EJB3架构介绍与入门指南

# EJB 3 架构介绍与入门指南 ## 1. Java EE 架构概述 现代企业应用程序的职责通常分布在多个层次上，常见的是三层架构模型，包括表示层、业务层和数据库层： - **表示层**：负责呈现用户界面并处理与最终用户的交互。 - **业务层**：负责执行业务逻辑。 - **数据库层**：负责存储业务数据，通常使用关系数据库管理系统。 分层在计算机科学中被广泛用于管理复杂性，每个层都有其独特的用途。 Java 平台企业版（Java EE）技术使用多层架构为企业应用程序提供服务。Java EE 应用程序基于 Java 且支持 Web，这意味着它们可以编写一次并部署在任何支持 Java EE 标准的容器上。应用服务器是容器所在的环境，但在实践中，我们通常不区分应用服务器和容器，这两个术语可以互换使用。Java EE 规范得到了许多商业供应商（如 Sun、IBM、Oracle、BEA Systems）以及开源项目（如 JBoss）的支持。 Java EE 表示层技术包括 Servlet、JSP 页面和 JSF 组件。这些组件为业务应用程序开发，然后部署并运行在 Web 容器中。客户端可以通过浏览器或小程序与 Web 容器进行交互，通信通常使用 HTTP 或 HTTPS 协议。 Enterprise JavaBeans 版本 3（EJB 3）是 Java EE 版本 5（Java EE 5）为业务层提供的技术。在 Java EE 5 中，业务层进一步细分为业务处理层和持久化层。在 EJB 3 中，业务处理组件是会话 bean 和消息驱动 bean，它们为业务应用程序开发并部署在 EJB 容器中运行。持久化层的组件是实体，通过持久化提供程序或持久化引擎将其持久化到数据库层。持久化引擎实现了另一个规范，即 Java 持久化 API（JPA）。EJB 3 和 JPA 都是规范，有许多组织提供它们的实现，这两个规范都可以从 http://www.jcp.org/en/jsr/detail?id=220 下载。 Java EE 5 架构总结如下： | 层次 | 组件 | | ---- | ---- | | 客户端层 | 网页浏览器、小程序、Java 应用程序客户端 | | 表示层（Web 层） | Servlet、JSP 页面、JSF 组件 | | 业务层 | 业务逻辑层（会话 bean、消息驱动 bean）、持久化层（实体） | | 数据库层 | 关系数据库 | ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(客户端层):::process --> B(表示层 - Web 层):::process B --> C(业务层):::process C --> D(数据库层):::process B1(Servlet):::process --> B B2(JSP 页面):::process --> B B3(JSF 组件):::process --> B C1(业务逻辑层):::process --> C C2(持久化层):::process --> C C11(会话 bean):::process --> C1 C12(消息驱动 bean):::process --> C1 C21(实体):::process --> C2 D1(关系数据库):::process --> D ``` 需要注意的是，三层模型在这里变成了五层模型。客户端/Web 层与业务逻辑/持久化层之间的区别并不总是很明确，因此我们通常将 Java EE 架构简单地称为 n 层或多层架构。Java EE 容器还提供了许多其他服务，如 Web 服务、Java 消息服务（JMS）和资源适配器。 从图中可以看出，我们可以直接从 Java SE 应用程序（如 Swing）访问 EJB，而无需通过 Web 容器。Java 应用程序可以是独立的，也可以从应用程序客户端容器（ACC）运行。ACC 使在 EJB 容器外部的自己的 Java 虚拟机（JVM）中执行的客户端能够访问有限数量的 Java EE 服务。 ## 2. EJB 3 架构 EJB 3 架构为开发分布式、面向对象、基于组件的业务应用程序提供了标准。在 EJB 框架中开发的组件是会话 bean 和消息驱动 bean，统称为 EJB。这些通常是相对粗粒度的对象，封装了一个业务流程。它们之所以被称为组件，是因为 EJB 可以组合起来创建一个业务应用程序。此外，如果 EJB 设计良好，它们可以被其他应用程序重用。EJB 是分布式的，因为它们可以驻留在不同的计算机服务器上，并可以由网络上不同系统的远程客户端调用。 ### 2.1 会话 bean 会话 bean 必须有一个业务接口，可以是远程接口或本地接口。远程客户端调用会话 bean 的远程接口，而会话 bean 及其客户端可能驻留在同一个 JVM 实例中，在这种情况下，客户端调用会话 bean 的本地接口。 ### 2.2 消息驱动 bean 消息驱动 bean 是 JMS 消息的异步接收者。客户端（可以是 Java 应用程序或 Java EE 组件，如会话 bean）将 JMS 消息发送到消息队列或主题。消息队列或主题可以由 Java EE 容器管理，也可以由专用的 JMS 服务器管理。 EJB 部署并运行在一个容器中，该容器旨在使应用程序具有可扩展性、支持多用户并保证线程安全。EJB 容器还提供了企业级业务应用程序可能需要的许多服务。 与会话 bean 和消息驱动 bean 不同，实体是相对细粒度的对象，具有较长的生命周期并且需要持久化。在 EJB 3 之前，实体 bean 扮演实体的角色，并被定义为可远程访问的组件，就像会话 bean 和消息驱动 bean 一样。在 EJB 3 中，实体是 Java 对象，因此可以利用面向对象的特性，如继承和多态，而实体 bean 则无法做到这一点。在 EJB 3 中，实体由实现 JPA 规范的持久化提供程序或持久化引擎进行持久化。这个持久化引擎可以在 EJB 容器内运行，也可以在不需要其他 EJB 服务的业务应用程序的容器外运行。 严格来说，EJB 作为可远程访问的组件，仅包括会话 bean 和消息驱动 bean，不包括实体。但在一般情况下，除非特定上下文需要区分，否则我们提到 EJB 时通常会包括实体。当我们提到 EJB 组件时，指的是会话 bean 和消息驱动 bean，而不包括实体。由于 EJB 基于 Java，因此可以编写一次并部署在任何支持 EJB 标准的应用服务器上。 ### 2.3 EJB 容器服务 EJB 容器提供了大量的服务，以下是一些主要的服务： - **并发支持**：EJB 容器支持并发，所有 EJB 组件都是线程安全的。 - **实例池化**：EJB 容器为 EJB 组件实例提供池化，这有助于提高 EJB 架构的可扩展性。 - **命名服务**：EJB 容器提供 Java 命名和目录接口（JNDI），用于访问 EJB 或任何其他容器管理的资源，如 JMS 队列连接。在 EJB 3 中，还提供了一种基于注解的更简单的依赖注入机制，在很多情况下可以替代 JNDI。 - **远程方法调用**：所有 EJB 3 容器都支持 Java RMI - IIOP（通过 Internet Inter - Orb 协议运行的远程方法调用），这使得客户端可以远程访问会话 bean。客户端不需要知道所调用的 EJB 是远程的还是本地的（即是否驻留在同一个 JVM 中），这种特性称为位置透明性。 - **事务管理**：业务系统通常具有事务性，EJB 提供容器管理的事务服务。 - **消息支持**：EJB 通过提供基于 JMS 的消息驱动 bean 支持消息传递。 - **调度功能**：EJB 提供基本的调度功能，即定时器服务。 - **拦截器服务**：EJB 3 的一个新特性是拦截器服务，它允许将 EJB 组件的通用、次要方面与任何业务逻辑分离，该概念基于面向方面编程（AOP）。 - **Web 服务转换**：EJB 允许将无状态会话 bean 转换为 Web 服务。 - **安全标准**：EJB 为安全的认证和授权方面提供标准。认证用于验证用户的身份，授权用于控制用户对应用程序或应用程序部分的访问。 - **实体持久化**：大多数业务应用程序需要实体持久化服务，在 EJB 3 中，该服务由容器委托给 Java 持久化 API（JPA）持久化引擎。 ### 2.4 JPA 持久化引擎 许多应用程序不需要 EJB 容器提供的服务，但仍然需要持久化服务。因此，JPA 作为一个单独的规范发布，运行在 EJB 容器外的应用程序也可以使用 JPA 服务。JPA 的主要服务包括： - **实体管理器**：提供持久化、事务管理和管理实体生命周期的服务。 - **对象/关系映射**：提供对象/关系元数据注解，用于将实体映射到关系数据库表。 - **Java 持久化查询语言（JPQL）**：用于检索持久化的实体。 虽然 JPA 规范是最近发布的，但它借鉴了与 Hibernate 和 Oracle Toplink 等产品相关的对象/关系映射技术。这些产品已经存在多年，例如 Toplink 已经有十多年的历史。JPA 规范尤其大量借鉴了这两个产品。此外，Toplink 和 Hibernate 是许多 EJB 3 容器的实际默认持久化引擎。例如，Sun 的 GlassFish 容器和 Oracle Application Server 11g 都使用 Toplink 作为嵌入式持久化引擎，而 JBoss EJB 3 容器使用 Hibernate 作为嵌入式持久化引擎。不过，这些都是可插拔的默认设置，例如也可以在 GlassFish 中使用 Hibernate。 ### 2.5 EJB 3 与早期版本的比较 EJB 3 引入的主要特性可以总结如下： - **简化的持久化 API**：与 EJB 2.x 相比，EJB 3 在持久化处理上有了很大改进。在 EJB 3 之前，实体 bean 与关系表之间的对象/关系映射非常有限，并且不支持继承和多态。而 EJB 3 中的实体是真正的 Java 对象。 - **元数据注解**：元数据注解首次在 Java SE 5 中引入，因此开发 EJB 3 应用程序时必须使用该版本或更高版本的 Java。元数据注解可以作为 XML 部署描述符的替代，用于配置 EJB 组件和指定实体的对象/关系映射，但在这两种情况下也可以使用部署描述符。 - **改进的查询语言**：早期版本的 EJB 查询语言（EJB QL）相对有限，而 JPA 的 JPQL 提供了许多增强功能，如投影、GROUP BY 和 HAVING 子句、连接、子查询、动态查询、带参数的查询以及批量更新和删除操作。 - **默认值的使用**：EJB 3 广泛使用默认值，大多数元数据注解不需要指定元素或参数，默认值通常是常见的、预期的行为。只有在需要配置特殊行为时才需要指定注解元素。 - **依赖注入**：依赖注入首次在 Spring 框架中出现，在 EJB 3 中作为查找容器管理资源的替代方法引入，可替代 JNDI。 - **会话 bean 的简化**：在 EJB 3 中，不再需要指定组件和主接口，并且会话 bean 类不再需要实现许多回调接口，除非应用程序确实需要这些接口。只有在需要时，会话 bean 才会实现这些生命周期回调方法。 ## 3. 入门指南 ### 3.1 安装 GlassFish 在安装 GlassFish 之前，请确保您的工作站上安装了 Java 开发工具包（JDK）的版本 5 或更高版本，您可以从 http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp 下载。这里我们使用的是 JDK 5.0 Update 12。 安装步骤如下： 1. 设置环境变量 `JAVA_HOME` 指向 JDK 的安装目录，并将 `%JAVA_HOME%\bin` 添加到 `PATH` 环境变量中。具体操作是：点击开始菜单中的“控制面板”，然后双击“系统”图标，选择“系统属性”框中的“高级”选项卡，最后点击“环境变量”按钮。 2. 从 https://glassfish.dev.java.net// 下载版本等于或高于 V2b41d 的 GlassFish 到您想要安装的目录。这里使用的下载文件是 `glassfish - installer - v2 - b41d.jar`。在下载的 jar 文件所在的目录中，运行以下命令： ```bash java -Xmx256m -jar glassfish-installer-v2-b41d.jar ``` 这将解压文件并创建 `glassfish` 子目录。 3. 设置环境变量 `GLASSFISH_HOME` 指向 GlassFish 的安装目录，并将 `%GLASSFISH_HOME%\bin` 添加到 `PATH` 环境变量中。 4. 设置环境变量 `ANT_HOME` 指向 Ant 的安装目录。GlassFish 附带了 Ant 构建工具，安装的 Ant 目录将是 `glassfish\lib\ant`。如果您已经安装了版本等于或高于 1.6.5 的 Ant，请相应地设置 `ANT_HOME`。然后将 `%ANT_HOME%\bin` 添加到 `PATH` 环境变量中。 5. 切换到 `glassfish` 目录，通过运行 Ant 安装脚本完成安装： ```bash ant -f setup.xml ``` 安装过程可能会因为与现有软件的端口冲突而失败。如果出现这种情况，您需要编辑 `setup.xml` 文件。在文件中，您会看到以下设置默认属性的片段： ```xml <property name="domain.name" value="domain1"/> <property name="instance.name" value="server"/> <property name="admin.user" value="admin"/> <property name="admin.password" value="adminadmin"/> <property name="admin.port" value="4848"/> <property name="instance.port" value="8080"/> <property name="orb.port" value="3700"/> <property name="imq.port" value="7676"/> <property name="https.port" value="8181"/> <property name="glassfish.license" value="LICENSE.txt"/> ``` 修改冲突端口的值，然后再次运行安装脚本。 ### 3.2 测试安装 使用以下命令启动 GlassFish： ```bash asadmin start-domain domain1 ``` 如果启动成功，您应该会看到一些消息，其中包括管理控制台的 URL 和 Web 应用程序的 URL。在浏览器中输入 http://localhost:8080，如果 GlassFish 正确启动，您应该会看到相应的页面。 ### 3.3 访问管理控制台 在浏览器中输入 http://localhost:4848，默认用户名是 `admin`，默认密码是 `adminadmin`。输入这些信息后，您将进入管理控制台页面。管理控制台可用于许多任务，如创建和配置域、监控性能和部署应用程序。另一种部署应用程序的方法是使用命令行的 `asadmin` 工具。 ### 3.4 关闭 GlassFish 使用以下命令停止 GlassFish： ```bash asadmin stop-domain domain1 ``` ### 3.5 下载示例源代码 示例的源代码可以在相关网站上以 zip 文件的形式下载。下载文件并将其解压到您选择的驱动器和目录中。示例假设源代码已下载到 `C:\` 目录，子目录对应于各个章节，如 `C:\EJB3Chapter02`、`C:\EJB3Chapter03` 等。在运行任何脚本之前，请先查看 `readme` 文件。 ## 4. 会话 bean 概述 会话 bean 是一种 EJB 技术，用于封装业务流程或工作流。以下是关于会话 bean 的一些基本信息： ### 4.1 会话 bean 的用途 在面向对象分析和设计中，控制类封装了用例的业务逻辑，会话 bean 用于实现这样的控制类。例如，检查信用卡详细信息、转账和预订图书等操作都可能是会话 bean 的候选。会话 bean 是临时的，生命周期相对较短，它们不是持久化的，不会存储在数据库或其他永久文件系统中。但会话 bean 可以创建和更新持久化的实体。 ### 4.2 客户端与会话 bean 的交互 客户端通过调用会话 bean 中定义的一个或多个方法来与会话 bean 进行交互，这一系列的方法调用称为一个会话，这也是会话 bean 名称的由来。客户端可以是 Web 层客户端（如 Servlet 或 JSP 页面），也可以是独立的 Java 应用程序。 ### 4.3 会话 bean 的组成 与 EJB 2.x 一样，EJB 3 会话 bean 也是一种组件技术。在 EJB 3 中，会话 bean 组件由一个 bean 接口和一个 bean 类组成。bean 接口提供所有 bean 方法的定义，bean 类提供方法的实现。与 EJB 2.x 不同的是，我们不再需要生成主接口。 会话 bean 主要分为无状态会话 bean 和有状态会话 bean，后续我们将详细介绍它们的特点和使用方法。同时，我们还会涉及到注解的使用、会话 bean 的打包和部署以及如何从应用程序客户端容器运行会话 bean 客户端等内容。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(客户端):::process --> B(会话 bean):::process B --> C(实体):::process B1(无状态会话 bean):::process --> B B2(有状态会话 bean):::process --> B A1(Web 层客户端):::process --> A A2(独立 Java 应用程序):::process --> A ``` 总之，EJB 3 架构为企业级应用程序的开发提供了强大而灵活的支持，通过合理使用 EJB 3 的各种组件和服务，可以构建出高效、可扩展和安全的业务应用程序。希望本文能帮助您初步了解 EJB 3 架构，并顺利开始使用 GlassFish 容器进行开发。 ## 5. 无状态会话 bean ### 5.1 无状态会话 bean 的特点 无状态会话 bean 不维护特定客户端的会话状态。这意味着在不同的方法调用之间，它不会保留任何与特定客户端相关的数据。每次客户端调用无状态会话 bean 的方法时，该 bean 都会以相同的初始状态响应。例如，一个用于计算两个数之和的无状态会话 bean，无论何时被调用，它都会根据传入的参数进行计算，而不会受到之前调用的影响。 ### 5.2 无状态会话 bean 的使用场景 无状态会话 bean 适用于那些不需要维护会话状态的业务逻辑，如执行简单的数学计算、数据查询、文件操作等。以下是一个简单的无状态会话 bean 示例： ```java import javax.ejb.Stateless; @Stateless public class CalculatorBean { public int add(int a, int b) { return a + b; } } ``` 在这个示例中，`CalculatorBean` 是一个无状态会话 bean，它提供了一个 `add` 方法用于计算两个整数的和。 ### 5.3 无状态会话 bean 的生命周期 无状态会话 bean 的生命周期相对简单。容器会维护一个无状态会话 bean 的实例池，当客户端请求时，容器会从池中取出一个实例来处理请求。处理完成后，该实例会被返回到池中，等待下一次请求。这种池化机制提高了系统的性能和可扩展性。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(客户端请求):::process --> B(从实例池获取实例):::process B --> C(处理请求):::process C --> D(返回结果):::process D --> E(实例返回池):::process ``` ## 6. 有状态会话 bean ### 6.1 有状态会话 bean 的特点 与无状态会话 bean 不同，有状态会话 bean 会维护特定客户端的会话状态。在客户端与有状态会话 bean 进行交互的过程中，bean 会保留客户端的相关数据，直到会话结束。例如，一个用于购物车管理的有状态会话 bean，会记录用户添加到购物车中的商品信息，直到用户完成购物或取消购物。 ### 6.2 有状态会话 bean 的使用场景 有状态会话 bean 适用于那些需要维护会话状态的业务逻辑，如在线购物、用户登录、游戏等。以下是一个简单的有状态会话 bean 示例： ```java import javax.ejb.Stateful; import java.util.ArrayList; import java.util.List; @Stateful public class ShoppingCartBean { private List<String> items = new ArrayList<>(); public void addItem(String item) { items.add(item); } public List<String> getItems() { return items; } } ``` 在这个示例中，`ShoppingCartBean` 是一个有状态会话 bean，它提供了一个 `addItem` 方法用于向购物车中添加商品，以及一个 `getItems` 方法用于获取购物车中的商品列表。 ### 6.3 有状态会话 bean 的生命周期 有状态会话 bean 的生命周期与客户端会话相关。当客户端创建一个有状态会话 bean 时，容器会为该客户端分配一个唯一的实例。在会话期间，该实例会一直为该客户端服务，直到会话结束。会话结束的原因可能是客户端显式关闭会话、会话超时或容器关闭等。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(客户端创建会话):::process --> B(分配唯一实例):::process B --> C(处理客户端请求):::process C --> D{会话是否结束?}:::process D -- 否 --> C D -- 是 --> E(销毁实例):::process ``` ## 7. 注解的使用 在 EJB 3 中，注解是一种非常重要的特性，它可以简化 EJB 组件的开发和配置。以下是一些常用的注解及其用途： | 注解 | 用途 | | ---- | ---- | | `@Stateless` | 用于标记无状态会话 bean | | `@Stateful` | 用于标记有状态会话 bean | | `@MessageDriven` | 用于标记消息驱动 bean | | `@Entity` | 用于标记实体类 | | `@PersistenceContext` | 用于注入持久化上下文 | | `@EJB` | 用于注入 EJB 组件 | 例如，在前面的无状态会话 bean 示例中，我们使用了 `@Stateless` 注解来标记 `CalculatorBean` 为无状态会话 bean。注解的使用可以替代传统的 XML 部署描述符，使代码更加简洁和易于维护。 ## 8. 会话 bean 的打包和部署 ### 8.1 打包会话 bean 会话 bean 通常需要打包成一个可部署的单元，如 JAR 文件。打包过程可以使用 Ant、Maven 等构建工具来完成。以下是一个简单的 Ant 构建脚本示例： ```xml <project name="EJBProject" default="deploy" basedir="."> <property name="src.dir" value="src"/> <property name="build.dir" value="build"/> <property name="dist.dir" value="dist"/> <property name="ejb.jar" value="${dist.dir}/ejb.jar"/> <target name="init"> <mkdir dir="${build.dir}"/> <mkdir dir="${dist.dir}"/> </target> <target name="compile" depends="init"> <javac srcdir="${src.dir}" destdir="${build.dir}"/> </target> <target name="jar" depends="compile"> <jar destfile="${ejb.jar}" basedir="${build.dir}"/> </target> <target name="deploy" depends="jar"> <!-- 部署到 GlassFish 容器 --> <exec executable="asadmin"> <arg value="deploy"/> <arg value="${ejb.jar}"/> </exec> </target> </project> ``` 这个 Ant 脚本定义了四个目标：`init` 用于创建构建和分发目录，`compile` 用于编译源代码，`jar` 用于将编译后的类打包成 JAR 文件，`deploy` 用于将 JAR 文件部署到 GlassFish 容器中。 ### 8.2 部署会话 bean 部署会话 bean 可以使用 GlassFish 管理控制台或命令行工具 `asadmin`。使用 `asadmin` 工具部署的命令如下： ```bash asadmin deploy /path/to/ejb.jar ``` 部署成功后，会话 bean 就可以被客户端调用了。 ## 9. 从应用程序客户端容器运行会话 bean 客户端 应用程序客户端容器（ACC）允许客户端在独立的 Java 虚拟机中运行，并访问 EJB 组件。以下是从应用程序客户端容器运行会话 bean 客户端的步骤： 1. **创建客户端代码**：编写一个 Java 客户端程序，使用 `@EJB` 注解注入会话 bean 并调用其方法。 ```java import javax.ejb.EJB; import javax.naming.InitialContext; public class Client { @EJB private static CalculatorBean calculator; public static void main(String[] args) { try { InitialContext ctx = new InitialContext(); calculator = (CalculatorBean) ctx.lookup("java:global/ejb/CalculatorBean"); int result = calculator.add(2, 3); System.out.println("Result: " + result); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 2. **配置客户端环境**：确保客户端环境中包含必要的类库，如 EJB 容器的客户端库和 JNDI 相关的类库。 3. **运行客户端程序**：使用 `java` 命令运行客户端程序。 ```bash java -cp /path/to/client.jar:/path/to/ejb-client-lib.jar Client ``` 通过以上步骤，你可以从应用程序客户端容器运行会话 bean 客户端，并与 EJB 组件进行交互。 综上所述，EJB 3 架构中的会话 bean 为企业级应用程序的开发提供了强大的支持。无状态会话 bean 和有状态会话 bean 分别适用于不同的业务场景，通过合理使用注解、打包和部署技术，以及从应用程序客户端容器运行客户端程序，我们可以构建出高效、可扩展和易于维护的企业级应用程序。