从Servlet到SSM：一个乡镇自来水收费系统的Java Web架构演进与实现

从Servlet到SSM：一个乡镇自来水收费系统的Java Web架构演进与实现

本文导读

最近翻了一个老项目——乡镇自来水收费系统，用SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）+JSP写的，功能不复杂但很典型：用户管理、水表管理、抄表录入、费用计算、收费开票、报表统计。这种项目在三四线城市和乡镇特别常见，很多水务公司还在用类似的系统。这篇文章我从Java Web架构的演进讲起，以这个项目为例，把SSM三层架构的设计思路、核心代码、配置文件和部署踩坑都讲透，适合做Java Web方向毕设或者刚入行的后端同学参考。
一、Java Web架构演进简史

做Java Web开发，了解技术演进的脉络很重要——你现在用的框架，都是前人踩坑踩出来的。大致经历了这么几个阶段：

阶段	代表技术	特点	主要问题
第一阶段	Servlet	纯Java代码输出HTML，所有逻辑写在一个类里	代码臃肿，前后端混在一起，维护噩梦
第二阶段	JSP+JavaBean	JSP负责页面，JavaBean封装数据和业务	JSP里还是有大量Java代码，职责不清
第三阶段	Struts+JDBC	MVC模式开始普及，Struts管Controller	配置繁琐，JDBC手写SQL太痛苦，Action线程安全问题
第四阶段	SSH（Struts+Spring+Hibernate）	Spring管依赖注入，Hibernate做ORM	Hibernate学习曲线陡，复杂SQL优化难，Struts漏洞多
第五阶段	SSM（SpringMVC+Spring+MyBatis）	SpringMVC替代Struts，MyBatis替代Hibernate	配置文件多，部署打包麻烦
第六阶段	Spring Boot+MyBatis-Plus	约定优于配置，自动装配，起步依赖	对新手来说屏蔽了太多底层原理，不利于理解

这个自来水收费系统用的是第五阶段的SSM，在当时（大概2018-2020年）是企业级Java Web的主流方案。现在新项目一般直接上Spring Boot了，但SSM的项目存量还很大，而且理解SSM是理解Spring Boot的基础——Spring Boot本质上就是把SSM的配置自动化了。
二、为什么这个项目选SSM

做技术选型不能只看"什么最新用什么"，要看项目需求和团队能力。这个项目选SSM的原因：
第一，功能需求明确。自来水收费系统是典型的CRUD+业务计算，用户量不大（乡镇级别，同时在线几十人），不需要微服务那套重量级架构，SSM单体应用完全够用。
第二，开发效率和可控性的平衡。MyBatis相比Hibernate，SQL是自己写的，优化起来直观，出了问题好排查；SpringMVC相比Struts，配置更简洁，注解驱动开发效率高。
第三，生态成熟。SSM的文档、教程、问题解决方案网上一搜一大把，遇到坑基本都能找到答案，对小团队来说很重要。
第四，部署简单。打个war包扔Tomcat里就能跑，乡镇的运维人员也能搞定，不需要Docker、K8s那套。
三、SSM三层架构详解

SSM的核心是分层——表现层、业务层、持久层，各层职责明确，通过Spring的依赖注入（DI）组装在一起。

图1 SSM框架三层架构图（SpringMVC表现层+Spring业务层+MyBatis持久层）

层次	框架	职责	关键组件
表现层	SpringMVC	接收请求、参数封装、调用业务层、返回视图/JSON	Controller、Interceptor、ViewResolver
业务层	Spring	事务管理、依赖注入、业务逻辑编排	Service、AOP、TransactionManager
持久层	MyBatis	SQL映射、数据库操作、结果集封装	Mapper接口、Mapper XML、SqlSessionFactory

请求的完整流程是：用户发请求→DispatcherServlet拦截→HandlerMapping找到对应的Controller→Controller调用Service→Service调用Mapper→Mapper通过MyBatis执行SQL→结果一层层返回→Controller把数据交给View渲染→响应给用户。整个流程里，对象的创建和依赖关系都由Spring容器管理，你不用自己new对象。
四、项目整体设计

4.1 功能模块

乡镇自来水收费系统的功能模块划分如下：

图2 自来水收费管理系统功能模块图

模块	核心功能	说明
系统管理	用户管理、角色权限、密码修改、操作日志	基于SpringMVC拦截器做权限控制
基础资料	用水类型、水价标准、区域管理	水价支持阶梯定价，居民/商业/工业不同价格
用户水表	用户信息、水表档案、过户、销户	一个用户可以有多块水表
抄表管理	抄表录入、历史读数、用水量计算	支持手工录入和批量导入
水费管理	费用计算、账单生成、滞纳金计算	按月生成账单，逾期按日加收滞纳金
收费管理	收费登记、票据打印、退费处理	支持现金、微信、支付宝等多种支付方式
统计查询	收费日报、月报、欠费统计、用水分析	导出Excel报表

4.2 数据库核心表

数据库用MySQL 5.7，核心表设计：

表名	核心字段	说明
sys_user	id, username, password, role_id, status	系统用户表，密码MD5加密
water_user	id, name, phone, address, area_id	用水户信息表
water_meter	id, meter_no, user_id, install_date, status	水表档案表，和用水户一对多
meter_reading	id, meter_id, read_date, last_num, current_num, usage	抄表记录表
price_config	id, user_type, base_price, ladder_price	水价配置表，支持阶梯水价
bill	id, bill_no, user_id, meter_id, amount, status, month	账单表，status: 0未付1已付
payment	id, bill_id, amount, pay_method, pay_time, operator	收费记录表

这里有个设计要点：账单表要冗余存储用水量和金额，不能只存水表ID和月份——因为水价可能会调整，历史账单的金额应该固定不变，不能跟着水价变。这个坑很多新手会踩，到时候对账对不上就麻烦了。
五、核心模块代码实现

5.1 用户登录与权限拦截

登录用SpringMVC的Controller处理，密码MD5加密后比对。权限控制用拦截器（Interceptor），检查Session里有没有登录信息：
// Controller层
@Controller
@RequestMapping("/login")
public class LoginController {

    @Autowired
    private SysUserService sysUserService;

    @PostMapping("/doLogin")
    public String doLogin(String username, String password,
                          HttpSession session, Model model) {
        SysUser user = sysUserService.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            model.addAttribute("msg", "用户不存在");
            return "login";
        }
        String md5Pass = DigestUtils.md5DigestAsHex(password.getBytes());
        if (!md5Pass.equals(user.getPassword())) {
            model.addAttribute("msg", "密码错误");
            return "login";
        }
        if (user.getStatus() == 0) {
            model.addAttribute("msg", "账号已禁用");
            return "login";
        }
        session.setAttribute("loginUser", user);
        return "redirect:/index";
    }
}
// 权限拦截器
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request,
                             HttpServletResponse response,
                             Object handler) throws Exception {
        Object user = request.getSession().getAttribute("loginUser");
        if (user == null) {
            response.sendRedirect(request.getContextPath() + "/login");
            return false;
        }
        return true;
    }
}
生产环境建议把MD5换成BCrypt，MD5已经不安全了。但这个项目是内部系统，用户量小，MD5也能接受——不过能升级还是升级。
5.2 水表信息管理（MyBatis CRUD）

MyBatis的好处是SQL和Java代码分离，Mapper接口写方法，Mapper XML写SQL，灵活好优化：
// Mapper接口
public interface WaterMeterMapper {
    List<WaterMeter> findByCondition(@Param("meterNo") String meterNo,
                                     @Param("userId") Integer userId,
                                     @Param("status") Integer status);
    WaterMeter findById(Integer id);
    int insert(WaterMeter meter);
    int update(WaterMeter meter);
    int deleteById(Integer id);
}
<!-- Mapper XML -->
<select id="findByCondition" resultType="WaterMeter">
    SELECT * FROM water_meter
    <where>
        <if test="meterNo != null and meterNo != ''">
            AND meter_no LIKE CONCAT('%', #{meterNo}, '%')
        </if>
        <if test="userId != null">
            AND user_id = #{userId}
        </if>
        <if test="status != null">
            AND status = #{status}
        </if>
    </where>
    ORDER BY id DESC
</select>
MyBatis的动态SQL（<where>、<if>）做条件查询特别方便，比JDBC拼字符串强太多了。这也是MyBatis比Hibernate灵活的地方——复杂查询自己写SQL，优化空间大。
5.3 抄表与费用计算（业务逻辑层）

费用计算是核心业务逻辑，放在Service层。阶梯水价的计算逻辑：
@Service
public class MeterReadingServiceImpl implements MeterReadingService {

    @Autowired
    private WaterMeterMapper meterMapper;
    @Autowired
    private MeterReadingMapper readingMapper;
    @Autowired
    private PriceConfigMapper priceMapper;
    @Autowired
    private BillMapper billMapper;

    @Transactional
    @Override
    public void addReading(Integer meterId, Integer currentNum, String readDate) {
        WaterMeter meter = meterMapper.findById(meterId);
        if (meter == null) {
            throw new RuntimeException("水表不存在");
        }
        // 查询上次抄表读数
        MeterReading lastReading = readingMapper.findLastByMeterId(meterId);
        int lastNum = lastReading != null ? lastReading.getCurrentNum() : 0;
        int usage = currentNum - lastNum;
        if (usage < 0) {
            throw new RuntimeException("当前读数不能小于上次读数");
        }
        // 保存抄表记录
        MeterReading reading = new MeterReading();
        reading.setMeterId(meterId);
        reading.setReadDate(readDate);
        reading.setLastNum(lastNum);
        reading.setCurrentNum(currentNum);
        reading.setUsage(usage);
        readingMapper.insert(reading);
        // 计算费用（阶梯水价）
        BigDecimal amount = calculateFee(meter.getUserId(), usage);
        // 生成账单
        Bill bill = new Bill();
        bill.setBillNo(generateBillNo());
        bill.setUserId(meter.getUserId());
        bill.setMeterId(meterId);
        bill.setAmount(amount);
        bill.setStatus(0); // 未付款
        bill.setMonth(readDate.substring(0, 7));
        billMapper.insert(bill);
    }

    private BigDecimal calculateFee(Integer userId, int usage) {
        // 根据用户类型查水价配置，简化版：三档阶梯
        PriceConfig config = priceMapper.findByUserType(getUserType(userId));
        BigDecimal amount = BigDecimal.ZERO;
        if (usage <= 10) {
            amount = config.getBasePrice().multiply(new BigDecimal(usage));
        } else if (usage <= 20) {
            amount = config.getBasePrice().multiply(new BigDecimal(10))
                .add(config.getLadderPrice().multiply(new BigDecimal(usage - 10)));
        } else {
            amount = config.getBasePrice().multiply(new BigDecimal(10))
                .add(config.getLadderPrice().multiply(new BigDecimal(10)))
                .add(config.getLadderPrice().multiply(new BigDecimal(1.5))
                    .multiply(new BigDecimal(usage - 20)));
        }
        return amount.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
    }
}
注意抄表和生成账单要放在同一个事务里（@Transactional），要么都成功要么都失败，不能出现抄表记录存了但账单没生成的情况。生产环境这个事务很关键，对账全靠它。
5.4 收费与账单状态更新


@Service
public class PaymentServiceImpl implements PaymentService {

    @Autowired
    private BillMapper billMapper;
    @Autowired
    private PaymentMapper paymentMapper;

    @Transactional
    @Override
    public void pay(Integer billId, String payMethod, Integer operatorId) {
        Bill bill = billMapper.findById(billId);
        if (bill == null) {
            throw new RuntimeException("账单不存在");
        }
        if (bill.getStatus() == 1) {
            throw new RuntimeException("账单已支付，请勿重复操作");
        }
        // 计算滞纳金（逾期30天以上按日0.05%加收）
        BigDecimal lateFee = calculateLateFee(bill);
        BigDecimal totalAmount = bill.getAmount().add(lateFee);
        // 保存收费记录
        Payment payment = new Payment();
        payment.setBillId(billId);
        payment.setAmount(totalAmount);
        payment.setPayMethod(payMethod);
        payment.setOperator(operatorId);
        paymentMapper.insert(payment);
        // 更新账单状态
        bill.setStatus(1);
        billMapper.update(bill);
    }
}
六、关键配置文件解析

SSM项目配置文件多，这也是它被吐槽的地方。核心有四个：web.xml、applicationContext.xml（Spring配置）、spring-mvc.xml（SpringMVC配置）、mybatis-config.xml（MyBatis配置）。挑关键的看：
<!-- web.xml：核心配置，启动Spring容器和SpringMVC -->
<context-param>
    <param-name>contextConfigLocation</param-name>
    <param-value>classpath:applicationContext.xml</param-value>
</context-param>
<listener>
    <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>
<servlet>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <init-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>classpath:spring-mvc.xml</param-value>
    </init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>
<!-- 字符编码过滤器，解决中文乱码 -->
<filter>
    <filter-name>encodingFilter</filter-name>
    <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class>
    <init-param>
        <param-name>encoding</param-name>
        <param-value>UTF-8</param-value>
    </init-param>
</filter>
<!-- applicationContext.xml：Spring核心配置，管数据源、事务、扫描Service -->
<context:component-scan base-package="com.water.service"/>
<!-- 数据源，用Druid连接池 -->
<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
    <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
    <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/water_fee?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8"/>
    <property name="username" value="root"/>
    <property name="password" value="123456"/>
</bean>
<!-- SqlSessionFactory -->
<bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
    <property name="configLocation" value="classpath:mybatis-config.xml"/>
    <property name="mapperLocations" value="classpath:mapper/*.xml"/>
</bean>
<!-- Mapper接口扫描 -->
<bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">
    <property name="basePackage" value="com.water.mapper"/>
</bean>
<!-- 事务管理 -->
<bean id="txManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>
<tx:annotation-driven transaction-manager="txManager"/>
配置文件虽然多，但每一块职责很清晰：web.xml管Web容器启动，applicationContext.xml管业务层和持久层，spring-mvc.xml管表现层。理解了这个分工，配置就不复杂了。
七、部署与踩坑记录

这个项目部署到乡镇服务器上的时候踩了几个坑，给大家避避雷：
坑1：Tomcat启动报ClassNotFoundException

本地IDEA里跑好好的，打包扔Tomcat里启动就报ClassNotFoundException。原因是IDEA的Artifacts配置没把依赖jar包打进去，或者pom.xml里有些依赖scope设成了provided。解决方法：检查pom.xml，确保所有运行时需要的依赖scope是compile，然后用mvn clean package重新打包，解压war包看看WEB-INF/lib里jar包全不全。
坑2：数据库连接超时

系统跑一段时间后就报数据库连接超时，重启Tomcat就好，过一阵又犯。原因是MySQL默认8小时无操作自动断开连接，而连接池没有配置验证和重连。解决方法：Druid连接池加validationQuery、testWhileIdle、timeBetweenEvictionRunsMillis这几个配置，让连接池定期检测空闲连接，断开了自动重连。生产环境这个配置一定要加，不然半夜系统挂了都不知道。
坑3：中文乱码

页面提交中文到后台变成乱码，或者数据库存进去是问号。三个地方要统一编码：web.xml加CharacterEncodingFilter（UTF-8）、JSP页面pageEncoding设为UTF-8、MySQL连接URL加useUnicode=true&characterEncoding=utf-8。三处都对了才不会乱码，少一个都不行。
八、从SSM到Spring Boot的升级思路

如果要把这个项目升级到Spring Boot，思路是这样的：
1. 引入spring-boot-starter-web替代SpringMVC配置，spring-boot-starter替代Spring核心配置；
2. 引入mybatis-spring-boot-starter，Mapper XML位置在application.yml里配置，不用SqlSessionFactoryBean了；
3. 数据源用spring-boot-starter-jdbc+druid-spring-boot-starter，配置写在application.yml；
4. 事务管理自动配置，@Transactional直接用就行；
5. 打jar包用内置Tomcat启动，不用外部Tomcat了。
升级后最大的变化是配置文件从四五个XML变成一个application.yml，启动从扔Tomcat变成java -jar。但底层的架构思想没变——还是三层架构，还是Spring管依赖注入，还是MyBatis做ORM。所以说SSM学透了，Spring Boot上手很快。
九、常见问题FAQ

Q：现在学SSM还有必要吗？直接学Spring Boot不行吗？
A：如果只是做项目，直接学Spring Boot没问题。但如果想搞懂原理、排查深层问题，SSM的知识是基础。Spring Boot的自动装配本质上就是把SSM的那些XML配置用Java代码自动做了，你不懂SSM的话，出了问题都不知道从哪查。建议先花一周了解SSM的基本原理，再用Spring Boot做项目。
Q：MyBatis和JPA/Hibernate怎么选？
A：业务复杂、SQL多、需要精细优化的项目选MyBatis，比如这个收费系统；业务简单、CRUD为主、不想写SQL的项目选JPA。大厂里MyBatis用得更多，因为SQL可控、好优化、DBA好审查。
Q：SSM项目怎么做前后端分离？
A：Controller方法上加@ResponseBody，返回JSON而不是JSP视图；前端用Vue/React调用接口。SpringMVC本身就支持RESTful，改起来不难。这个收费系统如果要前后端分离，把所有Controller的返回值改成JSON，前端单独部署就行。
Q：这个项目做毕设够不够？
A：功能上完全够，甚至偏丰富了。毕设要注意：一是需求分析要写清楚，画用例图；二是数据库设计要规范，画ER图，说清楚表之间的关系；三是核心代码要讲明白，特别是费用计算和事务控制；四是测试部分要有测试用例和测试结果截图；五是可以加点亮点，比如Excel导入导出、图表统计、短信催费提醒。
十、总结与延伸学习路径

这个乡镇自来水收费系统虽然是个老项目，用的是SSM架构，但它涵盖了Java Web开发的核心知识点：MVC分层、依赖注入、ORM映射、事务管理、拦截器、连接池。把这个项目吃透，再学其他Java Web框架就触类旁通了。
如果想继续深入Java后端，可以按这个路径学习：
1. 先把SSM原理搞透，特别是Spring的IoC和AOP、MyBatis的SQL映射和缓存；
2. 学Spring Boot，理解自动装配原理，会用starter快速搭建项目；
3. 学Redis，做缓存和分布式Session，解决高并发场景的性能问题；
4. 学消息队列（RabbitMQ/Kafka），做异步处理和解耦；
5. 最后学Spring Cloud微服务，把单体应用拆成多个服务。
做后端开发，架构思维比具体技术更重要。从Servlet到SSM到Spring Boot到微服务，变的是工具和框架，不变的是分层、解耦、高内聚低耦合这些设计原则。理解了演进的逻辑，就不会被新技术牵着走。

—— 技术一直在变，但解决问题的思路是相通的。

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