2.2 超文本标记语言

下图就是一个html创建一个表单的过程

Http定义了两种请求方式，上图所示的get请求将请求参数作为URL的一部分，另外一种请求Post请求则发送一个请求，将参数值作为web服务器和浏览器之间交换的HTTP协议的一部分发送。

有些编辑器支持使用图形界面来直接创建HTML文本编辑器。

CSS支持给html提供样式。

HTML5支持多种形式的输入类型，比如日期和时间选择，文件选择，还支持对输入采取限制(最大值，最小值等)

2.3 web服务器和会话

Web服务器是运行于服务机上的程序，它接收浏览器的请求，根据其提供的参数执行程序，最后将结果以HTML文档的形式将结果传送回去。

下图显示了一个使用三层体系结构搭建的web应用程序。通用网关接口(CGI)标准定义了web服务器如何与应用程序进行通信。使用多层服务器增加了系统的开销，CGI接口为每个请求都启动一个新的进程为之服务，这导致了更大的开销。

因此目前大部分的应用程序将web服务器和应用服务器合二为一，采用两层web应用程序体系结构。

用户通过JDBC或者ODBC来访问数据库时，则会建立一个会话，会话信息会一直保存，直到该会话终止。但是客户端和web服务器之间不存在长连接，往往是连接-请求-响应-关闭连接的方式，这是为了更多的容载海量的用户访问，降低连接限制带来的影响。

尽管连接会关闭，但是web应用程序也需要会话信息来允许有意义的用户交互，对用户进行认证等。它的策略是，会对每一次会话进行一次用户认证，会话的进一步交互无需进行认证。

为了实现会话，需要在客户端存储额外的信息。这些额外的信息通常以cookie的形式维护在客户端，一个cookie是一段包含标识信息的文本，并且与一个名称相关联。例如，google.com可能设置一个名为prefs的cookie，它对用户的偏好设置进行编码，比如语言偏好和每页显示的结果数目，对于每个搜索请求，google.com都能够从用户的浏览器得到这个名为prefs的cookie，然后根据其指定的偏好来显示结果。一个域(Web站点)只允许获取它自己设置的cookie，而不能获取其他域所设置的cookie，而且cookie的名称可以跨域重用。

为了跟踪用户会话，服务端会生产一个名为seesionid的cookie，这是一个特殊的cookie，它用于区分不同的会话，因此也会在服务端存储。当一个请求进来时，应用服务器从客户端请求名为seesionid的cookie，如果客户端没有存储该cookie，或者返回的值与服务端存储的有效会话标识不同，就认为该请求不是当前会话的一部分。

对于安全性要求不高的应用，比如公共新闻站点，cookie可以永久的存储在浏览器端和服务器段。他们识别初用户对一个站点的后续访问，而不需要输入任何验证信息。

对于安全性高的应用，则可能会设置时间限制，在超时后或者用户注销(退出登录)时使会话失效，使会话失效其实就是将会话标识从服务端删除。

3.Servlet

java servlet(Java服务端程序)规范定义了一种用于在WEB/应用服务器与应用程序之间进行通信的应用编程接口。Java的HttpServlet类实现了Servlet API的规范。

3.1 Servlet示例

我们卡妈妈提到了如下的一个表单请求。

现在假设该请求被提交给后端，我们编写下对应的后端处理逻辑代码，看看后端要怎么应对前端的请求

import java.io.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
@WebServlet("PersonQuery")
public class PersonQueryServlet extends HttpServlet {
  public void doGet(HttpServletRequest request,
           HttpServletResonse response)
      throws ServletException, IOException
      {
        response.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = resonse.getWriter();
        ...检查用户是否已登录...
        out.println("<HEAD><TITLE>Query Result</TITLE></HEAD>");
        out.println("<BODY>");
        String persontype = request.getParameter("persontype");
        String name = request.getParameter("name");
        if(persontype.equals("student")) {
          ...寻找具有指定姓名的学生的代码...
          ...使用JDBC与数据库进行通信...
          ...假设已获取到ResultSet rs，并且...
          ...包含属性：ID、姓名与系名...
          String headers = new String[]{"ID","Name","Department Name"};
          Util::resultSetToHtml(rs,headers,out);
        }
        else {
          ...同上，但是对于教师的...
        }
        out.println("</Body>");
        out.close();
      }
}

我们终于知道服务器对HTTP请求的原理了，当服务器接收到请求来执行一个特定的servlet时，servlet的代码被加载到Web/应用服务器中，servlet的任务就是处理这种请求，访问数据库以检索出必要的信息，并动态生成一个HTML页面返回给客户端浏览器。

我们注意到，前端指定了ation = "PersonQuery"，而后端则使用注解@WebServlet("PersonQuery")来显示的注释当前servlet是用来处理对PersonQuery的请求的。而且前端的表单指定使用HTTP的Get机制，因此servlet的doGet()方法将会被执行。

每次servlet请求都导致在执行调用的内部生成一个新的线程，因此多个请求就可以被并行处理。

请求将cookie和参数放入一个HttpServletRequest对象中，后端通过api对其进行提取，根据提取参数执行数据库的查询工作，最后将其通过HttpServletResonse 对象返回。

结果是这样输出给response的，我们通过它获取了一个PrintWriter 对象，将要返回的html通过该对象输出，其中查询到的数据输出的方式是Util.resultSetToHtml()实现的。其参考代码如下。

3.2 Sevlet会话

cookie可以用来识别一个请求与前一个请求是否来自同一个浏览器会话。其在后端servlet处理的逻辑是怎么样的呢？

servlet的API中提供了跟踪会话技术的方法。调用HttpServletRequest中的getSession(false)可以获取来自浏览器的HttpSession对象。当该方法被调用是，将会首先要求哦i客户端返回一个具有指定名称的cookie，如果没有该cookie，则说明该请求不是正在进行的会话的一部分。

此时getSession会返回一个空值,引导用户到登入页面。登录页面允许用户提供用户名和密码，登录页面所对象的servlet会验证用户的信息。

如果用户通过认证，登录servlet会话会执行getSession(true)，这个方法会创建一个新的会话。为了创建一个新的会话，服务器内部会执行如下任务：在客户端浏览器中设置一个cookie(比如名为sessionId)，该cookie用会话标识作为它所关联的值。创建一个新的会话对象，并将会话标识的值与该会话对象相关联。

servlet代码还能够在HttpSession对象中存储和查找(属性，值)对，以便在一个会话内的多个请求之间维持状态。比如,用户通过登录认证并且会话对象被创建之后，可以将userid存储为会话的一个参数,标记该用户已经通过了登录认证：

session.setAttribute("userid",userid)

那么我们只需要取出userid，就可以判断会话用户有没有通过登录认证。如果没有，就可以通过下面的方式让其回到登录页。

为了详细说明上面的内容，我们看如下登录案例(转载)。

需要的页面：

index1.jsp：主页，显示当前用户名称，如果没有登录，显示您还没登录；

index2.jsp：主页，显示当前用户名称，如果没有登录，显示您还没登录；

Servlet：

LoginServlet：在login.jsp页面提交表单时，请求本Servlet。在本Servlet中获取用户名、密码进行校验，如果用户名、密码错误，显示“用户名或密码错误”，如果正确保存用户名session中，然后重定向到index1.jsp；

当用户没有登录时访问index1.jsp或index2.jsp，显示“您还没有登录”。如果用户在login.jsp登录成功后到达index1.jsp页面会显示当前用户名，而且不用再次登录去访问index2.jsp也会显示用户名。因为多次请求在一个会话范围，index1.jsp和index2.jsp都会到session中获取用户名，session对象在一个会话中是相同的，所以都可以获取到用户名！

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <title>login.jsp</title>
  </head>
  <body>
    <h1>login.jsp</h1>
    <hr/>
    <form action="/day06_4/LoginServlet" method="post">
    用户名：<input type="text" name="username" /><br/>
        <input type="submit" value="Submit"/>
    </form>
  </body>
</html>

index1.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <title>index1.jsp</title>
  </head>
  <body>
<h1>index1.jsp</h1>
<%
    String username = (String)session.getAttribute("username");
    if(username == null) {
       out.print("您还没有登录！");
    } else {
       out.print("用户名：" + username);
    }
%>
<hr/>
<a href="/day06_4/index2.jsp">index2</a>
  </body>
</html>

index2.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <title>index2.jsp</title>
  </head>
  <body>
<h1>index2.jsp</h1>
<%
    String username = (String)session.getAttribute("username");
    if(username == null) {
       out.print("您还没有登录！");
    } else {
       out.print("用户名：" + username);
    }
%>
<hr/>
<a href="/day06_4/index1.jsp">index1</a>
  </body>
</html>

LoginServlet

public class LoginServlet extends HttpServlet {
    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
           throws ServletException, IOException {
       request.setCharacterEncoding("utf-8");
       response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
       String username = request.getParameter("username");
       if(username.equalsIgnoreCase("cloud")) {
           response.getWriter().print("用户名或密码错误！");
       } else {
           HttpSession session = request.getSession();
           session.setAttribute("username", username);
           response.sendRedirect("/day06_4/index1.jsp");
       }
    }
}

3.3 Servlet的生命周期

servlet的生命周期由部署它的web/应用服务器来控制，当由客户端请求一个特定的servlet时，服务器首先检查是否存在该servlet的一个实例。如果不存在，web服务器就将servlet类加载进java虚拟机，并创建一个servlet类的实例。另外，服务器调用init()方法来初始化该servlet实例。每个servlet实例仅在它被加载的时候被初始化一次。

在确定servlet实例存在后，服务器调用servlet的service方法，并以一个request对象和一个response对象作为参数，在缺省的情况下，服务器创建一个新的线程执行service方法，因此，一个servlet上的多个请求就可以并行执行，而不必等待之前的线程执行完。service方法视情况调用doGet或doPost.

当不再需要的时候，可以通过调用destroy()方法来关闭一个servlet。服务器可以设置一个超时时限，如果在超时时限内没有对一个servlet进行过一个请求，则自动关闭该servlet。超时实现是一个参数，可以根据应用来适当的对它进行设置。

3.4 应用服务器

最知名的servlet应用服务器是Apache的Tomcat。

开发Servlet的应用程序的最佳方式是使用Idea，eclipse等Ide编辑器，他们内置有Tomcat服务器。

除了最基本的servlet支持之外，应用服务器通常还提供了各种有用的服务，它们允许应用程序被部署或者被停止，并且它们提供了监控应用服务器的功能，包括性能监控。还支持跨多个应用服务器的并行处理，处理对象等。

【数据库06】web应用程序开发的任督二脉 1

1.应用程序和用户界面

2.Web基础

2.1 同一资源定位符

2.2 超文本标记语言

2.3 web服务器和会话

3.Servlet

3.1 Servlet示例

3.2 Sevlet会话

3.3 Servlet的生命周期

3.4 应用服务器

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【数据库06】web应用程序开发的任督二脉 1

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