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JSP 原理深度解析

news 2025/9/1 8:41:37

JSP 原理深度解析

一、JSP 本质与工作原理

1. JSP 的本质

JSP (JavaServer Pages) 的本质是 Servlet 的变体。JSP 页面在第一次被访问时，会被 Web 容器（如 Tomcat）翻译和编译成 Servlet 类，然后执行。

2. JSP 到 Servlet 的转换过程

示例 JSP 代码 (hello.jsp):

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head><title>Hello</title>
</head>
<body><h1>Hello, <%= request.getParameter("name") %>!</h1><p>Current time: <%= new java.util.Date() %></p>
</body>
</html>

转换后的 Servlet 代码片段:

public final class hello_jsp extends HttpJspBase {public void _jspService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException, ServletException {// 初始化工作PageContext pageContext = null;HttpSession session = null;ServletContext application = null;ServletConfig config = null;JspWriter out = null;Object page = this;// 设置内容类型response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");try {// 获取输出流out = pageContext.getOut();// 输出HTML内容out.write("<html>\n");out.write("<head>\n");out.write("    <title>Hello</title>\n");out.write("</head>\n");out.write("<body>\n");out.write("    <h1>Hello, ");// 嵌入的Java代码out.print(request.getParameter("name"));out.write("!</h1>\n");out.write("    <p>Current time: ");// 嵌入的Java代码out.print(new java.util.Date());out.write("</p>\n");out.write("</body>\n");out.write("</html>");} catch (Exception e) {// 异常处理} finally {// 清理资源}}
}

二、JSP 核心组件解析

1. JSP 指令 (Directives)

<%@ page %>        <!-- 页面级别设置 -->
<%@ include %>     <!-- 包含其他文件 -->
<%@ taglib %>      <!-- 引入标签库 -->

page 指令详解:

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"pageEncoding="UTF-8"import="java.util.*, java.text.*"session="true"buffer="8kb"autoFlush="true"isThreadSafe="true"info="页面描述信息"errorPage="/error.jsp"isErrorPage="false"isELIgnored="false"deferredSyntaxAllowedAsLiteral="false"trimDirectiveWhitespaces="true"
%>

2. JSP 脚本元素

元素类型	语法	转换结果	示例
脚本片段	`<% code %>`	直接插入到 _jspService 方法中	`<% int count = 0; %>`
表达式	`<%= expression %>`	转换为 out.print()	`<%= user.getName() %>`
声明	`<%! declaration %>`	添加到 Servlet 类级别	`<%! private int instanceVar; %>`

3. JSP 隐含对象

JSP 提供 9 个无需声明即可使用的隐含对象：

对象	类型	作用域	说明
request	HttpServletRequest	request	客户端请求信息
response	HttpServletResponse	page	服务器响应信息
out	JspWriter	page	输出流对象
session	HttpSession	session	用户会话对象
application	ServletContext	application	应用上下文
config	ServletConfig	page	Servlet 配置
pageContext	PageContext	page	页面上下文
page	Object	page	当前页面实例
exception	Throwable	page	异常对象(仅errorPage)

三、JSP 生命周期深度解析

1. 翻译阶段 (Translation Phase)

容器将 JSP 文件解析为 Java Servlet 源代码：

解析指令和脚本元素
验证语法正确性
生成对应的 Java 代码

2. 编译阶段 (Compilation Phase)

使用 JDK 编译生成的 Java 代码
生成 .class 字节码文件
通常存放在容器的 work 目录中

Tomcat 中的存放路径示例:

${CATALINA_BASE}/work/Catalina/localhost/${APP_NAME}/org/apache/jsp/

3. 初始化阶段 (Initialization Phase)

// 生成的Servlet继承HttpJspBase
public class hello_jsp extends HttpJspBase {// 初始化方法public void jspInit() {// 对应JSP中的 <%! %> 声明初始化}
}

4. 执行阶段 (Execution Phase)

每次请求时调用 _jspService() 方法：

初始化隐含对象
执行脚本片段和表达式
生成响应内容

5. 销毁阶段 (Destruction Phase)

public void jspDestroy() {// 清理资源// 对应JSP中的 <%! %> 声明销毁逻辑
}

四、JSP 高级特性

1. 自定义标签库原理

<%@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %>
<c:forEach items="${users}" var="user"><p>${user.name}</p>
</c:forEach>

标签处理类:

public class ForEachTag extends SimpleTagSupport {private Collection<?> items;private String var;public void setItems(Collection<?> items) {this.items = items;}public void setVar(String var) {this.var = var;}@Overridepublic void doTag() throws JspException, IOException {if (items != null) {for (Object item : items) {getJspContext().setAttribute(var, item);getJspBody().invoke(null);}}}
}

2. EL 表达式 (Expression Language) 原理

${user.profile.address.city}

转换过程:

// 上述EL表达式被转换为：
pageContext.findAttribute("user").getProfile().getAddress().getCity();

3. JSTL (JSP Standard Tag Library) 工作原理

<c:set var="message" value="Hello World" />
<fmt:formatDate value="${now}" pattern="yyyy-MM-dd" />

五、性能优化与最佳实践

1. 预编译 JSP

# 使用Tomcat的JSP预编译工具
javac -cp ${TOMCAT_HOME}/lib/* org/apache/jsp/*.java

2. 合理使用包含机制

<%-- 静态包含：编译时包含 --%>
<%@ include file="/WEB-INF/header.jsp" %><%-- 动态包含：运行时包含 --%>
<jsp:include page="/WEB-INF/sidebar.jsp" />

3. 避免常见的性能问题

不佳实践:

<%-- 在循环内创建对象 --%>
<% for (int i = 0; i < 1000; i++) { %><%= new java.util.Date() %>  <!-- 每次循环创建新对象 -->
<% } %>

优化实践:

<%-- 在循环外创建对象 --%>
<% java.util.Date now = new java.util.Date(); %>
<% for (int i = 0; i < 1000; i++) { %><%= now %>  <!-- 复用同一对象 -->
<% } %>

六、JSP 与现代技术的结合

1. 与 Spring MVC 集成

<%@ taglib prefix="spring" uri="http://www.springframework.org/tags" %>
<%@ taglib prefix="form" uri="http://www.springframework.org/tags/form" %><form:form modelAttribute="user"><form:input path="name" /><form:errors path="name" />
</form:form>

2. AJAX 与 JSP 结合

<script>
function loadUserInfo() {$.get('${pageContext.request.contextPath}/user/ajax', function(data) {$('#userInfo').html(data);});
}
</script>

七、调试与故障排除

1. 查看生成的 Servlet 代码

在 web.xml 中配置开发模式：

<servlet><servlet-name>jsp</servlet-name><servlet-class>org.apache.jasper.servlet.JspServlet</servlet-class><init-param><param-name>keepgenerated</param-name><param-value>true</param-value></init-param><init-param><param-name>development</param-name><param-value>true</param-value></init-param>
</servlet>