FH JOANNEUM Gesellschaft mbh

Transkript

1 FH JOANNEUM Gesellschaft mbh Untersuchung der Machbarkeit einer CRUD-Datenbankapplikationserstellungssoftware unter Verwendung des J2EE Frameworks Vaadin Projektarbeit 1 eingereicht am Fachhochschul-Studiengang Software Design Betreuer: Egon Teiniker eingereicht von: Michael Hausegger Personenkennzahl: August 2012

2 Zusammenfassung Datensatzzentrierte Datenbankapplikationen werden nach wie vor in den allermeisten Fällen zuerst in eigenen Umgebungen designed und danach manuell, aufgrund dieser rein visuellen Designvorgaben, Schritt für Schritt ausprogrammiert. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt dass mit dem J2EE Framework Vaadin die Entwicklung eines generischen auf HTML basierenden Assistenten möglich ist mit welchem derartige Applikationen designed werden können. Dies zum Zweck um in einer Folgearbeit die gewünschten Datenbankapplikationen ohne manuelle Codeerstellung, aus Gründen der Ezienz, generieren zu können. Weiters wird auf bereits auf dem freien Markt vorhandene derartige Design- sowie Generierungsumgebungen hingewiesen und der Aufwand selbige nochmals zu entwickeln kritisch hinterfragt.

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Aufgabenbeschreibung Ist-Situation Soll-Situation Zielsetzung Stand der Technik Vaadin Framework in der Version Google Web Toolkit (GWT) Weitere Ergebnisse Stand der Technik Oracle Apex Eclipse Modeling Framework Abgrenzung zur eigenen Arbeit Umsetzung Vaadin Installation Einstieg in das Framework Entwicklung des Prototypen Ergebnisse der Umsetzung Erstellung des Prototypen Einsatzfähigkeit Vaadin i

4 INHALTSVERZEICHNIS ii 4 Resümee Vaadin Aufzeigen oener Probleme Machbarkeit einer CRUD Datenbankapplikationsgenerierungssoftware mit Vaadin Anregungen und Folgerungen

5 Kapitel 1 Einleitung 1.1 Motivation Es soll erforscht werden ob CRUD-Datenbankapplikationen (?), (?), mithilfe moderner J2EE (?) Webentwicklungsframeworks (?), unter Verwendung von auf HTML (?), (?) basierenden Erstellungsassistenten sehr schnell designed werden können. Dies als Machbarkeitsstudie um gegebenenfalls in einer späteren Arbeit aus erstellten Designs gesamte CRUD-Datenbankapplikationen ohne Codeanpassungen generieren zu können. Als Entwicklungsframework soll das J2EE Webentwicklungsframework Vaadin (?) in der Version auf seine Verwendungs- und Einsatzfähigkeit untersucht werden. 1.2 Aufgabenbeschreibung Über das Internet zugängliche Datenbanklösungen bei welchen die Datenpege ausschlieÿlich von MitarbeiterInnen der jeweiligen Firmen durchgeführt wird sind im modernen Wirtschaftsleben unentbehrlich. Diese Datenbanklösungen bestehen immer aus entweder a) einer Menge an Fragestellungen zb Wie alt sind sie? sowie dem dazugehörenden Antwortfeld oder 1

6 KAPITEL 1. EINLEITUNG 2 b) einer Menge an Feldbezeichnungen zb Alter sowie dem dazugehörenden Antwort- bzw. Datenfeld oder c) einer beliebigen Kombination von a) und b) Um derartige Datenbanklösungen verwenden zu können werden IT-Firmen mit der Implementierung nach den Wünschen und den Vorgaben der AuftraggeberInnen beauftragt Ist-Situation Die AuftraggeberIn bespricht und analysiert die Bedürfnisse und Wünsche sowie die notwendigen Datenfelder mit der AuftragnehmerIn. Die AuftragnehmerIn notiert die notwendigen Datenfelder mitsamt den darauf aufbauenden Tabellen, sowie die Beziehungen der Tabellen untereinander, entweder auf Papier oder digital in einem Schreibprogramm wie zb Microsoft Word (?). Die Auftraggeberin erstellt manuell nach diesen Vorgaben ein den Wünschen der AuftragnehmerIn entsprechendes ER-Diagramm (?) sowie darauf aufbauend manuell den Programmquelltext welcher die Datenfelder der Tabellen den BenutzerInnen zur Bearbeitung (Erstellen, Lesen, Aktualisieren sowie Löschen von Daten) zur Verfügung stellt Soll-Situation Die AuftraggeberIn bespricht und analysiert die Bedürfnisse und Wünsche sowie die notwendigen Datenfelder mit der AuftragnehmerIn. Die AuftragnehmerIn gibt während dieser Analysephase die notwendigen Datenfelder mitsamt den darauf aufbauenden Tabellen, sowie die Beziehungen der Tabellen untereinander, in dem eigens für diese Zwecke erstelltem Programm ein. Die notwendigen Datenbanktabellen sowie der darauf aufbauende Programmquelltext welcher die Datenfelder der Tabellen den BenutzerInnen zur Bearbeitung (Erstellen, Lesen, Aktualisieren sowie Löschen von Daten) zur Verfügung stellt kann sodann aus den im Programm strukturiert vorliegenden Informationen generiert werden.

7 KAPITEL 1. EINLEITUNG Zielsetzung Die vorliegende Arbeit soll erforschen ob es mittels des modernen Webentwicklungsframeworks Vaadin, in der Version 6.8.0, möglich ist einen graphischen Assistenten zu entwickeln mit welchem datensatzzentrierte Webapplikationen designed werden können um in einem Folgeprojekt die gesamte CRUD-Datenbankapplikation ohne Codeanpassungen generieren zu können. sinnvoll ist aus grundsätzlichen wirtschaftlichen Überlegungen, aus dem Gesichtspunkt der Zeitersparnis welche sich aus der Generierung im Vergleich zur manuellen Programmierung dieser Applikationen ergeben, einen graphischen Assistenten zu entwickeln mit welchem datensatzzentrierte Webapplikationen designed sowie darauf aubauend generiert werden können. Hierfür soll ein Prototyp des rein visuellen Erstellungsassistenten programmiert werden welcher die Machbarkeit demonstrieren soll. Eingabefelder sollen grundsätzlich deniert sowie mittels Drag and Drop zu Applikationen zusammengefaÿt werden können. Das Java J2EE Framework Vaadin in der Version soll verwendet sowie zuvor auf seine dementsprechende Eignung überprüft werden.

8 Kapitel 2 Stand der Technik 2.1 Vaadin Framework in der Version Vaadin ist ein serverseitiges AJAX Webentwicklungsframework (?) mit welchen auf HTML basierende Applikationen in Java programmiert werden können (?, S.2). Sowohl die Geschäftslogik (?) wie auch die graphische Benutzeroberäche werden auf dem J2EE Application Server ausschlieÿlich in Java entwickelt. Clientseitig verwendet das Vaadin Framework Googles Web Toolkit (GWT) um HTML Quellcode zu generieren (?, S.24). Statusänderungen in der Webseite auf dem PC der BenutzerInnen, zb Klick auf eine Schaltäche, sowie Statusänderungen welche vom Application Server ausgehen, um zb Inhalte in der angezeigten Webseite anzupassen, werden vom Vaadin Framework im Hintergrund mittels der sogenannten User Interface Denition Language (UIDL) (?, S.24), welche auf Javascript Object Notation (JSON) (?) basiert abgehandelt, (siehe Abb. 2.1) Google Web Toolkit (GWT) Das Google Web Toolkit stellt Basis Java API`s und Layoutkomponenten zur Verfügung mit welchen AJAX Webapplikationen (?) erstellt werden können. Der Java Code wird zu Javascript Code kompiliert welcher den Browsern zur Verfügung gestellt wird. Erst der generierte Javascriptcode erstellt im Clientbrowser den HTML Code welcher angezeigt wird (?) 4

9 KAPITEL 2. STAND DER TECHNIK 5 Abbildung 2.1: Schematische Darstellung der Vaadin Frameworkarchitektur, Copyright Vaadin Ltd

10 KAPITEL 2. STAND DER TECHNIK Weitere Ergebnisse Stand der Technik Die Recherche zum aktuellen Stand der Technik ergab noch folgende beiden Entwicklungsframeworks mit welchen CRUD-Datenbankapplikationssoftware generiert werden kann. Diese stellen nicht den zentralen Teil der Zielsetzung dieser Arbeit dar müssen jedoch aufgrund ihres, auf Basis der Literaturrecherche sich ergebenden, sehr weit umfaÿenden Funktionsumfanges, sowie ihrer allgemeinen Bekanntheit, sinnvollerweise mit ihrem grundsätzlichen dokumentierten Funktionsumfang in die abschlieÿende Bewertung mit einieÿen Oracle Apex Oracle Application Express (Oracle APEX) ist ein auf dem Datebankprodukt Oracle der gleichnamigen Firma aufbauendes browser- sowie metamodellbasierendes Entwicklungsframework mit dem Fokus auf Entwicklungsgeschwindigkeit (?, S.13). Es setzt weiters, neben der verwendeten Datenbank, auf die proprietäre Programmiersprache PL/SQL der Herstellerrma Oracle. Datenbankapplikationen d.h. Tabellen, Geschäftslogik sowie die auf HTML basierende graphische Benutzeroberäche werden im Webbrowser erstellt bzw. zum allergröÿten Teil zusammengeklickt. Hiefür sind daher, je nach Komplexität der gewünschten Anwendung, nur sehr wenige bis gar keine Programmierkenntnisse erforderlich. Die erstellten Applikationen beinhalteten unter anderem Sicherheitsüberprüfungen u.a. zb in Bezug auf SQL-Injection (?) und können von Entwicklungs- in produktive Umgebungen transferiert werden. Weiterführende Informationen können dem Oracle Application Express Application Builder User`s Guide, Release 4.1 (?) entnommen werden Eclipse Modeling Framework Das Eclipse Modeling Framework ist eine Modellierungs- und Codegenerierungsumgebung um Werkzeuge und Applikationen auf der Basis eines strukturierten

11 KAPITEL 2. STAND DER TECHNIK 7 Datenmodelles zu erzeugen(?) Es wird von der Eclipse Foundation entwickelt und sein primärer, aber nicht ausschlieÿlicher, Fokus liegt in der Generierung von Applikationen im Java Umfeld. Weiterführende Informationen können dem Buch Eclipse Modeling Framework, 2nd Edition (?) entnommen werden. 2.3 Abgrenzung zur eigenen Arbeit Die vorliegende Arbeit soll ergründen ob es möglich ist mit dem J2EE Framework Vaadin den notwendigen Designassistenten auf HTML Basis zu entwickeln. Dies um zu demonstrieren ob die beschriebene CRUD-Datenbankgenerierungsapplikation erstellbar ist oder nicht. Daher muÿ im ersten Schritt das genannte J2EE Framwork auf seine grundlegende sowie auch speziell seine dahingehende Praxistauglichkeit überprüft werden. Sollte diese entsprechend gegeben sein soll der Aufwand den die Entwicklung dieser Generierungsapplikation bedeuten würde auf seine grundsätzliche Sinnhaftigkeit untersucht werden. Es soll gezeigt werden ob es aus wirtschatichen Überlegungen heraus sinnvoll wäre eine derartige Applikation mit Vaadin zu erstellen oder nicht.

12 Kapitel 3 Umsetzung 3.1 Vaadin Installation Die technischen Voraussetzungen um mit Vaadin in Eclipse entwickeln zu können sind denkbar einfach. 1. Es muÿ das Entwicklungsplugin, siehe additional les/vaadin/vaadin jar, installiert werden. Dieses kann, unter anderem, ganz einfach über den Eclipse Marketplace downgeloadet sowie installiert werden (?). 2. Es muÿ ein lokaler Servlet Container (?), zb Apache Tomcat vorhanden sein um Quellcode ausführen lassen zu können. Entsprechende Installationsanleitungen werden von der Eclipse IDE zur Verfügung gestellt und hier nicht weiter besprochen Einstieg in das Framework Basistutorials Der initiale Einstieg in das Entwicklungsframework gestaltet sich aufgrund der in umfangreichem Ausmaÿe und jedes grundlegende Feature abdeckenden sowie vom Hersteller bereitgestellten Demonstrationsapplikationen (?) (?) 8

13 KAPITEL 3. UMSETZUNG 9 Einstiegstutorials (?) sehr einfach. Es werden alle Funktionalitäten sowie Features in kleinen ausführbaren Beispielen dargelegt sowie am ebenfalls bereitgestellten Sourcecode erklärt. Tiefergehender Einstieg Um einen Komplettüberblick über das Framework zu erhalten ist das sogenannte Book of Vaadin (?) unumgänglich. Hier werden, unter anderem, auch tiefergehende Aspekte wie zb Google App Engine Integration (?, S.307), Developing New Components (?, S.247), Advanced Web Application Topics (?, S.303) sowie Vaadin JPA Container (?, S.423) besprochen Entwicklung des Prototypen Vaadin Basisklasse Application Jede Webseite bzw. besser Ansicht muÿ Teil einer Vaadin Applikation sein. Diese wird, analog zu der Entwicklung von Desktopapplikationen wie zb bei Java Swing, erstellt indem von der entsprechenden Basisklasse, bei Vaadin, com.vaadin.application abgeleitet sowie verschiedene Methoden überschrieben werden. An dieser Stelle können auch die eigenen Cascading Style Sheet-Dateien (CSS), um das gewünschte Basislayout zu erhalten, eingebunden werden. package com.example.gensurdatviwi.application; import com.example.gensurdatviwi.application.controller.controller; import com.vaadin.application; /** * The basic class of our application that represents a Vaadin application. *

14 KAPITEL 3. UMSETZUNG 10 Michael Hausegger * */ //Jede Applikation muss von der Basisklasse Application des Vaadin Frameworks ableiten. public class GensurdatviwiApplication extends Application public void init() { //Setzen des eigenen CSS Themes. settheme("gensurdatviwi_theme"); setmainwindow(new ApplicationWindow(new Controller())); } } Entwicklung der Benutzerschnittstelle Die Entwicklung der graphischen Benutzerschnittstelle geschieht ebenfalls analog zu der Entwicklung von Desktopapplikationen, zb Java Swing (?). Layoutkomponenten für die Benutzerinteraktion, welche als Javaklassen vorliegen, (Buttons, Links,Tabellen usw. usf.) werden abgeleitet und/oder können übergeordneten generalisierteren Layoutkomponenten, welche ebenfalls als Javaklassen vorliegen, (Horizontallayout, VerticalLayout, TreeLayut usw. usf) programmatisch im Javaquelltext als Membervariable zugeordnet werden. import com.example.gensurdatviwi.application.controller.controller;

15 KAPITEL 3. UMSETZUNG 11 import com.vaadin.ui.*; /** * Das grundlegende Window der Applikation. * Michael Hausegger * */ public class ApplicationWindowPanel extends Panel { private VerticalLayout baselayout = new VerticalLayout(); private TitleBarLayout titlebar = new TitleBarLayout(); private HorizontalLayout horlayout = new HorizontalLayout(); private Controller cont = null; private DetailsPanel detailspanel; /** * Instanziert das Objekt mit dem uebergebenen Controller. * Nimmt die notwendigen Layouteinstellungen vor. * cont Die Controllerklasse mit Geschaeftslogik. */ public ApplicationWindowPanel(Controller cont) { super(); this.cont = cont; baselayout.setsizefull();

16 KAPITEL 3. UMSETZUNG 12 baselayout.addcomponent(titlebar); horlayout.setspacing(true); baselayout.addcomponent(horlayout); detailspanel = new DetailsPanel(this.cont); horlayout.addcomponent(detailspanel); this.addcomponent(baselayout); detailspanel.showwelcomemessage(); } } Dies kann manuell oder mittels Verwendung des, als Teil des Eclipse Plugins zur Verfügung gestellten, visuellen Designassistenten geschehen. Im Unterschied zu anderen aktuell verfügbaren Webentwicklungsframeworks wie zb Java Server Faces (?) müssen also keinerlei HTML, XHTML oder XML Dateien mehr editiert werden. Entwicklung der Geschäftslogik Die gesamte Geschäftslogik wird wie bei anderen J2EE Webentwicklungsframeworks auch in Java entwickelt. Jedoch müssen Layoutkomponenten nicht von Geschäftsregelkomponenten codetechnisch oder durch sonstige Notationen oder Konventionen getrennt werden. Das Framework unterstützt weiters durchgängig das Observerpattern (?) sodass ausgehend von Layoutkomponenten auf der Basis von Events Geschäftsregelkomponenten aufgerufen werden können.

17 KAPITEL 3. UMSETZUNG 13 Ableitung sowie Erstellung eigener Komponenten Von jeglichen Vaadin Layoutkomponenten kann abgeleitet werden um eigene spezialisiertere Layoutkomponenten zu erstellen. Hierfür werden auch eigene abstrakte Basisklassen zur Verfügung gestellt zb CustomComponent. Debuggen Sollten beim Entwickeln von Applikationen auch bzw. vor allem speziell betreend des Layouts Probleme auftreten wird hierfür ein eigener Debugmodus angeboten. Dieser kann mittels hinzufügen des Parameters Debug zum Url welcher die Applikation startet aktiviert werden (siehe Abb. 3.1). Abbildung 3.1: Ansicht des Debugfensters vor erstelltem Prototyp Bekannte Probleme Jegliche Vaadin Applikationen sind immer Sessionservlets. Während der Entwicklung muÿ daher beim Url welcher die Applikation im Webbrowser aufruft der Parameter restartapplication mit dem Wert true (restartapplication=true)

18 KAPITEL 3. UMSETZUNG 14 angegeben werden. Dies muÿ geschehen um sichergehen zu können das jegliche Änderungen am Quellcode welche dem Application Server während der Entwicklung übergeben werden für die EntwicklerInnen auch wirksam werden. Dies da manche Quellcodeänderungen, zumindestens vom für die Prototypentwicklung verwendeten Apache Tomcat Servletcontainer, nicht immer an Sessionservlets weitergereicht werden. Weiters muÿ dieser Parameter immer als letzer Parameter im Url übergeben werden! 3.2 Ergebnisse der Umsetzung Erstellung des Prototypen Die Erstellung des Prototypen war aufgrund der einfachen, intuitiven Benutzbarkeit des Vaadin Frameworks sowie des gut und einfach zu installierenden notwendigen Eclipse Plugins recht einfach und das initiale Erlernen des Frameworks (Lesen der Dokumentationen, Installation des Frameworks, Ausprobieren von Features, Programmierung des Prototypen) mit eingerechnet nach 45 bis 50 Arbeitstunden erledigt. Dies vor allem auch deshalb da das Framework sehr gut dokumentiert ist und die Herstellerrma sehr viele leicht verständliche Beispiele auf Ihrer Webseite zur Verfügung stellt. Auch werden sehr viele hochwertige fertige Layoutkomponenten, welche sehr einfach zu verwenden sind, wie zb Drag and Drop Elemente fertig und verwendbar vom Framework zur Verfügung gestellt Einsatzfähigkeit Vaadin Das Vaadin Entwicklungsframework ist daher eindeutig für die Erstellung von Webapplikationen einsetzbar. Dies da es sehr gut dokumentiert ist. es sehr viel Beispielcode von der Herstellerrma gibt.

19 KAPITEL 3. UMSETZUNG 15 es sehr intuitiv und in seinen Konzepten durchgängig ist. es, aus oben genannten Gründen, von EntwicklerInnen welche Java beherrschen sehr leicht erlernbar ist. es sehr leicht um eigene Komponenten erweiterbar ist. WebentwicklerInnen keinerlei HTML, XHTML oder XML Code erstellen müssen um HTML Webapplikationen zu erstellen. es sehr viele fertige und hochwertige Layoutkomponenten, wie Kalender, gepagte Listen, Bäume sowie Drag and Drop Elemente, gibt welche verwendet werden können. es oensichtlich sehr stabil ist da es während der Entwicklung des Prototypen keinerlei nicht nachvollziehbare Probleme oder groÿe technische Schwierigkeiten gab

20 Kapitel 4 Resümee 4.1 Vaadin Das Framework ist ohne Frage dafür geeignet Webapplikationen zu erstellen. Der groÿe Umfang an fertigen, vor allem höherwertigeren, Layoutkomponenten macht es besonders leicht Webapplikationen welche die Funktionalitäten von Desktopapplikationen aufweisen sollen, zb Drag and Drop, zu entwickeln. Besonders muÿ jedoch auf den Umstand hingewiesen werden dass für die Entwicklung von Webapplikationen keinerlei HTML, XHTML oder XML Dateien mehr entwickelt oder designed mehr werden müssen! Auch muÿ bei der Programmierung keinerlei Rücksicht mehr auf den Status der Webseite auf dem Clientcomputer genommen werden! Das heiÿt Webapplikationen werden mit Vaadin wie Desktopapplikationen, zb Java Swing, entwickelt. Dieser Zugang ist im Vergleich zu aktuellen J2EE Frameworks wie zb Java Server Faces (?) ohne Frage zukunftsweisend Aufzeigen oener Probleme Dadurch dass Vaadinapplikationen immer als Sessionservlets instanziert werden ist es denkbar dass dies in produktiven Umgebungen, zumindestens unter Hochlast, zu Performanceproblemen führen kann. Jede Aktion jedes Benutzers muÿ 16

21 KAPITEL 4. RESÜMEE 17 durch die Vorgehensweise des Sessionservletalgorithmus ja am Server vorgehalten werden muÿ. Dies wurde in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht untersucht. 4.2 Machbarkeit einer CRUD Datenbankapplikationsgenerierungssoftware mit Vaadin Die Erstellung einer CRUD-Datenbankapplikationsgenerierungssoftware mit Vaadin, wie die Implementierung des Designprototypen eindeutig zeigt, ist ohne technische Schwierigkeiten machbar. Auch ist die Erstellung einer derartigen Applikation - den Aufwand der Erstellung der gesamten Software gegengerechnet zur Zeitersparnis jeweilige CRUD-Datenbankapplikationen manuell Schritt für Schritt entwickeln zu müssen - ohne Frage sinnvoll - vorausgesetzt derartige Applikationen sind nicht bereits verfügbar - wenn inhaltlich unterschiedliche CRUD- Datenbankapplikationen immer wieder benötigt werden, zb bei Firmen welche derartige Lösungen an AuftraggeberInnen verkaufen. Es muÿ hierbei jedoch das nächste Kapitel Anregungen und Folgerungen beachtetet werde. 4.3 Anregungen und Folgerungen Aufgrund des im Stand der Technik beschriebenen Funktionsumfanges des Frameworks Oracle Apex, sowie natürlich auch des Eclipse Modeling Frameworks muÿ, eindeutig empfohlen werden den Funktionsumfang ebendieser ebenfalls einer genauen Analyse zu unterziehen. Dies daher da es den Anschein hat dass diese beiden Frameworks sehr viele, wenn nicht unter Umständen sogar alle, Funktionalitäten, auf die eine oder andere Weise, der in der Zielsetzung beschriebenen CRUD-Datenbankapplikationsgenerierungssoftware aufweisen. Es würde daher keinen Sinn machen derartige Software nochmals neu zu entwickeln.