Java 模板技術

1、起源與現狀：
關於Template和JSP的起源還要追述到Web開發的遠古年代，那個時候的人們用CGI來開發web應用，在一個CGI程序中寫HTML標籤。
在這以後世界開始朝不一樣的方向發展：sun公司提供了相似於CGI的servlet解決方案，可是不管是CGI仍是servlet都面對同一個問題：在程序裏寫html標籤，不管如何都不是一個明智的解決方案。因而sun公司於1999年推出了JSP技術。而在另外一個世界裏，以PHP和ASP爲表明的scriptlet頁面腳本技術開始普遍應用。
不過即使如此，問題並無結束，新的問題出現了：業務和HTML標籤的混合，這個問題不只致使頁面結構的混亂，同時也使代碼自己難以維護。
因而來自起源於70年代後期的MVC模式被引入開發。MVC的三個角色：Model——包含除UI的數據和行爲的全部數據和行爲。View是表示UI中模型的顯示。任何信息的變化都由MVC中的第三個成員來處理——控制器。
在以後的應用中，出現了技術的第一次飛躍：前端的顯示邏輯和後端的業務邏輯分離，COM組件或EJB或CORBA用於處理業務邏輯，ASP、JSP以及PHP被用於前端的顯示。這個就是Web開發的Model 1階段（頁面控制器模式）。
不過這個開發模式有不少問題：
一、頁面中必須寫入Scriptlet調用組件以得到所必需的數據。
二、處理顯示邏輯上Scriptlet代碼和HTML代碼混合交錯。
三、調試困難。JSP被編譯成servlet，頁面上的調試信息不足以定位錯誤。

這一切都是由於在Model 1中並無分離視圖和控制器。徹底分離視圖和控制器就成了必須。這就是Model 2。它把Model 1中未解決的問題——分離對組件（業務邏輯）的調用工做，把這部分工做移植到了控制器。如今彷佛完美了，不過等等，原來的控制器從頁面中分離後，頁面所需的數據怎麼得到，誰來處理頁面顯示邏輯？兩個辦法：1. 繼續利用asp，php或者jsp等機制，不過因爲它們是運行在web環境下的，他們所要顯示的數據（後端邏輯產生的結果）就須要經過控制器放入request流中；2. 使用新手法——模板技術，使用獨立的模板技術因爲脫離的了web環境，會給開發測試帶來至關的便利。至於頁面所需數據傳入一個POJO就行而不是request對象。
模板技術最早開始於PHP的世界，出現了PHPLIB Template和FastTemplate這兩位英雄。不久模板技術就被引入到java web開發世界裏。目前比較流行的模板技術有：XSTL，Velocity，JDynamiTe，Tapestry等。另外由於JSP技術畢竟是目前標準，至關的系統仍是利用JSP來完成頁面顯示邏輯部分，在Sun公司的JSTL外，各個第三方組織也紛紛推出了本身的Taglib，一個表明是struts tablib。

2、 模板技術分析：
模板技術從本質上來說，它是一個佔位符動態替換技術。一個完整的模板技術須要四個元素：0. 模板語言，1. 包含模板語言的模板文件，2. 擁有動態數據的數據對象，3. 模板引擎。如下就具體討論這四個元素。（在討論過程當中，我只列舉了幾個不一樣特色技術，其它技術或有雷同就不重複了）
模板語言： 模板語言包括：變量標識和表達式語句。根據表達式的控制力不一樣，能夠分爲強控制力模板語言和弱控制力模板語言。而根據模板語言與HTML的兼容性不一樣，又能夠分爲兼容性模板語言和非兼容性模板語言。
模板語言要處理三個要點：
標量標記。把變量標識插入html的方法不少。其中一種是使用相似html的標籤；另外一種是使用特殊標識，如Velocity或者JDynamiTe；第三種是擴展html標籤，如tapestry。採用何種方式有着不少考慮，一個比較常見的考慮是「所見即所得」的要求。
條件控制。這是一個很棘手的問題。一個簡單的例子是某物流陪送系統中，物品數低於必定值的要高亮顯示。不過對於一個具體複雜顯示邏輯的狀況，條件控制彷佛不可避免。當你把相似於count 引入，就象咱們當初在ASP和PHP中所作得同樣，咱們將不得再也不一次面對scriptlet嵌入網頁所遇到的問題。我相信你和我同樣並不認爲這是一個好得的編寫方式。實際上並不是全部的模板技術都使用條件控制，不少已有的應用如PHP上中的以及我曾見過一個基於ASP.NET的應用，固然還有Java的JDynamiTe。這樣網頁上沒有任何邏輯，不過這樣作的代價是把高亮顯示的選擇控制移交給編程代碼。你必需作個選擇。也許你也象我同樣既不想在網頁中使用條件控制，也不想在代碼中寫html標記，可是這個顯示邏輯是無可逃避的（若是你不想被你的老闆抄魷魚的話），一個可行的方法是用CSS，在編程代碼中決定採用哪一個css樣式。特別是CSS2技術，其selector機制，能夠根據html類型甚至是element的attributes來apply不一樣的樣式。
迭代（循環）。在網頁上顯示一個數據表單是一個很基本的要求，使用集合標籤將不可避免，不過幸運的是，它一般很簡單，並且夠用。特別值得一提的是PHP的模板技術和JDynamiTe技術利用html的註釋標籤很簡單的實現了它，又保持了「所見既所得」的特性。
下面是一些技術的比較：
Velocity
變量定義：用$標誌
表達式語句：以#開始
強控制語言：變量賦值：#set $this = "Velocity"
外部引用：#include ( $1 )
條件控制：#if …. #end
非兼容語言 JDynamiTe
變量定義：用{}包裝
表達式語句：寫在註釋格式（<!-- ）中
弱控制語言
兼容語言
XSLT
變量定義：xml標籤
表達式：xsl標籤
強控制語言：外部引用：import，include
條件控制：if， choose…when…otherwise
非兼容語言
Tapestry
採用component的形式開發。
變量定義（組件定義）：在html標籤中加上jwcid
表達式語句：ognl規範
兼容語言
模板文件：
模板文件指包含了模板語言的文本文件。
模板文件因爲其模板語言的兼容性致使不一樣結果。與HTML兼容性的模板文件只是一個資源文件，其具備良好的複用性和維護性。例如JDynamiTe的模板文件不但能夠在不一樣的項目中複用，甚至能夠和PHP程序的模板文件互用。而如velocity的非兼容模板文件，因爲其事實上是一個腳本程序，複用性和可維護性大大下降。
擁有動態數據的數據對象：
模板文件包含的是靜態內容，那麼其所需的動態數據就須要另外提供。根據提供數據方式的不一樣能夠分爲3種：
Map：利用key/value來定位。這個是最多見的技術。如velocity的VelocityContext就是包含了map對象。
Example.vm：
Hello from $name in the $project project.
Example.java：
VelocityContext context = new VelocityContext();
context.put("name", "Velocity");
context.put("project", "Jakarta");
DOM：直接操做DOM數據對象，如XSLT利用XPath技術。
POJO：直接利用反射取得DTO對象，利用JavaBean機制取得數據。如Tapestry。
模板引擎：
模板引擎的工做分爲三步：

1. 取得模板文件並確認其中的模板語言符合規範。
   好比velocity，肯定#if有對應得#end等。Xml＋xslt的模型中，xml文件標籤是否完整等。 在完成這些工做後，模板引擎一般會把模板文件解析成一顆節點樹（包含模板文件的靜態內容節點和模板引擎所定義的特殊節點）。
2. 取得數據對象。
   該數據對象通常經過程序傳遞引用實現。現有的大量框架在程序底層完成，處理方式也各自不一樣，有兩種技術分別爲推技術和拉技術。推技術：controller調用set方法把動態數據注入，模板引擎經過get方法得到，典型表明：Struts；拉技術：模板引擎根據配置信息，找到與view對應的model，調用model的get方法取得數據，典型表明：Tapestry。
3. 合併模板文件（靜態內容）和數據對象（動態內容），並生成最終頁面。
   合併的機制通常以下，模板引擎遍歷這顆節點樹的每個節點，並render該節點，遇到靜態內容節點按正常輸入，遇到特殊節點就從數據對象中去得對應值，並執行其表達式語句（若是有的話）。
   如下詳細說明：
   Velocity
   Template template = Velocity.getTemplate("test.wm");
   Context context = new VelocityContext();
   context.put("foo", "bar");
   context.put("customer", new Customer());
   template.merge(context, writer);
   當調用Velocity.getTemplate 方法時，將調用ResourceManger的對應方法。
   ResourceManger先查看該模板文件是否在cache中，若是沒有就去獲取，生成resource對象並調用process()方法，肯定該模板是否有效，若是有效，則在內存中生成一個Node樹。
   當調用template.merge()時，遍歷這顆Node樹，並調用每一個Node的render方法。對於模板中的變量和對象Node，還將調用execute()方法，從context中取得value。
   注：ResourceManger在runtime/resource包下，Node在runtime/parser/node包下
   Tapestry
   Tapestry比較麻煩，先介紹一下http請求的處理過程。
   當httprequest請求到達時。該請求被ApplicationServlet捕獲，隨後ApplicationServlet經過getEngine取到對應的Engine，經過該engine的getService拿到對應的service，調用其service方法執行http請求。
   每一個service經過RequestCycle對象的getPage方法取得Page對象，並將其設置爲該Cycle對象的active Page。以後service調用renderResponse方法執行輸出。
   renderResponse調用page的getResponseWriter(output)取得writer對象，並把它傳給cycle.renderPage(writer)方法，該方法調用page的renderPage方法。
   Page執行renderPage時，首先判斷是否有listener的請求，若是有則處理listener請求；而後調用BaseComponentTemplateLoader的process方法把模板文件載入並造成一個component節點樹，依次執行節點的renderComponent方法。
   每一個component對象將經過ongl的機制取得對象屬性。並把該值寫入輸入流。
   例如：insert component
   protected void renderComponent(IMarkupWriter writer, IRequestCycle cycle) {
   if (cycle.isRewinding())
   return;
   Object value = getValue();
   if (value == null)
   return;
   String insert = null;
   Format format = getFormat();
   if (format == null) {
   insert = value.toString();
   }
   else{
   try{
   insert = format.format(value);
   }
   catch (Exception ex) {
   throw new ApplicationRuntimeException(
   Tapestry.format("Insert.unable-to-format",value),this, getFormatBinding().getLocation(), ex);
   }
   }
   String styleClass = getStyleClass();
   if (styleClass != null) {
   writer.begin("span");
   writer.attribute("class", styleClass);
   renderInformalParameters(writer, cycle);
   }
   if (getRaw())
   writer.printRaw(insert);
   else
   writer.print(insert);
   if (styleClass != null)
   writer.end(); //
   }
   getValue爲取得insert的value屬性。
   3、JSP技術分析
4. JSP技術：
   JSP，一個假裝後的servlet。web server會對任何一個jsp都生成一個對應jsp類，打開這個類，就會發現，jsp提供的是一個代碼生成機制，把jsp文件中全部的scriptlet原封不動的copy的到生成的jsp類中，同時調用println把全部的html標籤輸出。
   Test.jsp：
   
   

   The jsp test file

   
   
   
   Test_jsp.java:
   package org.apache.jsp;
   import javax.servlet.;
   import javax.servlet.http.;
   import javax.servlet.jsp.;
   import org.apache.jasper.runtime.;
   public class Test _jsp extends HttpJspBase {
   private static java.util.Vector _jspx_includes;
   public java.util.List getIncludes() {
   return _jspx_includes;
   }
   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;
   out.write("/r/n");
   out.write(" /r/n");out.write("/r/n");
   out.write("/r/n ");
   out.write("/r/n/t ");
   out.write("

   /r/n/t "); out.write("The jsp test file"); out.write("/r/n/t "); out.write("

   /r/n");
   out.write("/r/n");
   out.write("");
   } 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);
   }
   }
   }
5. Taglib技術：
   Taglib做爲jsp之上的輔助技術，其工做本質依託與jsp技術，也是自定義標籤翻譯成java代碼，不過此次和jsp略有不一樣，它還要通過幾個過程。
   先來看一下，實現一個tag的2個要點：
6. 提供屬性的set方法，此後這個屬性就能夠在jsp頁面設置。以jstl標籤爲例 c:out value=""/，這個value就是jsp數據到tag之間的入口。因此tag裏面必須有一個setValue方法，具體的屬性能夠不叫value。例如setValue(String data){this.data = data;}。這個「value」的名稱是在tld裏定義的。取什麼名字均可以，只需tag裏提供相應的set方法便可。
7. 處理 doStartTag 或 doEndTag 。這兩個方法是 TagSupport提供的。 仍是以c:out value=""/爲例，當jsp解析這個標籤的時候，在「<」處觸發 doStartTag 事件，在「>」時觸發 doEndTag 事件。一般在 doStartTag 裏進行邏輯操做，在 doEndTag 裏控制輸出。
   在處理tag的時候：
8. 從tagPool中取得對應tag。
   � 爲該tag設置頁面上下文。
   � 爲該tag設置其父tag，若是沒有就爲null。
   � 調用setter方法傳入標籤屬性值tag，若是該標籤沒有屬性，此步跳過。
   � 調用doStartTag方法，取的返回值。

若是該標籤有body，根據doStartTag返回值肯定是否pop該標籤內容。若是要pop其body，則：setBodyContent()，在以後，doInitBody()。若是該標籤沒有body，此步跳過。
� 調用doEndTag()以肯定是否跳過頁面剩下部分。
� 最後把tag類返還給tagPool。
tag類爲：
package my.customtags;
import javax.servlet.jsp.JspWriter;
import javax.servlet.jsp.PageContext;
import javax.servlet.jsp.tagext.TagSupport;
public class Hidden extends TagSupport{
String name;
public Hidden(){ name = ""; }
public void setName(String name){ this.name = name; }
public void release(){ value = null; }
public int doStartTag(){ return EVAL_BODY_INCLUDE；}
public int doEndTag() throws JspTagException{
try{ pageContext.getOut().write(", you are welcome"); }
catch(IOException ex){ throw new JspTagException("Error!"); }
return EVAL_PAGE;
}
}
Jsp頁面：

生成的jsp代碼：
my.customtags.Hidden _jspx_th_my_hidden_11 = (my.customtags.Hidden) _jspx_tagPool_my_hidden_name.get(my.customtags.Hidden.class);
_jspx_th_my_hidden_11.setPageContext(pageContext);
_jspx_th_my_hidden_11.setParent(null);
_jspx_th_my_hidden_11.setName("testname");
int _jspx_eval_my_hidden_11 = _jspx_th_my_hidden_11.doStartTag();
if (_jspx_th_my_hidden_11.doEndTag() == javax.servlet.jsp.tagext.Tag.SKIP_PAGE)
return true;
_jspx_tagPool_my_hidden_name.reuse(_jspx_th_my_hidden_11);
return false;
Taglib技術提供兩個機制，Body和non-若是該標籤有body，根據doStartTag返回值肯定是否pop該標籤內容。若是要pop其body，則：setBodyContent()，在以後，doInitBody()。若是該標籤沒有body，此步跳過。
� 調用doEndTag()以肯定是否跳過頁面剩下部分。
� 最後把tag類返還給tagPool。
tag類爲：
package my.customtags;
import javax.servlet.jsp.JspWriter;
import javax.servlet.jsp.PageContext;
import javax.servlet.jsp.tagext.TagSupport;
public class Hidden extends TagSupport{
String name;
public Hidden(){ name = ""; }
public void setName(String name){ this.name = name; }
public void release(){ value = null; }
public int doStartTag(){ return EVAL_BODY_INCLUDE；}
public int doEndTag() throws JspTagException{
try{ pageContext.getOut().write(", you are welcome"); }
catch(IOException ex){ throw new JspTagException("Error!"); }
return EVAL_PAGE;
}
}
Jsp頁面：

生成的jsp代碼：
my.customtags.Hidden _jspx_th_my_hidden_11 = (my.customtags.Hidden) _jspx_tagPool_my_hidden_name.get(my.customtags.Hidden.class);
_jspx_th_my_hidden_11.setPageContext(pageContext);
_jspx_th_my_hidden_11.setParent(null);
_jspx_th_my_hidden_11.setName("testname");
int _jspx_eval_my_hidden_11 = _jspx_th_my_hidden_11.doStartTag();
if (_jspx_th_my_hidden_11.doEndTag() == javax.servlet.jsp.tagext.Tag.SKIP_PAGE)
return true;
_jspx_tagPool_my_hidden_name.reuse(_jspx_th_my_hidden_11);
return false;
Taglib技術提供兩個機制，Body和non-Body致使了taglib的出現了兩個分支：Display Tag和Control Tag， 前者在java code中嵌入了html標籤，至關與一個web component，然後者則是另外一種模板腳本。
4、兩種技術方案的比較：

1. 技術學習難易度
   模板技術。使用模板技術，第一點就是必須學習模板語言，尤爲是強控制的模板語言。因而模板語言自己的友好性變的尤其重要。如下依據友好性，表現力以及複用性三點爲主基點比較了一下幾種模板技術。
   Velocity：
   Turbine項目（jakarta.apache.org/Turbine）採用了…
2. 友好性不夠。理由： 強控制類型，出現頁面顯示控制代碼和html混合。與Html的不兼容，沒法所見即所得。遇到大的HTML頁面，從一個 「#if」找到對應的 「#end」也是很痛苦的一件事情。
3. 表現力強。理由：強控制語言。
4. 複用性弱。理由：模板腳本和頁面代碼混合。
   XSLT
   Cocoon項目（cocoon.apache.org/）採用XML + XSLT的方法。CSDN社區也是採用此方案。
5. 內容和顯示風格分離，這點XSLT作的最好。
6. 速度慢。理由：XSLT的使用XPath，因爲是要解析DOM樹，當XML文件大時，速度很慢。
7. 友好性不夠。理由：因爲沒有HTML文件，根本看不到頁面結構、顯示風格和內容。XSL語法比較難以掌握，因爲沒有「所見即所得」編輯工具，學習成本高。
8. 表現力強。理由：強控制語言。
9. 複用性弱。理由：xsl標籤和html標籤混合。
   JDynamiTe
10. 表現力中等。理由：弱控制語言。
11. 友好性強。理由：所見即所得的效果。在模板件中的ignore block在編輯條件下可展現頁面效果，而在運行中不會被輸出。
12. 複用性強。理由：利用html標籤。 Tapestry
13. 友好性中等。理由：整個Tapestry頁面文件都是HTML元素。可是因爲component會重寫html標籤，其顯示的樣子是否正確，將不預測。
14. 表現力強。理由：強控制語言。
15. 複用性強。理由：擴展了HTML元素的定義。
    在JSP中大量的使用TagLib，可以使得JSP的頁面結構良好，更符合XML格式，並且可以重用一些頁面元素。但TagLib的編譯以後的代碼龐大而雜亂。TabLib很不靈活，能完成的事情頗有限。TabLib代碼自己的可重用性受到TagSupport定義的限制，不是很好。 另外是，我不得不認可的一件事是，TagLib的編寫自己不是一件愉快的事情，事實我我的很反對這種開發方式。
16. 技術使用難易度
    模板技術：模板技術自己脫離了Web環境，能夠在不啓動Web server得狀況下進行開發和測試，一旦出錯詳細的信息易於錯誤的定位。因爲模板引擎的控制，頁面中將只處理顯示邏輯（儘管其可能很複雜）
    JSP技術：工做在Web環境下，開發測試必定要運行web server。此外，一些TagLib可以產生新的標籤，頁面的最終佈局也必須在web環境下才能夠肯定。測試時出錯信息不明確，特別是TagLib得存在，極不容易定位。因爲其本質是程序，很容易在其中寫入業務邏輯，甚至於數據庫鏈接代碼，形成解耦的不完全。
17. 總結模板技術更加專一於頁面的顯示邏輯，有效幫助開發人員分離視圖和控制器。在學習，開發和測試都更加容易。JSP技術自己是一個早期的技術，自己並無提出足夠的方式來分離視圖和控制器。相反，我認爲其自己是鼓勵開發人員不作解耦，由於在JSP代碼中插入業務邏輯是如此的容易。