在web應用中,內容緩存是最普通的優化技術之一,并且能夠很容易地實現。例如,可以使用一個自定義地jsp標簽——我們將之命名為<jc:cache>——由<jc:cache>和</jc:cache>將每一個需要被緩存的頁面片段封裝起來。任何自定義標簽可以控制它所包含部分 (也即預先封裝的頁面片段)在何時執行,并且動態輸出結果可以被捕獲。<jc:cache>標簽使得jsp容器(例如tomcat)只生成內容一次,作為應用程序范圍內的jsp變量,來存儲每一個緩存片段。每次jsp頁面被執行時,自定義標簽將緩存頁面片段載入而無需再次執行jsp代碼來生成輸出結果。作為jakarta工程的一個部分,標簽庫的開發使用了這項技術。當被緩存內容無需被每一個用戶或者請求所定制的時候,它工作的十分良好。
這篇文章對上面描述的技術做了改進,通過使用jsp 2.0表達式語言(el),允許jsp頁面為每一個請求和用戶定制緩存內容。緩存頁面片段可以包含未被jsp容器賦值的jsp表達式,在每一次頁面被執行時,由自定義標簽來確定這些表達式的值。因此,動態內容的建立被最優化,但是緩存片段可以含有部分由每一個請求使用本機jsp表達式語言產生的內容。通過jsp 2.0 el api的幫助,java開發者可以用表達式語言來使之成為可能。
內容緩存vs數據緩存
內容緩存不是唯一的選擇。例如, 從數據庫中提取的數據同樣可以被緩存。事實上,由于存儲的信息中不包含html markup,以及要求較少的內存,數據緩存可能更加高效率。然而在很多情況下,內存緩存更容易實現。假設在某個案例總,一個應用由大量事務對象,占用重要的cpu資源,產生復雜的數據,并且用jsp頁面來呈現這些數據。工作一切良好,直到某天突然地服務器的負載增加,需要一個緊急解決方案。這時在事務對象和呈現表達層之間建立一個緩存層,時一個非常不錯和有效的方案。但是必須非??焖俸土鲿车匦薷木彺鎰討B內容的jsp頁面。相對于簡單的jsp頁面編輯,應用程序的業務邏輯變化通常要求更多的工作量和測試;另外,如果一個頁面從多個復合源聚合信息時,web層僅有少量的改變。問題在于,當緩存信息變得失去時效時,緩存空間需要被釋放,而事務對象應該知道何時發生這種情況。然而,選擇實現內容緩存還是數據緩存,或者其他的優化技術,有很多不得不考慮的因素,有時是所開發的程序所特殊要求的。
數據緩存和內容緩存沒有必要互相排斥,它們可以一起使用。例如,在數據庫驅動的應用中;從數據庫中提取出來的數據,和呈現該數據的html分別被緩存起來。這與使用jsp實時生成的模板有些相似。這篇文章中討論的基于el api技術說明如何使用jsp el來將數據載入到呈現模板中。
使用jsp變量緩存動態內容
每當實現一個緩存機制是,都需要一個存儲緩存對象的方法,在這篇文章中涉及的是string類型的對象。 一種選擇是使用一個對象——緩存框架結構,或者使用java maps來實現自定義的緩存方案。jsp已經擁有了稱為“scoped attributes”或“jsp variables”來提供id——object映射,這正是緩存機制所需要的。對于使用page或者request scope,這是沒有意義的,而在應用范圍內,這是一個很好的存儲緩存內容的位置, 因為它被所有的用戶和頁面共享。當每一個用戶需要單獨緩存時,session scope也可以被使用,但這不是很有效率。jstl標簽庫可以被是與那個來緩存內容,通過使用jsp變量正如下例所示:
<%@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %><c:if test="${empty cachedfragment}">
?。糲:set var="cachedfragment" scope="application">
...
</c:set></c:if>
緩存頁面片段用下列語句輸出結果:
${applicationscope.cachedfragment}
當緩存片段需要被每一個請求所定制的時候,到底發生了什么?例如,如果希望包含一個計數器,需要緩存兩個片段:
?。?@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %><c:if test="${sessionscope.counter == null}"> <c:set var="counter" scope="session" value="0"/></c:if><c:set var="counter" value="${counter+1}" scope="session"/><c:if test="${empty cachedfragment1}">
?。糲:set var="cachedfragment1" scope="application">
...
</c:set></c:if><c:if test="${empty cachedfragment2}">
?。糲:set var="cachedfragment2" scope="application">
...
</c:set></c:if>
可以使用下面語句輸出緩存內容:
${cachedfragment1} ${counter} ${cachedfragment2}
通過專門的標簽庫的幫助,需要定制的頁面片段的緩存變得異常容易了。上面已經提及,緩存內容可以被開始標簽(<jc:cache>)和結尾標簽(</jc:cache>)封裝起來。而每一個定制可以使用另一個標簽(<jc:dynamic expr="..."/>)輸出一個jsp表達式(${...})來表現。動態內容用jsp表達式緩存并在每一次緩存內容被輸出時賦值。在下面的部分可以看到這是如何實現的。counter.jsp緩存了一個包含計數器的頁面片段,當每一次用戶刷新這個頁面的時候計數器會自動+1。
?。?@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %><%@ taglib prefix="jc" uri="http://devsphere.com/articles/jspcache" %><c:if test="${sessionscope.counter == null}">
?。糲:set var="counter" scope="session" value="0"/></c:if><c:set var="counter" value="${counter+1}" scope="session"/><jc:cache id="cachedfragmentwithcounter">
... <jc:dynamic expr="sessionscope.counter"/>
...</jc:cache>
jsp 變量易于使用,對于簡單的web apps,這是一個不錯的內容緩存方案。然而,如果應用程序產生大量的動態內容,沒有對緩存大小的控制無疑是一個問題。一種專用的緩存框架結構能夠提供一個更加有力的方案,允許對緩存的監視,限制緩存大小,控制緩存策略,等等……
使用jsp 2.0表達式語言api
jsp容器(例如tomcat)對應用el api的jsp頁面中的表達式予以賦值,并且可以被java代碼所使用。這允許在web頁面外應用jsp el作開發,例如,對xml文件、基于文本的資源以及自定義腳本。當需要控制何時對web頁面中的表達式進行賦值或者書寫與之相關的表達式時,el api同樣是有用的。例如,緩存頁面片段可以包含自定義jsp表達式,并且當每一次緩存內容被輸出時,el api將用來給這些表達式賦值或者重新賦值。
文章提供了一個例子程序(參見文末資源部分),這個應用程序包含了一個java類(jsputils)和類中包含一個方法eval(),這個方法有三個參數:jsp表達式、表達式的期望類型和一個jsp context對象。eval()方法從jsp context中取得expressionevaluator并且調用evaluate()方法,通過表達式、表達式的期望類型、和一個從jsp congtext中獲得的變量。jsputils.eval()方法返回表達式的值。
package com.devsphere.articles.jspcache;
import javax.servlet.jsp.jspcontext;
import javax.servlet.jsp.jspexception;
import javax.servlet.jsp.pagecontext;
import javax.servlet.jsp.el.elexception;
import javax.servlet.jsp.el.expressionevaluator;
import java.io.ioexception;public class jsputils {
public static object eval(
string expr, class type, jspcontext jspcontext)
throws jspexception {
try {
if (expr.indexof("${") == -1)
return expr;
expressionevaluator evaluator
= jspcontext.getexpressionevaluator();
return evaluator.evaluate(expr, type,
jspcontext.getvariableresolver(), null);
} catch (elexception e) {
throw new jspexception(e);
}
}
...}
注意:jsputils.eval()主要封裝了標準的expressionevaluator。如果expr不包含${,jsp el api不被調用,因為沒有jsp表達式。
創建標簽庫描述符(tld)文件
jsp標簽庫需要一個標簽庫描述符(tld)文件來自定義標簽的命名,它們的屬性,以及操作該標簽的java類。jspcache.tld描述了兩個自定義標簽,<jc:cache>擁有兩個屬性:緩存頁面片段的id和jsp scope—jsp頁面總需要被儲存的內容范圍。<jc:dynamic>只有一個屬性,即jsp表達式必須在每一次緩存片段被輸出時被賦值。tld文件將這兩個自定義標簽映射到cachetag和dynamictag類,如下所示:
?。?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><taglib xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschema-instance"
xsi:schemalocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee web-jsptaglibrary_2_0.xsd"
version="2.0">
<tlib-version>1.0</tlib-version>
?。約hort-name>jc</short-name>
?。紆ri>http://devsphere.com/articles/jspcache</uri>
<tag>
?。糿ame>cache</name>
?。紅ag-class>com.devsphere.articles.jspcache.cachetag</tag-class>
<body-content>scriptless</body-content>
?。糰ttribute>
<name>id</name>
?。紃equired>true</required>
?。紃texprvalue>true</rtexprvalue>
?。?attribute>
?。糰ttribute>
<name>scope</name>
?。紃equired>false</required>
<rtexprvalue>false</rtexprvalue>
?。?attribute>
</tag>
?。紅ag>
?。糿ame>dynamic</name>
<tag-class>com.devsphere.articles.jspcache.dynamictag</tag-class>
?。糱ody-content>empty</body-content>
?。糰ttribute>
<name>expr</name>
?。紃equired>true</required>
?。紃texprvalue>false</rtexprvalue>
</attribute>
?。?tag></taglib>
tld文件包含在web應用描述符文件(web.xml)中,這五個文件同樣包含一個初始參數指出cache是否可用。
<?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?><web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschema-instance"
xsi:schemalocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee web-app_2_4.xsd"
version="2.4">
?。糲ontext-param>
<param-name>com.devsphere.articles.jspcache.enabled</param-name>
?。紁aram-value>true</param-value>
</context-param>
?。糺sp-config>
<taglib>
?。紅aglib-uri>http://devsphere.com/articles/jspcache</taglib-uri>
<taglib-location>/web-inf/jspcache.tld</taglib-location>
?。?taglib>
?。?jsp-config></web-app>
理解<jc:cache>的工作機理
jsp容器為jsp頁面中的每一個<jc:cache>標簽創建一個cachetag實例,來對其處理。jsp容器負責調用setjsp()、setparent()和setjspbody()方法,這是cachetag類從simpletagsupport繼承而來。jsp容器同事還為所操作標簽的每一個屬性調用setter方法。setid()和setscope()方法存儲屬性值到私有域,這個值已經用cachetag()構造函數用缺省值初始化。
package com.devsphere.articles.jspcache;
import javax.servlet.servletcontext;
import javax.servlet.jsp.jspcontext;
import javax.servlet.jsp.jspexception;
import javax.servlet.jsp.pagecontext;
import javax.servlet.jsp.tagext.simpletagsupport;
import java.io.ioexception;import java.io.stringwriter;
public class cachetag extends simpletagsupport {
public static final string cache_enabled
= "com.devsphere.articles.jspcache.enabled";
private string id;
private int scope;
private boolean cacheenabled; public cachetag() {
id = null; scope = pagecontext.application_scope;
} public void setid(string id) {
this.id = id;
} public void setscope(string scope) {
this.scope = jsputils.checkscope(scope);
}
...}
setscope()方法調用jsputils.checkscope()來校驗已經從string轉換為int類型的scope的屬性值。
...public class jsputils {
...
public static int checkscope(string scope) {
if ("page".equalsignorecase(scope))
return pagecontext.page_scope;
else if ("request".equalsignorecase(scope))
return pagecontext.request_scope;
else if ("session".equalsignorecase(scope))
return pagecontext.session_scope;
else if ("application".equalsignorecase(scope))
return pagecontext.application_scope;
else
throw new illegalargumentexception(
"invalid scope: " + scope);
}}
一旦cachetag實例準備對標簽進行操作,jsp容器調用dotag()方法,用getjspcontext()來獲得jsp context。這個對象被造型為pagecontext,從而可以調用getservletcontext()方法。servlet context用來獲取初始化參數的值,這個值標明緩存機制是否被啟用。如果緩存被啟用,dotag()嘗試使用id和scope屬性值來獲得緩存頁面片段。如果頁面片段還沒有被緩存,dotag()使用getjspbody().invoke()來執行由<jc:cache>和</jc:cache>封裝的jsp代碼。由jsp body產生的輸出結果緩沖在stringwriter并且被tostirng()方法獲得。這樣,dotag()調用jsp context的setattribute()方法新建一個jsp變量,這個變量控制可能包含jsp表達式(${…})的緩存內容。這些表達式在用jspcontext.getout().print()輸出內容前,被jsputils.eval()賦值。只有當緩存被啟用的時候,這些行為才發生。否則,dotag()只是通過getjspbody().invoke(null)執行jsp body并且輸出結果不被緩存。
...public class cachetag extends simpletagsupport {
...
public void dotag() throws jspexception, ioexception {
jspcontext jspcontext = getjspcontext();
servletcontext application
= ((pagecontext) jspcontext).getservletcontext();
string cacheenabledparam
= application.getinitparameter(cache_enabled);
cacheenabled = cacheenabledparam != null
&& cacheenabledparam.equals("true");
if (cacheenabled) {
string cachedoutput
= (string) jspcontext.getattribute(id, scope);
if (cachedoutput == null) {
stringwriter buffer = new stringwriter();
getjspbody().invoke(buffer);
cachedoutput = buffer.tostring();
jspcontext.setattribute(id, cachedoutput, scope);
} string evaluatedoutput = (string) jsputils.eval(
cachedoutput, string.class, jspcontext);
jspcontext.getout().print(evaluatedoutput);
} else
getjspbody().invoke(null);
}
...}
注意一個單獨的jsputils.eval()調用給所有的${…} 表達式賦值。因為一個包含了大量的${…}結構的text也是一個表達式。每一個緩存片段都可以被當作一個復雜的jsp表達式來進行處理。
iscacheenabled()方法返回cacheenabled的值,這個值已經被dotag()初始化。
...public class cachetag extends simpletagsupport {
... public boolean iscacheenabled() {
return cacheenabled;
}}
?。糺c:cache>標簽允許頁面開發者自主選擇緩存頁面片段的id。這使得緩存一個頁面片段可以被多個jsp頁面共享,當需要重用jsp代碼時,這是很有用處的。但是仍然需要一些命名協議來避免可能的沖突。通過修改cachetag類來在自動id內部包含url可以避免這種副作用。
理解<jc:dynamic>在做什么
每一個<jc:dynamic>被一個dynamictag類的實例處理,setexpr()方法將expr屬性值存儲到一個私有域。dotag()方法創建jsp表達式,在expr屬性值加上${前綴和}后綴。然后,dotag()使用findancestorwithclass()來查找含有<jc:dynamic>標簽元素的<jc:cache>的cachetag handler。如果沒有查找到或者緩存被禁用,jsp表達式被jsputils.eval()賦值并且值被輸出。否則,dotag()輸出無值表達式。
package com.devsphere.articles.jspcache;
import javax.servlet.jsp.jspexception;
import javax.servlet.jsp.tagext.simpletagsupport;
import java.io.ioexception;
public class dynamictag extends simpletagsupport {
private string expr;
public void setexpr(string expr) {
this.expr = expr;
} public void dotag() throws jspexception, ioexception {
string output = "${" + expr + "}";
cachetag ancestor = (cachetag) findancestorwithclass(
this, cachetag.class);
if (ancestor == null || !ancestor.iscacheenabled())
output = (string) jsputils.eval(
output, string.class, getjspcontext());
getjspcontext().getout().print(output);
}}
分析以上代碼,可以注意到<jc:cache>和<jc:dynamic>合作來實現一個盡可能有效率的方案。如果緩存可用,頁面片段和由<jc:dynamic>生成并被cachetag賦值的jsp表達式一起放入緩沖器。如果緩存被禁用,緩沖變得沒有意義,<jc:cache>只是執行其jsp body部分,而讓dynamictag給jsp表達式賦值。禁用緩存有時候是必要的,特別是在開發過程期間出現內容的改變和jsp頁面被重新編譯的時候。當然,在開發完畢的成品環境中緩存必須被啟用。
總結
內容緩存是一種非常易用的改善web應用性能的方法。這篇文章集中討論了使用jsp表達式語言來為每一個用戶或者請求定制緩存內容。貫穿全文的簡單介紹的標簽庫適合小型web apps并且可以提升中等應用的性能。對于開發大型企業級應用,則該考慮使用支持更好的緩存機制的框架結構,而不僅是使用jsp變量。但是了解基于el api的定制技術無疑是不無裨益的。
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