Die JAX-WS API. Eine Einführung. Ali-Riza Ciftcioglu Einführung Unterstützte WS-*-Standards... 1

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1 Fachhochschule Gießen-Friedberg Fachbereich Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik Die JAX-WS API Eine Einführung Ali-Riza Ciftcioglu Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Unterstützte WS-*-Standards Entwicklung von Webservices Erstellung eines Webservice-Endpunktes Bottom-up Webservices Der Top-Down-Ansatz Diskussion der Ansätze Erstellung eines Webservice-Clients Implementierungen Schlusswort 10 4 Quellenangaben 11 5 Anhang: WSDL Datei aus Abschnitt

2 1 Einführung Die Java API for XML - Webservices, kurz JAX-WS, fand erstmals Eingang in die Java Enterprise Edition Version 5. Ihr Ziel war und ist es die Entwicklung von Webservices zu vereinfachen bzw. zu beschleunigen. Im Folgenden wird die API genauer vorgestellt. Nach einer Übersicht von unterstützten WS-* Standards wird an praktischen Beispielen die Entwicklung von Webservices demonstriert. Eine kurze Auflistung von Implementationen dieses Standards und eine Zusammenfassung schließt diese kleine Einführung ab. 1.1 Unterstützte WS-*-Standards JAX-WS unterstützt folgende Standards. WS-Addressing: Dient zum Austausch von Adressen zwischen Webservices. WS-Atomic Transaction: Protokoll für kurze Transaktionen, wo ACID-Eigenschaften gefordert sind. WS-Coordination: Verallgemeinerung von WS-Atomic Transaction; dient zur Koordinierung von verteilten Anwendungen. WS-Metadata Exchange: Dient für verschiedene Spezifikationen und ist verantwortlich für das Holen von Metadaten für Webserviceendpunkte. WS-ReliableMessaging: Garantiert den Empfang einer Nachricht, selbst wenn Softwarekomponenten versagen. WS-Policy: Definiert Richtlinien für den jeweiligen Kommunikationspartner z. B. im Bereich Sicherheit. WS-Secure Conversation: Garantiert Vertraulichkeit und Intigrität einer Sitzung. WS-Security Policy: Definiert Policy Assertions die für Webservices. Wird von anderen Spezifikationen benötigt. WS-Security: Dient zur Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten bei Webservices. Setzt auf bereits vorhandene Verfahren auf. WS-Trust: Dient zum Austausch von Eigenschaften zwischen Domänen. Ein Beispiel hierfür sind Security Tokens. Hinweis: Der tatsächliche Funktionsumfang kann durch Unterstützung weiterer Standards abhängen. Dies wiederum hängt von der konkreten Implementierung ab. Weiterhin 1

3 können durch verschiedene Applikationsserver die Konfiguration / Inbetriebnahme von Webservices unterschiedlich sein. Im Folgenden werden alle Beispiele mit der Eclipse IDE und dem Glassfish Applikationsserver Version 3 verwendet. Glassfish benutzt die Reference Implementation der JAX-WS. 2

4 2 Entwicklung von Webservices Zur Entwicklung von Webservices gehören zwei Dinge. Zum einen muss ein Endpunkt bereitgestellt werden, der den Service anbietet. Zum anderen muss ein Client erstellt werden, der den Endpunkt anspricht. In den folgenden Abschnitten wird zuerst auf die Serverseite eingegangen. Danach wird die Erstellung eines entsprechenden Clients beschrieben. 2.1 Erstellung eines Webservice-Endpunktes Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze Webservice-Endpunkte zu entwickeln. Der Bottom-Up Ansatz geht von einer vorhandenen Java-Klasse aus. Im einfachsten Falle reicht eine Annotation aus, um aus der Klasse einen Webservice zu erstellen. Der Applikationsserver generiert die notwendigen Dateien, wenn das assoziierte Projekt hochgeladen wird. Der Top-Down Ansatz geht von einr vorhandenen Schnittstellenbeschreibung (WSDL) aus, die entsprechend in einem Applikationsserver zu ausführbarem Code generiert wird, wobei darunter Java Artefakte zu verstehen sind Bottom-up Webservices Um aus einem Plain old Java Object (POJO) einen Webservice zu erstellen, wird lediglich eine Annotation vor die Klassendefinition vorangestellt. Dies sieht folgendermaßen public class AService { public S t r i n g h e l l o ( S t r i n g name) { } return " h e l l o "+name ; } public void doanything ( ) { } //TODO 3

5 Hieran lässt sich erkennen, dass lediglich Annotation ein POJO zu einem Webservice macht. Jedoch werden vom Applikationsserver im Hintergrund entsprechende Artefakte generiert, die einen Webservice ausmachen. Ein Beispiel hierfür befindet sich im Anhang (5) und bezieht sich auf die oben dargestellte Klasse. An dieser Stelle bietet die Annotation diverse Konfigurationsmöglichkeiten. Einige davon sind: TargetNamespace: Der Namensraum, in dem sich die generierte WSDL Datei befinden soll. ServiceName: Setzt den Namen des Services. Name und portname: Während name den Namen des Porttyps setzt, wird mit portname der Name des Ports gesetzt. Ein Port besteht aus einer Menge von Operationen inklusive Nachrichten. Im Gegensatz zu Enterprise Java Beans muss hier kein Remote Interface spezifiziert werden. Jedoch lässt sich über dieselbige Annotation ein Endpoint Interface angeben. Im Beispiel wurden zwei Methoden angegeben. Diese werden standardmäßig in die WSDL Datei übernommen. Möchte man jedoch eine der Methoden ausblenden oder weitere methodenweite Optionen setzen, wird Annotation vor die jeweilige Methode geschrieben. Um beispielsweise die erste Methode nicht in die WSDL Beschreibung zu übernehmen, schreibt exclude=true ) public S t r i n g h e l l o ( S t r i n g name)... Weiterhin kann der Name der zugehörigen (generierten) WSDL Operation spezifiziert werden. Standardmäßig wird der Methodenname benutzt. Der WSDL Standard definiert verschiedene generische Kommunikationsarten. Von diesen unterstützt JAX-WS Request-Response und Oneway. Request-Response ist das gebräuchlichste und wird bei der Generierung der WSDL Beschreibung verwendet. Oneway kann hingegen verwendet werden, wenn keine Rückgabe gefordert ist. Beispielsweise sieht die zweite Methode mit Oneway folgendermaßen aus: 4

6 public void doanything ( )... Nun kann man in der WSDL sehen, dass keine output Aktionen angelegt werden. Das void Schlüsselwort hat keine Auswirkung auf Oneway - diese Kommunikationsform muss explizit definiert werden. Außer dem Kommunikationsschema lassen sich Parameter und Rückgabewerte verändern. Für die beiden Letzgenannten lässt sich durch den Parameter name der Name des XML Elements umdefinieren, dass für die Repräsentation des entsprechenden Wertes verwendet wird. Dies sieht man dann beispielsweise an den SOAP Requests/Responses. TargetNamespace erfüllt dieselbe Funktion wie Durch header lässt sich das jeweilige Element in einen Header einkapseln. Hierbei sollte man darauf achten, dass die Gegenseite das Nachrichtenformat kennt. Beispielsweise wurde im Testszenario eine Methode mit einem Header versehen, die von dem integrierten Testclient im Applikationsserver aktiviert wurde. Trotz Übergabe des Parameters war der Parameter null. Bei der Generierung von Java Code aus einer WSDL gibt es spezielle Optionen, die diesen Fall berücksichtigen. Darüber hinaus gibt es für Parameter eine Möglichkeit sogenannte Modi zu definieren. Diese beschreiben den Kontrollfluss eines Parameters. Standardmäßig ist IN eingestellt. Das folgende Beispiel zeigt den Einsatz der (name=" n a c h r i c h t " ) public S t r i n g h e l l o name=" name " ) S t r i n g name)... Die bisher beschriebenen Annotationen werden am häufigsten verwendet - jedoch gibt es weitere die den Konfigurationsumfang erweitern. Sie sollen hier nur kurz erwähnt werden. Es können sogenannte SOAP Bindings definiert werden. Dies geschieht mit Annotation, die vor die Klassendefinition notiert wird. Standardmäßig ist document/literal wrapped vorgegeben. JAX-WS unterstützt sogenannte Handlers, die mit Interzeptoren gewisse Ähnlichkeiten aufweisen. So lassen sich beispielsweise Logging Funktionalitäten 5

7 hinzufügen, ohne den Webservice selbst zu verändern. Durch Annotation kann man eine XML Datei angeben, die die Handler Konfiguration enthält. Im Wesentlichen spezifiziert sie eine Liste von Handler Klassen, die vorgegebene Handler Interfaces implementieren. Tritt während der Ausführung eines Webservices ein Fehler auf, können sogenannte Fault Messages gesendet werden. Dies entspricht den Java Ausnahmen und lässt sich in zwei Schritten realisieren: 1. Anlegen der Exceptionklasse. Dabei wird zum einen wie üblich von der Klasse Exception geerbt. Zum anderen wird die Klasse annotiert. 2. Hinzufügen des throws Statements entweder in die implementierende Endpoint Klasse oder das Interface. Hinweis: Selbst für Java-eigene Ausnahmen muss Schritt 1 durchgeführt werden; sonst wird die Fault Deklaration in der WSDL Datei nicht generiert. Möchte man einen anderen Webservice benutzen, so lässt sich dieser festlegen. Dies funktioniert jedoch nur in sog. managed Umgebungen, also beispielsweise in einem Applikationsserver. Der Abschnitt 2.2 beschreibt, wie ein Webservice von einer stand-alone Java Anwendung angesprochen werden kann. Wie in Java Enterprise Beans kann man hier die Annotationen für Autorisierungszwecke nutzen wie zum Entsprechende Policy Einträge werden in diesem Fall in der WSDL generiert. Jedoch funktionieren die beiden Letzgenannten nur im EJB Container. Jedoch kann man zumindest programmatische Sicherheitsabfragen über den WebserviceContext machen. Dieser kann auch aus dem Web Tier in die implementierende Klasse hineingebracht werden. Die Lifecycle Aufrufe wie zum lassen sich ebenfalls verwenden und erfüllen denselben Zweck. Es ist sogar möglich, eine EJB mit einem Webservice zu vermischen. Dabei wird die jeweilige Klasse sowohl als auch beispielsweise annotiert. Müssen Binärdaten transportiert werden, so kann die SOAP Message Transmission Optimization Mechanism (MTOM) verwendet werden. Diese Erweiterung optimiert die Binärdatenübertragung und kann aktiviert werden. Sie wird sowohl clientseitig auf Attributebene als auch serverseitig auf Klassenebene benutzt. Bei der Generirung der WSDL Beschreibung ist Java Architecture for XML Binding (JAXB) maßgeblich beteiligt. Auch hier gibt es diverse Annotationen, mit denen man 6

8 die Umwandlung von Java-Klassen nach XML konfigurieren kann. Zum Beispiel lässt sich der Name des XML Wurzelementes in der generierten Datei bestimmen. Weiterhin kann man je ein Attribut annotieren und weitere Kriterien hinzufügen, zum Beispiel ob das Vorkommen des jeweiligen Elementes optional ist. Dies spielt für die Erstellung von Webservices im Allgemeinen keine Rolle, da JAXB diesen Teil des Prozesses vollautomatisch durchführt - jedoch sollte es der Vollständigkeit halber kurz erwähnt werden. Nachdem nun die Webservice Endpoint Entwicklung aus Bottom-Up Sicht beschrieben wurde, wird im nächsten Abschnitt der entgegengesetzte Ansatz erläutert Der Top-Down-Ansatz Der Top-Down-Ansatz, auch Contract-First genannt, geht von einer vorhandenen oder noch zu erstellenden WSDL Beschreibung aus. Hier wird also noch sprachunabhängig eine Schnittstellenbeschreibung erstellt. Danach wird diese in Javacode überführt und kann implementiert werden. JAX-WS bietet hierzu ein Tool, welches genau diese Arbeit leistet. Auch dieses basiert auf JAXB und wird wsimport genannt. Hier soll nicht die Erstellung von WSDL Dateien beschrieben werden - dies würde den Umfang dieser Arbeit bei weitem sprengen. Es wird lediglich kurz demonstriert, wie das Tool eingesetzt wird und beschrieben, welche Artefakte es generiert. wsimport kann u. a. auf der Kommandozeile ausgeführt werden, zum Beispiel: wsimport Xnocompile mywsdl.wsdl Aus der WSDL werden Java Artefakte generiert; jedoch werden die Quelldateien, entgegen dem Standardverhalten, nicht kompiliert. Sie gliedern sich in: Eine Klasse je einem Komplexen Typ. Neben der Java-Repräsentation des XML Elementes und einigen Annotationen enthalten diese Klassen entsprechende Getterund Settermethoden. Eine Fabrik die je komplexem Typ eine Methode zur Instanziierung bietet. Ein Endpoint Interface, welches bereits entsprechende Annotationen trägt. Einen Wrapper, der alle für den Webservice notwendigen Daten und Aufrufe kapselt. Hier ein Beispiel eines generierten Endpoint Interfaces (gekürzt): 7

9 @WebService ( name = " myservice " ) public interface MyService operationname = " NewOperation " (name = " out " ( localname = " NewOperation ", classname = " NewOperation " ( localname = " NewOperationResponse ", classname = " NewOperationResponse " ) public S t r i n g newoperation = " in " ) S t r i n g in ) ; } Die Generierung von Java Artefakten ist der erste Schritt zur Entwicklung eines Webservice Standalone Clients. Hiermit wird auch die Beschreibung des Top-Down-Ansatzes beendet. Nachfolgend werden einige grundsätzliche Punkte zu den jeweiligen Vor- und Nachteilen erwähnt Diskussion der Ansätze Der Bottom-Up-Ansatz erlaubt die Entwicklung von Webservices aus Java heraus. WSDL Kenntnisse werden nicht benötigt. Die vielseitigen Konfigurationsmöglichkeiten können jedoch ohne Probleme auf eine WSDL angewendet werden. Nachteil dieser Methode ist die eventuelle Beschränktheit der API (es kann nur das formuliert werden, was die API unterstützt). Der Vertrag hängt im Wesentlichen von einer API ab und nicht von geschäftlichen Rahmenbedingungen. Der Vorteil des Top-Down-Ansatzes ist die Unabhängigkeit der Programmiersprache, in der man letzlich den Vertrag implementieren wird. Bei der Erstellung braucht man sich daher nicht um technische Details zu kümmern, sondern kann auf der Geschäftsebene bleiben. Nachteil hier ist die eventuelle Unrealisierbarkeit des Vertrages (technische Rahmenbedingungen sind z. B. nicht gegeben). In der Praxis trifft man häufig Mischformen beider Ansätze an. 8

10 2.2 Erstellung eines Webservice-Clients Hier wird die Erstellung eines Webservice-Clients (standalone, also Container-unabhängig), beschrieben. Der erste Schritt wurde bereits in Abschnitt beschrieben. Der zweite Schritt besteht lediglich darin, die generierten Artefakte zu benutzen. Folgendes Beispiel illustriert dies: public static void main ( S t r i n g [ ] args ) { AnInterface prt =new A S e r v i c e S e r v i c e ( ). getaserviceport ( ) ; System. out. p r i n t l n ( prt. h e l l o ( " mike " ) ) ;... Das Interface ist das in Abschnitt gezeigte. Nun wird hier lediglich der Wrapper benutzt, die Referenz auf den Webservice geholt, dieser an das lokale Interface zu gewiesen und schon können die Webservice-Operationen aufgerufen werden. Ein in einem Container laufende Applikation kann der Webservice geholt werden. 2.3 Implementierungen Nachdem die Erstellung sowohl von Webservices als auch deren Clients betrachtet wurde, werden hier kurz einige Implementationen des JAX-WS Standards aufgelistet. Reference Implementation: (Metro, Glassfish). Open Source. Oracle AS 10G: Implementierung von Oracle, kommerziell. Apache Axis2: Open-source, unterstützt viele Standards. Auch in C erhältlich. IBM WebSphere JAX-WS runtime environment: Implementierung von IBM, kommerziell. Apache CXF: Opensource, light-weight Implementation. 9

11 3 Schlusswort Diese Arbeit hat die Grundlagen der Erstellung von Webservices mittels der JAX-WS API dargelegt. Obwohl nicht alle Annotationen und Konfigurationsparameter besprochen wurden, sollte sie einen prinzipiellen Eindruck vermitteln. Verhält sich die Entwicklung nach einer der beiden dargelegten Ansätze, so ist die Entwicklung relativ einfach. Jedoch ist dies in der Praxis zumeist nicht der Fall, was den Vorgang letzendlich kompliziert. Die Liste von Implementierungen legt keinen Wert auf Vollständigkeit und kann auch nicht zur Entscheidungshilfe hinsichtlich eines Vergleiches herangezogen werden. Ein Vergleich von Implementierungen ist sehr viel komplizierter. Auch hier kann man beobachten, dass es sowohl Produkte für den Open Source als auch für den kommerziellen Bereich gibt. 10

12 4 Quellenangaben Literatur [1] JAX-WS 2.0 ea3 Annotations https://jax-ws.dev.java.net/jax-ws-ea3/docs/annotations.html Letzter Zugriff: [2] Ws Wiki Stack Comparison Letzter Zugriff: [3] IBM Handler in JAX-WS-Web-Services verwenden websphere.wsfep.multiplatform.doc/info/ae/ae/twbs_jaxwshandler.html Letzter Zugriff: [4] oreilly.de Web Services Essentials: Chapter 6: WSDL Essentials Letzter Zugriff:

13 5 Anhang: WSDL Datei aus Abschnitt <w s d l : d e f i n i t i o n s xmlns:soap=" h t t p : // schemas. xmlsoap. org / wsdl / soap / " xmlns:tns=" h t t p : //www. example. org / myservice / " xmlns:wsdl=" h t t p : // schemas. xmlsoap. org / wsdl / " xmlns:xsd=" h t t p : //www. w3. org /2001/XMLSchema" name=" myservice " targetnamespace=" h t t p : //www. example. org / myservice / "> <w s d l : t y p e s> <xsd:schema targetnamespace=" h t t p : //www. example. o rg / myservice / "> <xsd:element name=" NewOperation "> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name=" in " type=" x s d : s t r i n g " /> </ xsd:sequence> </ xsd:complextype> </ xsd:element> <xsd:element name=" NewOperationResponse "> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name=" out " type=" x s d : s t r i n g " /> </ xsd:sequence> </ xsd:complextype> </ xsd:element> </ xsd:schema> </ w s d l : t y p e s> <wsdl:message name=" NewOperationRequest "> <w s d l : p a r t element=" tns:newoperation " name=" parameters " /> </ wsdl:message> <wsdl:message name=" NewOperationResponse "> <w s d l : p a r t element=" tns:newoperationresponse " name=" parameters " /> </ wsdl:message> <wsdl:porttype name=" myservice "> 12

14 <w s d l : o p e r a t i o n name=" NewOperation "> <w s d l : i n p u t message=" tns:newoperationrequest " /> <wsdl:output message=" tns:newoperationresponse " /> </ w s d l : o p e r a t i o n> </ wsdl:porttype> <w s d l : b i n d i n g name=" myservicesoap " type=" tns:myservice "> <s o a p : b i n d i n g s t y l e=" document " t r a n s p o r t=" h t t p : // schemas. xmlsoap. org / soap / http " /> <w s d l : o p e r a t i o n name=" NewOperation "> <s o a p : o p e r a t i o n soapaction=" h t t p : //www. example. org / myservice / NewOperation " /> <w s d l : i n p u t> <soap:body use=" l i t e r a l " /> </ w s d l : i n p u t> <wsdl:output> <soap:body use=" l i t e r a l " /> </ wsdl:output> </ w s d l : o p e r a t i o n> </ w s d l : b i n d i n g> <w s d l : s e r v i c e name=" myservice "> <w s d l : p o r t binding=" tns:myservicesoap " name=" myservicesoap "> <s o a p : a d d r e s s l o c a t i o n=" h t t p : //www. example. org / " /> </ w s d l : p o r t> </ w s d l : s e r v i c e> </ w s d l : d e f i n i t i o n s> 13

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