开发完整J2EE解决方案的八个步骤

摘要

　　Java 2企业版本（The Java 2 Enterprise Edition，J2EE）平台由4个主要的部分组成：规范，参考实现，兼容性测试包和BluePrints程序。BluePrints描述了一个分布式组件体系的最佳练习和设计指导方针。这篇文章介绍了一个由八个步骤组成的J2EE开发方法论，该方法是基于Rational Unified Process和BluePrints应用例子的。通过这篇文章，你将可以更好地理解J2EE体系的许多重要主题，并且可以应用这些知识来扩展和修改这个简单的方法论，从而解决各种特定的商业问题。

　　在商业领域，我们使用Java 2企业版本（J2EE）来解决商业问题，开发商业的软件，或者为其它的商业项目提供联系的服务。如果一个公司要使用多层的体系来建立一个电子商务的网站，在其整个开发周期中，通常都需要经理、体系构建人员、设计人员、编程人员、测试人员和数据库专家参与进来。

　　为了让不同的部分可以有效地工作，我们通常都需要一个软件开发流程。一个经典的开发流程包括有瀑布模型、快速应用开发（RAD）和最终编程。在这篇文章中，我们将集中介绍一个流行的软件设计流程--Rational Unified Process（RUP）。RUP提供了一个专门的方法来为不同的角色分配任务。它的目标是在一个可预计进度和预算内，确保我们生产出高质量的软件以符合用户的需要。

　　我使用RUP作J2EE开发有三个方面的原因。首先，RUP是以体系为中心的；在提交资源作全方位的开发之前，它首先开发出一个可执行的体系原型。第二，RUP是迭代的而且是基于组件的。该体系的基本通常是包含有一个架构，它可以方便地通过迭代地增加组件，从而在不影响系统其它部分的基础上，自定义和扩展一个系统的功能。第三。RUP使用一个工业标准的语言--UML，可以将系统的体系和组件以可视化的模型展示。RUP有4个不同的开发阶段：初始（inception）, 细化（elaboration）, 构建（construction）和转换（transition）。这篇文章将从一个技术的观点来介绍J2EE开发的8个基本步骤，它是维持以体系为中心的。

　　1、需求分析

　　需求分析用来描述系统应该和不应该做什么，从而开发者和用户可以创建一个初始化的商业联系。你可以用商业的概念、该领域的术语、框图或者其它方法将功能性的需求写成文档，而非功能性的需求，例如性能和事务，可以写在附加的需求文档中。你可以用文本或者HTML来创建高级别的UI模型，采取哪种方式，要看你在该项目中介入的深度。

　　图一展示了一个典型的电子商务系统。viewOrder图说明的是一个用户通过web登录至系统，查看订单的列表，并且可点击进去查看每张订单的细节。addLineItems说明的是用户浏览产品目录，选择感兴趣的产品，并且将它们加入到购买订单中。

******************图一************
　　II、面向对象的分析

　　分析产生问题域模型：类、对象和交互。你的分析应该脱离任何的技术或者实现的细节，而应该包含有一个理想的模型。对象分析可帮助你理解问题和获得问题领域方面的知识。你必须维护一个纯领域的模型，它不包含技术的细节，这是由于商业流程的改变要比信息技术慢得多。

　　上面的两步--需求分析和面向对象的分析并不是J2EE特有的，对于许多面向对象的方法论来说，都是很常见的。图2展示了一个高级别的对象分析模型，它是一个宠物店的例子应用。它说明了我们由需求分析use cases中确定的主要概念。我们将这些概念模型化到对象中，并且确定它们的关系。

　　需求和对象分析的结果是J2EE体系开发的一个入门点。要开发一个体系，你可选择一个垂直的部分--通常是一个关键的部分，例如是订单领域的对象模型--来作对象设计、实现、测试和开发。（一个垂直的部分，是一个RUP概念，是系统的一小部分。开始点是use case的一个子集，如图1所示，还有领域分析模型，如图三所示。一个垂直部分的实现就会产生一个全功能的迷你系统，包括所有层，例如用户界面层的JavaServer Pages（JSPs），中层的商业对象，例如是Enterprise JavaBeans (EJBs)和后台的数据库）。你可以将由原型中得到的经验应用到域对象中，并且将这些认识作为对象设计阶段的一个设计指导方针。

**************图三*****************
　　III、体系规范

　　经过前面的两个步骤，商业领域的问题和需求都应该清晰了。现在我们将集中讨论技术策略和体系上。一个体系就是各部分一起定义整个系统的蓝图：结构，接口和通信技术。我们可进一步将一个体系划分为企业和应用体系。

　　企业系统体系

　　企业系统体系覆盖了硬件和软件架构，网络拓扑，开发、测试和生产环境等。这些都反映了一个企业的长线投资。在开发前，你需要评估现有的软件和硬件架构，如果它不能完全支持J2EE的话，你可能会加入新的组件和升级你现有的系统。你需要彻底地评估硬件，包括有计算机，路由器、交换机和网络拓扑，因为它们都会影响系统的性能和稳定，图4展示了一个多层的网络拓扑。

**************图四***************

　　图4中的多层企业体系拥有以下主要的组件：

　　 .Web浏览器客户端，它可能处在客户端公司的防火墙后面

　　 .HTTP服务器，它通常处在DMZ区

　　 .Web容器主机提供表现或者商业逻辑组件

　　 .应用容器提供商业逻辑组件

　　 .关系数据库管理系统（RDBMS）和数据库提供数据和数据逻辑

　　所使用的系统体系类型是根据你对安全、性能、可靠性的需求以及你公司的财政状况而定的。要求很低时，你甚至可以使用一台二手的计算机和一条电话线。在Internet上，有许多开放源代码的操作系统、Web服务器、应用服务器和数据库管理系统。这些系统的花费可能只有几百美金，当然，维护起来可能要麻烦一点。

　　高端的客户，例如许多华尔街的财政机构，它们需要的是一个支持安全、高吞吐量和可应付不可预计网络通信的系统。在这种情况下，你通常就需要一个n层的体系，该体系带有Web服务器和应用服务器，并且设置为群集而达到容错的目的。

　　你还需要评估软件架构，包括Web服务器，安全管理软件，应用服务器，域名管理服务器，数据库管理系统和第三方的软件组件，如果你还没有购买你的应用服务器，那么在评估过程中，选择一个J2EE的生产商将是一个重要的部分。我要提醒你一点，不同厂家对J2EE的实现是有很大不同的，有一些仅支持旧的J2EE版本。此外，一些Web容器或者应用容器可能要比其它的快不少。除了实现J2EE规范外，许多的厂家还售卖J2EE体系的组件或者架构。选择一个稳定的J2EE厂家也是重要的，因为这样可以得到长久的支持。你通常可以购买或者在系统体系级别开发的功能包括有：

　　。事务处理

　　。国际化和本地化

　　。群集和对象分布

　　。Session管理

　　。应用性能测量和描述

　　。消息

　　。工作流管理

　　。入口和个性化管理

　　。层到层通信协议

　　。安全和防火墙
应用体系

　　应用体系建立在企业系统体系之上，指的是一个特别的项目或者应用。在架构完成后，体系建立人员就会研究如何建立一个专门的应用。如果你的企业体系只是支持一个旧的J2EE版本，你可能就需要首先升级你的系统。如果由于预算或者时间关系而不能做升级，那么就必须在旧版本的技术限制下工作。重要的是，要建立企业级的可重用组件。最终的目标是要满足客户的需要。

　　一个体系建立者并不是一个设计者；体系和设计是两件不同的事情。一个应用体系的范围是系统的主要结构、它的体系设计模式以及你可以在上面增加组件的架构。体系主要是涉及实现的非功能性方面，而设计是和商业的use cases有关，use cases是指你应用来转换域对象模型为一个技术对象模型的部分。应用体系是项目的结构，一个专门的应用。你通常在应用体系结构开发时要作出的决定包括有：

　　。层间的功能划分

　　。模型域对象

　　。以前的系统需要保存的东西

　　。购买的软件组件

　　。需要建立的组件

　　。如何集成第三方的组件

　　图3中的订单域对象解释了你如何做到模型化域对象。对于当前的Java技术，你可以将域对象分布在几个地方，包括有作为开发者管理的持续对象放在Web容器中，作为EJB放在应用服务器中，或者作为存储过程放在RDBMS主机中。

　　在宠物店的设计图中，我们将订单对象设计为一个实体bean、一个细节的对象和一个数据访问对象，如图5和后面的图6所示。当你看到这些时，你将会认识到其体系的重要性。你可以想一下为什么一个在分析模型的域对象被映射为这么多对象，以及如果改变该设计的话，将会发生什么事情。你也许已经听到过EJB的好处，不过要注意的是不同厂家实现起来的性能是有区别的。当新技术到来时，在将其放在到一个系统之前，你需要做研究并且动手做一些测试。其实所谓体系的开发，就是将设计和实现域对象模型的垂直块转换为设计其它许多域对象。

*****************图5*********************

　　在J2EE出现的早期，一些面向对象的设计者尝试将域对象映射到实体bean中，并且将它们在层间传送。他们拥有非常好的UML框图，不过得到的结果是一个慢的系统，这是由于不必要的网络通信造成的。由对象分析直接进入对象设计，而没有一个体系的设计，没有清楚地理解一个新技术，这样通常都会导致一个项目失败。

　　可交付的体系

　　由于J2EE体系是一个相对新的主题，因此一个可交付的J2EE体系并没有很好地定义。在宠物店的例子应用中，是很难看出体系在哪里结束和设计在哪里开始。文档由高级别的应用体系检查、Model-View-Controller设计模式的讨论和一个体系概览开始。低级别的文档就是源代码。没有UML框图。Sun的J2EE企业体系认证的委派部分要求所有的可交付体系都用UML表示。不过，这里仅表示为一个类框图、一个组件框图和一些对象交互框图，。这些对于一个真正的J2EE应用来说都是不足够的。要开始的话，体系规范和流程至少需要以下的方面：

　　.一份系统体系文档，用来描述你现有的硬件、软件、网络拓扑和其它的组件

　　.一个应用体系文档，用来描述应用的主要结构，包括所有对于体系有重要作用的组件、use case组件和以前的组件的一个逻辑视图

　　.一个新组件设计指导方针，用来描述所有的设计方针和体系决定，解释全部这些决定，并且说明如果选择其它的选项会有什么可能的结果。这些方针应该包含所有重要的基本决定，以便进行新组件的设计时可遵从这些规定，以维持系统体系的完整性

　　。一个工作体系原型来评估新的技术；从开发和配置J2EE应用中获取经验；建立体系架构；通过测量性能、扩展性来预示所冒的风险；还有向客户证明你的方法是可行的

　　在你开发过几个J2EE方案并且获得更多的经验后，原型将不再那么重要，这时一些UML框图和一些设计方针就可能已经足够了。
IV、对象设计

　　在体系规范的指导下，设计可在技术上扩展和适应分析的结果。分析阶段时，域对象模型化应该和技术的细节无关，而对象设计时则是和技术因素密切相关的，包括在体系开发阶段时，采用哪一类的平台、语言和厂家。理论上，你不要修改商业对象，除非是为了维护它们基本的属性和行为而必须这样做。

　　在体系决议的指导下，一个详细的设计说明应该提到所有类的规范，包括必要的实现属性，它们详细的接口和伪代码或者操作的纯文本描述。规范的详细程度应该达到只要和模型框图结合，就可得到所有必要的编程信息。在许多自动化的软件生产流程中，你可以从面向对象的框图中产生代码的框架。要注意的是stub和skeleton通常是无需在框图中展示出来的，因为它们对于设计者和编程者来说都是透明的。我在图6中包含它们只是为了说明EJB的基本点。

****************图六**************

　　在你完成详细的对象设计后，你就完成了域对象的对象相关映射。这样做的原因是，虽然面向对象的方法论在目前是比较先进的，不过最流行和持久的商店都是关系型的。此外，一个客户的IT架构在许多方面都已经反映了现有的投资和商业RDBMS厂家的选择。因此将域对象模型转换为关系模型或者数据库表是非常重要的。有很多容器管理的工具，不过它们不能代替一个好的关系数据库设计。

　　V、实现

　　有了一个好的架构和细节设计，实现将是一个很清晰的任务。此外，由于我们在体系原型阶段设计和实现了系统的一个垂直部分，因此在实现阶段我们不会碰到很多麻烦事情。在许多公司中，开发者通常都是过早进入实现阶段，特别是当经理在监视他们的时候，因为对于他们，做其它的事情等于浪费公司的时间。

　　结果是，不再花时间来画UML框图，而是在代码开发中测试想法，这要花数星期和几个月的时间，在这种情形下，所有的体系决议和设计都是在代码阶段作出的，通常要在几个月后才会发现开发已经进入了一个错误的方向。

　　VI、确认

　　确认包括有测试以验证该系统符合设计并且满足需求。在整个开发周期中，验证发生在开发和安装阶段。单元测试、集成测试和用户容忍度测试都是重要的主题

　　VII、组合和配置

　　组件装配和方案配置在J2EE的开发中是特别重要的。开发和安装的环境可能是完全不同的。如果EJB处在系统中，你需要使用厂家的专门工具来提出产生容器的类，上面我也提到过，Web或者应用组件的配置对于不同的厂家都是不一样的。你还必须考虑要配置的系统是否拥有任何厂家指定的代码实现。在一个可扩展的体系中，系统的结构应该是稳定的，但是应该可以支持增加配置新的或者旧的组件，而无需影响整个系统。

　　VIII、运作和维护

　　在最后的阶段，应用交付到用户的手中，你必须为他们提供培训、文档和教育。用户将会发现问题和可能会提出新的改进。你必须通过正确地修改管理过程来处理这些需求。你无需为了配置一个新的组件或者替换一个旧的组件而关闭一个正在工作的系统。

　　体系开发流程

　　我们必须做许多体系的决定，因此我们必须整理出一个体系开发的流程。对于一个企业来说，通常有许多应用项目，其中的一些甚至会跨越几年，从而导致系统围绕许多周期而变化。在你的领域中，许多同样的项目中都会出现同样的需求。你应该很容易地重新使用一个扩展的和可重用的体系，它们可能在上个项目周期或者其它的项目中。这样会有一个对普遍架构的需求，可重用的软件架构可为家族式的软件应用提供一个普遍的架构。

　　如果这是你的首个J2EE项目，你的体系必须被原型化，进行测试、分析，然后再重复。BluePrint提供了许多好的设计指导方针和最佳的练习，宠物店的例子也是一个很好的参考体系。要很快地提出一个好的并且是高质量的解决方案的有效方法是使用和扩展BluePrint参考体系，然后插入到你自己的商业组件中。

　　使用参考体系

　　就我的理解来说，宠物店体系的本质是Model-View-Controller和Command模型。你可以将这些模型应用到以Web-centric和EJB-centric的系统。对于每个域对象，一个视图是用嵌套的JSP表现。一个controller处理与商业相关的事件，而域对象封装商业逻辑、事务和安全。我们使用前台的servlet作为中央的controller，以接收和解释所有用户的操作。它分派商业事件到指定的域对象controllers，这些controllers可调用域对象来改变持续的状态。根据这个事件处理的结果，一个controller选择下一个显示的视图。以下的组件对于体系都是很重要的，我们可以修改并且应用在大部分的J2EE应用：

　　MainServlet: 前台的组件是Web容器和该架构之间的接口

　　ModelUpdateListener: 是获取模型更新事件的对象的接口

　　ModelUpdateNotifier:在更新模型事件发生的时候通知监听者

　　RequestProcessor: 处理由MainServlet接收的全部请求

　　RequestHandler:plug-n-play请求处理器组件的接口

　　RequestHandlerMapping:包含有请求处理器映射规则

　　RequestToEventTranslator:根据请求处理器的映射规则，中央请求处理器委派请求处理到plug-n-play请求处理组件。到商业事件的透明http请求

　　EStoreEvent: 商业事件

　　ShoppingClientControllerWebImpl: Proxy-to-EJB层前台控制器

　　ScreenflowManager: 控制屏幕流，选择视图

　　ModelUpdateManager: EJB层模型更新管理器，通报由于一个事件而导致的模型修改

　　ShoppingClientControllerEJB: EJB层前台，为EJB客户提供远程服务

　　StateMachine:中央事件处理器，根据状态处理器的映射规则，委派事件处理至plug-n-play处理器组件

　　StateHandler: EJB层状态处理器接口

　　StateHandlerMapping: 包含状态处理器映射规则

　　扩展参考体系

　　BluePrint的例子应用是一个好的起点，你还应该修改它以配合不同的项目和领域。设计模型是可重用的微体系，你可以使用它来扩展参考体系。BluePrint提供了一个非常有用的J2EE模型目录，而23个“Gang of Four”模型都是极好的资源。例如，如果你想扩展参考体系以支持工作流管理，你可以在配置或者运行时使用中央controller来动态注册事件处理器。中央controller要求每个注册的事件处理器处理一个事件，直到一个处理器返回一个指示已经到达命令串末尾的信息。

　　插入你的商业组件

　　J2EE技术对于每个人都是一样的，但是对于不同的领域，我们需要解决的问题都是不同的。一旦你建立了一个基本的J2EE框架，你就必须利用一些use cases来展示该体系可为你的领域工作。你可以通过选择一些情形，最好是该系统的一个重要的功能，或者使用得最多的而且可带来明显的技术上的冒险的情形。由域分析模型开始，然后尝试映射你的域对象到高端和低端的设计模型，就象我们在图5和6中的所示。实现低级别的设计模型，并且测试看它是否真正地运作。如果所有都如设想般运作，你就可以再重复上一步，即找冒险的情形、更多的设想来测试以扩展体系的覆盖。在经过反复的验证后，初始化的体系原型应该就会变得稳定。你可以认识到哪些组件是可以购买的，旧系统的哪些方面是应该保留的，以及如何为它们做接口。下一步就是软件设计，你可以使用设计指南中指定的类似方法和流程来进行继续的开发。

　　按部就班

　　我们使用了一个流程的形式，将一个复杂的问题分解为几个小的部分，以便我们能更容易地理解和解决它们。在这篇文章中，我们将J2EE的开发分解为8个步骤，集中介绍了体系和设计。我这里介绍了重要的体系主题和作出体系决定的一个流程。我还讨论了J2EE体系的角色和可交付。

　　学习通过这些步骤来开发J2EE的方案就象学习舞蹈一样。你首先需要自觉和坚持不懈地练习基本的舞步。一旦你熟悉了它们，你就会想到将它们放在一起，并且更集中在曲子里每步的大小、速度、流和节奏。不过你不应该被一个流程来限制你的创造力。相反，你应该使用和扩展该流程来满足你的特定需要。要记住，你的最终目标是设计出一个完整的J2EE方案来满足你的客户需求。

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