JSP的運行內幕

最後更新：2017-02-28 來源：互聯網

上載者：User

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js 經常有朋友問起，JSP和Servlet之間有什麼區別，兩者之間又有什麼聯絡？其實Servlet技術的出現時間很早，是當時為了Java的伺服器端應用而開發的。大家都知道Applet是應用小程式，Servlet就是伺服器端小程式了。但在Microsoft公司的ASP技術出現後，使用Servlet進行響應輸出時一行行的輸出語句就顯得非常笨拙，對於複雜布局或者顯示頁面更是如此。JSP就是為了滿足這種需求在Servlet技術之上開發的。可見，JSP和Servlet之間有著內在的血緣關係，在學習JSP時，如果能夠抓住這種聯絡，就能更深刻地理解JSP的運行機理，達到事半功倍的效果。

本文將通過對一個JSP運行過程的剖析，深入JSP啟動並執行內幕，並從全新的視角闡述一些JSP中的技術要點。

HelloWorld.jsp

我們以Tomcat 4.1.17伺服器為例，來看看最簡單的HelloWorld.jsp是怎麼啟動並執行。

代碼清單1：HelloWorld.jsp

HelloWorld.jsp
<%
String message = "Hello World!";
%>
<%=message%>

　　這個檔案非常簡單，僅僅定義了一個String的變數，並且輸出。把這個檔案放到Tomcat的webappsROOT目錄下，啟動Tomcat，在瀏覽器中訪問http://localhost:8080/HelloWorld.jsp，瀏覽器中的輸出為“HelloWorld!”

　　讓我們來看看Tomcat都做了什麼。轉到Tomcat的workStandalonelocalhost\_目錄下，可以找到如下的HelloWorld_jsp.java，這個檔案就是Tomcat解析HelloWorld.jsp時產生的源檔案：

　　代碼清單2：HelloWorld_jsp.java

package org.apache.jsp;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;
import org.apache.jasper.runtime.*;

public class HelloWorld_jsp extends HttpJspBase {
......
public void _jspService(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response)throws java.io.IOException, ServletException
{
JspFactory _jspxFactory = null;
javax.servlet.jsp.PageContext pageContext = null;
HttpSession session = null;
ServletContext application = null;
ServletConfig config = null;
JspWriter out = null;
Object page = this;
JspWriter _jspx_out = null;

try {
_jspxFactory = JspFactory.getDefaultFactory();
response.setContentType("text/html;charset=ISO-8859-1");
pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response,null, true, 8192, true);
application = pageContext.getServletContext();
config = pageContext.getServletConfig();
session = pageContext.getSession();
out = pageContext.getOut();
_jspx_out = out;

String message = "Hello World!";
out.print(message);
} catch (Throwable t) {
out = _jspx_out;
if (out != null && out.getBufferSize() != 0)
out.clearBuffer();
if (pageContext != null) pageContext.handlePageException(t);
} finally {
if (_jspxFactory != null) _jspxFactory.releasePageContext(pageContext);
}
}
}

　　從上面可以看出，HelloWorld.jsp在運行時首先解析成一個Java類HelloWorld_jsp.java，該類繼承於org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase基類，HttpJspBase實現了HttpServlet介面。可見，JSP在運行前首先將編譯為一個Servlet，這就是理解JSP技術的關鍵。

　　我們還知道JSP頁面中內建了幾個對象，如pageContext、application、config、page、session、out等，你可能會奇怪，為什麼在JSP中的代碼片斷中可以直接使用這些內建對象。觀察_jspService()方法，實際上這幾個內建對象就是在這裡定義的。在對JSP檔案中的代碼片斷進行解析之前，先對這幾個內建對象進行初始化。

　　首先，調用JspFactory的getDefaultFactory()方法擷取容器實現（本文中指Tomcat 4.1.17）的一個JspFactory對象的引用。JspFactory是javax.servlet.jsp包中定義的一個抽象類別，其中定義了兩個靜態方法set/getDefaultFactory()。set方法由JSP容器（Tomcat）執行個體化該頁面Servlet（即HelloWorld_jsp類）的時候置入，所以可以直接調用JspFactory.getDefaultFactory()方法得到這個JSP工廠的實作類別。Tomcat是調用org.apache.jasper.runtime.JspFactoryImpl類。

　　然後，調用這個JspFactoryImpl的getPageContext()方法，填充一個PageContext返回，並賦給內建變數pageConext。其它內建對象都經由該pageContext得到。具體過程見上面的代碼，這裡不再贅述。該頁面Servlet的環境設定完畢，開始對頁面進行解析。HelloWorld.jsp頁面僅僅定義了一個String變數，然後直接輸出。解析後的代碼如下：

　　代碼清單3：JSP頁面解析後的代碼片斷

String message = "Hello World!";
out.print(message);

　　定製標籤的解析過程

　　在一個中大型的Web應用中，通常使用JSP定製標籤來封裝頁面顯示邏輯。剖析容器對定製標籤的解析過程，對我們深入理解定製標籤的運行機理非常有協助。下面我們以Struts1.1b中附帶的struts-example應用的首頁運行為例加以說明。

　　包含定製標籤的index.jsp

　　Struts1.1b的下載地址是http://jakarta.apache.org/struts/index.html。將下載的包解壓，在webapps目錄下可以找到struts-example.war。將該War包拷貝到Tomcat的webapps目錄下，Tomcat會自動安裝此應用程式套件。在瀏覽器中通過http://localhost:8080/struts-example訪問struts-example應用，將顯示應用的首頁（見圖1）。

　　圖一應用的首頁

　　代碼清單4：index.jsp

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%@ taglib uri="/WEB-INF/struts-bean.tld" prefix="bean" %>
<%@ taglib uri="/WEB-INF/struts-html.tld" prefix="html" %>
<%@ taglib uri="/WEB-INF/struts-logic.tld" prefix="logic" %>
<html:html locale="true">
<head>
<title><bean:message key="index.title"/></title>
<html:base/>
</head>
<body bgcolor="white">
……
</body>
</html:html>

　　我們僅以index.jsp中的<bean:message/>標籤的解析為例進行分析，看容器是怎樣把這個自訂標籤解析成HTML輸出的。上面代碼省略了頁面的其它顯示部分。首先，查看上面瀏覽器中頁面的源檔案：

<html lang="zh">
<head>
<title>MailReader Demonstration Application (Struts 1.0)</title>
</head>
<body bgcolor="white">
……
</body>
</html>

　　可見，容器已經把<bean:message key="index.title"/>替換成一個字串，顯示為頁面的標題。

　　解析過程

　　那麼，JSP容器是怎樣完成解析的呢？查看在工作目錄jakarta-tomcat-4.1.17workStandalonelocalhoststruts-example下解析後的index_jsp.java檔案：

　　代碼清單5：index_jsp.java

package org.apache.jsp;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;
import org.apache.jasper.runtime.*;
public class index_jsp extends HttpJspBase {
//為所有的定製標籤定義處理器池類的引用
private org.apache.jasper.runtime.TagHandlerPool ；
_jspx_tagPool_bean_message_key;
……
//頁面類構造方法
public index_jsp() {
_jspx_tagPool_bean_message_key =
new org.apache.jasper.runtime.TagHandlerPool();
……
}

public void _jspService(HttpServletRequest request,
　　HttpServletResponse response)
　　throws java.io.IOException, ServletException {
……
_jspxFactory = JspFactory.getDefaultFactory();
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this,
　　request, response,null, true, 8192, true);
application = pageContext.getServletContext();
config = pageContext.getServletConfig();
session = pageContext.getSession();
out = pageContext.getOut();
_jspx_out = out;
……
if (_jspx_meth_html_html_0(pageContext))
return;
……
}
//頁面在處理退出時釋放所有定製標籤的屬性
public void _jspDestroy() {
_jspx_tagPool_bean_message_key.release();
……
}
}

　　產生的index_jsp.java繼承於org.apache. jasper.runtime.HttpJspBase。研究這個檔案為我們瞭解定製標籤的運行機理提供了途徑。

　　從上面可以看出，Tomcat在解析一個JSP頁面時，首先為每一個定製標籤定義並執行個體化了一個TagHandlerPool對象。頁面的處理方法覆蓋父類的_ jspService()方法，_jspService方法首先初始化環境，為內建對象賦值。由於index.jsp頁面整體由一個<html:html/>標籤包裹，Tomcat對每一個標籤都產生一個私人方法加以實現。<html:html/>標籤的處理方法是_jspx_meth_html_html_0()。這個方法的命名規範大家也可以從這裡看出，就是“_jspx_meth ＋標籤的首碼＋標籤名＋該標籤在JSP頁面同類標籤中出現的序號”。其它標籤都被包含在該標籤中，所以其它標籤在_jspx_meth_html_html_0()方法中進行解析。具體的代碼實現請參見賽迪網http://linux.ccidnet.com期刊瀏覽2003年第6期。

　　在_jspx_meth_html_html_0()方法中，首先從_jspx_tagPool_html_html_locale池中得到一個org.apache.struts.taglib.html.HtmlTag的執行個體，然後設定這個tag執行個體的頁面上下文及上級標籤，由於html:html標籤是頁面的最頂層標籤，所以它的parent是null。然後對該標籤的內容進行解析。HTML代碼直接輸出，下面主要看看<html:html></html:html>標籤之間包含的<bean:message key="index.title"/>標籤的解析。對bean:message標籤的解析類似於html:html，Tomcat也將其放入一個單獨的方法_jspx_meth_bean_message_0()中進行。

　　bean:message標籤的解析

　　代碼清單7：_jspx_meth_bean_message_0()方法片斷

//對message定製標籤的處理方法
private boolean _jspx_meth_bean_message_0(
javax.servlet.jsp.tagext.Tag _jspx_th_html_html_0,
javax.servlet.jsp.PageContext pageContext) throws Throwable {
JspWriter out = pageContext.getOut();
/* ---- bean:message ---- */
org.apache.struts.taglib.bean.MessageTag
_jspx_th_bean_message_0 =
(org.apache.struts.taglib.bean.MessageTag)
_jspx_tagPool_bean_message_key.get(
org.apache.struts.taglib.bean.MessageTag.class);
_jspx_th_bean_message_0.setPageContext(pageContext);
_jspx_th_bean_message_0.setParent(_jspx_th_html_html_0);
_jspx_th_bean_message_0.setKey("index.title");
int _jspx_eval_bean_message_0 = _jspx_th_bean_message_0.doStartTag();
if (_jspx_th_bean_message_0.doEndTag()== javax.servlet.jsp.tagext.Tag.SKIP_PAGE)
return true;
_jspx_tagPool_bean_message_key.reuse(_jspx_th_bean_message_0);
return false;
}

　　同樣，對html:bean也需要從池中得到一個標籤類的執行個體，然後設定環境。這裡不再贅述。我們只專註對MessageTag定製標籤類特殊的處理部分。定製標籤類的開發不在本文討論範圍之內。在index.jsp中定義了一個bean:message標籤，並設定了一個屬性：<bean:message key="index.title"/>。Tomcat在解析時，調用MessageTag對象的key屬性設定方法setKey()，將該屬性置入。然後調用MessageTag的doStartTag()和doEndTag()方法，完成解析。如果doEndTag()方法的傳回值為javax.servlet.jsp.tagext.Tag. SKIP_PAGE，表明已經完成解析，返回true，Tomcat將立即停止剩餘頁面代碼的執行，並返回。否則把該MessageTag的執行個體放回池中。

　　標籤類對象執行個體的池化

　　為了提高運行效率，Tomcat對所有的定製標籤類進行了池化，池化工作由org.apache.jasper. runtime.TagHandlerPool類完成。TagHandlerPool類主要有兩個方法，代碼如下：

　　代碼清單8：TagHandlerPool.java

public class TagHandlerPool {
private static final int MAX_POOL_SIZE = 5;
private Tag[] handlers;
public synchronized Tag get(Class handlerClass) throws JspException {……}
public synchronized void reuse(Tag handler) {……}
}

　　TagHandlerPool簡單地實現了對標籤類的池化，其中MAX_POOL_SIZE是池的初始大小，handlers是一個Tag的數組，儲存標籤類的執行個體。get(Class handlerClass)得到一個指定標籤類的執行個體，如果池中沒有可用執行個體，則新執行個體化一個。reuse(Tag handler)把handler對象放回池中。

　　至此，我們對JSP在容器中的運行過程已經瞭然於胸了。雖然每種JSP容器的解析結果會有差異，但其中的原理都雷同。對於編寫JSP應用，我們並不需要幹涉容器中的運行過程，但如果你對整個底層的運行機制比較熟悉，就能對JSP/Servlet技術有更深的認識。

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