如何按照MVC架构构建一个Web应用，其中包括用户登录功能？具体要求如下：1) 实现用户注册和登录界面；2) 登录页面应包含验证码验证；3) 当用户成功登录时，显示消息’欢迎您，[用户名]'；4) 如果登录失败，应清晰地显示出失败的原因。请详细解释每个步骤和技术细节

MVC（Model-View-Controller）架构是一种常用的设计模式，用于组织Web应用程序的开发。下面是按照这个架构构建一个带有用户登录功能的Web应用的步骤：

1. **模型(Model):**
- 创建用户模型(User Model)，包含用户的属性如用户名、密码、邮箱等。在这个模型中，定义验证规则，包括检查密码是否符合要求、是否有重复的用户名等。同时，可以使用`javax.persistence`或类似的ORM工具管理数据库交互，比如Hibernate。

public class UserModel {
    private String username;
    private String password;
    // 添加验证码相关的字段和验证逻辑

    public boolean validateLogin(String enteredPassword, String captcha) {
        // 验证密码和验证码
    }
}

2. **视图(View):**
- 使用HTML、CSS和JavaScript创建用户注册和登录页面。对于登录页面，添加表单元素，包括文本框、密码输入框和验证码展示区域。使用Ajax异步提交表单到控制器，减少页面刷新。

<!-- login.html -->
<form id="loginForm" method="POST">
    <input type="text" name="username" placeholder="Username" required />
    <input type="password" name="password" placeholder="Password" required />
    <input type="hidden" name="captcha" value="[get captcha value]" />
    <button type="submit">登录</button>
    <div id="errorMessage"></div>
</form>

3. **控制器(Controller):**
- 创建一个处理用户请求的Servlet或Spring MVC Controller。在接收到登录请求后，先验证数据（包括验证码），然后调用模型进行登录逻辑。如果登录成功，设置响应头并跳转到欢迎页面；否则，返回错误信息。

// LoginController.java (servlet-based)
 doPost(request, response) {
     String username = request.getParameter("username");
     String password = request.getParameter("password");
     String enteredCaptcha = request.getParameter("captcha");

     if (!model.validateLogin(password, enteredCaptcha)) {
         response.sendRedirect("error.html?message=Invalid credentials or captcha");
         return;
     }

     // 登录成功
     String welcomeMessage = "欢迎您，" + username;
     response.sendRedirect("welcome.html?" + "message=" + URLEncoder.encode(welcomeMessage, "UTF-8"));
 }

// 或者，在Spring MVC中：
@PostMapping("/login")
public String login(@RequestParam String username, @RequestParam String password,
                     @RequestParam String captcha, BindingResult bindingResult) {
    // ...
}

4. **错误处理:**
- 创建一个单独的错误页面（如error.html）来展示错误信息。使用URL查询参数传递错误原因。

5. **验证码生成:**
- 可以使用Apache Commons Imaging库或其他库生成验证码图片，并将其编码为隐藏域中的值。

6. **安全性考虑:**
- 对敏感信息（如密码）进行哈希存储，避免明文暴露。使用HTTPS确保数据传输安全。