VÝVOJ PODNIKOVÝCH APLIKACÍ NA PLATFORMĚ JAVA EE

1. 1 VÝVOJ PODNIKOVÝCH APLIKACÍ NA PLATFORMĚ JAVA EE Zbyněk Šlajchrt http://java.vse.cz/4it447/HomePage Část 1.

2. Historické ohlédnutí – 5 revolucí 2 • 60. léta • První multitaskingový OS • 70. léta • On-line pořizování dat • 80. léta • Osobní počítače • SQL • 90. léta • Client-server aplikace • Třívrstvé aplikace v druhé polovině desetiletí • 2000 • Java Enterprise Edition

3. 60. léta 3 • První multitaskingový OS vyvinutý IBM (MVT/MFT) • Mainframes, počítače řady IBM System/360 • 8-bitové, později kvůli finančním tlakům 6/4-bitové • Děrné štítky • Magnetické pásky s 9 stopami • Diskové plotny po 7,25 MB (max 6), 85ms seek time, 156 kb/s transfer rate • Zpracování dat jednou denně dávkami psanými v COBOLu – tzv. batch night cycles • Nevýhoda: data nebyla aktuální, opožděná o den

4. 60. léta 4 Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_System/360 Zdroj: http://www.columbia.edu/acis/history/cards.html

5. 70. léta 5 • Ve znamení on-line pořizování dat • IBM CICS – Customer Information Control System • transakční server pro mainframy • terminálový přístup pro zadávání dat • Assembler, PL/I, COBOL • IBM VSAM – Virtual Storage Access Method • ukládání dat a jejich indexace pro rychlé vyhledávání • nezávislé na zařízení (tj. virtual) • Výhoda: data byla aktuální

6. 80. léta 6 • Počátek éry osobního počítače – Microsoft • Nahrazení zelených obrazovek terminálů IBM • SQL-86 – ANSI standard • Zadávání příkazů databázi jazykem blízkým přirozenému • Původ v jazyku SEQUEL, výzkum 70. léta v IBM • 1979 – Relational Software uvádí Oracle Database • Následují DB2, Progres, Informix, Sybase • Standard později upraven pro nedostatky – SQL-92

7. 90. léta 7 • Microsoft prosazuje klient-server aplikace • Klient zasílá požadavky na server prostřednictvím počítačové sítě a čeká na odpověď • Všechny údaje jsou uloženy na serveru - bezpečnost • Snadnější úpravy a modernizace serverové části • Nevýhody: snadno dochází k přetížení sítě, náchylnost k výpadkům kvůli centralizaci, náročná správa verzí klientských aplikací Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Klient-server

8. Přelom tisíciletí 8 • Java Enteprise Edition - Sun Microsystems a další definují standard pro vývoj distribuovaných přenositelných aplikací • Navazuje na standardní Javu • write once, run everywhere • JDBC API – transparentní přístup k databázím • RMI –volání metod na vzdálených objektech • Přináší další, komponentové technologie • Enterprise Java Beans (EJB) • Servlety, portlety a JSP stránky • Webové služby • Java Connector API – integrace s legacy aplikacemi

9. Přehled Java EE 9 • První specifikace 1999-2000, verze J2EE 1.2 • Další verze J2EE 1.3, 1.4, Java EE 5 a Java EE 6 (2009) • Obsahuje sadu specifikací pro jednotlivé oblasti vývoje distribuovaných aplikací: • vývoj webových aplikací – servlety, portlety, JSP, JSF • vývoj sdílené aplikační (business) logiky – EJB • ukládání a získávání dat z databází – JPA, dříve entity beans • vývoj webových služeb • asynchronní zpracování dat – Java Messaging Service • integrace s legacy aplikacemi – Java Connector API

10. Referenční implementace (RI) 10 • Aplikační server kompletně podporující poslední specifikaci • Slouží především jako ukázka implementace nových rysů (features) v poslední specifikaci • Není určen k nasazení do produkčního prostředí • Java EE 6 – referenční implementace GlassFish v3 • open-source produkt (CDDL licence) firmy Sun Microsystems (nyní součástí Oracle)

11. Compatibility Test Suite 11 • Utilita, která ověřuje, že daná implementace je kompatibilní se specifikací Java EE • Bez tohoto nástroje bychom neměli jistotu, že implementace splňuje vše podle specifikace • Různí výrobci by si mohli specifikaci vykládat po svém • To by vedlo k omezení výhod plynoucích z principu write once, run everywhere

12. APM Blueprint 12 • Application Programming Model Blueprint • Referenční příručka pro výuku vývoje distribuovaných aplikací na platformě Java EE • V posledních letech ztrácí na důležitosti a opodstatněnosti • Řada lidí je již z problematikou seznámena, případně využívá jiných knih

13. Schéma Java EE aplikací 13 Zdroj: http://edndoc.esri.com/arcobjects/9.2/Java/java/server/enterprise_adf/intro_eadf.htm

14. Typický scénář 14 Zdroj: http://edndoc.esri.com/arcobjects/9.2/Java/java/server/enterprise_adf/intro_eadf.htm

15. Dosavadní certifikované implementace 15 • Java EE 6 • GlassFish v3 (RI) • Sun GlassFish Enterprise Server v3 • TmaxSoft JEUS 7 • Java EE 5 • Sun Java System Application Server 9.0 • GlassFish • JBoss Application Server • JOnAS • Apache Geronimo/Open EJB • IBM WebSphere • Oracle (BEA) Web Logic • Oracle Containers for Java EE 11 • SAP NetWeaver Application Server • TmaxSoft JEUS 6 • NEC WebOTX

16. Aplikační rozhraní v Java EE 16 • Java Standard Edition (Java SE) • Java EE vychází ze standardní Javy • Java Database Connectivity (JDBC) • Standardní API pro jednotné připojování k databázím bez ohledu na výrobce • RMI-JRMP • RMI – Remote Method Invocation, API pro volání metod na vzdálených javovských objektech • JRMP – Java Remote Message Protocol, nativní protokol přenos zpráv mezi JVM

17. Aplikační rozhraní – část 2. 17 • Java Interface Definition Language (Java IDL) • Služba, která umožňuje definovat Java rozhraní prostřednictvím jazyka Interface Definition Language • Součinnost s programy vyvinutými ve standardu CORBA • RMI/IIOP – RMI Over Internet Inter-ORB Protocol • Umožňuje použít RMI API pro komunikaci s CORBA aplikacemi, které používají IIOP protokol • Enterprise Java Bean (EJB) • Komponentová architektura pro vývoj a nasazování distribuovaných business aplikací

18. Aplikační rozhraní – část 3. 18 • Servlets • Komponenty pro komunikaci s webovým klientem • Komunikace probíhá ve stylu dotaz-odpověď • V principu není omezena na HTTP protokol • Náhrada CGI (Common Gateway Interface) skriptů • Java Server Pages (JSP) • Šablony pro dynamické webové stránky, např. HTML, XML, WML • Java Standard Tag Library (JSTL) • Standardní knihovny tagů pro JSP stránky

19. Aplikační rozhraní – část 4. 19 • Java Message Service (JMS) • API ke komunikaci s Message Oriented Middleware (MOM) • Topic – Publish/Subscribe • Jedna strana odesílá (publikuje) zprávu • Příjemci jsou všichni, kteří se přihlásí k odběru • Po předání zprávy odběratelům se obvykle maže • Fronta – FIFO (First In First Out), Point-to-point • Jedna strana vkládá zprávy do fronty • Příjemce je právě jeden • Zpráva čeká ve frontě, dokud si ji příjemce nevyzvedne

20. Aplikační rozhraní – část 5. 20 • Java Naming and Directory Service (JNDI) • API pro přístup k adresářovým službám (např. LDAP) • Java Transaction API (JTA) • API pro řízení distribuovaných transakcí • JavaMail • API pro odesílání a přijímání elektronické pošty • JavaBeans Activation Framework (JAF) • API pro rozeznávání obsahu v libovolném vzorku dat • Např. rozeznání formátu obrázku z dat (JPEG)

21. Aplikační rozhraní – část 6 21 • Java Persistence API (JPA) • ORM framework, který umožňuje vývojářům spravovat relační data v aplikacích • Definuje Java Persitence Query Language (JPQL) • Nahrazuje entity beans z dřívějších specifikací Java EE • Java Authorization Contract for Containers (JACC) • Vyjadřuje operace kontejnerů ve smyslu povolenek řídících přístupy k prostředkům systému (java.security.Permission)

22. Aplikační rozhraní – část 7 22 • Java API for XML Web Services (JAX-WS) • API pro vývoj webových služeb • založeno na anotacích • Java Architecture for XML Binding (JAXB) • API pro mapování javovských tříd do XML • Umožňuje objekty ukládat do XML (marsall) a načítat je zpět z XML (unmarshall)

23. Kontejnery v Java EE 23 • Kontejnery poskytují podporu Java EE aplikačním komponentám – komfortní vývoj aplikací • Komponenty používají metody a protokoly kontejneru ke komunikaci s ostatními komponentami a službami aplikačního serveru • Java EE zavádí čtyři druhy kontejnerů • Klientský kontejner • Kontejner appletů • Webový kontejner • EJB kontejner

24. Klíčové pojmy 24 • Separation of Concerns (SoC) • oddělení zájmů • "sebestředné" komponenty • Inversion of Control (IoC) • Aplikační logika je pasivní, tj. čeká na událost (callback) • Hollywood principle: "Don't call us, we will call you!" • Dependency Injection (DI) • Aplikace se nestará o získávání služeb, které potřebuje • Kontejner injektuje závislosti do komponent

25. SoC - Separation of Concerns 25 • Rozdělení programu do částí (komponent), jejichž funkcionalita se pokud možno nepřekrývá a je úplná • Pozitivně ovlivňuje řadu tzv. systémových kvalit • Udržovatelnost (Maintainability) – snadná výměna komponent • Testovatelnost • Škálovatelnost • a další • Objektově orientované programování velmi napomáhá tomuto procesu

26. SoC – Separation of Concerns 26 • Příklad: Bankovní aplikace-Založení bankovního účtu • Příjem HTTP dotazu – dříve (procedurálně) • poslouchej na TCP portu 80 • analyzuj HTTP dotaz • přečti z konf. souboru parametry db připojení • otevři spojení • sestroj SQL příkaz pro založení účtu • zadej příkaz • vyhodnoť odpověď • ukonči spojení (commit) • předej odpověď klientovi Aplikace

27. SoC – Separation of Concerns 27 • Příklad: E-Shop-Nákup • Příjem HTTP dotazu – dříve (procedurálně) • poslouchej na TCP portu 80 • analyzuj HTTP dotaz • přečti z konf. souboru parametry db připojení • otevři spojení • sestroj SQL příkaz aktualizaci skladu • zadej příkaz • proveď platbu kreditní kartou • ukonči spojení (commit) • předej odpověď klientovi Aplikace

28. SoC – Separation of Concerns 28 • Příklad: Založení bankovního účtu • Příjem HTTP dotazu – oddělení zájmů • poslouchej na TCP portu 80 • analyzuj HTTP dotaz • přečti z konf. souboru parametry db připojení • otevři spojení • sestroj SQL příkaz pro založení účtu • zadej příkaz • vyhodnoť odpověď • ukonči spojení (commit) • předej odpověď klientovi Kontejner Aplikace (Business Logic)

29. Separation of Concerns 29 ss Kontejner 9 8 Aplikace 6 6 7 1 1 5 5 2 2 3 3 4 4

30. SoC – Separation of Concerns 30 • Zpracování požadavku klienta • Příjem požadavku a příprava komponenty • Aplikační logika • Finalizace a předání odpovědi na klienta • Body 1 a 3 se příliš nezávisí na aplikační logice • Informace o aplikaci spravované kontejnerem se zapisují deklarativně prostřednictvím konfiguračního XML souboru nebo anotací.

31. IoC – Inversion of Control 31 • Hollywood principle: "Don't call us, we will call you!" • Princip událostmi řízeného programování(použito např. v knihovně Swing) • Aplikace principu SoC • Nezabývej se tím, jak otevřít připojení k databázi nebo vyhledat službu pro ověření kreditní karty. Kontejner ti nastaví vše, co potřebuješ. (Konfigurační aspekt IoC) • Neřeš příjem požadavku z klienta ani čekání na zprávu ve frontě. Kontejner tě zavolá, až přijde ta správná chvíle. (Behaviorální aspekt IoC)

32. DI - Dependency Injection 32 • Řeší konfigurační aspekt IoC • nastavování parametrů, připojení a služeb • Dotaženo v Java EE 5 • Inspirace: Spring, NanoContainer, Avalon Container DI: Tradiční styl: new A() setA(A) A new A() A C new C() C B new B() B setB(B) new B()

33. Lookup Service 33 • Alternativní metoda pro implementaci konfigurační stránky IoC, kdy komponenta sama vyhledává službu pomocí tzv. vyhledávací služby (Lookup Service) • Využíváno v dřívějších verzích Java EE A lookup(A) C Lookup B lookup(B)

34. Klientský kontejner 34 • Pro klientské aplikace psané v jazyce Java • Poskytuje tyto služby: • Vzdálená volání (RMI) • Připojení k databázi • Vyhledávací služba • Např. k vyhledávání databázových zdrojů, EJB a MOM prostředků podle jména • Klientský kontejner obsahuje tato API: • J2SE, JMS, JNDI, RMI-IIOP a JDBC

35. Kontejner appletů 35 • Poskytuje služby javovským appletům • Applet je program napsaný v Javě, který běží ve webovém prohlížeči – kontejneru • Kontejner appletů musí poskytovat Java SE API

36. Webový kontejner 36 • Poskytuje podporu servletům a JSP stránkám • Servlety a JSP stránky jsou komponenty pro přípravu, zpracování a formátování dynamického obsahu určeného k zobrazení • Zajišťuje bezpečnostní aspekty jako ověřování uživatele a autorizaci přístupu uživatelů ke stránkám. • Musí podporovat následující API: • Java SE, JMS, JNDI, JTA, JavaMail, JAF, RMI-IIOP, JDBC, JPA ad.

37. EJB kontejner 37 • Poskytuje služby pro: • řízení transakcí • správu stavů komponent • resource pooling • bezpečnostní kontroly • EJB komponenty obsahují business logiku aplikace • Jsou jádrem distribuované aplikace • Kontejner musí poskytovat tato rozhraní: • Java SE, JMS, JNDI, JTA, JavaMail, JAF, RMI-IIOP, JDBC, JPA ad.

38. Integrace s dřívějšími aplikacemi 38 • Java Connector Architecture (JCA) • Je zapotřebí propojit Java EE aplikace s jinými, které nejsou vyvinuty na platformě Java EE • Důležitá vlastnost Java EE významně přispívající k jejímu rozšíření • JDBC hraje podobnou roli na poli databází • JCA má širší záběr: • Mainframes, SAP, Siebel, PeopleSoft, LDAP • http://java.sun.com/j2ee/connector/products.html

39. Novinky v Java EE 6 39 • Profily – podmnožiny technologií z Java EE ušité na míru nějaké oblasti použití • Web Profile, Full Profile • WebBeans 1.0 • Sjednocuje JSF, JPA a EJB3 • Inspirováno Seam, Google Guice a Spring • Zjednodušuje práci s JSF • Java Server Faces 2.0 (JSF) • Zavádí tzv. facelets, alternativu k JSP • Využívá anotací, podpora AJAXu • Zabudovaná podpora pro obrázky, skripty, CSS atp.

40. Novinky v Java EE 6 – část 2. 40 • EJB 3.1 • Singleton beans – jediná instance v aplikace, thread safe by default • Plánování úloh v cron stylu (5 * * * ? *) • Možnost volání session beanů asynchronně • EJB 3.1 Lite – ořezaná verze pro webový profil • JPA 2.0 • Modelování kolekcí, které nereprezentují relaci mezi entitami • Criteria API – umožňuje vytvářet dotazy objektově-orientovaným a typově bezpečným způsobem

41. Novinky v Java EE 6 – část 3. 41 • Servlet 3.0 • Zavádí užitečné anotace, redukuje web.xml • Fragmenty web.xml – jednotlivé moduly aplikace mohou přispívat vlastním fragmentem • Možnost programově přidávat servlety, filtry a posluchače – usnadňuje práci webovým frameworkům • JAX-RS 1.1 • REST alternativa JAX-WS • REST – REpresentational State Transfer • URL reprezentují prostředky na webu • Obsah prostředku představuje stav • HTTP metody GET, POST, DELETE a další mají obecnější význam a představují operace nad prostředkem

42. SunTone AM Methodology 42 Převzato ze SUNTONE ARCHITECTURE METHODOLOGY A 3-DIMENSIONAL APPROACH TO ARCHITECTURAL DESIGN

43. SunTone AM Methodology 43 • Architektonická metodologie pro vývoj mission-crtical enterprise aplikací • Má svůj původ v RUP • Hlavní předměty zájmu v enteprise aplikacích zobrazuje jako kostku, jejíž tři dimenze jsou: • Tiers - aplikační vrstva, list(?) • Layers - technologická vrstva, sloj(?) • Systémové kvality (bezpečnost, dostupnost...) • Řeší se systémové kvality pro všechny kombinace tier vs. layer

44. Tiers 44 • Popisují, jak je distribuovaná aplikace rozložená do modulů kvůli redukci provázanosti a lepší pružnosti • Client tier – web browser, standalone Java application, web service clients • Web presentation tier – přijímá HTTP požadavky a odpovídá např. HTML, obsahuje servlety a JSP • Business logic tier – obsahuje moduly s business logikou, typicky EJB • Integration tier – obsahuje moduly pro připojování a komunikaci s Enterprise resource tier, typicky JPA, JMS • Enterprise resource tier – typicky non-Java systémy, databáze a mainframy

45. Tiers - obrázek 45 Převzato z http://java.sun.com/javaee/5/docs/tutorial/doc/bnaay.html

46. Layers 46 • Popisují, jak je distribuovaná aplikace implementována na vrcholu infrastruktury platformy • Aplikační vrstva – obsahuje všechny aplikační moduly, vývoj probíhá zde • Virtuální platforma – obsahuje rozhraní k modulům z vrstvy Aplikační infrastruktura, definováno JCP • Aplikační infrastruktura – obsahuje middleware produkty, databáze, aplikační servery • Enterprise service layer – typicky operační systémy • Compute and storage layer – hardware, disky, paměť, procesory • Network infrastructure – síťová infrastruktura, karty, routery, load balancers,

47. Layers - obrázek 47 • Příklad technologických vrstev v business tier MyPetStoreApp EJB beans – aplikační vrstva EJB 3.1 – virtuální platforma Glassfish v3 – aplikační infrastruktura Hot Spot Java 6 - virtuální platforma Solaris 10 OS – enterprise service layer Sun Blade X6440 – compute and storage layer CISCO Network Infrastructure

48. Systémové kvality 48 • Vlastnosti systému, které tvoří základ kvality služeb poskytovaných systémem • Různé systémové kvality mají odlišný vliv na celkový design systému, občas protichůdný • Čtyři skupiny • Manifest qualities –interakce uživatele se systémem • Operational qualities – vlastnosti běžícího systému, které bezprostředně nedotýkají uživatele • Developmental qualities – vlastnosti vývoje systému • Evolutionary qualities – jak se systém chová, když je třeba jej upravit nebo povýšit (upgrade)

49. Systémové kvality - příklady 49 • Výkonnost • Spolehlivost • Dostupnost • Bezpečnost • Snadná správa • Testovatelnost • Realizovatelnost • Plánovatelnost • Škálovatelnost • Rozšiřitelnost • Flexibilita

50. Role ve vývoji Java EE aplikací 50 • Velkou výhodou Java EE aplikací je, že přirozeně vedou k rozdělení vývoje do rolí, ve kterých se uplatňují lidé s odlišnými dovednostmi. Např. • EJB Developer • Web Component Developer • Grafik • Programátor stránek a servletů • Application Client Developer • Application Assembler • Application Deployer and Administrator