小鲸鱼的梦境
0%

Java Web 后端总述

发表于 分类于 Valine：
本文字数： 8.1k 阅读时长 ≈ 7 分钟

前言

学习了下 Java Web 开发相关的内容

概要

首先，Web 开发分前后端，主流开发模式是前后端分离的

  • 前端：HTML, CSS, JavaScript/TypeScript
    • HTML，CSS 主要是网页展示，详情可以看 https://www.w3school.com.cn/index.html
    • JS 主要处理动态网页相关内容，主要相关的有 BOM(浏览器对象), DOM(HTML文档对象) 以及事件绑定
  • 后端：处理前端请求，返回结果
    • 主要了解 Springboot

在Spring框架的生态中，对web程序开发提供了很好的支持，如：全局异常处理器、拦截器这些都是Spring框架中web开发模块所提供的功能，而Spring框架的web开发模块，我们也称为：SpringMVC

SpringMVC不是一个单独的框架，它是Spring框架的一部分，是Spring框架中的web开发模块，是用来简化原始的Servlet程序开发的。

外界俗称的SSM，就是由：SpringMVC、Spring Framework、Mybatis三块组成。

基于传统的SSM框架进行整合开发项目会比较繁琐，而且效率也比较低，所以在现在的企业项目开发当中，基本上都是直接基于SpringBoot整合SSM进行项目开发的。

前端部分

HTML 和 CSS 就不过多研究了，主要看看 JS

Vue

一个完整的html页面包括了视图和数据，数据是通过请求从后台获取的，那么意味着我们需要将后台获取到的数据呈现到页面上，很明显， 这就需要我们使用DOM操作。正因为这种开发流程，所以我们引入了一种叫做MVVM(Model-View-ViewModel)的前端开发思想，即让我们开发者更加关注数据，而非数据绑定到视图这种机械化的操作。那么具体什么是MVVM思想呢？

MVVM:其实是Model-View-ViewModel的缩写，具体释义如下：

  • Model: 数据模型，特指前端中通过请求从后台获取的数据
  • View: 视图，用于展示数据的页面，可以理解成我们的html+css搭建的页面，但是没有数据
  • ViewModel: 数据绑定到视图，负责将数据（Model）通过JavaScript的DOM技术，将数据展示到视图（View）上

如图所示就是MVVM开发思想的含义：

1668857055058

基于上述的MVVM思想，其中的 Model 可以通过 Ajax 来发起请求从后台获取；ViewModel部分使用 vue 前端框架替代JavaScript的DOM操作，让数据展示到视图的代码开发变得更加的简单。

AJAX

Ajax: 全称Asynchronous JavaScript And XML，异步的JavaScript和XML。其作用有如下2点：

  • 与服务器进行数据交换：通过Ajax可以给服务器发送请求，并获取服务器响应的数据。
  • 异步交互：可以在不重新加载整个页面的情况下，与服务器交换数据并更新部分网页的技术，如：搜索联想、用户名是否可用的校验等等。

Ajax 可以了解下 Axios，是一个对 Ajax 进行封装简化的框架。

部署

前端程序开发完成后是前端的部署，可以使用 nginx 进行部署

nginx: Nginx是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。其特点是占有内存少，并发能力强，在各大型互联网公司都有非常广泛的使用。

接口

基于前后端分离开发的模式下的流程如下：

  1. 需求分析：首先我们需要阅读需求文档，分析需求，理解需求。
  2. 接口定义：查询接口文档中关于需求的接口的定义，包括地址，参数，响应数据类型等等
  3. 前后台并行开发：各自按照接口文档进行开发，实现需求
  4. 测试：前后台开发完了，各自按照接口文档进行测试
  5. 前后段联调测试：前段工程请求后端工程，测试功能

接口即前后端接洽的部分，学习课程中介绍了 Yapi 来管理接口文档。

项目管理

项目管理使用 Maven 进行

Apache Maven是一个项目管理和构建工具，它基于项目对象模型(Project Object Model , 简称: POM)的概念，通过一小段描述信息来管理项目的构建、报告和文档。

官网：https://maven.apache.org/

Maven的作用：

  1. 方便的依赖管理
  2. 统一的项目结构
  3. 标准的项目构建流程

image-20231113114402902

SpringBoot

简介

SpringBoot 是后端开发的一个框架，可以快速的构建应用程序，其最大的特点有两个 ：

  • 简化配置
  • 快速开发

Web服务器

在网络服务器中，使用的基本协议是 HTTP 协议，但 HTTP 协议解析还是有些繁琐的，但同样有封装好的 Web 服务器可以解决协议解析的问题，例如 TomCat

Tomcat服务器软件是一个免费的开源的web应用服务器。是Apache软件基金会的一个核心项目。由Apache，Sun和其他一些公司及个人共同开发而成。

由于Tomcat只支持Servlet/JSP少量JavaEE规范，所以是一个开源免费的轻量级Web服务器。

JavaEE规范： JavaEE => Java Enterprise Edition(Java企业版)

avaEE规范就是指Java企业级开发的技术规范总和。包含13项技术规范：JDBC、JNDI、EJB、RMI、JSP、Servlet、XML、JMS、Java IDL、JTS、JTA、JavaMail、JAF

因为Tomcat支持Servlet/JSP规范，所以Tomcat也被称为Web容器、Servlet容器。JavaWeb程序需要依赖Tomcat才能运行。

Tomcat的官网: https://tomcat.apache.org/

当然，实际上 SpringBoot 框架中已经集成了 Tomcat 服务器了。

在SpringBoot进行web程序开发时，它内置了一个核心的 Servlet 程序 DispatcherServlet，称之为 核心控制器。 DispatcherServlet 负责接收页面发送的请求，然后根据执行的规则，将请求再转发给后面的请求处理器Controller，请求处理器处理完请求之后，最终再由DispatcherServlet给浏览器响应数据。浏览器发送请求，会携带请求数据，包括：请求行、请求头；请求到达tomcat之后，tomcat会负责解析这些请求数据，然后呢将解析后的请求数据会传递给Servlet程序的HttpServletRequest对象，那也就意味着 HttpServletRequest 对象就可以获取到请求数据。 而Tomcat，还给Servlet程序传递了一个参数 HttpServletResponse，通过这个对象，我们就可以给浏览器设置响应数据 。

三层架构

在我们进行程序设计以及程序开发时，尽可能让每一个接口、类、方法的职责更单一些（单一职责原则）。

单一职责原则：一个类或一个方法，就只做一件事情，只管一块功能。

这样就可以让类、接口、方法的复杂度更低，可读性更强，扩展性更好，也更利用后期的维护。

常见后端的处理逻辑从组成上看可以分为三个部分：

  • 数据访问：负责业务数据的维护操作，包括增、删、改、查等操作。
  • 逻辑处理：负责业务逻辑处理的代码。
  • 请求处理、响应数据：负责，接收页面的请求，给页面响应数据。

按照上述的三个组成部分，可以将代码分为三层：

  • Controller：控制层。接收前端发送的请求，对请求进行处理，并响应数据。
  • Service：业务逻辑层。处理具体的业务逻辑。
  • Dao：数据访问层(Data Access Object)，也称为持久层。负责数据访问操作，包括数据的增、删、改、查。

基于三层架构的程序执行流程：

  • 前端发起的请求，由Controller层接收（Controller响应数据给前端）
  • Controller层调用Service层来进行逻辑处理（Service层处理完后，把处理结果返回给Controller层）
  • Serivce层调用Dao层（逻辑处理过程中需要用到的一些数据要从Dao层获取）
  • Dao层操作文件中的数据（Dao拿到的数据会返回给Service层）

分层解耦

三层架构的等之间是有依赖关系的，例如 Controller 必须依赖 Service 处理业务，这不符合高内聚低耦合的软件设计思想，于是引入了 Spring 中两个核心概念：

  • 控制反转： Inversion Of Control，简称IOC。对象的创建控制权由程序自身转移到外部（容器），这种思想称为控制反转。
    • 对象的创建权由程序员主动创建转移到容器(由容器创建、管理对象)。这个容器称为：IOC 容器或 Spring 容器
  • 依赖注入： Dependency Injection，简称DI。容器为应用程序提供运行时，所依赖的资源，称之为依赖注入。
    • 程序运行时需要某个资源，此时容器就为其提供这个资源。

IOC容器中创建、管理的对象，称之为：bean对象。

简单来说，各个组件只需要定义自身的功能，对于依赖部分只需声明一个接口即可，Spring 会自动为接口注入对应的实例对象

而又依赖关系的对象将实例化的可以将实例化的步骤转移到 Spring 容器，Spring 容器会自动将标注为 Bean 的类进行实例化并注入到依赖模块中，从而实现模块间的解耦

可以视为一个网络，原本是很多计算机之间互相通信（依赖），但是现在有个管理员即 Spring 容器，各个计算机都搭建与管理员的通信信道（控制反转），管理员会负责牵线连接不同计算机之间的通信信道（即依赖注入），这样就不需要各个计算机自己去搭建固定的通信信道，只需向管理员请求通信即可动态的与其他计算机进行通信

数据操作

数据库的操作就不细说了，基本的增删查改是必须要的。但是在后端开发中需要访问修改数据库，这就需要使用 Java 程序操作数据库，一种解决方式是 MyBatis。

  • MyBatis是一款优秀的 持久层 框架，用于简化JDBC的开发。

    • 持久层：指的是就是数据访问层(dao)，是用来操作数据库的。

    • 框架：是一个半成品软件，是一套可重用的、通用的、软件基础代码模型。在框架的基础上进行软件开发更加高效、规范、通用、可拓展。

    • JDBC： ( Java DataBase Connectivity )，就是使用Java语言操作关系型数据库的一套API。

  • MyBatis本是 Apache的一个开源项目iBatis，2010年这个项目由apache迁移到了google code，并且改名为MyBatis 。2013年11月迁移到Github。

  • 官网：https://mybatis.org/mybatis-3/zh/index.html

MyBatis 的功能就是解析代码中的 SQL 语句，然后操作数据库并返回结果，还有个注意点是mybatis中，使用了数据库连接池技术，避免频繁的创建连接、销毁连接而带来的资源浪费，简而言之就是避免每次执行 SQL 语句都要连接、销毁连接数据库的问题，具体解决思路类似线程池。常见的数据库连接池有：

常见的数据库连接池：

  • C3P0
  • DBCP
  • Druid
  • Hikari (springboot默认)

现在使用更多的是：Hikari(Tomcat 自带)、Druid （性能更优越）

登录校验

登录校验指的是我们在服务器端接收到浏览器发送过来的请求之后，首先我们要对请求进行校验。先要校验一下用户登录了没有，如果用户已经登录了，就直接执行对应的业务操作就可以了；如果用户没有登录，此时就不允许他执行相关的业务操作，直接给前端响应一个错误的结果，最终跳转到登录页面，要求他登录成功之后，再来访问对应的数据。

HTTP协议是无状态协议，一次请求都是独立的，下一次请求并不会携带上一次请求的数据，要想解决登录校验的问题，有两个思路：

  1. 在用户登录成功后，需要将用户登录成功的信息存起来，记录用户已经登录成功的标记。
  2. 在浏览器发起请求时，需要在服务端进行统一拦截，拦截后进行登录校验。

程序中所开发的查询功能、删除功能、添加功能、修改功能，都需要使用以上套路进行登录校验。此时就会出现：相同代码逻辑，每个功能都需要编写，就会造成代码非常繁琐。为了简化这块操作，可以使用一种技术：统一拦截技术。

通过统一拦截的技术，可以来拦截浏览器发送过来的所有的请求，拦截到这个请求之后，就可以通过请求来获取之前所存入的登录标记，在获取到登录标记且标记为登录成功，就说明用户已经登录了。

要完成以上操作，会涉及到web开发中的两个技术：

  1. 会话技术
  2. 统一拦截技术

而统一拦截技术现实方案也有两种：

  1. Servlet规范中的Filter过滤器
  2. Spring提供的interceptor拦截器

会话技术

在web开发当中，会话指的就是浏览器与服务器之间的一次连接，我们就称为一次会话，一次会话中可以包含多次请求和响应。

会话跟踪：一种维护浏览器状态的方法，服务器需要识别多次请求是否来自于同一浏览器，以便在同一次会话的多次请求间共享数据。

会话跟踪技术有两种：

  1. Cookie（客户端会话跟踪技术）
    • cookie 是客户端会话跟踪技术，它是存储在客户端浏览器的，其具体方法为：浏览器第一次发起请求来请求服务器的时候，在服务器端设置一个cookie，用于标志用户相关信息，而后的响应与请求均携带cookie，即可实现会话跟踪
    • cookie 它是 HTP 协议当中所支持的技术，一切都是自动化进行的
    • 优点：HTTP协议中支持的技术（像Set-Cookie 响应头的解析以及 Cookie 请求头数据的携带，都是浏览器自动进行的，是无需手动操作的）
    • 缺点：
      • 移动端APP(Android、IOS)中无法使用Cookie
      • 不安全，用户可以自己禁用Cookie
      • Cookie不能跨域（跨域指通信过程中 协议、IP、端口 的组合标记，任一不同则为不同的域）
  2. Session（服务端会话跟踪技术）
    • 数据存储在储在服务
    • 浏览器在第一次请求服务器的时候，服务器会自动的创建一个会话对象Session 。而每一个会话对象Session ，它有一个ID。服务器端在给浏览器响应数据的时候，它会将 Session 的 ID 通过 Cookie 响应给浏览器。后续的每一次请求当中，都会将 Cookie 的数据获取出来，并且携带到服务端
    • 优点：Session是存储在服务端的，安全
    • 缺点：
      • 服务器集群环境下无法直接使用Session
      • 移动端APP(Android、IOS)中无法使用Cookie
      • 用户可以自己禁用Cookie
      • Cookie不能跨域
  3. 令牌技术
    • 所谓令牌，其实就是一个用户身份的标识，其实本质是一个字符串。
    • 在浏览器发起请求登录成功后，会生成一个令牌作为用户的合法身份凭证。接下来响应数据的时候将令牌响应给前端，前端程序会保存令牌（Cookie或其他存储空间）。在后续的每一次请求当中，都需要将令牌携带到服务端。服务端会校验令牌的有效性。在同一次会话的多次请求之间，可以将共享的数据存储在令牌中
    • 优点：
      • 支持PC端、移动端
      • 解决集群环境下的认证问题
      • 减轻服务器的存储压力（无需在服务器端存储）
    • 缺点：需要自己实现（包括令牌的生成、令牌的传递、令牌的校验）

令牌计技术的一种实现方式：JWT

JWT全称：JSON Web Token （官网：https://jwt.io/）

  • 定义了一种简洁的、自包含的格式，用于在通信双方以json数据格式安全的传输信息。由于数字签名的存在，这些信息是可靠的。

    简洁：是指jwt就是一个简单的字符串。可以在请求参数或者是请求头当中直接传递。

    自包含：指的是jwt令牌，看似是一个随机的字符串，但是我们是可以根据自身的需求在jwt令牌中存储自定义的数据内容。如：可以直接在jwt令牌中存储用户的相关信息。

    简单来讲，jwt就是将原始的json数据格式进行了安全的封装，这样就可以直接基于jwt在通信双方安全的进行信息传输了。

JWT的组成： （JWT令牌由三个部分组成，三个部分之间使用英文的点来分割）

  • 第一部分：Header(头）， 记录令牌类型、签名算法等。 例如：{"alg":"HS256","type":"JWT"}

  • 第二部分：Payload(有效载荷），携带一些自定义信息、默认信息等。 例如：{"id":"1","username":"Tom"}

  • 第三部分：Signature(签名），防止Token被篡改、确保安全性。将header、payload，并加入指定秘钥，通过指定签名算法计算而来。

签名的目的就是为了防jwt令牌被篡改，而正是因为jwt令牌最后一个部分数字签名的存在，所以整个jwt 令牌是非常安全可靠的。一旦jwt令牌当中任何一个部分、任何一个字符被篡改了，整个令牌在校验的时候都会失败，所以它是非常安全可靠的。

JWT通过 base64编码将 JSON格式数据转为字符串

JWT令牌最典型的应用场景就是登录认证：

  1. 在浏览器发起请求来执行登录操作，此时会访问登录的接口，如果登录成功之后，我们需要生成一个jwt令牌，将生成的 jwt令牌返回给前端。
  2. 前端拿到jwt令牌之后，会将jwt令牌存储起来。在后续的每一次请求中都会将jwt令牌携带到服务端。
  3. 服务端统一拦截请求之后，先来判断一下这次请求有没有把令牌带过来，如果没有带过来，直接拒绝访问，如果带过来了，还要校验一下令牌是否是有效。如果有效，就直接放行进行请求的处理。

统一拦截技术

Filter
  • Filter表示过滤器，是 JavaWeb三大组件(Servlet、Filter、Listener)之一。
  • 过滤器可以把对资源的请求拦截下来，从而实现一些特殊的功能
    • 使用了过滤器之后，要想访问web服务器上的资源，必须先经过滤器，过滤器处理完毕之后，才可以访问对应的资源。
  • 过滤器一般完成一些通用的操作，比如：登录校验、统一编码处理、敏感字符处理等。
Interceptor
  • Interceptor 表示拦截器，是一种动态拦截方法调用的机制，类似于过滤器。
  • 拦截器是Spring框架中提供的，用来动态拦截控制器方法的执行。

拦截器的作用：

  • 拦截请求，在指定方法调用前后，根据业务需要执行预先设定的代码。

总的流程如下所示，其中Spring的Web环境中提供了一个非常核心的Servlet：DispatcherServlet（前端控制器），所有请求都会先进行到DispatcherServlet，再将请求转给Controller。

image-20231113191220858

全局异常处理

简单来说就是定义一个全局异常处理器统筹处理三层结构中的异常。

怎么样定义全局异常处理器？

  • 定义全局异常处理器非常简单，就是定义一个类，在类上加上一个注解@RestControllerAdvice，加上这个注解就代表我们定义了一个全局异常处理器。
  • 在全局异常处理器当中，需要定义一个方法来捕获异常，在这个方法上需要加上注解@ExceptionHandler。通过@ExceptionHandler注解当中的value属性来指定我们要捕获的是哪一类型的异常。

AOP

AOP英文全称：Aspect Oriented Programming（面向切面编程、面向方面编程），即面向特定方法编程。

AOP的作用：在程序运行期间在不修改源代码的基础上对已有方法进行增强（无侵入性: 解耦）。

AOP的主流实现方式就是动态代理。Spring的AOP是Spring框架的高级技术，旨在管理bean对象的过程中底层使用动态代理机制，对特定的方法进行编程(功能增强)。常见的应用场景如下：

  • 记录系统的操作日志
  • 权限控制
  • 事务管理：我们前面所讲解的Spring事务管理，底层其实也是通过AOP来实现的，只要添加@Transactional注解之后，AOP程序自动会在原始方法运行前先来开启事务，在原始方法运行完毕之后提交或回滚事务

AOP面向切面编程的一些优势：

  • 代码无侵入：没有修改原始的业务方法，就已经对原始的业务方法进行了功能的增强或者是功能的改变

  • 减少了重复代码

  • 提高开发效率

  • 维护方便

核心概念：

  1. 连接点：JoinPoint，可以被AOP控制的方法（暗含方法执行时的相关信息）
  2. 通知：Advice，指哪些重复的逻辑，也就是共性功能（最终体现为一个方法）
    • 就是动态代理做了些什么事情
  3. 切入点：PointCut，匹配连接点的条件，通知仅会在切入点方法执行时被应用
    • 就是筛选条件，指示目标方法是哪些，是一个类似正则的表达式
  4. 切面：Aspect，描述通知与切入点的对应关系（通知+切入点）
  5. 目标对象：Target，通知所应用的对象
--- ♥ end ♥ ---

欢迎关注我呀~