1.5 JSP页面结构和技术原理
在介绍完HTML和各种动态技术后，本节将让大家对JSP页面结构及其技术原理有个大概的了解。
1.5.1 一个简单的JSP页面
首先我们来看看一个简单的JSP页面，大家知道在学任何语言的第一个程序估计都是“Hello World!”程序，本小节将给大家展示JSP中的“Hello World!”程序是什么样的。其源代码如程序1-22所示。
【程序1-22】 HelloWorld.jsp
01 ＜%@ page language="java" import="java.util.＊"
02 pageEncoding="ISO-8859-1"%＞
03 ＜html＞
04 ＜head＞
05 ＜title＞
06 HelloWorld!
07 ＜/title＞
08 ＜/head＞
09 ＜body＞
10 ＜%
11 out.println("＜h1＞Hello World!＜/h1＞");
12 %＞
13 ＜/body＞
14 ＜/html＞
程序1-22的结构和HTML文件很相似，只是其中多了一些特有的符号。其中第1和第2行是JSP的页面指令，该指令指出了JSP使用的脚本语言，还导入了相应的工具包。第3行到9行与HTML中的意义相同。
与 HTML 所不同的是第 10 行到 12 行，这是 JSP 中的脚本小程序，其功能是在浏览器上输出“＜h1＞Hello World!＜/h1＞”的字样。不过这跟在浏览器上直接写“＜h1＞Hello World!＜/h1＞”是不一样的，直接写是固定好了的，属于静态页面，而这里是动态的，也就是在此可以根据不同的请求，打印不同的语句。这在后面的章节中给出解释。将该文件放到 Web 服务器的相应位置，并进行相应的配置（具体环境的搭建和配置细节见第2章）。在浏览器中输入该文件的地址，出现如图1-13所示的结果。
图1-13 HelloWorld.jsp运行结果
我们还可以查看HTML的源代码，在网页上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“查看源文件”命令，得到如图1-14所示的源代码。
图1-14 HelloWorld.jsp运行后在浏览器中的源代码
从图1-14中我们可以看出，程序1-22中的“out.println("＜h1＞Hello World!＜/h1＞");”，这条语句运行后，在浏览器上变成了“＜h1＞Hello World!＜/h1＞”来显示结果。
1.5.2 一个典型的JSP页面文件
在上一节，我们给出了一个最简单的JSP页面，了解了它和HTML静态页面的区别，本小节我们将给出一个典型的JSP页面文件，通过该文件我们能对JSP有个大概的了解。在此我们可能看不懂代码是什么意思，不要紧，在学完了后面的章节后，我们将都会明白。程序 1-23 仅列出主要代码片段，完整程序请参照本书所附光盘。此代码为第8章中将要讲解的一个例子，为其中登录成功后的页面。
【程序1-23】loginSuccess.jsp
01 ＜%@ page language="java" \注：Page指令
02 import="java.util.＊,com.bsw.book.＊,com.bsw.user.＊"pageEncoding="UTF-8"
03 %＞
04
05 ＜!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"＞
06 ＜html＞
07 ＜head＞
08 ＜title＞My JSP 'bookList.jsp' starting page＜/title＞
09 …
10 ＜/head＞
11 ＜body＞
12 ＜jsp:useBean id="user" class="com.bsw.user.User"＞＜/jsp:useBean＞
13
14 ＜%!String userName;%＞
15 \注：声明
16 ＜%-- 设置响应页面的编码和文档类型--%＞ \注：注释
17 ＜%
18 request.setcharacterEncoding("UTF-8");
19 response.setcharacterEncoding("UTF-8");
20 response.setcontentType("text/html;charset=UTF-8");
21 user = (User) session.getAttribute("user"); \注：脚本小程序
22
23 userName = user.getName();
24 %＞
25 ＜jsp:useBean id="book" class="com.bsw.book.Book"
26 scope="page"＞＜/jsp:useBean＞
27 ＜table align="center" width="742" border="0"＞
28 …
29 ＜tr＞
30 ＜td＞
31 ＜span class="style1"＞ 尊敬的＜%=userName%＞
32 ,欢迎您的到来！！＜/span＞
33 ＜/td＞
34 …
35 ＜/tr＞
36 ＜/table＞
37 ＜form name="addShoppingCart" action="" method="post"＞
38 …
39 ＜table border="0" width="740" align="center"＞
40 ＜tr＞
41 ＜td＞
42 ＜div align="center" class="style1"＞
43 图书名称
44 ＜/div＞
45 ＜/td＞
46 …
47 ＜/tr＞
48 …
49 ＜tr align="center" class="style1"＞
50 ＜td＞
51 ＜%=book.getName()%＞
52 ＜/td＞
53 …
54 ＜/tr＞
55 ＜%
56 }
57 %＞
58 ＜/table＞
59 ＜/form＞
60 ＜/body＞
61 ＜/html＞
我们可以看出，这个程序比简单的JSP页面复杂得多，在这个页面中包含了JSP的大部分成分，粗体的部分都是JSP的相关用法，具体细节在后面的章节进行详细介绍。其他的是HTML语法中元素的用法。
下面我们来看看它的运行结果，既然它比简单的JSP页面复杂那么多，那么它能实现的功能也是很丰富的。运行结果如图1-15所示。
图1-15 登录成功界面
1.5.3 JSP页面构成分析
从上一节的典型JSP页面可以看出，JSP包含了很多元素，如指令元素、注释、脚本元素、动作元素等。为了清晰地了解JSP页面的基本结构，图1-16按类别给出了JSP页面的组织结构图。
图1-16 JSP页面组织结构图
我们结合上一节的典型JSP页面的例子，来给出JSP页面的各部分组成。在程序1-23中，1、2行为page指令的用法。12行为动作指令的用法，动作指令有多种，如jsp:useBean，jsp:setProterty等。14行为声明的用法。16行为注释，该注释类型在客户端不显示。17～24行为脚本小程序的用法。31、51行等都为JSP表达式的用法。
1.5.4 JSP页面的执行过程
我们看到了典型的JSP页面的运行结果，那么到底JSP页面是怎样执行的呢？换句话说，JSP页面的生命周期是怎样的呢？
当我们通过Web浏览器向JSP服务器发出请求时，JSP服务器会检查是否存在该JSP页面对应的Servlet，如果存在，则会进一步检查该JSP页面有没有被更新，如果被更新过了，则将JSP翻译成Servlet源代码（即Java代码），然后对Java代码进行编译，使之变为class文件。然后将class文件加载到内存，并调用jspInit()函数对JSP进行初始化，紧接着调用_jspService()方法服务，然后将结果返回给客户端。如果第二次访问同一个JSP页面时，在服务器容器中已经存在了该JSP页面的Servlet，并没有被更新，则不用再重新转化为 Servlet，也不用重新编译，会直接调用_jspService()方法进行服务。其流程图如图1-17所示。
图1-17 JSP执行过程图
从图中可以看出，JSP文件在第一个用户访问该JSP页面时对JSP页面进行翻译，然后进行编译，翻译和编译比较花费时间。而第一个用户通常是该JSP页面的开发人员，这样用户访问该JSP页面时通常已经被转化成Servlet并已经被编译好了，访问的效率非常高。
1.5.5 翻译后的Java文件
在上一节中讲到，JSP页面要被翻译成Servlet文件，也就是Java文件。这个文件是经过JSP引擎翻译的。翻译好后通常放在服务器安装目录的work的相应目录下。如上面简单的JSP页面经翻译后的Java文件放在：安装目录\work\ Catalina\localhost\ch01\org\apache\jsp下。名字为HelloWorld_jsp.java。代码片段如程序1-24所示，完整程序请参照本书所附光盘。
【程序1-24】HelloWorld_jsp.java
01 package org.apache.jsp;
02
03 import javax.servlet.＊;
04 import javax.servlet.http.＊;
05 import javax.servlet.jsp.＊;
06 import java.util.＊;
07
08 public final class HelloWorld_jsp extends org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase
09 implements org.apache.jasper.runtime.JspSourceDependent {
10 private static final JspFactory _jspxFactory = JspFactory.getDefaultFactory();
11
12 private static java.util.List _jspx_dependants;
得到工厂
13
14 private javax.el.ExpressionFactory _el_expressionfactory;
15 private org.apache.AnnotationProcessor _jsp_annotationprocessor;
16
17 public Object getDependants() {
18 return _jspx_dependants;
19 }
20
21 public void _jspInit() {
22 …
23 }
24
25 public void _jspDestroy() {}
26
27 public void _jspService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
28 throws java.io.IOException, ServletException {
29 PageContext pageContext = null;
30 HttpSession session = null;
31 ServletContext application = null;
32 ServletConfig config = null;
33 JspWriter out = null;
34 Object page = this;
35 JspWriter _jspx_out = null;
36 PageContext _jspx_page_context = null;
37
38 try {
39 response.setContentType("text/html;charset=ISO-8859-1");
40 pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response,
41 null, true, 8192, true);
42 _jspx_page_context = pageContext;
43 application = pageContext.getServletContext();
44 config = pageContext.getServletConfig();
45 session = pageContext.getSession();
46 out = pageContext.getOut();
47 _jspx_out = out;
48
49 out.write("\r\n");
50 out.write("
51 ＜!DOCTYPE HTML PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01
52 Transitional//EN\"＞\r\n");
53 out.write("＜html＞\r\n");
54 out.write(" ＜head＞\r\n");
55 out.write(" ＜title＞HelloWorld!＜/title＞\r\n");
56 out.write(" ＜/head＞\r\n");
57 out.write(" \r\n");
58 out.write(" ＜body＞\r\n"); \注：向浏览器写内容
59 out.write(" ");
60
61 out.println("＜h1＞Hello World!＜/h1＞");
62 out.write("\r\n");
63 out.write(" ＜/body＞\r\n");
64 out.write("＜/html＞");
65 }
66 catch (Throwable t) {
67 if (!(t instanceof SkipPageException))
68 {
69 out = _jspx_out;
70
71 if (out != null && out.getBufferSize() != 0)
72 try { out.clearBuffer(); } catch (java.io.IOException e) {}
73
74 if (_jspx_page_context != null)
75 _jspx_page_context.handlePageException(t);
76 }
77 }
78
79 finally {
80 _jspxFactory.releasePageContext(_jspx_page_context);
81 }
82 }
83 }
从该程序中我们可以看出，HelloWorld.jsp在运行时首先被解析成一个Java类：HelloWorld_jsp.java。该类继承于org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase，实现了org.apache. jasper.runtime.JspSourceDependent。在_jspInit()中对变量_el_expressionfactory 和_jsp_annotationprocessor 进行了初始化。而_jspService 函数有两个参数HttpServletRequest类的对象request和HttpServletResponse类的对象response。它们分别代表了请求和响应。通过request可以得到请求的一些信息；通过response可以给浏览器响应。
在_jspService里，服务器对JSP文件进行解析之前首先对几个内置对象进行初始化。然后设置响应的格式和编码。接着通过 pageContext 得到各内置对象。而 pageContext 是通过_jspxFactory 的getPageContext()方法得到的。_jspxFactory是类JspFactory的对象。JspFactory是javax.servlet.jsp包中定义的一个抽象类，其中定义了两个静态方法 set/getDefaultFactory()。set 方法由 JSP 容器实例化该页面Servlet（即HelloWorld_jsp类）的时候置入，所以可以直接调用JspFactory.getDefaultFactory()方法得到这个JSP工厂的实现类。接着通过out对象向浏览器写入JSP页面中的各HTML标签和内容。当服务器容器不需要HelloWorld_jsp类的对象（可能是服务器关闭）时，就会调用_jspDestroy()进行清理工作。
通过这一节的讲解，我们掌握了 JSP 页面的构成，了解了 JSP 的实现原理和运行机制，这对 JSP编程是非常重要的。