第2章 搭建运行和发环境开
工欲善其事，必先利其器。学习计算机技术，光看理论是不够的，还必须要多加实践。因此本章先介绍如何搭建运行和开发环境，让读者知道如何编译、部署和运行Web程序，在后续章节讲解具体技术时就可以亲自实践了。
本章内容包括：
★ 概述运行和开发环境，从整体上了解开发和运行的过程和所需的工具。
★ 学习JDK、Tomcat的安装、配置和测试。
★ 开发并部署简单的例子，熟悉工具的使用。
通过本章的学习，读者应该就能使用JDK、Tomcat进行简单Web程序的开发和部署工作了，这对本书大部分内容的学习都适用，后续章节在需要时还会介绍其他工具。读者以后可能会使用不同的工具，但它们的使用原理是一样的，掌握了其中一些就很容易举一反三。
注意
安装及熟悉工具的使用是很麻烦的一步，主要靠摸索。如果碰到困难请慢慢来，不要在这里就放弃。
进入第02章
2.1 Servlet和JSP开发环境概述
和开发其他应用程序类似，用Servlet和JSP开发Web应用程序也需要开发和运行环境。所需要的环境及关系如图2-1所示。
图2-1 开发、运行环境关系图
Java虚拟机是所有Java程序运行的基础，Java的跨平台之所以能实现，是由于它将操作系统之间的差异都隐含在JVM中，而向外提供一个统一的接口。实际上也有认为Java其实不是跨平台，它本身就是一个平台，因此也有“Java平台”这样的说法。现在的Web容器和开发工具一般也是Java写成的，因此需要底层JVM的支持。
Sun、IBM等很多公司都实现了不同平台上的JVM，本章中将使用Sun公司的JDK。
Web应用程序都是在Web容器上运行的，由Web容器负责解决Web应用的很多问题，并提供给Web程序一个运行环境。现在已经有很多Web容器出现了，如Tomcat、Resin等，本书中将使用免费开源的Tomcat。
最后是开发工具。跟使用其他语言编写的程序一样，需要一个能编译Java源程序的工具，JDK本身自带的工具javac就是编译Java源程序的工具。但当程序更大更复杂时，利用开发工具进行管理将使工作变得更轻松。现在已经出现很多优秀的开发工具了，如Eclipse、JBuilder、NetBean等，在后续章节中将介绍Eclipse的使用。
Web程序开发、编译后，还需要部署到Web容器上才能运行。一般来说，部署需要考虑的问题较多，而且有不少和具体Web容器相关的问题，因此本章先通过一个简单的例子说明基本的步骤，后续章节学习其他知识时再介绍相关的部署项。
注意
本章中介绍的工具安装都是基于Windows平台的，但其他系统的安装配置基本原理是一样的，读者有需要可参考相关资料。
2.2 安装和配置JDK
本节介绍在Windows平台下进行Sun公司JDK的安装和配置。JDK是Java Development Kit（Java开发工具）的缩写，它包含了JRE（Java Runtime Enviroment，Java运行时环境），这就是JVM；也包括了一些用于开发Java程序的简单工具，如编译Java源程序的javac、用于打包的jar等。对于简单的程序使用这些工具就已足够，但当程序较大时为了管理方便，一般还使用集成开发工具，因此后面还介绍了Eclipse。
2.2.1 JDK的安装
JDK可从Sun公司的网站下载，可选择JDK的J2SE或J2EE版本。J2EE版本包括了支持J2EE特性的所有开发包，如果Web程序不需要J2EE的EJB（Enterprise JavaBean）、JMS（Java Message Service，Java消息服务）等特性，建议选择J2SE版本，Web容器会提供开发Servlet和JSP所用到的包，可用开发工具将它们集成。
可在http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp中下载选择所需的J2SE版本，按照页面的指示信息操作即可。这里需要选择1.4.2以上版本，但最好选择最新的release版本。注意现在是介绍Windows平台下的安装，所以请选择Windows平台的版本。大概过程如图2-2所示。
图2-2 JDK下载页面操作示意
注意
以下图例依实际情况和选择版本的不同，某些内容可能有变化，这里仅供参考。它们基本的布局和操作是类似的，不难变通。
还有下载时注意选择的是JDK而不是JRE，JRE仅包含运行环境，不包含javac等开发工具。
最后打开安装程序并按指示操作即可，如果没其他问题，使用默认的设置来安装就可以了。
注意：
安装路径中不要含有空格和中文字符，否则后面的Tomcat安装时可能会出现问题。如图2-3所示是默认的安装路径，但“ Program Files ”这个目录名有空格，因此要另外选择。
图2-3 安装JDK的路径选择
2.2.2 JDK的配置
现在不需要太多JDK配置的知识，这里介绍一下PATH和CLASSPATH这两个环境变量。
PATH环境变量的值是一系列用分号(;)分隔的路径，它实际上是被操作系统使用的，而不是为Java程序专用。当需要调用某程序，如在命令行窗口或是批处理文件（bat后缀）中指定要运行的程序名，但又没有指定完整的路径时，则系统先顺序在当前目录查找，如果找不到就继续按PATH指定的路径逐个查找。将程序的路径加入到PATH当中，就可以在任何目录下都运行程序，而不必到程序目录下，相当方便。
本节讲的是JDK的配置，之所以提到这个环境变量，是因为常常用命令行的方式来调用Java工具进行编译，这样将Java工具所在的路径加入PATH中会方便很多。在编译简单的程序时，直接用命令行方式更方便。
现在讲如何修改PATH变量。如果是Windows9X/Me系统，则需要修改“C:\autoexec.bat”文件来设置该变量，修改后必须重新启动才能生效。可以用文本编辑工具打开“C:\autoexec.bat”，并在文件末尾加入如图2-4所示的内容。
图2-4 在autoexec.bat文件中修改PATH
如果是Windows2000/XP系统，可以在桌面“我的电脑”上单击右键，选“属性”，然后选“高级”页，单击“环境变量”按钮，可在此直接修改PATH，如图2-5所示。修改后即可直接生效，无须重启。
图2-5 Windows2000/XP下修改PATH环境变量
要测试是否正确，只须打开命令行窗口输入“java -version”命令，如果有版本信息显示即表示找到程序，设置正确。
现在简单说明一下CLASSPATH这个环境变量。
JDK工具加载类时，首先要找到相应的class文件，查找这些class文件的路径称为“类路径”。对于Java本身的标准类，JDK可以从特定的路径找到，无须设置；但对于非标准的类，如用户编写的类文件或是由第三方软件商提供的扩展包，则需要指定额外的类路径，不然在运行中找不到类文件时，JDK会抛出“ClassNotFoundException”异常。
如J2SE版本就没有附带Servlet包，如果用JDK编译Servlet程序时，需要指定Servlet包所在路径。一般有两种方法可以设置额外的类路径。
★ 设置CLASSPATH环境变量，它的值和PATH的类似，是一个或多个类路径，用分号(;)分隔，这样JDK工具就可以在这些路径寻找class文件了。在Java世界里，经常将一系列的class文件打包成jar文件以方便管理，因此在CLASSPATH中的路径也可以设置成具体的jar文件，JDK工具会自动解开这个包并提取需要的class文件；
★ 在调用JDK工具时可以通过参数指定类路径，如调用javac或java工具时，可以通过参数“-cp路径1;路径2;..”来指定，它用“-cp”开头，之后的路径写法和CLASSPATH值的写法一样。需要注意的是，当设置了CLASSPATH的值，同时又提供了“-cp”的参数，则CLASSPATH的值会被忽略。
除了学习外，一般情况下都不用CLASSPATH环境变量来设置类路径。因为它对系统的所有程序都是可见的，如果系统同时运行多个Java程序，但又使用共同的CLASSPATH来设置类路径，很容易引起混乱。而Java开发工具和Web容器等，一般有自己的管理机制为JVM设置合适的类路径，也不需要用到CLASSPATH。
注意
有些书籍和资料可能会提到“在配置JDK时，要在CLASSPATH环境变量中加入标准class的路径，否则在编译和运行时会出现找不到class文件的错误”这些说法。这些是旧版本JDK的做法了，现在的JDK（如上面介绍的1.5版）使用了很复杂的查找机制，默认时就已经设置一部分的路径——包括标准包、当前目录等，因此不必重复。而Tomcat、Eclipse等工具也会自己管理类路径。在本书中，如无特别说明，一般不需要专门考虑类路径的设置问题。
2.3 安装和配置Tomcat
这一节介绍Windows平台下Tomcat的安装。Tomcat的安装很简单，但完整配置的内容却很丰富。幸好对一般的应用（如这里的学习）只需要少量简单的配置即可，以后在介绍其他内容时会继续介绍相关的配置。
2.3.1 安装Tomcat服务器
Tomcat可以在http://tomcat.apache.org/下载，在页面左边选择所需要的版本。本书是讲述Servlet 2.4和JSP 2.0的，因此请下载5.0或更高的版本。
单击所需版本的超链接后，转入下载页面。目前的安装只需要下载Binary Distributions的Core部分即可，如图2-6所示。
图2-6 Tomcat下载页面
将压缩包解压到想安装的目录。假如安装目录是“C:\tomcat”，则解压后的目录结构应如图2-7所示。
图2-7 Tomcat安装后的目录结构
之后是修改安装目录下的“bin\catalina.bat”文件，在注释后增加“JAVA_HOME”这个环境变量，如图2-8所示，注意图中的说明。
图2-8 修改catalina.bat文件
注意
如果系统是Windows2000/XP，也可以下载图2-6所示的Windows Service Installer，它将Tomcat注册成系统的服务，会自动寻找系统中已安装的JDK，不用设置。直接启动或关闭服务就可以启动关闭Tomcat。
2.3.2 测试安装是否成功
首先启动Tomcat，有两种方法可以打开。
★ 在Windows2000/XP系统下，双击安装目录下的\bin\startup.bat文件即可。
★ 由于.bat文件的问题，在Windows9x/Me系统下直接运行startup.bat会出现问题，因为它使用了“%cd%”这样的变量。这时，需要按图2-8所示在catalina.bat文件中添加“set cd=.”，而运行方式改为打开安装目录下的\bin\catalina.bat文件并传入参数“run”，一般可以建立一个快捷方式来做，如图2-9所示。
图2-9 Windows9x/Me下设置启动Tomcat的快捷方式
注意
因为启动Tomcat的.bat文件使用了大量的环境变量，在Windows9x/Me系统中直接运行会报告“out of environment space”的错误，这时可为该.bat文件建一个快捷方式并设置其“属性”，选择“内存”页，在“初始环境”下拉列表框中选“4096”这项，这些如图2-9所示。
Tomcat启动后会在命令行窗口输出启动信息，启动过程需要数秒——视机器性能而定，完成后窗口会显示启动所需的时间，如图2-10所示。
图2-10 Tomcat启动时的显示信息
启动Tomcat后，打开浏览器，在地址栏输入http://localhost:8080/，如果显示出如图2-11所示的页面，表示Tomcat已经成功安装设置了。如果不成功，请仔细按上述步骤检查，或者另查资料解决问题。万事开头难，安装工具确实有很多琐碎的问题，请慢慢解决！
图2-11 Tomcat安装成功的测试页面
要关闭Tomcat，对于Windows2000/XP系统，可以双击安装目录下的\bin\shutdown.bat文件来进行。而对于Windows9x/Me系统则需要调用catalina.bat并传入参数“stop”，一般也是建一个快捷方式来进行，可参考图2-9所示建“启动快捷方式”的做法，唯一的区别就是将参数“run”改为“stop”。
2.4 开发第一个应用程序
现在已经学习了JDK、Tomcat的安装和配置，本节将开发一个简单的Web程序示例，通过这个例子学习如何编译Servlet，如何将Web程序部署到Web容器中，这些都是以后学习时进行实践的基础。
这个应用有一个HTML页面，它包含一个表单，用户可从下拉列表中选择一项并提交到服务器；在服务器端，分别用Servlet和JSP两种方式处理该页面。通过本例子将了解到如何将Servlet和JSP部署到服务器。
注意
现在主要目的是学习如何配置，Servlet和JSP代码的具体含义在后续章节会学习。图中加了注释，读者也可以尝试理解一下，但不懂也没关系，现在只要照着抄就可以了。
2.4.1 创建Form提交表单
现在先创建HTML页面，将文件名设为form.html，代码如图2-12所示。
图2-12 HTML代码
2.4.2 创建表单处理Servlet
接着编写处理请求的Servlet，该Servlet命名为ColorServlet，代码如图2-13所示。
图2-13 Servlet代码
可以直接用文本编辑器编写Servlet，然后通过命令行调用javac编译，但当使用J2SE版本时要将Tomcat安装目录下的\common\lib\servlet-api.jar文件加到类路径中。假设Tomcat安装在C:\tomcat\，则使用如下的命令将Servlet包所在位置加入到编译时的类路径中。
2.4.3 创建JSP显示页面
现在创建一个JSP页面处理提交信息，将它命名为colorJSP.jsp。它的处理和生成内容跟Servlet相同，可用文本编辑器写入如下代码，如图2-14所示。
图2-14 JSP代码
2.4.4 部署第一个Web应用
在将这些程序部署到Web容器之前，先讲解一下Web应用程序的概念，以及它和Web容器的关系。
和桌面程序类似，一般将结构功能相关的程序文件组织在一起成为一个大的程序。Web程序也是这样，将Web应用中相关的.html、.jsp、.servlet等文件组织在同一个Web程序中。Web应用程序的文件必须按一定的结构组织，J2EE定义了Web应用程序的结构，如图2-15所示。
图2-15 J2EE定义的Web程序结构
在图2-15中可以看到，应用程序的根目录下必须有一个WEB-INF文件夹，它包含web.xml文件，这是Web程序的发布描述文件（Web Applicatioin Deployment Description），用于告诉Web容器该程序的配置，如哪个URL跟哪个Servlet关联等。WEB-INF和web.xml都是Web程序必须包含的，后续章节会说明如何用web.xml进行配置。
WEB-INF下还有classes和lib这两个文件夹。classes下放置程序所用的class文件，如Servlet和其他辅助类。lib下则放置打包成jar格式的文件，如程序需要使用数据库，数据库厂商提供的驱动（一般是jar格式）就可以放在这里。
Web应用程序目录的其他地方则放置其他资源，如JSP、HTML、图片等。它们没有结构限制，可以按需要的方式来组织。
Web程序要配置在Web容器下才能运行，这里需要考虑如下的问题。
★ Web程序文件夹必须放在什么地方，要对Web容器进行怎样的配置让Web容器找到它。
★ 浏览器是通过URL来访问资源的，需要对Web容器做什么配置才能使它和URL关联起来。
这些配置方式是Web容器相关的，一般需要查阅Web容器的文档，所幸的是很多Web容器都会提供简单的方式。
对于Tomcat，将Web程序目录放在Tomcat安装目录的Webapps文件夹下即可。假如Tomcat安装目录是“C:\tomcat”，而程序放在mystudy文件夹中，则将整个mystudy的内容放在“C:\tomcat\webapps\”下即可，这时Web程序的文件就放在“C:\tomcat\webapps\mystudy\”下。
注意
为了叙述方便，本节后面假设Tomcat的安装目录就是“C:\tomcat”，读者实践时请根据自己的实际情况修改。
对于Web程序和URL的关联，在Tomcat下，默认可以在URL中用Web程序的目录名来访问Web程序的资源。例如当Web程序目录是mystudy时，可用如下URL来访问。
现在配置并测试本节的例子。在C:\tomcat\webapps\下建立一个文件夹mystudy，然后按照图2-15所示的结构在其下建立WEB-INF、classes、lib这些目录。可以直接将C:\tomcat\webapps\ROOT\WEB-INF\web.xml复制过来使用。
将form.html放在mystudy下，启动Tomcat（如果忘记了如何启动请看第2.3.2节）。打开浏览器并输入“http://localhost:8080/mystudy/form.html”，这时应看到如图2-16所示的内容。
图2-16 访问form.html
如果看到内容，那已经成功配置第一个Web程序了！
提示
读者可能会问，URL中的8080端口是怎样来的？还有为什么第2.3.2节中测试Tomcat时只需输入“http://localhost:8080/ ”，不需要指定Web程序名也能看到内容？
8080是Tomcat默认的监听端口，如果要修改它，可以打开Tomcat安装目录的conf文件夹中的server.xml文件，找到如图2-17所示的位置，修改即可。如果修改成80，则URL中无须指定端口。注意修改完要重启Tomcat才能生效。
图2-17 修改Tomcat所用的端口
现在来配置JSP文件。JSP文件的配置和HTML一样简单，将colorJSP.jsp放到mystudy下，然后修改form.html中＜form＞的action属性为“colorJSP.jsp”，重新访问form.html。这时在下拉列表中选择一项并提交，就能看到colorJSP.jsp的处理结果了，如图2-18所示。
图2-18 JSP处理结果
提示
第一次访问该JSP时要等待一会才显示结果，这是因为第一次访问时要对JSP进行编译，但之后的访问就不需要了。如果修改了JSP的内容后再次访问（无须重启），则Web容器会重新编译。很多Web容器默认采用这种方式监视JSP的修改情况，方便开发和调试。很多Web容器都提供了相关的配置来取消监视修改情况，以提高部分性能。实际产品在部署时也可以用相关工具对JSP进行预编译，避免了初次访问的延迟情况。
最后配置Servlet，首先将ColorServlet.java编译，然后将生成的class文件放到C:\tomcat\webapps\mystudy\WEB-INF\classes下。
接着打开Tomcat安装目录的conf文件夹的web.xml文件，找到如图2-19所示的内容，按图示去掉注释。
图2-19 修改conf/web.xml
完成这两步后重启Tomcat，之后修改form.html中＜form＞的action属性为“servlet/ColorServlet”（注意大小写）。重新访问form.html，提交表单，这时ColorServlet将处理该请求并返回内容，如图2-20所示。
图2-20 Servlet处理结果
这一步比前两步要麻烦一点，现在解释一下。
一般情况下，URL可以按照Web程序的目录结构来访问资源。如之前的HTML和JSP就是如此，它们直接放在Web程序的根目录下，所以访问的URL在Web程序名后加上这些文件的名字就能访问了。
但对于Servlet，它实际上是Java类，放在WEB-INF下，J2EE的标准规定需要通过web.xml的配置将Servlet和URL关联起来才能让外界访问，对每个Servlet都要这样设置。很明显，这样在开发和测试Servlet时会麻烦很多，因此很多Web容器都提供了一种简便的方式来访问。如Tomcat，按图2-19所示那样修改后，地址中就可以用“servlet/servlet完整类名”的方式来访问了。请注意图2-20中地址栏的内容，Web程序是没有Servlet这个目录的，但依然能得到结果，这是因为Web容器知道这个URL是和Servlet关联的，它会调用相应的Servlet来进行处理。
本例中的ColorServlet是没有放在package中的。当有package时，如在ColorServlet.java文件开头处加入“package com.cxpub.chapter2”; 则在配置时ColorServlet.class必须放在“C:\tomcat\mystudy\WEB-INF\classes\com\cxpub\chapter2”下，这时的访问方式变成 “http://localhost:8080/mystudy/servlet/com.cxpub.chapter2.ColorServlet”，读者可尝试一下。
提示
上面修改的文件是 C:\tomat\conf\web.xml，它跟Web程序mystudy\WEB-INF\web.xml有什么关系呢？其实这是Tomcat的特点之一，这个web.xml的内容对所有的Web应用程序都有效，Tomcat在启动Web程序时会将这个文件的内容和每个Web程序的web.xml合并起来。Tomcat实际上允许Web程序的WEB-INF/web.xml不存在时也可以部署，因为conf\web.xml会应用到该程序的配置中。读者可尝试去掉mystudy中的web.xml文件然后重启Tomcat看结果如何。
但要注意，这是Tomcat特有的行为，并非J2EE的标准，对其他Web容器未必有效。现在提出这个方法是因为它简单，适合开发和调试，本书中如无特别说明，一般可用这种方法来配置，但对实际产品部署时应禁止这种行为。本书后续章节会讲解J2EE定义的标准配置方法。
现在读者应该已经知道如何在Web容器中部署Web应用程序了。在学习后面章节时将使用这些方法来进行实践，因此读者一定要熟悉本节的内容。
2.5 小结
本章学习了JDK、Tomcat的安装和配置，也通过一个例子学习了如何在Tomcat中部署Web程序，现在总结一下。
运行Java程序需要Java虚拟机的支持，一般的Web容器和开发工具也是用Java开发的，也需要在JVM的基础上运行。对Web应用程序的开发，需要使用开发工具编译Java文件，然后将所有资源文件部署到Web容器上运行。
本章在JVM方面介绍了Sun公司的JDK的安装，Web容器则介绍了Tomcat的安装和配置。
Web应用程序是按照一定的结构组织起来的程序、页面和其他资源文件，他必须包含WEB-INF目录，WEB-INF目录下必须包含Web程序描述文件web.xml。WEB-INF目录下还包括classes和lib目录，classes目录放置class文件，lib目录则放置jar文件，其他的资源文件则可以按照合适的方式组织。
Tomcat中，默认可以在URL中通过Web程序目录名访问特定的Web程序。可以直接在URL中，按HTML、JSP和其他文件的目录结构来访问这些资源。而Servlet是Java类，需要放到Web程序目录“/WEB-INF/classes/”下，一般需要在web.xml中对每个Servlet都指定它匹配的URL，浏览器才能通过这些URL来访问Servlet。Tomcat提供了一种简便的方法，使得只配置一次，之后就可以用简单的方式来访问Servlet了，但这是Tomcat特有的行为，不是J2EE标准定义的，不能用在其他Web容器上。