【JAX-WS快速上手】：5步构建你的第一个SOAP服务

# 1. JAX-WS基础概述

JAX-WS是Java API for XML Web Services的缩写，它是Java EE平台的一部分，用于开发基于SOAP的Web服务。JAX-WS允许开发者通过Java语言来创建、打包、部署和运行Web服务。它基于Java SE 6提供了一系列API和工具，使得开发者可以更方便地构建分布式计算系统。

本章节将带您了解JAX-WS的基本概念、架构以及它在企业级应用中的作用。我们将从概念上分析JAX-WS，包括它如何与SOAP协议交互，以及它在现代Web服务架构中的定位。理解这些基础知识是深入学习后续章节的前提，无论您是初学者还是希望加深对JAX-WS的理解，本章节都能为您提供坚实的理论基础。

# 2. 搭建开发环境和配置JAX-WS

## 2.1 环境搭建的准备工作

### 2.1.1 安装和配置Java开发工具包

在开始搭建JAX-WS开发环境之前，首先要确保系统中安装了Java开发工具包（JDK），这是构建和运行Java Web Services的基础。以下是安装和配置JDK的步骤：

1. 访问Oracle官网或其他JDK提供商网站下载最新的JDK版本。请注意，根据你的操作系统版本（如Windows, Linux, macOS），选择相应的安装包。
2. 安装JDK并记下安装路径，通常安装路径为`C:\Program Files\Java\jdk版本号`，例如`C:\Program Files\Java\jdk-17`。
3. 配置系统环境变量，确保`JAVA_HOME`环境变量指向JDK的安装目录，例如`JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk-17`。
4. 将`%JAVA_HOME%\bin`添加到系统的PATH环境变量中，这样可以全局访问`java`、`javac`等命令行工具。

在命令行中执行以下命令以验证Java是否安装成功：

java -version

如果安装成功，系统将返回当前安装的Java版本信息。

### 2.1.2 下载并安装适合的IDE

集成开发环境（IDE）是开发JAX-WS服务的有力工具，它提供代码编辑、编译、调试等一体化解决方案。可以选择如Eclipse, IntelliJ IDEA或NetBeans等流行的Java开发IDE。

以Eclipse为例，以下是下载和安装Eclipse的步骤：

1. 访问Eclipse官方网站下载适合你的操作系统的Eclipse版本，建议选择最新的稳定版。
2. 解压下载的Eclipse压缩包到指定目录，例如`C:\eclipse`。
3. 运行Eclipse，首次运行会提示设置工作空间（workspace），可以选择一个合适的目录作为你的工作空间。
4. 安装Eclipse的JAX-WS插件（例如，使用Marketplace进行安装），确保支持JAX-WS的开发。

安装完成后，可以创建一个新的Java项目，并检查是否能够在项目中创建Web服务类，以验证Eclipse环境配置是否成功。

## 2.2 配置JAX-WS的运行时环境

### 2.2.1 配置服务端

为了运行JAX-WS服务，需要在服务端进行一些基本的配置。通常，这是通过在项目中添加JAX-WS运行时库和相应的部署描述文件来完成的。

以Eclipse为例，配置过程如下：

1. 在项目中创建一个Web服务文件夹，通常命名为`src/ws`。
2. 在项目属性中，配置构建路径，将JAX-WS运行时库添加到项目的构建路径中。这通常涉及到将相关的JAR文件添加到项目中。
3. 配置`web.xml`部署描述文件，以正确地部署和暴露Web服务。这包括指定服务的URL模式和类名。

示例`web.xml`配置代码如下：

<web-app xmlns="***"
         xmlns:xsi="***"
         xsi:schemaLocation="***
                             ***"
         version="3.1">

    <servlet>
        <servlet-name>MyService</servlet-name>
        <servlet-class>com.sun.xml.ws.transport.http.servlet.WSServlet</servlet-class>
    </servlet>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyService</servlet-name>
        <url-pattern>/MyService</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

这段代码定义了一个名为`MyService`的servlet，将其映射到URL模式`/MyService`上。

### 2.2.2 配置客户端

JAX-WS客户端的配置与服务端类似，但更加简单，因为通常不需要手动编写配置文件。客户端配置主要集中在编写代码以调用服务端暴露的方法。

以下是一个简单的客户端代码示例：

import javax.xml.namespace.QName;
import javax.xml.ws.Service;

public class MyClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建服务对象
            QName serviceName = new QName("***", "MyService");
            Service service = Service.create(serviceName);

            // 添加端口
            QName portName = new QName("***", "MyServicePort");
            service.addPort(portName, javax.xml.ws.soap.SOAPBinding.SOAP12HTTP_BINDING, "***");

            // 获取端点
            MyService myService = service.getPort(MyService.class);

            // 调用服务端方法
            String result = myService.helloWorld("Client");

            System.out.println("Server returned: " + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个服务对象，添加了一个端口，并通过该端口调用服务端的`helloWorld`方法。

## 2.3 选择合适的工具生成SOAP服务

### 2.3.1 使用JAX-WS RI工具

Java API for XML Web Services (JAX-WS) Reference Implementation (RI) 提供了一组命令行工具，可以用来生成SOAP服务。

要使用JAX-WS RI工具，首先确保在项目中包含了JAX-WS RI的库文件。然后，可以使用`wsimport`工具从WSDL文档生成Java类。以下是`wsimport`工具的基本用法：

wsimport -keep -verbose ***

这个命令会根据指定的WSDL地址生成服务端和客户端的Java类，并保留生成的源代码。

### 2.3.2 使用第三方工具生成服务代码

除了JAX-WS RI自带的工具外，还可以使用其他第三方工具，如Apache CXF，来生成SOAP服务。这些工具通常提供了更丰富的功能和更好的用户界面。

以Apache CXF为例，可以通过以下步骤使用maven插件生成服务代码：

1. 在项目的`pom.xml`文件中添加Apache CXF相关的依赖和插件配置。
2. 运行`mvn cxf-codegen-plugin:generate`命令来生成源代码。
3. Maven插件会根据你的服务定义生成对应的Java类。

下面是一个`pom.xml`中配置Apache CXF插件的示例：

<plugin>
    <groupId>org.apache.cxf</groupId>
    <artifactId>cxf-codegen-plugin</artifactId>
    <version>3.3.6</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>generate-sources</id>
            <phase>generate-sources</phase>
            <configuration>
                <sourceRoot>${basedir}/target/generated/src/main/java</sourceRoot>
                <wsdlOptions>
                    <wsdlOption>
                        <wsdl>${basedir}/src/main/resources/wsdl/MyService.wsdl</wsdl>
                    </wsdlOption>
                </wsdlOptions>
            </configuration>
            <goals>
                <goal>wsdl2java</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

这个配置将会读取资源目录中的`MyService.wsdl`文件，然后生成服务端和客户端的Java类到指定的目标源代码目录中。

以上是第二章内容，涵盖了搭建开发环境、安装配置Java开发工具包和选择适合的IDE、配置JAX-WS运行时环境、选择合适的工具生成SOAP服务等关键步骤。这些步骤对于新手入门和有经验的开发者都是必要的，通过具体的代码示例和环境配置步骤，读者可以快速搭建起自己的JAX-WS开发环境，并开始实践基础的Web服务创建和调用。

# 3. 设计SOAP服务的WSDL描述

### 3.1 WSDL文档结构解析

WSDL（Web Services Description Language）是一种基于XML的描述语言，用于描述网络服务的功能、位置以及如何访问它们。它是Web服务通信的基础，通过WSDL文档，开发者可以理解服务的具体细节，客户端则能够调用相应的Web服务。

#### 3.1.1 WSDL概述和基本元素

WSDL文档主要包括以下几种基本元素：

- **types**：定义了Web服务使用的所有数据类型，通常用XML模式语言（XML Schema）来描述。
- **message**：用于描述交换的消息数据，可以是请求消息或响应消息。
- **portType**：定义了一组操作的抽象接口，每个操作可以是一个单向消息，请求/响应消息，或者是单向消息的集合。
- **binding**：将抽象的portType操作与具体的数据格式和协议绑定，说明如何使用特定的传输协议（如SOAP）和编码风格（如SOAP编码）。
- **port**：表示绑定到具体网络地址的单个端点，通常包含一个网络地址和绑定。
- **service**：包含多个port元素，表示Web服务的集合。

#### 3.1.2 消息、端口类型和服务定义

- **消息(Message)**：是WSDL文档中最基础的单位。一个消息可以被看作是一段将要被发送或者刚刚被接收的数据，通常包含一组参数（parts），每个参数对应一个数据类型。
- **端口类型(PortType)**：可以被看作是操作的容器。一个portType将一组操作捆绑在一起，这些操作可以是输入、输出或双向操作。
- **服务(Service)**：是由一组相关端点（ports）的集合，每个端点通过其绑定（binding）与特定的网络地址关联。

### 3.2 创建服务接口和实现类

#### 3.2.1 设计服务接口

设计服务接口首先要确定服务将要提供的功能。服务接口通常定义为一系列可调用的方法，每个方法对应一个特定的网络服务操作。例如，一个银行服务可能包含查看账户余额、转账和查询交易记录等方法。

package bank;

import javax.jws.WebService;

@WebService
public interface BankService {
    double getBalance(String accountNumber);
    boolean transfer(String fromAccount, String toAccount, double amount);
    String[] getTransactionHistory(String accountNumber);
}

#### 3.2.2 编写服务实现类

服务实现类是对服务接口的实现。在这个类中，你需要编写具体的业务逻辑代码，这些代码将被Web服务使用。

package bank;

import javax.jws.WebService;

@WebService(endpointInterface = "bank.BankService")
public class BankServiceImpl implements BankService {
    // In-memory database
    private static final Map<String, Double> accountBalances = new HashMap<>();

    static {
        // Initialize with some data
        accountBalances.put("123", 1000.00);
        accountBalances.put("456", 2000.00);
    }

    public double getBalance(String accountNumber) {
        return accountBalances.getOrDefault(accountNumber, 0.0);
    }

    public boolean transfer(String fromAccount, String toAccount, double amount) {
        // Business logic for transfer here
        // ...
        return true;
    }

    public String[] getTransactionHistory(String accountNumber) {
        // Return a list of transactions for the account
        // ...
        return null;
    }
}

### 3.3 手动编写WSDL文档

#### 3.3.1 WSDL文档的手工创建过程

尽管WSDL文档可以自动生成，但在某些情况下手动编写WSDL是必要的。手动编写WSDL文档需要开发者对WSDL结构和元素有深刻的理解。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<wsdl:definitions
    xmlns:wsdl="***"
    xmlns:soap="***"
    xmlns:tns="***"
    xmlns:xsd="***"
    name="BankService"
    targetNamespace="***">
    <!-- ... Other parts omitted for brevity ... -->
    <wsdl:portType name="BankService">
        <wsdl:operation name="getBalance">
            <wsdl:input message="tns:getBalanceRequest"/>
            <wsdl:output message="tns:getBalanceResponse"/>
        </wsdl:operation>
        <wsdl:operation name="transfer">
            <wsdl:input message="tns:transferRequest"/>
            <wsdl:output message="tns:transferResponse"/>
        </wsdl:operation>
        <wsdl:operation name="getTransactionHistory">
            <wsdl:input message="tns:getTransactionHistoryRequest"/>
            <wsdl:output message="tns:getTransactionHistoryResponse"/>
        </wsdl:operation>
    </wsdl:portType>

    <!-- ... Binding and Service omitted for brevity ... -->
</wsdl:definitions>

#### 3.3.2 用wsimport工具验证WSDL文档

在手动编写WSDL文档后，开发者需要确保WSDL文档是正确无误的。可以使用JAX-WS提供的`wsimport`工具来解析WSDL文档，生成Java类文件，这个过程可以检查WSDL的有效性和完整性。

wsimport -keep -verbose -Xnocompile ***

这条命令将下载WSDL文档，并尝试编译生成Java类，同时提供了调试信息以帮助开发者诊断问题。参数`-keep`告诉`wsimport`保留生成的源文件，`-verbose`和`-Xnocompile`则分别用于在控制台输出详细过程和不进行编译操作。

在本章节中，我们从WSDL的基本知识讲解入手，逐步深入到实际的服务接口和实现类的编写，并通过手动编写WSDL文档来强化理解。这些知识点的积累对于实现和测试SOAP服务至关重要，也为后续章节中服务的高级特性和优化打下了坚实的基础。

# 4. 实现和测试SOAP服务

## 4.1 创建SOAP服务端点

### 4.1.1 配置服务端点实现
在JAX-WS中创建SOAP服务端点是通过定义一个Web服务类并配置端点实现完成的。首先，需要定义一个Web服务类，该类需要使用`@WebService`注解来标识它是一个SOAP服务。然后，为该服务类创建一个端点实现类，使用`@WebServiceEndpoint`注解来指定服务类及端点的配置信息。

import javax.jws.WebService;
import javax.jws.soap.SOAPBinding;
import javax.jws.soap.SOAPBinding.Style;

@WebService
@SOAPBinding(style = Style.RPC)
public class HelloService {

    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }
}

### 4.1.2 使用Servlet容器部署SOAP服务
部署SOAP服务到Servlet容器，通常使用Java EE环境中的Web应用服务器如Tomcat, Jetty等。需要创建一个Web应用程序，并将服务类打包成WAR文件，然后部署到服务器上。服务端点可以配置在`web.xml`中或使用注解`@WebServlet`直接在类上配置。

<web-app>
    <servlet>
        <servlet-name>HelloService</servlet-name>
        <servlet-class>com.sun.xml.ws.transport.http.servlet.WSServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>javax.xml.ws.service</param-name>
            <param-value>com.example.HelloService</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>HelloService</servlet-name>
        <url-pattern>/HelloService</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

## 4.2 客户端的开发与调用

### 4.2.1 创建SOAP客户端代码
客户端需要调用服务端暴露的SOAP服务，同样使用JAX-WS。可以通过JAX-WS提供的工具自动生成客户端代理代码，或手动编写客户端代码调用服务。

生成客户端代理类的命令如下：

wsimport -keep ***

import com.example.HelloService;
import com.example.HelloServiceService;

public class HelloServiceClient {
    public static void main(String[] args) {
        HelloService service = new HelloServiceService().getHelloServicePort();
        String response = service.sayHello("World");
        System.out.println(response);
    }
}

### 4.2.2 发送SOAP消息和接收响应
在创建了客户端代码后，我们需要执行客户端程序，发送SOAP消息到服务端，并接收响应。在上述示例代码中，客户端通过调用`sayHello`方法发送消息，并接收来自服务端的响应。以下是发送SOAP消息和接收响应过程的代码逻辑解释：

- 客户端实例化服务端点代理`service`。
- 调用`service.sayHello("World")`来发送SOAP请求。
- 服务端返回响应后，客户端接收并打印结果。

## 4.3 服务的测试和调试

### 4.3.1 使用JUnit进行单元测试
为了验证SOAP服务的正确性，可以使用JUnit进行单元测试。需要添加JAX-WS的依赖到JUnit测试类中，并编写测试用例来模拟SOAP请求和预期的响应。

import static org.junit.Assert.assertEquals;
import org.junit.Test;

public class HelloServiceTest {

    @Test
    public void testSayHello() {
        HelloService service = new HelloServiceService().getHelloServicePort();
        String response = service.sayHello("JUnit");
        assertEquals("Hello, JUnit", response);
    }
}

### 4.3.2 使用SoapUI进行集成测试
集成测试可以通过SoapUI工具来执行，SoapUI提供了一个图形界面来发送SOAP请求并接收响应。可以进行服务端和客户端之间的端到端测试。

- 在SoapUI中创建一个SOAP项目。
- 导入服务端的WSDL地址。
- 创建一个请求，输入参数，并发送请求。
- 查看响应和返回的数据是否符合预期。

以上章节内容已经按照要求，详细介绍了实现和测试SOAP服务的整个过程。包括了服务端点的创建和配置、客户端开发和调用操作，以及针对服务的测试和调试方法。通过这些步骤，可以确保SOAP服务的正确实现以及能够在真实环境中稳定运行。

# 5. JAX-WS高级特性与优化

## 5.1 SOAP消息的高级处理

### 5.1.1 自定义SOAP消息处理器

在JAX-WS中，可以通过自定义SOAP消息处理器来增强SOAP消息的处理能力，例如添加日志记录、异常处理、安全性验证等。消息处理器通常实现`javax.xml.ws.handler.Handler`接口，可以对SOAP消息进行拦截和处理。

import javax.xml.namespace.QName;
import javax.xml.soap.SOAPMessage;
import javax.xml.ws.handler.soap.SOAPHandler;
import javax.xml.ws.handler.soap.SOAPMessageContext;
import java.util.Set;

public class CustomSOAPHandler implements SOAPHandler<SOAPMessageContext> {
    @Override
    public boolean handleMessage(SOAPMessageContext context) {
        Boolean isOutbound = (Boolean) context.get(SOAPMessageContext.MESSAGE_OUTBOUND_PROPERTY);
        if (isOutbound) {
            // 在消息发出前处理逻辑
            System.out.println("Outbound message:");
        } else {
            // 在消息接收后处理逻辑
            System.out.println("Inbound message:");
        }
        return true;
    }

    @Override
    public Set<QName> getHeaders() {
        return null;
    }

    @Override
    public boolean handleFault(SOAPMessageContext context) {
        return false;
    }

    @Override
    public void close(OutputStream out) {
    }
}

### 5.1.2 解析和构建SOAP消息

解析SOAP消息是理解客户端请求和服务端响应的重要步骤。可以使用Java的`javax.xml.soap.SOAPMessage`类来解析和构建SOAP消息。以下是一个简单的示例，展示了如何解析SOAP消息的body部分。

import javax.xml.soap.SOAPMessage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.util.Iterator;

public class SOAPMessageParser {
    public void parseSOAPMessage(byte[] messageBytes) {
        try {
            SOAPMessage soapMsg = SOAPMessage.createMessage(
                    SOAPFactory.newInstance(),
                    new ByteArrayInputStream(messageBytes)
            );

            // 获取SOAP消息的body部分
            SOAPBody body = soapMsg.getSOAPBody();
            Iterator<?> itBodyElems = body.getBodyElements();

            while (itBodyElems.hasNext()) {
                SOAPBodyElement bodyElem = (SOAPBodyElement) itBodyElems.next();
                System.out.println("SOAP Body element name: " + bodyElem.getLocalName());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

## 5.2 安全性增强

### 5.2.1 使用WS-Security增强服务安全

WS-Security是提高Web服务安全性的标准之一，它提供了一种机制来保护SOAP消息的安全。通过使用WS-Security，可以实现消息的完整性、认证和加密。

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="***"
                  xmlns:wsse="***"
                  xmlns:wsu="***">
    <soapenv:Header>
        <wsse:Security>
            <wsu:Timestamp wsu:Id="Timestamp-49">
                <wsu:Created>2012-04-12T15:42:27Z</wsu:Created>
                <wsu:Expires>2012-04-12T15:47:27Z</wsu:Expires>
            </wsu:Timestamp>
            <!-- Additional security tokens and credentials go here -->
        </wsse:Security>
    </soapenv:Header>
    <soapenv:Body>
        <!-- Service payload goes here -->
    </soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>

### 5.2.2 验证和授权机制集成

验证和授权是确保只有授权用户才能访问Web服务的重要环节。在JAX-WS中，可以通过拦截器和自定义拦截器来实现验证和授权机制。在创建SOAP服务时，可以加入验证逻辑，例如检查用户凭证是否有效，或者用户是否拥有足够的权限访问特定的资源。

import javax.xml.ws.handler.MessageContext;
import javax.xml.ws.handler.soap.SOAPHandler;
import javax.xml.ws.handler.soap.SOAPMessageContext;
import java.util.Set;

public class AuthenticationSOAPHandler implements SOAPHandler<SOAPMessageContext> {
    @Override
    public boolean handleMessage(SOAPMessageContext context) {
        String username = (String) context.get("username");
        String password = (String) context.get("password");
        // 这里应该加入验证逻辑，验证用户名和密码
        boolean isValidUser = checkCredentials(username, password);
        if (isValidUser) {
            return true;
        } else {
            // 如果验证失败，可以返回false阻止消息传递
            return false;
        }
    }

    private boolean checkCredentials(String username, String password) {
        // 模拟用户验证过程
        return "admin".equals(username) && "admin123".equals(password);
    }
}

## 5.3 性能优化

### 5.3.1 优化SOAP消息传输

为了优化SOAP消息的传输，可以采取多种措施，如压缩消息体来减少传输数据的大小、使用MTOM/XOP来优化附件的传输等。

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="***"
                  xmlns:xop="***"
                  xmlns:wsa="***"
                  xmlns:wsse="***"
                  xmlns:wsu="***">
    <soapenv:Header>
        <wsa:Action>SomeAction</wsa:Action>
        <wsa:MessageID>uuid:MessageId</wsa:MessageID>
        <!-- Additional headers -->
    </soapenv:Header>
    <soapenv:Body>
        <xop:Include href="cid:AttachmentId"/>
        <!-- Service payload goes here -->
    </soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>

### 5.3.2 并发处理和资源管理

为了提高服务的响应时间和吞吐量，可以使用并发处理技术，例如多线程和异步处理。在Java中，可以使用`ExecutorService`来管理线程池，实现高效的并发执行。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolManager {
    private final ExecutorService executorService;

    public ThreadPoolManager(int numberOfThreads) {
        executorService = Executors.newFixedThreadPool(numberOfThreads);
    }

    public void executeTask(Runnable task) {
        executorService.execute(task);
    }

    public void shutdown() {
        executorService.shutdown();
    }
}

在设计和实现SOAP服务时，需要考虑到性能和安全性的平衡。高级特性和优化措施虽然增加了服务的复杂性，但能够提供更强大的功能和更好的用户体验。通过精心设计和调整，开发者可以创建出既安全又高效的SOAP服务。