JSP 2.0下的动态内容缓存分析讲解

在Web应用中，内容缓存是最普通的优化技术之一，并且能够很容易地实现。例如，可以使用一个自定义地JSP标签——我们将之命名为<jc:cache>——由<jc:cache>和</jc:cache>将每一个需要被缓存的页面片段封装起来。任何自定义标签可以控制它所包含部分 (也即预先封装的页面片段)在何时执行，并且动态输出结果可以被捕获。<jc:cache>标签使得JSP容器（例如Tomcat）只生成内容一次，作为应用程序范围内的JSP变量，来存储每一个缓存片段。每次JSP页面被执行时，自定义标签将缓存页面片段载入而无需再次执行JSP代码来生成输出结果。作为Jakarta工程的一个部分，标签库的开发使用了这项技术。当被缓存内容无需被每一个用户或者请求所定制的时候，它工作的十分良好。

这篇文章对上面描述的技术做了改进，通过使用JSP 2.0表达式语言（EL），允许JSP页面为每一个请求和用户定制缓存内容。缓存页面片段可以包含未被JSP容器赋值的JSP表达式，在每一次页面被执行时，由自定义标签来确定这些表达式的值。因此，动态内容的建立被最优化，但是缓存片段可以含有部分由每一个请求使用本机JSP表达式语言产生的内容。通过JSP 2.0 EL API的帮助，Java开发者可以用表达式语言来使之成为可能。

内容缓存VS数据缓存

内容缓存不是唯一的选择。例如，从数据库中提取的数据同样可以被缓存。事实上，由于存储的信息中不包含HTML markup，以及要求较少的内存，数据缓存可能更加高效率。然而在很多情况下，内存缓存更容易实现。假设在某个案例总，一个应用由大量事务对象，占用重要的CPU资源，产生复杂的数据，并且用JSP页面来呈现这些数据。工作一切良好，直到某天突然地服务器的负载增加，需要一个紧急解决方案。这时在事务对象和呈现表达层之间建立一个缓存层，时一个非常不错和有效的方案。但是必须非常快速和流畅地修改缓存动态内容的JSP页面。相对于简单的JSP页面编辑，应用程序的业务逻辑变化通常要求更多的工作量和测试；另外，如果一个页面从多个复合源聚合信息时，Web层仅有少量的改变。问题在于，当缓存信息变得失去时效时，缓存空间需要被释放，而事务对象应该知道何时发生这种情况。然而，选择实现内容缓存还是数据缓存，或者其他的优化技术，有很多不得不考虑的因素，有时是所开发的程序所特殊要求的。

数据缓存和内容缓存没有必要互相排斥，它们可以一起使用。例如，在数据库驱动的应用中；从数据库中提取出来的数据，和呈现该数据的HTML分别被缓存起来。这与使用JSP实时生成的模板有些相似。这篇文章中讨论的基于EL API技术说明如何使用JSP EL来将数据载入到呈现模板中。

使用JSP变量缓存动态内容

每当实现一个缓存机制是，都需要一个存储缓存对象的方法，在这篇文章中涉及的是String类型的对象。一种选择是使用一个对象——缓存框架结构，或者使用Java maps来实现自定义的缓存方案。JSP已经拥有了称为“scoped attributes”或“JSP variables”来提供ID——object映射，这正是缓存机制所需要的。对于使用page或者request scope，这是没有意义的，而在应用范围内，这是一个很好的存储缓存内容的位置，因为它被所有的用户和页面共享。当每一个用户需要单独缓存时，Session scope也可以被使用，但这不是很有效率。JSTL标签库可以被是与那个来缓存内容，通过使用JSP变量正如下例所示：

<%@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %><c:if test="${empty cachedFragment}">

<c:set var="cachedFragment" scope="application">

...

</c:set></c:if>

缓存页面片段用下列语句输出结果：

${applicationScope.cachedFragment}

当缓存片段需要被每一个请求所定制的时候，到底发生了什么？例如，如果希望包含一个计数器，需要缓存两个片段：

<%@ 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}">

<c:set var="cachedFragment1" scope="application">

...

</c:set></c:if><c:if test="${empty cachedFragment2}">

<c:set var="cachedFragment2" scope="application">

...

</c:set></c:if>

可以使用下面语句输出缓存内容：

${cachedFragment1} ${counter} ${cachedFragment2}

通过专门的标签库的帮助，需要定制的页面片段的缓存变得异常容易了。上面已经提及，缓存内容可以被开始标签（<jc:cache>）和结尾标签（</jc:cache>）封装起来。而每一个定制可以使用另一个标签（<jc:dynamic expr="..."/>）输出一个JSP表达式（${...}）来表现。动态内容用JSP表达式缓存并在每一次缓存内容被输出时赋值。在下面的部分可以看到这是如何实现的。Counter.jsp缓存了一个包含计数器的页面片段，当每一次用户刷新这个页面的时候计数器会自动＋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}">

<c: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 变量易于使用，对于简单的Web apps，这是一个不错的内容缓存方案。然而，如果应用程序产生大量的动态内容，没有对缓存大小的控制无疑是一个问题。一种专用的缓存框架结构能够提供一个更加有力的方案，允许对缓存的监视，限制缓存大小，控制缓存策略，等等……

使用JSP 2.0表达式语言API

JSP容器（例如Tomcat）对应用EL API的JSP页面中的表达式予以赋值，并且可以被Java代码所使用。这允许在Web页面外应用JSP EL作开发，例如，对XML文件、基于文本的资源以及自定义脚本。当需要控制何时对Web页面中的表达式进行赋值或者书写与之相关的表达式时，EL API同样是有用的。例如，缓存页面片段可以包含自定义JSP表达式，并且当每一次缓存内容被输出时，EL API将用来给这些表达式赋值或者重新赋值。

文章提供了一个例子程序（参见文末资源部分），这个应用程序包含了一个Java类（JspUtils）和类中包含一个方法eval()，这个方法有三个参数：JSP表达式、表达式的期望类型和一个JSP context对象。Eval()方法从JSP context中取得ExpressionEvaluator并且调用evaluate()方法，通过表达式、表达式的期望类型、和一个从JSP congtext中获得的变量。JspUtils.eval()方法返回表达式的值。

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()主要封装了标准的ExpressionEvaluator。如果expr不包含${，JSP EL API不被调用，因为没有JSP表达式。

创建标签库描述符（TLD）文件

JSP标签库需要一个标签库描述符（TLD）文件来自定义标签的命名，它们的属性，以及操作该标签的Java类。jspcache.tld描述了两个自定义标签，<jc:cache>拥有两个属性：缓存页面片段的id和JSP scope—JSP页面总需要被储存的内容范围。<jc:dynamic>只有一个属性，即JSP表达式必须在每一次缓存片段被输出时被赋值。TLD文件将这两个自定义标签映射到CacheTag和DynamicTag类，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>

<short-name>jc</short-name>

<uri>http://devsphere.com/articles/jspcache</uri>

<tag>

<name>cache</name>

<tag-class>com.devsphere.articles.jspcache.CacheTag</tag-class>

<body-content>scriptless</body-content>

</attribute>

<name>scope</name>

<required>false</required>

<rtexprvalue>false</rtexprvalue>

</attribute>

</tag>

<tag>

<name>dynamic</name>

<tag-class>com.devsphere.articles.jspcache.DynamicTag</tag-class>

<body-content>empty</body-content>

<rtexprvalue>false</rtexprvalue>

</attribute>

</tag></taglib>

TLD文件包含在Web应用描述符文件（web.xml）中，这五个文件同样包含一个初始参数指出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">

<context-param>

<param-name>com.devsphere.articles.jspcache.enabled</param-name>

<param-value>true</param-value>

</context-param>

<jsp-config>

<taglib-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>的工作机理

JSP容器为JSP页面中的每一个<jc:cache>标签创建一个CacheTag实例，来对其处理。JSP容器负责调用setJsp()、setParent()和setJspBody()方法，这是CacheTag类从SimpleTagSupport继承而来。JSP容器同事还为所操作标签的每一个属性调用setter方法。SetId()和setScope()方法存储属性值到私有域，这个值已经用CacheTag()构造函数用缺省值初始化。

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.

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