實踐任務 Java Web開發基礎知識

1.目的

（1）了解文件編碼的重要性。

（2）了解兩種網址的區別：以“/”結尾的網址與不以“/”結尾的網址。

（3）編寫Web程序，將Web程序部署到Tomcat，通過瀏覽器訪問、運行該程序。

（4）掌握將Web程序部署到Tomcat的方法。

（5）掌握Web項目虛擬路徑的概念。

2.環境

Web服務器主機：JDK 8、Tomcat 9。

編輯器：記事本。

瀏覽器：Chrome。

3.準備工作

（1）啟動Tomcat。

（2）編寫Web程序前，要確保顯示文件的擴展名。方法是：打開控制面板→文件夾選項→查看選項卡→取消如圖所示的選擇→確定。

場景1 文件字符編碼的重要性

場景1步驟

（1）在Tomcat的ROOT目錄下，新建文本文檔，重命名為“abc.jsp”。用記事本打開文件，輸入如下代碼，然后保存文件并關閉記事本。

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<%
System.out.println("你好，Tomcat控制臺"); 
String realPath = request.getServletContext().getRealPath(""); 
response.getWriter().print("Web項目的根目錄或部署后的絕對物理路徑是" + realPath); 
%> 

---

說明1：JSP程序中，起始標記為“<%”，結束標記為“%>”，其間可以輸入Java代碼。

說明2：System.out.println(str)負責在控制臺輸出信息；response.getWriter().print(str)負責在HTML頁面中輸出信息（實際上是將str字符串添加到response響應對象的緩存中，參考4.4.1節內容）。

說明3：request和response都是JSP的內置對象，無須創建和初始化，可以直接在JSP程序中使用這些內置對象。

說明4：Web項目部署后的絕對物理路徑是指，Web項目部署到Tomcat服務器上的磁盤位置。

說明5：路徑分為物理路徑和URL路徑。

物理路徑：物理路徑描述了磁盤上物理文件的路徑，物理路徑分為絕對物理路徑和相對物理路徑。以磁盤根目錄開始的路徑就是絕對物理路徑，例如C:\a\b\c.txt\就是絕對物理路徑；不以磁盤根目錄開始的路徑就是相對物理路徑。Web開發過程中，經常使用絕對物理路徑實現文件的上傳和下載、XML文件讀取、Properties文件讀取等功能。

URL路徑：URL路徑用于定位互聯網上的物理文件。例如，在瀏覽器地址欄中輸入URL路徑就可以訪問Web服務器上的物理文件，有關URL路徑的更多知識參考2.3節內容。

（2）打開瀏覽器，輸入網址：http://localhost:8080/abc.jsp。JSP程序的執行結果出現如圖所示的中文字符亂碼問題。

同時Tomcat控制臺也出現中文字符亂碼問題，如圖所示。

（3）再次使用記事本打開文件，將文件另存為新文件，“編碼”處選擇UTF-8，如圖所示，替換原有文件。

（4）重新執行步驟（2），觀察前臺頁面和Tomcat控制臺，中文字符亂碼問題已解決。

結論：相同的JSP程序，文件的字符編碼不同，結果可能不同。

知識擴展1：字符集

字符：字符（Character）是人類語言最小的表義符號，例如“A”“B”等。

字符編碼：給定一系列字符，并對每個字符匹配一個數值，用數值來代表對應的字符，這個數值就是字符編碼（Character Encoding）。例如，假設給字符“a”匹配整數97，給字符“b”匹配整數98，則97就是字符“a”的編碼，98就是字符“b”的編碼。

字符集：給定一系列字符并匹配對應的編碼后，所有這些“字符和編碼對”組成的集合就是字符集（Character Set）。常見的字符集有UTF-8、GBK、GB2312和ISO-8859-1等，其中GBK、GB2312、UTF-8支持中文字符，GB2312是GBK的子集。

ASCII里的字符都是單字節字符。同一個單字節字符在ISO-8859-1、GBK、GB2312、UTF-8中的編碼相同，因為這些字符集都向下兼容ASCII。例如小寫字母“a”，在ISO-8859-1、GBK、GB2312、UTF-8中的編碼都是“01100001”，對應十六進制數“61”（十進制數97）。正因為單字節字符的ISO-8859-1編碼、GBK編碼、GB2312編碼、UTF-8編碼相同，所以單字節字符不存在亂碼問題。這就是輸出到Tomcat控制臺的“Tomcat”沒有亂碼的原因。

但是，漢字屬于多字節字符，在GBK字符集或者GB2312字符集中，漢字需要占用2個字節（同一個漢字的GBK編碼和GB2312編碼相同）；在UTF-8字符集中，漢字需要占用3個字節。同一個漢字的GBK編碼與UTF-8編碼并不相同、GBK編碼與UTF-8編碼不兼容，以及ISO-8859-1編碼不支持中文字符等，是導致Web開發過程中中文字符亂碼問題發生的主要原因。

以漢字“中”為例，GBK（或GB2312）編碼為2個字節，“11010110 11010000”，對應十六進制數“D6D0”；UTF-8編碼為3個字節，“11100100 10111000 10101101”，對應十六進制數“E4B8AD”。可見漢字“中”的GBK編碼與UTF-8編碼的不兼容。此外，ISO-8859-1不支持中文字符，如圖所示。

知識擴展2：Windows操作系統中的ANSI編碼

在Windows操作系統中新建文本文檔時，文本文檔中的字符默認采用ANSI編碼。簡體中文Windows操作系統中的ANSI編碼等效于GBK字符集，繁體中文Windows操作系統中的ANSI編碼等效于BIG5字符集，日文Windows操作系統中的ANSI編碼等效于Shift_JIS字符集。使用不同語言文字的Windows操作系統的ANSI編碼各不相同。

UTF-8、GBK和ISO-8859-1是標準字符集；而ANSI編碼只適用于Windows操作系統，并不是標準字符集。

知識擴展3：中文字符亂碼問題產生的原因和解決方案

新建的abc.jsp文件默認采用ANSI編碼，而ANSI編碼并不是標準字符集，導致Tomcat采用默認的ISO-8859-1編碼“識別”abc.jsp文件中的字符，以單字節為單位識別abc.jsp文件中的漢字，故而產生中文字符亂碼問題。

將abc.jsp文件另存為新文件，字符編碼選擇UTF-8。UTF-8是標準字符集，Tomcat采用UTF-8編碼“識別”abc.jsp文件中的字符，可解決中文字符亂碼問題。

場景2 網址末尾斜杠問題

場景2步驟

（1）刪除場景1的abc.jsp文件的擴展名，重命名為abc（注意此時文件的編碼是UTF-8）。

（2）打開瀏覽器，輸入網址：http://localhost:8080/abc。執行結果如圖所示。

結論1：網址http://localhost:8080/abc訪問的是ROOT目錄下的abc文件。

結論2：場景1中，abc.jsp文件的擴展名是“.jsp”，因此Tomcat將abc.jsp文件中的Java代碼交由Servlet容器解釋執行，并將執行結果返回給瀏覽器。場景2中，abc文件的擴展名不是“.jsp”，因此Tomcat將abc文件中的Java代碼作為“普通文本”返回給瀏覽器。

（3）打開瀏覽器，輸入網址：http://localhost:8080/abc/。執行結果如圖所示。

結論：網址中abc后面有斜杠，斜杠前面的abc代表的是abc目錄（并不是abc文件）。繼續進行以下步驟可以印證這一結論。

（4）將ROOT目錄下的abc.jsp文件重命名為test.jsp，在ROOT目錄下創建abc目錄。將ROOT目錄下的test.jsp文件復制到abc目錄下，再將其修改為index.jsp。

（5）重新執行步驟（3）和步驟（2），執行結果雖然相同（如圖所示），但過程卻不相同。

結論1：重新執行步驟（3）時，網址中abc后面有斜杠，明確訪問的是abc目錄下的默認資源文件index.jsp。因此，瀏覽器只發出一次請求，Web服務器只做出一次響應，瀏覽器就顯示了執行結果。

結論2：重新執行步驟（2）時，瀏覽器地址欄abc后會自動添加斜杠。

分析：重新執行步驟（2）時，網址中abc后面沒有斜杠，說明訪問的是abc資源。注意這里使用abc資源更為恰當，因為abc文件是abc資源，abc目錄也是abc資源。瀏覽器先將abc資源看作abc文件，訪問ROOT目錄下的abc文件，但該文件并不存在（注意這是瀏覽器發出的第一次請求）。

Web服務器ROOT目錄下如果沒有abc文件，也沒有abc目錄，請求和響應就會結束。但Web服務器“善良無比”，檢測到ROOT目錄下雖然沒有abc文件，卻有abc目錄，abc目錄也叫作abc資源；于是將擁有abc目錄的事情“告訴”瀏覽器，并“控制”瀏覽器，讓瀏覽器重新訪問abc目錄（注意這是瀏覽器發出的第二次請求），瀏覽器最終訪問了abc目錄下的默認資源文件index.jsp。

假設ROOT目錄下沒有abc文件，也沒有abc目錄，重新執行步驟（2），若網址中abc后面沒有斜杠，瀏覽器會發送幾次請求呢？答案是一次。

結論3：在瀏覽器地址欄輸入網址時，千萬不要忽視末尾的斜杠“/”。如果末尾沒有斜杠，可能引發二次請求問題。作為Web開發人員，必須謹記：為了避免瀏覽器發出二次請求，要盡量避免網址中的資源名與Web服務器物理路徑的目錄名同名。

知識匯總：Tomcat服務器查找資源的策略（以ROOT目錄為例）。

策略1：在瀏覽器輸入網址http://localhost:8080/abc/時，Tomcat服務器查找ROOT目錄下abc目錄下的默認資源文件，分為兩種情形（整個過程，瀏覽器只發出一次請求）。

情形1：如果查找不到默認資源文件，則直接返回404錯誤，請求/響應結束。

情形2：如果查找到默認資源文件，則返回默認資源文件，請求/響應結束。

策略2：在瀏覽器輸入網址http://localhost:8080/abc時，瀏覽器發出第一次請求，Tomcat服務器查找ROOT目錄下的abc資源（abc文件和abc目錄都是abc資源），Tomcat服務器優先查找abc文件，如果查找到abc文件，則直接返回該文件，請求/響應結束（整個過程，瀏覽器只發出一次請求）。如果沒有查找到abc文件，Tomcat服務器則查找abc目錄，分為兩種情形。

情形1：如果查找不到abc目錄，則直接返回404錯誤，請求/響應結束（整個過程，瀏覽器只發出一次請求）。

情形2：如果查找到abc目錄，Tomcat服務器將“查找到abc目錄”的消息發給瀏覽器，并控制瀏覽器發出第二次請求（第二次請求的網址是http://localhost:8080/abc/），Tomcat服務器查找abc目錄下的默認資源文件（整個過程，瀏覽器發出了兩次請求），其余過程請參考策略1。

場景3 Tomcat中webapps目錄和ROOT目錄優先級問題

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<Host name="localhost"  appBase="webapps"
              unpackWARs="true" autoDeploy="true"> 

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問題：webapps目錄和ROOT目錄都可以存放項目，如果項目名稱相同，會優先訪問哪個項目？

答案詳見以下步驟。

場景3步驟

（1）接場景2的步驟（4）。

（2）在Tomcat安裝目錄下的webapps目錄下，新建abc文件夾（空文件夾），重新執行場景2的步驟（2），執行結果如圖所示。

分析：webapps目錄下的abc目錄的默認資源文件不存在，因此出現404錯誤。

結論：當webapps目錄下的項目名與ROOT目錄下的項目名同名時，ROOT目錄下的Web項目將被“隱身”。

（3）將ROOT目錄下的abc目錄下的index.jsp，重命名為test.jsp。然后將test.jsp復制到ROOT目錄下，刪除ROOT目錄下的abc目錄。然后將test.jsp重命名為abc。

（4）重新執行場景2的步驟（2），執行結果如圖所示。

分析：webapps目錄下的abc目錄的默認資源文件不存在，因此出現404錯誤。

結論：當webapps目錄的項目名與ROOT目錄下的文件名同名時，ROOT目錄下的同名文件會被“隱身”。

知識匯總：webapps目錄下的Web項目優先級高于ROOT目錄下的Web項目。舉例來說，webapps目錄下的abc目錄，會使ROOT目錄下的abc文件或者abc目錄“隱身”。

知識回顧：步驟（3）和步驟（4）中訪問的目的資源是abc（不帶斜杠），由于webapps目錄下存在abc目錄，因此在步驟（3）和步驟（4）中，瀏覽器地址欄abc后都會自動添加斜杠，都向Tomcat服務器發送了兩次請求。Web開發人員應該避免網址中的目的資源名與Web服務器的目錄名同名。

場景4 任意的物理絕對路徑都可以部署Web項目（方法一）

場景4 準備工作

（1）在C盤根目錄下，創建test目錄。

（2）在test目錄下新建文本文檔，然后重命名為“index.jsp”，參考場景1的步驟，輸入場景1的代碼，注意文件編碼使用UTF-8。保存文件并關閉記事本。

場景4步驟

（1）打開Tomcat安裝目錄，打開conf目錄，用記事本打開server.xml配置文件，找到如下配置選項。

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<Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true"> 

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（2）在上述代碼后，輸入如下配置選項，然后保存server.xml配置文件并關閉記事本。

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<Context docBase="C:/test/" path="/abc/" /> 

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說明1：docBase配置了Web項目部署到Tomcat后的絕對物理路徑，也稱為Web項目的根目錄；path配置的Web項目虛擬路徑必須以“/”開頭，表示以Web服務器的根目錄為起始目錄。該配置選項的主要目的是“告訴”Web服務器，Web項目的虛擬路徑與Web項目根目錄之間的對應關系。

在瀏覽器地址欄輸入網址http://localhost:8080/abc/時，Web項目虛擬路徑“/abc/”會指向Web服務器上的絕對物理路徑“C:/test/”，然后訪問“C:/test/”里的默認資源文件（這里是index.jsp）。

說明2：Web項目虛擬路徑，通常作為URL路徑的一部分。

（3）停止Tomcat服務，再次啟動Tomcat服務。

Tomcat配置文件server.xml一旦被修改，就需要重啟Tomcat服務，修改后的配置文件才能生效。

（4）打開瀏覽器，輸入網址http://localhost:8080/abc，執行結果如圖所示。

通過上述步驟，成功地將“C:\test\”部署為Web項目的絕對物理路徑。

場景5 任意的物理絕對路徑都可以部署Web項目（方法二）

場景5步驟

（1）打開C:\apache-tomcat-9.0.29\conf\Catalina\localhost目錄，新建文本文檔，重命名為hello.xml。

（2）用記事本打開hello.xml，輸入如下配置選項，然后保存配置文件并關閉記事本。

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<Context docBase="C:/test/" /> 

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分析：hello.xml配置文件的文件名hello（不包括擴展名）配置了Web項目虛擬路徑，docBase配置了Web項目部署后的絕對物理路徑。

（3）無須手動重啟Tomcat服務。

（4）打開瀏覽器，輸入網址http://localhost:8080/hello，執行結果如圖所示。

知識匯總：場景4和場景5中，配置了兩個虛擬路徑，分別是/hello/和/abc/，它們都指向C:\test\。

使用場景4的方法，需要手動重啟Tomcat服務。使用場景5的方法，Tomcat服務會自動重啟。