Web程序设计

第1章 Web开发基础 本章知识要点 了解Web应用所涉及的基本概念、特点以及发展趋势； 掌握Web应用程序的基本体系结构以及应用特性； 了解Web应用开发所涉及的基本工具和平台； 了解Web应用开发所涉及的知识体系结构。 兴趣实践 了解Web应用开发的相关工具并进行安装，为后续章节学习提供基础。 探索思考 要学好Web应用开发这门课程，需要掌握哪些知识？根据知识体系结构思考个人的优势和不足在哪里，想一想这门课程应该如何进行学习才能确保质量和效率。 预习准备 请预先复习以前学过的Windows操作系统、SQL Server数据库以及 C#语言的相关知识，特别是对 C#开发相关的内容需要着重进行预习。 1.1 Web应用概述 进入21世纪以来，信息技术尤其是网络技术极大地改变了当今世界的生产和生活模式，从互联网、万维网到物联网、云计算，一个个新名词层出不穷，从简单的网页、多媒体浏览到电子商务、手机应用、社交软件，不断涌现的新业务逐渐地改变着人们的衣食住行，可以说，随着信息技术的飞速发展，人类社会进入了一个崭新的时代。 在这些对人类社会造成深刻影响的各种信息技术业务中，以互联网、Web应用为代表的网络新业务占据着重要地位，尤其是Web应用，可以说，无论是从计算机终端到平板、手机的设备角度，还是从信息浏览、电子商务到游戏社交的应用角度，绝大多数的新兴业务都基于Web模式开发、部署并被人们使用。因此，如何深入学习和掌握Web应用开发的相关理论和技能，是摆在计算机专业学生以及爱好者面前的一项重要任务。 为了更好地展开对Web应用开发技能的学习，本节首先对与Web应用开发息息相关的两个基本概念——互联网与万维网进行简单说明。 1．互联网 互联网(Internet)，又称网际网路，或被音译为因特网、英特网，是人们耳熟能详的一个名词，甚至人们常常将其视为现代信息技术及应用的代名词。但本质上互联网与网页浏览、电子商务等具体的Web应用并不相关，它仅仅是一个由分布于世界各个角落的网络互相串联而构成的一个庞大网络，通过一系列标准的约定和规范(人们称其为网络协议)，这些网络互相之间能够实现数据信息的正确传输。而这样的一个由全世界几十亿个设备通过网络协议互相连接之后形成的逻辑上单一巨大的国际网络即互联网。互联网实质上是一个物理网络，在其基础上人们开发和部署了包括通信、数据传输等在内的众多应用系统，其中*广泛的一个信息系统即Web应用所对应的万维网。 2．万维网 万维网(World Wide Web)，又称Web、WWW、W3。与互联网不同，万维网并非是一个物理网络，而是一个由许多互相逻辑连接(而非物理连接)的特定格式的数据内容(人们称之为超文本，即HTML网页)组成的一个信息系统，该系统中的内容(包括网页、图像、多媒体数据等众多类型)被分布存储在全世界范围内的各个服务器中，而人们可以使用接入互联网的终端设备(计算机、平板设备、手机等)上的软件(人们称之为浏览器，英文名为Browser)来访问这些内容。在这个信息系统中，每个超文本文件(包括图像、多媒体数据等内容)被视为一个“资源”，所有资源都由一个全域唯一的“统一资源标识符”(URL)来标志，而用户在浏览器软件中通过单击链接(也包括直接输入)等方式输入 URL标识，然后浏览器使用超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol，HTTP)向相应的服务器发送请求，一旦服务器收到请求，它同样使用HTTP将资源返回给浏览器，*后浏览器读取返回的资源(HTML文件)，并将其解析为可视化的形式展示给用户，此时用户就能在浏览器中看到丰富多彩的网页内容了。值得注意的是，在这个访问过程中，浏览器发送请求以及服务器传输资源时，数据是通过互联网进行传递的。 由此可见，互联网并不等同于万维网，互联网是万维网的物理基础，也是其承载者，而万维网则是部署于互联网上也许*为重要的一个应用系统，是互联网所能提供的服务其中之一。而人们日常使用的各类新闻浏览、电子商务等林林总总的应用则是当今不断发扬壮大的万维网中的一个有机组成部分。 思考：有人说互联网、万维网、因特网都是一回事，仅仅是功能上有差别，你是否同意？ 1.1.1 Web应用的起源 见惯现在美轮美奂的Web应用的人们很难想象，世界上**个Web网站是多么的简陋，甚至都没能完整地保留下来，人们只能通过这一网址大致浏览其内容。图1-1所示即世界上**个Web网站的大致内容。其实世界上**个Web网站的地址是，其后该地址几经更改，*终变为并一直沿用至今，现在这个网站只是**个Web网站在1992年版本的副本，并在原有基础上有所更改。 Web技术的创始人是英国计算机科学家蒂姆 约翰 伯纳斯-李(Timothy John Berners-Lee)爵士，在1955年6月8日出生于英格兰伦敦西南部。他的父母参与了世界上**台商业计算机(曼彻斯特 I型，Manchester Mark I)的建造，因此在家庭的影响下，他对计算机技术有着非凡的热情和敏锐的洞察力。 1980年6～9月，伯纳斯-李加入CERN(欧洲核子研究组织)。由于CERN是一个规模庞大、雇佣了大量的科学研究人员一起协同工作的组织，伯纳斯-李敏锐地发现，如何让这么多科学家快速、方便地互相分享数据以及研究成果是CERN组织所面临的一个非常重要的问题。 面对这一挑战，伯纳斯-李提出了一个构想：创建一个以超文本系统为基础的信息系统，方便研究人员分享及更新信息。所谓超文本，实质上是一种用户接口技术，简单来说，就是在显示文本及与文本相关的内容时，允许其中的某些文字包含所谓的超文本链接，这种链接指向其他字段或者文档，在阅读软件的支持下，允许用户从当前阅读位置直接切换到超文本链接所指向的文字，从而增强信息浏览的方便性。同年，伯纳斯-李创建了一个原型系统 ENQUIRE来验证他的构想，但这个系统并没有获得人们的重视，并且伯纳斯-李本人也在不久之后离开CERN到一家计算机公司(约翰 普尔图形计算机系统有限公司)任职，幸运的是，在该公司期间，他接触了计算机网络技术并得到大量的互联网方面的经验，这为他在互联网基础上进一步完善和深化自己的构想提供了基础。 图1-1 世界上**个Web网站的大致内容 到了1984年，伯纳斯-李重返CERN。此时互联网技术已经日趋成熟，而随着规模的进一步扩大，CERN已然成为当时全欧洲*大的互联网节点。伯纳斯-李因此看到了将超文本系统与互联网结合在一起的机会。经过长时间的努力，1989年3月，伯纳斯-李写下了他关于万维网的初步构想，在同事罗伯特 卡里奥的帮助下，他于1990年11月正式提出万维网的建议，并获得他当时主管的同意，然后在1990年的圣诞假期，伯纳斯-李设计了开发部署**个Web站点所需要的技术工具：世界上**个Web浏览器(同时也是网页编辑器)和**个Web服务器。 *终，在1991年8月6日，世界上**个Web站点正式上线。该网站部署于一台位于CERN的NeXT计算机。在该站点中，浏览者能够更多地了解超文本系统及技术细节，甚至能得知如何在网站上查找信息。另外就在同一天，伯纳斯-李还在alt.hypertext新闻组上发布了万维网项目简介的文字，这一天标志着万维网的首次亮相。从那一天起，万维网开始茁壮成长，不断发展，日趋深远地影响着整个世界。 1.1.2 Web应用的特点 相对于其他信息技术，Web应用有着自身的特点，掌握和了解这些特点能够更好地帮助我们学习和理解Web应用开发技术，下面简单介绍Web应用的几个特点。 1．图形化界面 Web应用之所以能够在世界范围内得到广泛应用和普及，其图形化显示的界面是首要原因，由于超文本能够将文字、图形甚至音频、视频有机地结合在一起，这极大地提高了人们在阅读信息时的体验，也使得Web应用能够承载比传统书籍、电影电视、唱片等媒介更为丰富的信息内容，使人更易阅读同时更乐于阅读。因此，如何合理地设计和实现Web的图形化内容是Web应用开发者首先需要掌握的技能。 2．非线性的内容组织 Web应用所使用的超文本除了能整合不同类型的信息内容，其非线性的内容组织也是吸引人们使用的一大优势，Web应用的导航是非常方便的，人们可以轻松地通过单击链接从一处内容直接跳转至其感兴趣的另一处内容而无须做更多操作，与此同时，对内容提供者而言，这样的非线性组织方式也为其整合众多信息数据带来了方便。对于一个Web应用来说，如何为其内容设计合理的链接关系以保证良好的用户体验，也是摆在开发者面前的一项艰巨任务。 3．访问者与平台无关性 对Web应用而言，用户的访问必须通过浏览器软件来实现，而相对于其他网络应用中的客户端往往非常复杂而言，浏览器的开发较为简单，并能够在包括 Windows、UNIX甚至手机 Android以及 iOS等众多平台上实现，因此借助浏览器，用户能够实现与平台无关的Web访问，与此同时，Web应用开发者也可以避免为不同平台开发不同应用这一弊端，开发成本大为降低。而在开发Web应用时，开发者也需在进行外观、内容等设计时充分考虑不同平台之间的兼容性，从而保证平台无关性。 4．内容的分布式存储 对于应用提供者而言，由于超文本的特点，可以不用在本地耗费大量资源存储网页涉及的所有图形、音频、视频等信息资源，可以将这些资源分别存放在不同的站点上，而通过超链接将这些资源在逻辑上整合为一个整体提供给用户，这使得在世界范围内整合信息资源、节约开销成为可能。 5．动态性与交互性 随着表单以及服务器端技术的不断发展，当前的Web应用已能够向用户提供足够的交互能力，用户可以提交自己的请求，服务器按需进行计算，*终动态生成内容返回用户。这种动态和交互的特性使得Web应用能够再现当今社会大部分生产生活流程，从而方便设计人员开发各种应用。而从社会实际生产生活需求出发，将其解析为相应的浏览器端以及服务器端的操作流程，并*终将其转化为代码的设计、实现以及部署是Web应用开发的主要内容，也是本书的主要内容。 1.1.3 Web应用的发展历程与应用前景 虽然**个Web网站非常简陋，但从它诞生的那一刻开始就引起了人们的重视，随着信息技术、互联网技术的飞速发展，人们对Web应用的需求越来越大，也越来越复杂，相应而来的是Web应用技术不断进化。根据应用特点，Web技术的发展历史大致可以分为以下三个阶段。 1．Web 1.0时代 其时间跨度*大，大约从Web网站诞生直到21世纪初，覆盖了整个20世纪90年代。其标志事件包括1993年推出的HTML 1.0，1995年推出的HTML 2.0，1997年推出的HTML 3.2，以及1997年推出的HTML 4.0等一系列HTML版本。在这个阶段，Web应用是以内容为核心，静止、单向、被动为其特点。Web 1.0时代的网站大多使用静态网页(HTML 4.0及以下)向用户提供各种内容(新闻、文本、多媒体等)，而内容则是由网站开发者生成并向用户单向发送的，用户处于静态的、被动的接收地位。用户所能进行的主动行为主要是搜索自己感兴趣的内容。因此这个阶段中，以 Yahoo、搜狐乃至 Google、百度等为代表的搜索引擎成为贡献*大、*受欢迎的技术公司。值得注意的是，虽然这个阶段以静态网页为主流，但并不意味着整个万维网只有静态网页，在该阶段已经出现了用来接收用户输入的表单等动态网页技术，并得到了广泛应用，只是这个阶段整个万维网中的内容仍以静态为主流。 2．Web 2.0时代 时间跨度较为接近当今，大约从