一、JSP 编译的基本概念
在 Web 开发里，JSP（JavaServer Pages）是一种很常用的技术。它允许我们在 HTML 页面里嵌入 Java 代码，这样就能动态地生成网页内容。不过呢，服务器没办法直接执行 JSP 文件，得先把它编译成 Java Servlet 才行。这个编译过程就像是把一本“外语书”（JSP 文件）翻译成“母语书”（Java Servlet），让服务器能“读懂”并运行。
比如说，我们有一个简单的 JSP 文件 hello.jsp：
<!-- 这是一个简单的 JSP 文件，用于输出欢迎信息 -->
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Hello JSP</title>
</head>
<body>
<%
// 输出欢迎信息
out.println("欢迎来到 JSP 的世界！");
%>
</body>
</html>
在这个示例里，<% %> 标签里的代码就是 Java 代码。当客户端请求 hello.jsp 时，Tomcat 服务器会把这个 JSP 文件编译成对应的 Java Servlet 类，然后再执行这个 Servlet 类来生成响应给客户端的 HTML 页面。
二、预处理阶段
2.1 语法检查
预处理阶段的第一步就是语法检查。Tomcat 会检查 JSP 文件的语法是否正确，就像老师批改作文时检查语法错误一样。如果 JSP 文件里有语法错误，编译就会失败。
比如下面这个有语法错误的 JSP 文件：
<!-- 这个 JSP 文件存在语法错误，缺少右括号 -->
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>错误示例</title>
</head>
<body>
<%
// 缺少右括号，会导致语法错误
int num = (1 + 2;
%>
</body>
</html>
在这个示例中，int num = (1 + 2; 这行代码缺少右括号，Tomcat 在语法检查时就会发现这个错误，然后抛出编译异常，提示开发者修改代码。
2.2 指令处理
JSP 文件里有很多指令，像 <%@ page %>、<%@ include %> 等。预处理阶段会处理这些指令。例如，<%@ page %> 指令可以设置页面的属性，如字符编码、语言等；<%@ include %> 指令可以把一个文件包含到另一个文件中。
下面是一个使用 <%@ include %> 指令的示例：
<!-- main.jsp 文件 -->
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>包含示例</title>
</head>
<body>
<!-- 包含 header.jsp 文件 -->
<%@ include file="header.jsp" %>
<h1>这是主页面内容</h1>
</body>
</html>
<!-- header.jsp 文件 -->
<header>
<h2>这是页面头部</h2>
</header>
在这个示例中，main.jsp 文件通过 <%@ include %> 指令把 header.jsp 文件包含进来。预处理阶段会把 header.jsp 文件的内容插入到 main.jsp 文件的相应位置，然后再进行后续的编译。
三、编译过程
3.1 转换为 Servlet 代码
预处理完成后，Tomcat 会把 JSP 文件转换为 Java Servlet 代码。这个过程就像是把 JSP 文件里的 HTML 代码和 Java 代码重新组合成一个完整的 Java 类。
例如，前面的 hello.jsp 文件会被转换为类似下面的 Java Servlet 代码：
// 这是由 JSP 转换而来的 Servlet 类
import java.io.IOException;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
public class org.apache.jsp.hello_jsp extends HttpServlet {
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
java.io.PrintWriter out = response.getWriter();
try {
out.println("<!DOCTYPE html>");
out.println("<html>");
out.println("<head>");
out.println("<meta charset=\"UTF-8\">");
out.println("<title>Hello JSP</title>");
out.println("</head>");
out.println("<body>");
// 输出欢迎信息
out.println("欢迎来到 JSP 的世界！");
out.println("</body>");
out.println("</html>");
} finally {
out.close();
}
}
}
在这个示例中，org.apache.jsp.hello_jsp 类就是由 hello.jsp 文件转换而来的 Servlet 类。doGet 方法里的代码就是根据 hello.jsp 文件里的内容生成的。
3.2 编译 Servlet 代码
转换完成后，Tomcat 会使用 Java 编译器把生成的 Servlet 代码编译成字节码文件（.class 文件）。这个过程和我们平时编译 Java 代码是一样的。
如果编译过程中出现错误，Tomcat 会抛出编译异常，提示开发者检查代码。例如，如果生成的 Servlet 代码里有语法错误，编译就会失败。
四、执行优化
4.1 缓存机制
Tomcat 采用了缓存机制来提高 JSP 的执行效率。当一个 JSP 文件被编译成 Servlet 类后，这个 Servlet 类会被缓存起来。下次再请求同一个 JSP 文件时，如果 JSP 文件没有修改，Tomcat 就会直接使用缓存里的 Servlet 类，而不需要重新编译。
比如说，我们第一次请求 hello.jsp 文件时，Tomcat 会把它编译成 Servlet 类并缓存起来。当我们再次请求 hello.jsp 文件时，只要 hello.jsp 文件没有修改，Tomcat 就会直接使用缓存里的 Servlet 类来处理请求，这样就节省了编译时间，提高了响应速度。
4.2 预编译
除了缓存机制，Tomcat 还支持 JSP 预编译。预编译就是在服务器启动时就把所有的 JSP 文件编译成 Servlet 类，而不是在第一次请求时才编译。这样可以避免第一次请求时的编译延迟，提高应用的启动速度。
要启用 JSP 预编译，可以在 Tomcat 的配置文件里进行设置。例如，在 context.xml 文件里添加以下配置：
<Context>
<!-- 启用 JSP 预编译 -->
<Manager pathname="" />
<Resources cachingAllowed="true" cacheMaxSize="100000" />
<JspConfig>
<JspPropertyGroup>
<UrlPattern>*.jsp</UrlPattern>
<Development>false</Development>
</JspPropertyGroup>
</JspConfig>
</Context>
在这个配置中，Development 属性设置为 false 表示启用预编译。这样，在服务器启动时，Tomcat 会自动把所有的 JSP 文件编译成 Servlet 类。
五、应用场景
JSP 编译在 Web 开发里有很多应用场景。比如说，在开发动态网站时，我们可以使用 JSP 来生成动态的 HTML 页面。通过在 JSP 文件里嵌入 Java 代码，我们可以根据用户的请求动态地生成不同的内容。
另外，在企业级应用开发中，JSP 也经常被用来开发 Web 应用的前端页面。通过 JSP 编译，我们可以把 JSP 文件转换为 Servlet 类，然后在服务器端执行，这样可以提高应用的安全性和性能。
六、技术优缺点
6.1 优点
- 简单易用：JSP 允许我们在 HTML 页面里嵌入 Java 代码，这样开发者不需要学习新的编程语言就能开发动态网页。
- 与 Java 集成良好：JSP 基于 Java 技术，能和 Java 的各种类库和框架很好地集成，方便开发复杂的 Web 应用。
- 性能优化：Tomcat 提供了缓存机制和预编译功能，能提高 JSP 的执行效率。
6.2 缺点
- 编译时间长：如果 JSP 文件比较大或者包含复杂的逻辑，编译时间会比较长，影响应用的启动速度。
- 维护困难：随着 JSP 文件的增多，代码的维护会变得越来越困难，尤其是当 JSP 文件里包含大量的 Java 代码时。
七、注意事项
- 语法规范：编写 JSP 文件时，要严格遵守 JSP 的语法规范，避免出现语法错误。
- 代码分离：尽量把 Java 代码和 HTML 代码分离，提高代码的可维护性。可以使用 MVC（Model - View - Controller）架构来实现代码分离。
- 缓存管理：要注意缓存的管理，当 JSP 文件修改后，要及时清除缓存，确保新的代码能生效。
八、文章总结
通过深入剖析 Tomcat 的 JSP 编译问题，我们了解了 JSP 编译的整个过程，从预处理到执行优化。预处理阶段主要进行语法检查和指令处理，确保 JSP 文件的语法正确并处理各种指令。编译过程把 JSP 文件转换为 Java Servlet 代码，然后再编译成字节码文件。执行优化阶段通过缓存机制和预编译来提高 JSP 的执行效率。
在实际应用中，我们要根据具体的需求选择合适的优化策略，同时要注意 JSP 编译的注意事项，提高代码的质量和应用的性能。虽然 JSP 有一些缺点，但它仍然是一种非常实用的 Web 开发技术，在很多项目中都有广泛的应用。
评论