JSP的运行内幕
经常有朋友问起，jsp和servlet之间有什么区别，两者之间又有什么联系？其实servlet技术的出现时间很早，是当时为了java的服务器端应用而开发的。大家都知道applet是应用小程序，servlet就是服务器端小程序了。但在microsoft公司的asp技术出现后，使用servlet进行响应输出时一行行的输出语句就显得非常笨拙，对于复杂布局或者显示页面更是如此。jsp就是为了满足这种需求在servlet技术之上开发的。可见，jsp和servlet之间有着内在的血缘关系，在学习jsp时，如果能够抓住这种联系，就能更深刻地理解jsp的运行机理，达到事半功倍的效果。
本文将通过对一个jsp运行过程的剖析，深入jsp运行的内幕，并从全新的视角阐述一些jsp中的技术要点。
helloworld.jsp
我们以tomcat 4.1.17服务器为例，来看看最简单的helloworld.jsp是怎么运行的。
代码清单1：helloworld.jsp
helloworld.jsp
<%
string message = "hello world!";
%>
<%=message%>
这个文件非常简单，仅仅定义了一个string的变量，并且输出。把这个文件放到tomcat的webapps\root\目录下，启动tomcat，在浏览器中访问http://localhost:8080/helloworld.jsp，浏览器中的输出为“helloworld!”
让我们来看看tomcat都做了什么。转到tomcat的\work\standalone\localhost\_目录下，可以找到如下的helloworld_jsp.java，这个文件就是tomcat解析helloworld.jsp时生成的源文件：
代码清单2：helloworld_jsp.java
package org.apache.jsp;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;
import org.apache.jasper.runtime.*;
public class helloworld_jsp extends httpjspbase {
......
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;
string message = "hello world!";
out.print(message);
} 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);
}
}
}
从上面可以看出，helloworld.jsp在运行时首先解析成一个java类helloworld_jsp.java，该类继承于org.apache.jasper.runtime.httpjspbase基类，httpjspbase实现了httpservlet接口。可见，jsp在运行前首先将编译为一个servlet，这就是理解jsp技术的关键。
我们还知道jsp页面中内置了几个对象，如pagecontext、application、config、page、session、out等，你可能会奇怪，为什么在jsp中的代码片断中可以直接使用这些内置对象。观察_jspservice()方法，实际上这几个内置对象就是在这里定义的。在对jsp文件中的代码片断进行解析之前，先对这几个内置对象进行初始化。
首先，调用jspfactory的getdefaultfactory()方法获取容器实现（本文中指tomcat 4.1.17）的一个jspfactory对象的引用。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（tomcat）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。tomcat是调用org.apache.jasper.runtime.jspfactoryimpl类。
然后，调用这个jspfactoryimpl的getpagecontext()方法，填充一个pagecontext返回，并赋给内置变量pageconext。其它内置对象都经由该pagecontext得到。具体过程见上面的代码，这里不再赘述。该页面servlet的环境设置完毕，开始对页面进行解析。helloworld.jsp页面仅仅定义了一个string变量，然后直接输出。解析后的代码如下：
代码清单3：jsp页面解析后的代码片断
string message = "hello world!";
out.print(message);
定制标签的解析过程
在一个中大型的web应用中，通常使用jsp定制标签来封装页面显示逻辑。剖析容器对定制标签的解析过程，对我们深入理解定制标签的运行机理非常有帮助。下面我们以struts1.1b中附带的struts-example应用的主页运行为例加以说明。
包含定制标签的index.jsp
struts1.1b的下载地址是http://jakarta.apache.org/struts/index.html。将下载的包解压，在webapps目录下可以找到struts-example.war。将该war包拷贝到tomcat的webapps目录下，tomcat会自动安装此应用包。在浏览器中通过http://localhost:8080/struts-example访问struts-example应用，将显示应用的首页（见图1）。
图一 应用的首页
代码清单4：index.jsp
<%@ page contenttype="text/html;charset=utf-8" language="java" %>
<%@ taglib uri="/web-inf/struts-bean.tld" prefix="bean" %>
<%@ taglib uri="/web-inf/struts-html.tld" prefix="html" %>
<%@ taglib uri="/web-inf/struts-logic.tld" prefix="logic" %>
<html:html locale="true">
<head>
<title><bean:message key="index.title"/></title>
<html:base/>
</head>
<body bgcolor="white">
……
</body>
</html:html>
我们仅以index.jsp中的<bean:message/>标签的解析为例进行分析，看容器是怎样把这个自定义标签解析成html输出的。上面代码省略了页面的其它显示部分。首先，查看上面浏览器中页面的源文件：
<html lang="zh">
<head>
<title>mailreader demonstration application (struts 1.0)</title>
</head>
<body bgcolor="white">
……
</body>
</html>
可见，容器已经把<bean:message key="index.title"/>替换成一个字串，显示为页面的标题。
解析过程
那么，jsp容器是怎样完成解析的呢？查看在工作目录jakarta-tomcat-4.1.17\work\standalone\localhost\struts-example下解析后的index_jsp.java文件：
代码清单5：index_jsp.java
package org.apache.jsp;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;
import org.apache.jasper.runtime.*;
public class index_jsp extends httpjspbase {
//为所有的定制标签定义处理器池类的引用
private org.apache.jasper.runtime.taghandlerpool ；
_jspx_tagpool_bean_message_key;
……
//页面类构造方法
public index_jsp() {
_jspx_tagpool_bean_message_key =
new org.apache.jasper.runtime.taghandlerpool();
……
}
public void _jspservice(httpservletrequest request,
httpservletresponse response)
throws java.io.ioexception, servletexception {
……
_jspxfactory = jspfactory.getdefaultfactory();
response.setcontenttype("text/html;charset=utf-8");
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;
……
if (_jspx_meth_html_html_0(pagecontext))
return;
……
}
//页面在处理退出时释放所有定制标签的属性
public void _jspdestroy() {
_jspx_tagpool_bean_message_key.release();
……
}
}
生成的index_jsp.java继承于org.apache. jasper.runtime.httpjspbase。研究这个文件为我们了解定制标签的运行机理提供了途径。
从上面可以看出，tomcat在解析一个jsp页面时，首先为每一个定制标签定义并实例化了一个taghandlerpool对象。页面的处理方法覆盖父类的_ jspservice()方法，_jspservice方法首先初始化环境，为内置对象赋值。由于index.jsp页面整体由一个<html:html/>标签包裹，tomcat对每一个标签都产生一个私有方法加以实现。<html:html/>标签的处理方法是_jspx_meth_html_html_0()。这个方法的命名规范大家也可以从这里看出，就是“_jspx_meth ＋ 标签的前缀 ＋ 标签名 ＋ 该标签在jsp页面同类标签中出现的序号”。其它标签都被包含在该标签中，所以其它标签在_jspx_meth_html_html_0()方法中进行解析。具体的代码实现请参见赛迪网http://linux.ccidnet.com期刊浏览2003年第6期。
在_jspx_meth_html_html_0()方法中，首先从_jspx_tagpool_html_html_locale池中得到一个org.apache.struts.taglib.html.htmltag的实例，然后设置这个tag实例的页面上下文及上级标签，由于html:html标签是页面的最顶层标签，所以它的parent是null。然后对该标签的内容进行解析。html代码直接输出，下面主要看看<html:html></html:html>标签之间包含的<bean:message key="index.title"/>标签的解析。对bean:message标签的解析类似于html:html，tomcat也将其放入一个单独的方法_jspx_meth_bean_message_0()中进行。
bean:message标签的解析
代码清单7：_jspx_meth_bean_message_0()方法片断
//对message定制标签的处理方法
private boolean _jspx_meth_bean_message_0(
javax.servlet.jsp.tagext.tag _jspx_th_html_html_0,
javax.servlet.jsp.pagecontext pagecontext) throws throwable {
jspwriter out = pagecontext.getout();
/* ---- bean:message ---- */
org.apache.struts.taglib.bean.messagetag
_jspx_th_bean_message_0 =
(org.apache.struts.taglib.bean.messagetag)
_jspx_tagpool_bean_message_key.get(
org.apache.struts.taglib.bean.messagetag.class);
_jspx_th_bean_message_0.setpagecontext(pagecontext);
_jspx_th_bean_message_0.setparent(_jspx_th_html_html_0);
_jspx_th_bean_message_0.setkey("index.title");
int _jspx_eval_bean_message_0 = _jspx_th_bean_message_0.dostarttag();
if (_jspx_th_bean_message_0.doendtag()== javax.servlet.jsp.tagext.tag.skip_page)
return true;
_jspx_tagpool_bean_message_key.reuse(_jspx_th_bean_message_0);
return false;
}
同样，对html:bean也需要从池中得到一个标签类的实例，然后设置环境。这里不再赘述。我们只专注对messagetag定制标签类特殊的处理部分。定制标签类的开发不在本文讨论范围之内。在index.jsp中定义了一个bean:message标签，并设置了一个属性：<bean:message key="index.title"/>。tomcat在解析时，调用messagetag对象的key属性设置方法setkey()，将该属性置入。然后调用messagetag的dostarttag()和doendtag()方法，完成解析。如果doendtag()方法的返回值为javax.servlet.jsp.tagext.tag. skip_page，表明已经完成解析，返回true，tomcat将立即停止剩余页面代码的执行，并返回。否则把该messagetag的实例放回池中。
标签类对象实例的池化
为了提高运行效率，tomcat对所有的定制标签类进行了池化，池化工作由org.apache.jasper. runtime.taghandlerpool类完成。taghandlerpool类主要有两个方法，代码如下：
代码清单8：taghandlerpool.java
public class taghandlerpool {
private static final int max_pool_size = 5;
private tag[] handlers;
public synchronized tag get(class handlerclass) throws jspexception {……}
public synchronized void reuse(tag handler) {……}
}
taghandlerpool简单地实现了对标签类的池化，其中max_pool_size是池的初始大小，handlers是一个tag的数组，存储标签类的实例。get(class handlerclass)得到一个指定标签类的实例，如果池中没有可用实例，则新实例化一个。reuse(tag handler)把handler对象放回池中。
至此，我们对jsp在容器中的运行过程已经了然于胸了。虽然每种jsp容器的解析结果会有差异，但其中的原理都雷同。对于编写jsp应用，我们并不需要干涉容器中的运行过程，但如果你对整个底层的运行机制比较熟悉，就能对jsp/servlet技术有更深的认识。