Den Hintergrund komponentenbasierter Softwareentwicklung kennen. Den Unterschied zwischen Klassen und Komponenten erklären können

Transkript

1 Grundlagen der Softwaretechnik 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Lernziele Den Hintergrund komponentenbasierter Softwareentwicklung kennen Verstehen, was eine Komponente ist Den Unterschied zwischen Klassen und Komponenten erklären können Einen Überblick über die Java Komponententechnologie JavaBeans bekommen Das Ereignismodell bei JavaBeans verstehen 448

2 8.1 Komponentenbasierte Software 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung 8.1 Komponentenbasierte Software 8.2 Einführung in JavaBeans 8.3 Zusammenfassung 449

3 8.1 Komponentenbasierte Software Warum Komponenten? Probleme bei der Entwicklung komplexer Systeme Kosten Termintreue Qualität Wartbarkeit Idee: Einsatz von vorgefertigten Softwarekomponenten Neues Programmierparadigma auf Basis objektorientierter Konzepte Prinzip der Komponententechnologie 1. Komponentensammlung 2. Komposition zu einer Anwendung Kaufen ( Off the shelf ) Auswählen Konfigurieren Verknüpfen 450

4 8.1 Komponentenbasierte Software Aufgaben beim Einsatz von Komponenten Entwicklung mehrfach verwendbarer Komponenten Bereitstellung von mehrfach verwendbaren Software-Bausteinen Kein Abfall-Produkt eines Entwicklungsprojekts Erstellung muss technisch und finanziell geplant werden, basierend auf wohlfundierter Softwaretechnologie Anwendung der Komponenten zur Realisierung neuer Systeme Auswahl von Komponenten aus Komponentenkatalogen Anpassung der Komponenten an die Aufgabenstellung Integration der Komponenten Aufwand im Vergleich zur Individualprogrammierung um die Größenordnung einer Zehnerpotenz reduziert Beschleunigung des Entwicklungsprozesses Parametrierung und Konfiguration statt Erhöhung der Flexibilität Programmierung Nutzung der Wiederverwendung 451

5 8.1 Komponentenbasierte Software Nutzen des Einsatzes von Komponenten Kostenverlauf bei der Verwendung von Komponenten Kosten Kostenfaktoren Gesamtkosten Transaktionskosten Entwickeln Testen Suchen Beschaffen Herstellkosten Anteil Komponenten Min ( Kosten)? 452

6 8.1 Komponentenbasierte Software Einordnung der Komponententechnologie + Paketierung + Kombinierbarkeit + Interoperabilität Komponententechnologie Abstraktion Kapselung OO Technologie Klassische Softwareentwicklung (3GL Technologie) Komponententechnologien Microsoft - Component Object Model (COM, ActiveX) Sun - JavaBeans CORBA Component Model (CCM) Web Services 453

7 8.1 Komponentenbasierte Software Was ist eine Komponente? (1) Definition 1: A reusable software component is a logical cohesive, loosely coupled module that denotes a single abstraction. [Booch 1987] Definition 2: Kleine überschaubare Softwareeinheiten werden schnell und unabhängig voneinander entwickelt und dann zu größeren Anwendungen zusammengesetzt. Dadurch erreicht man Reduktion der Komplexität und bessere Qualität durch getestete Komponenten. [Piemont 1999] Vcc1 Software CHIP GND

8 8.1 Komponentenbasierte Software Was ist eine Komponente? (2) Eigenschaften Abgeschlossene funktionale Softwareeinheit (black-box) in einem Anwendungskontext Qualitativ hochwertig und gut dokumentiert Eigenständig ablauffähig Kapselung von Funktionalität und Verhalten Mehrfach verwendbar Skalierbar und parametrisierbar Einsatzbereit für eine bestimmte Komponenteninfrastruktur Vollständig spezifizierte und standardisierte Schnittstelle (Eigenschaften, Methoden, Ereignisse) Hierarchiefähigkeit, ermöglicht die Konstruktion von neuen Komponenten aus existierenden Komponenten 455

9 8.1 Komponentenbasierte Software Vergleich Komponenten und Klassen (1) Gemeinsamkeiten Unterstützung objektorientierter Konzepte und Methoden Kapselung von Verhalten und Zustand Polymorphismus Verwendung von Schnittstellen Komponenten können als Klassen realisiert werden Unterschiede Klassen Klassen sind Abstraktionen Jede Klasse hat bestimmte Verantwortlichkeiten Engere Beziehungen untereinander Komponenten Komponenten sind höherwertige Abstraktionen Stellen Dienste über definierte Schnittstellen zur Verfügung Größere Eigenständigkeit 456

10 8.1 Komponentenbasierte Software Vergleich Komponenten und Klassen (2) Klassen Klassen stellen Standardfunktionalität zur Verfügung Funktionsumfang auf konkrete Problemlösung ausgerichtet Minimalistische Vorgehensweise beim Entwurf Erweiterungen durch Vererbung möglich Komponenten Komponenten werden als Bausteine verwendet Größerer Funktionsumfang als Klassen Eigenschaften werden konfiguriert Komponenten werden nicht geändert Hohe Produktivität, da keine Programmierung erforderlich Unterschiedliche Anwendung von Komponenten und Klassen muss beim Entwurf berücksichtigt werden Komponente muss flexibler gestaltet sein für Konfiguration Bei Komponenten müssen möglichst viele Eigenschaften einstellbar sein Bei Komponenten findet Kommunikation über Ereignisse statt 457

11 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Frage zur Kapitel 8.1 Welche Vorteile bietet der Einsatz von Softwarekomponenten? Antwort Vorteile: höhere Produktivität, da keine Eigenentwicklung erforderlich höhere Qualität, da bereits getestet höhere, Verständlichkeit da einheitliche Schnittstellen bessere, Einsetzbarkeit da plattformunabhängig 458

12 8.2 JavaBeans 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung 8.1 Komponentenbasierte Software 8.2 Einführung in JavaBeans 8.3 Zusammenfassung 459

13 8.2 JavaBeans Überblick (1) Das JavaBeans-Modell ist eine Komponententechnik für die Programmiersprache Java Ein JavaBean ist eine wiederverwendbare und plattformunabhängige Softwarekomponente, die eine normierte Schnittstelle nach Außen besitzt Bean-Spezifikation festgelegt durch Sun JavaBean-Konzept ermöglicht dem Anwendungsentwickler das Zusammensetzen von Bean-Komponenten: entweder manuell mit Hilfe von Programmcode oder visuell über einen sogenannten BeanBuilder 460

14 8.2 JavaBeans Überblick (2) Ein JavaBean besitzt drei Strukturelemente: Eigenschaften (Properties) Zustände und Datenwerte Methoden (Methods) sichtbare Verhaltensmerkmale Ereignisse (Events) Nachrichtentransfer Methoden (Methods) Ereignisse (Events) Eigenschaften (Properties) JavaBean 461

15 8.2 JavaBeans Beispiel Die JavaBean SimpleBean realisiert ein Textfeld, das eine Integerzahl darstellt public class SimpleBean extends java.awt.textfield { // Konstruktoren public SimpleBean() { super(); public SimpleBean (int pcolumns){ super(pcolumns); // Bean-Eigenschaft value public int getvalue() { return Integer.parseInt(super. gettext()); public void setvalue(int pvalue) { super. settext ( " " +pvalue ) ; // Bean-Methode checkvalue public boolean checkvalue () { String s = super.gettext().trim(); if (s.length() == 0) return false; for(int i=0; i < s.length(); i++) { if (!Character.isDigit (s.charat(i))) return false; return true; 462

16 8.2 JavaBeans Eigenschaften Beschreibung der Beans Darstellung der nach außen sichtbaren Datenwerte und Zustände Lese- (GETeigenschaft) und eine Schreibmethode (SETeigenschaft), zur Veränderung der Eigenschaften Geheimnisprinzip ( Information Hiding ) Implementierungsänderung leicht möglich Methoden Bean-Methoden sind gewöhnliche öffentliche Methoden einer Java-Klasse Mit Hilfe dieser Methoden können die verschiedenen Aktionen einer Bean- Komponente aufgerufen werden 463

17 8.2 JavaBeans Ereignisse Publisher-Subscriber-Ansatz Ereignisse (Events) dienen zur Realisierung eines quasi-asynchronen Nachrichtentransfers Ermöglichen eine Kommunikation verschiedener Bean-Komponenten Durch das Versenden von Ereignissen können Bean-Komponenten bestimmte Programmsituationen anderen Bean-Komponenten mitteilen Ereignisse werden in Java mit der Basisklasse EventObject realisiert Damit eine Bean-Komponente ein Ereignis empfangen kann, muss sie sich als sogenannter Listener bei der Quellkomponente registrieren 2 Konzepte zum Nachrichtentransfer zwischen Beans Direkte Kommunikation Kommunikation über Event Adapter 464

18 8.2 JavaBeans Prinzip des Nachrichtentransfers (1) Variante 1: Direkte Kommunikation AddEvent Listener Bean A (Event Source) 1. Registrierung als EventListener Bean B (Ziel) OnEvent Registrieren bei Quellkomponente (Bean A) Eintrag in Eventliste Beim Eintreten des Ereignisses: 2. Event auslösen Instanzierung des EventObjects EventObject Event Interface Aufruf der onevent- Methode mit Übergabe des EventObjects Vorteil: Quell- und Ziel-Komponenten sind direkt miteinander verbunden Nachteil: Blockierung der Quellkomponente (durch direkten Methodenaufruf) 465

19 8.2 JavaBeans Prinzip des Nachrichtentransfers (2) Variante 1: Direkte Kommunikation /* --- Bean-Component A (Source) --- */ public class BeanA { // EventListener Liste protected SendListener listener = null; // Constructor public BeanA() { // Add Listenermethod public void addsendlistener(sendlistener l){ listener = l; public void continioussend() { for(;;) { // Loop Forever wait(500); // Wait For 500 Millisec. // Fire Event if (listener!= null) { System.out.println("SendEvent fired"); listener.onsend(new SendEvent(this)); /* --- Bean-Component B (Target) --- */ class BeanB implements SendListener { // Component A (Source) protected BeanA komponentea; // Constructor public BeanB(BeanA komponente) { komponentea = komponente; // Add Listener komponentea.addsendlistener(this); // Event method public void onsend(sendevent evt) { System.out.println ("SendEvent received"); /* --- SendEventObject --- */ class SendEvent extends EventObject { // Constructor public SendEvent(Object source) { /*...*/ /* --- Interface SendListener --- */ interface SendListener { public abstract void onsend(sendevent e); 466

20 8.2 JavaBeans Prinzip des Nachrichtentransfers (3) Variante 2: Kommunikation über Event Adapter Erweiterung von Variante 1 addevent Listener 1. Registrierung als EventListener Event Adapter onevent Bean B (Ziel) Bean A (Event Source) 2. Event auslösen Methode EventObject Interface Event Event Adapter als eine Zwischenklasse Event Adapter registriert sich bei der Quellkomponente (A) Event Adapter leitet ausgelösten Event an die Methode der Zielkomponente (B) Komponenten bleiben unverändert Keine Blockierung der Quellkomponente 467

21 8.2 JavaBeans Vorgehen zur Realisierung einer Ereigniskommunikation 1. Definieren einer Beobachter-Schnittstelle mit dem Namen <Ereignisname>Listener Schnittstelle deklariert Operation, die bei Eintreffen des Ereignisses zur Benachrichtigung aufgerufen wird: void <ereignisname> (<Ereignisname>Event e); ( Operationsname gleich Ereignisname, nur klein geschrieben) 2. Implementieren einer Ereignisklasse mit dem Namen <Ereignisname>Event 3. Hinzufügen der Funktionalität zum An- und Abmelden von Ereignisabhörern Liste für die Verwaltung der Ereignisabhörer, z.b. mit java.util.vector Implementieren der Operationen zum An- und Abmelden von Ereignisabhörern: add<ereignisname>listener remove<ereignisname>listener Implementieren einer Operation zum Benachrichtigen registrierter Ereignisabhörer 468

22 8.2 JavaBeans Weitere Merkmale von Beans (1) Eigenschafteneditoren (property editors) Dienen zur Änderung der Beans-Eigenschaften Diese Editoren können speziell für jede Bean-Komponente programmiert werden Sie ermöglichen eine einfache Konfiguration der Bean-Komponenten während des Entwurfes Serialisierung (persistence) Zur Abspeicherung des momentanen Zustands einer Bean- Komponente Dieser Zustand kann später wieder hergestellt werden Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei der Konfiguration bzw. Parametrisierung der Bean-Komponente 469

23 8.2 JavaBeans Weitere Merkmale von Beans (2) Introspektion Die Introspektions-APIs definieren Techniken, die Komponenten dazu veranlassen, ihre interne Struktur zur Entwurfszeit direkt zur Verfügung zu stellen Zur Realisierung wird eine eigene Klasse erzeugt, die das Interface java.beans.beaninfo implementiert Standardklasse java.beans.simplebeaninfo implementiert alle Methoden prototypisch Sie dient zur Vereinfachung der Introspektion Hinweis: JavaBeans-Spezifikationen JavaBeans-Homepage 470

24 8.2 JavaBeans Weitere Merkmale von Beans (3) Beispiel Introspektion package MyPackage; import java.beans.*; public class MyClassBeanInfo extends SimpleBeanInfo { private final static Class beanclass = MyClass.class; // Allgemeine Informationen ueber die Komponente public BeanDescriptor getbeandescriptor() { BeanDescriptor bd = new BeanDescriptor (beanclass); bd.setdisplayname("mybean"); return bd; // Informationen ueber Eigenschaften der Komponente public PropertyDescriptor[] getpropertydescriptors() { // Information ueber Methoden der Komponente public MethodDescriptor[] getmethoddescriptors() { 471

25 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Frage zur Kapitel 8.2 (1) Die Bean Temperatursensor soll das Ereignis BereichsFehler verschicken, falls das Messergebnis außerhalb des vorgegebenen Messbereichs liegt. Implementieren Sie alle notwendigen Schritte zur Weiterleitung des Ereignisses. Antwort 1. Schritt: Schnittstelle für Abhörer definieren public interface BereichsFehlerListener extends java.util.eventlistener{ // Alle Ereignis-Abhörer müssen diese Schnittstelle implementieren void bereichsfehler(bereichsfehlerevent e); 2. Schritt: Klasse für Ereignis implementieren public class BereichsFehlerEvent extends java.util.eventobject { public float minneu, maxneu; BereichsFehlerEvent(Object Ereignisquelle, float minneu, float maxneu){ // Konstruktor zum Anlegen eines neuen Event-Objekts super(ereignisquelle); this.minneu = minneu; this.maxneu = maxneu; 472

26 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Frage zur Kapitel 8.2 (2) 3. Schritt: Funktionalität in der Klasse Temperatursensor zum Anund Abmelden sowie zum Benachrichtigen von Ereignisabhörern //Vector, der die Abhörer verwaltet private java.util.vector Abhoerer = new java.util.vector();... //An- und Abmelden von BereichsFehlerListener-Objekten public synchronized void addbereichsfehlerlistener(bereichsfehler Listener l){ Abhoerer.addElement(l); public synchronized void removebereichsfehlerlistener(bereichsfehler Listener l){ Abhoerer.removeElement(l); //Alle angemeldeten BereichsFehlerListener benachrichtigen protected void notifybereichsfehler() { java.util.vector AbhoererKopie; //Hier wird ein synchronized-block eingefügt, um zu gewährleisten, dass alle vor Verschicken des Ereignisses angemeldeten Beobachter benachrichtigt werden synchronized(this) { AbhoererKopie = (java.util.vector)abhoerer.clone(); for (int i=0; i < AbhoererKopie.size(); i++) { ((BereichsFehlerListener)AbhoererKopie.elementAt(i)).bereichsFehler(einEreignis); 473

27 8.3 Zusammenfassung 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung 8.1 Komponentenbasierte Software 8.2 Einführung in JavaBeans 8.3 Zusammenfassung 474

28 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Zusammenfassung 8 Vorteile des JavaBeans Ansatzes Komponentenmodell für Klienten und Server Dynamisches Nachladen von Klassen möglich Introspektion Umfangreiche Bibliotheken Nachteile des JavaBeans Ansatzes Zur Zeit nicht echtzeitfähig Einfache Implementierungsvererbung teils hinderlich, z.b. bei Entwurfsmustern Keine hinreichende Unterstützung bei der Erzeugung von Komponenten Video: Automatisierter Tischkicker 475

29 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Vorbereitungsfragen zu 8 Frage 1: Welche der folgenden Aussagen zur direkten Ereigniskommunikation von JavaBeans sind richtig? (WS 06/07) Antwort Damit eine Bean-Komponente ein Ereignis empfangen kann, muss sie sich als Ereignisabhörer bei der Quellkomponente (Ereignisquelle) registrieren. Ein Ereignisabhörer informiert eine Ereignisquelle über das Eintreten eines Ereignisses. Jede Ereignisquelle lässt nur einen Ereignisabhörer zu. Alle Ereignisquellen müssen eine Beobachter-Schnittstelle implementieren. Alle Ereignisquellen müssen Operationen zum Anmelden von Ereignisabhörern enthalten. 476

30 8 Komponentenbasierte Softwareentwicklung Vorbereitungsfragen zu 8 Frage 2: Welche der folgenden Aussagen zur komponentenbasierten Softwareentwicklung sind richtig? (WS 06/07) Antwort Durch komponentenbasierte Softwareentwicklung erreicht man eine Reduktion der Komplexität und bessere Qualität durch getestete Komponenten. Komponenten stellen Dienste über definierte Schnittstellen zur Verfügung. Komponenten besitzen engere Beziehungen untereinander als Klassen. Komponenten besitzen einen kleineren Funktionsumfang als Klassen. Der Einsatz von Komponenten ermöglich die Nutzung der Wiederverwendung, verlangsamt jedoch den Entwicklungsprozess. 477