Web Services Theorie und Praxis

Transkript

1 Web Services Theorie und Praxis Seminararbeit von Patrick Roiss Matrikelnummer: Aufgabenstellung: Prof. Dr. Uwe Borghoff Betreuung: Volker Renneberg Universität der Bundeswehr München Fakultät für Informatik Institut für Softwaretechnologie

2 2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung Definition: Web Service System Model Architectural Model Web Services Standards SOAP WSDL UDDI Types of Web Services Programmatic Web Services (PWS) Interaktive Web Services (IWS) Entwickeln eigener Web Services Erstellung eines kleinen Web Services mit Hilfe von Java Publizieren und Finden von Web Services über UDDI...10 Literaturverzeichnis...13

3 3 1. Einführung 1.1. Definition: Web Service Web Services werden entwickelt, weil mehr und mehr Firmen realisieren, dass sie ihre Webapplikationen integrieren und mit geschäftlichen Partnern teilen müssen. Die hohen Kosten der business-to-business Integration verhinderten das Aufbauen von Geschäftsbeziehungen. Web Services stellen eine Technologie zur Verfügung, die es Unternehmen ermöglicht, ihre Applikationen und Geschäftsvorgänge mit vielen Partnern kostengünstig zu teilen. Weil aber viele Firmen Web Services entwickeln, wird der Begriff jedesmal anders definiert: IBM Web services are self-describing, self-contained, modular applications that can be mixed and matched with other Web services to create innovative products, processes, and value chains. Web services are Internet applications that fulfill a specific task or a set of tasks that work with many other web services in a manner to carry out their part of a complex work flow or a business transaction. In essence, they enable just-in-time application integration and these web applications can be dynamically changed by the creation of new web services. Microsoft A providing data and services to other applications. Applications access Web Services via ubiquitous Web protocols and data formats such as HTTP, XML, and SOAP, with no need to worry about how each Web Service is implemented. Web Services combine the best aspects of componentbased development and the Web, and are a cornerstone of the Microsoft.NET programming model. Es gibt noch viele weitere Definitionen von anderen Firmen und Organisationen, z.b. von Intel, SUN, Gartner Group,... Zunächst kann ein Web Service als Dienstleistung im klassischen Sinne angesehen werden, die über das World Wide Web erbracht wird. Darüberhinaus sind Web Services modulare Applikationen, die auf der Basis des Internets bestimmte Aufgaben ausführen und konform zu einem spezifischen technischen Format sind. Web Services sind in sich geschlossene Einheiten, die auf Wunsch Dienste durch wohl definierte Schnittstellen zur Verfügung stellen. [Br01]. Web Services bewerkstelligen die Integration von Applikationen und Geschäftsvorgängen in dem sie ein System Model und ein Architectural Model vereinigen (Diese werden weiter unten erläutert). Web- Applikationen können in viele verschiedene Arten unterteilt werden, hier soll stellvertretend das 3- Schichten-Modell (s. Abbildung 1) vorgestellt werden. Es gibt drei Schichten: die Präsentationsschicht, die Businessschicht und die Datenschicht. Diese Schichten können mit folgenden Technologien assoziert werden: Präsentationsschicht Businessschicht Datenschicht Web Browser Web Server Web Services Business Logic Components (wie z.b. EJB) ODBC Connections

4 4 Abbildung 1 Das 3-Schichten-Modell 1.2. System Model In der Systemschicht besitzen Web Services ein programierbares Modell. Unter Benutzung von SOAP über HTTP stellen sie eine Programmiersprachen-unabhängige Schnittstelle, die Echtzeit- Transport von Daten zwischen verschiedenen Systemen ermöglicht, zur Verfügung. Diese Schnittstelle erlaubt es, Sprachen-unabhängige Funktionsaufrufe durch Standardisierung des Formats von Application-to-Application Funktionsaufrufen durchzuführen. Zeichnung 1 Das "system model" von Web Services 1.3. Architectural Model In der architektonischen Schicht besitzen Web Services eine echtzeit-serviceorientierte Architektur. Diese Architektur immitiert das Servicekonzept der physikalischen Welt. Das heißt, ein Service ist einmal definiert und wird dann vielen Usern zur Verfügung gestellt. In der Softwarewelt, stellt der Benutzer, der etwas über die Web Services veröffentlichen will (Publisher), seinen Businessprozess einmalig als einen gemeinsam benutzbaren Web Service und damit verschiedenen Interessenten (Subscribers) in vielen verschiedenen Kontexten zur Verfügung.

5 5 Web Service Subscriber Web Service Subscriber Web Service Web Service Publisher Web Service Subscriber Zeichnung 2 Die konzeptionale Architektur von Web Services 2. Web Services Standards Web Services basieren auf drei Hauptstandards. Diese Standards bietet in Echtzeit Austausch von Daten (SOAP), Beschreibung von Web Services (WSDL) und deren Veröffentlichung für andere Partizipienten (UDDI). 2.1 SOAP SOAP (Simple Object Access Protocol) unterstützt die Encodierung von beliebigen Daten (Normalerweise in XML) und deren Transfer über HTTP. Im Zusammenhang mit Web Services ist SOAP eine Programmiersprachen-unabhängige Version von RPC (Remote Procedure Call), welche Funktionsaufrufe über Standard HTTP bereitstellt. SOAP erlaubt den Teilnehmern Funktionsparameter zu kodieren und diese zum Web Service Publisher zu schicken. Es ermöglicht auch Verbindungsnachfragen zur entsprechenden Funktion und gibt die Antwort kodiert zum Aufrufer zurück. Als Beispiele sollen hier ein Response- und ein Requestaufruf dienen. Es wird jeweils nach einem Handy der Marke Nokia und dem Modell 6310 gesucht. Request: <?xml version='1.0' encoding='utf-8'> <SOAP-ENV:Envelope xmlns:ns:soap-env= xmlns:xsi = xmlns:xsd = > <SOAP-ENV:Body> <ns1:searchhandy xmlns:ns1= SOAP-ENV:encoding Style= > <marke xsi:type= xsd:string >Nokia</marke> <modell xsi:type= xsd:string >6310</modell> </ns1:searchhandy> </SOAP-ENV:Body> </SOAP-ENV:Envelope> Request: <?xml version='1.0' encoding='utf-8'> <SOAP-ENV:Envelope xmlns:ns:soap-env= xmlns:xsi =

6 xmlns:xsd = > <SOAP-ENV:Body> <ns1:searchhandyresponse xmlns:ns1= SOAP-ENV:encoding Style= > <return xsi:type= xsd:string > marke=nokia&modell=6310 </return> </ns1:searchhandyresponse> </SOAP-ENV:Body> </SOAP-ENV:Envelope> WSDL WSDL (Web Services Description Language) ist eine XML basierte Sprache, die die Funktionalität von Web Services beschreibt. Im wesentlichen ist eine WSDL-Datei eine Programmiersprachenunabhängige XML-Version einer IDL (Interface Definition Language) Datei. WSDL beschreibt die Operationen, welche Web Services ausführen, bzw. ermöglichen sollen und die einzelnen Parameter, die jede dieser Operationen akzeptieren und wiedergeben. Eine genauere Definition von WSDL ist folgende: WSDL ermöglicht der Umgebung des Web Service Subscribers einen programmiersprachenspezifischen Code zu erzeugen, welcher den Web Service enthält. Dies befreit den Web Service Subscriber davon, manuell SOAP-calls über HTTP durchzuführen. Stattdessen kann dieser eine Methode in der Programmiersprache seiner Wahl aufrufen. Dieser Aufruf wird dann transparent in SOAP-basierte Aufrufe übersetzt. Weil WSDL nicht die Semantik für jede Operation beschreibt, wird dem Web Service eine verständlichere Dokumentation zugefügt, die den Benutzer bei der Interpretation der Operationen unterstützen soll. Als WSDL-Beispiel dient hier ein Börsenticker. Dabei besteht das Element TradePriceRequest aus dem String tickersymbol, und TradePrice aus dem Float price. <definitions name="stockquote" targetnamespace=" xmlns:tns=" xmlns:xsd1=" xmlns:soap=" xmlns=" > <types> <schema targetnamespace=" xmlns=" <element name="tradepricerequest"> <complextype> <all> <element name= tickersymbol" type="string"/> </all> </complextype> </element> <element name="tradeprice"> <complextype> <all> <element name="price" type="float"/> </all> </complextype> </element> </schema> </types>

7 7 2.3 UDDI UDDI (Universal Description Discovery and Integration) ist eine globale Verzeichnisstruktur für Web Services und ein Protokoll, um diese zu durchsuchen und zu veröffentlichen. Es stellt sozusagen eine erweiterte Version des Telefonbuches dar, die Registrierung und Suche jeglicher Information unterstützt. Eine UDDI-Registrierung besteht aus den Weißen, Gelben und Grünen Seiten. Die Weißen Seiten sind die Namensregister alphabetisch sortiert, hier werden die Anbieter mit allen Detailangaben und Kontaktinformationen (z.b. Telefon) aufgelistet. Die Gelben Seiten sind das Branchenverzeichnis, in diesen kann spezifisch nach verschiedenen Taxonomien (Ort, Dienstart, Branche) gesucht werden, sie verweisen auf die Weißen Seiten. Die Grünen Seiten bestehen aus den Informationen der Geschäftsmodelle der Unternehmen, desweiteren findet man hier technische Details zu angebotenen Web Services und Auskunft über Geschäftsprozesse. Jede Kommunikation mit UDDI ist SOAP-basiert. Hier sind die Muster für Anfragen: 1. Browse <find_xxx>-aufrufe (s. Beispiel weiter unten) Suche nach einer bestimmten InformationenLiefert meist eine Liste mit Resultaten zurück Beispiel: <find_business> 2. Drill-down <get_xxx>-aufrufe Details zu einem Element, vor allem Attribute/Members Liefert einen konkreten Wert, meist als Struktur, zurück Beispiel: <get_businessdetail> 3. Invocation

8 8 <get_bindingdetail>-aufrufe Ein Client speichert die Ortsangaben über einen Web Service lokal Schlägt er Aufruf eines eigentlich bekannten Web Service fehl, müssen diese Angaben neu aus der UDDI-Registry geholt werden Dabei wird der ursprünglich mal ermittelte bindingkey als Argument übergeben Ein Beispiel für eine Browse -Anfrage ist das Auffinden eines Business. Es wird nach allen Einträgen gesucht, die mit Siemens anfangen. Die Antwort soll alphabetisch sortiert sein. <find_business generic="2.0" xmlns="urn:uddiorg: api_v2" > <findqualifiers> <findqualifier>casesensitivematch</findqualifier> <findqualifier>sortbynameasc</findqualifier> </findqualifiers> <name>siemens%</name> </find_business> 3. Types of Web Services Web Services sind üblicherweise nach ihrer Funktionalität eingeteilt. Programmatic Web Services (PWS) kapseln programmatische Prozesse ab, die von der Applikations Business-Logikschicht bereitgestellt werden, wohingegen Interaktive Web Services (IWS) interaktive Prozesse, welche entweder von der User-Interface- oder der Präsentationsschicht bereitgestellt werden, abkapseln Programmatic Web Services (PWS) Programmatic Web Services umschließen die Business-Logikschicht einer Applikation. Sie stellen die Funktionsaufrufe, normalerweise in einer objektorientierten Sprache geschrieben, wie Java, Visual Basic, C++ oder C#, bereit. Die zu Verfügung gestellten Services sind single-step oder atomare Operationen. Sie können vom Subscriber benutzt werden, um neue Applikationen zu erstellen Interaktive Web Services (IWS) Diese Services sind multi-step Webapplikationen, generiert mit Hilfe von Web-Servern, einem Applikationsserver und einer zugrundeliegenden Datenbank. Subscribers können diese interaktiven Prozesse in deren Webapplikationen einbauen und diese benutzen. Während der Web Service

9 9 normalerweise viele verschiedene mit dem Endnutzer interagierende Seiten enthält, wird die exakte Navigation und der Arbeitsablauf für den Subscriber versteckt. Natürlich können die beiden Services miteinander kombiniert werden. Ein Beispiel für ein IWS ist die digitale Bibliothek. Ein Kunde sucht zum Beispiel nach Dokumenten mit dem Titel Web Services. Es wird die Datenbank der Digitalen Bibliothek durchsucht und der Kunde bekommt eine Liste aller Treffer zurück. Der Kunde kann weiterhin dann diese Liste durchsuchen und Treffer anklicken und z.b. diese Dokumente kaufen, bzw. eine Gebühr entrichten, um diese zu lesen. Nur eine Datenbankabfrage ist ein Beispiel für ein PWS, wobei die Datenbankabfrage hier nur als eine Operation angesehen wird, also nicht die datenbankspezifische Suche. 4. Entwickeln eigener Web Services 4.1. Erstellung eines kleinen Web Services mit Hilfe von Java Es besteht demnach die Möglichkeit, objektorientierte Programmiersprachen zu benutzen, um Web Services zu entwickeln. Dies kann mit Java demonstriert werden: Das einfachste und immer gern genommene Beispiel ist, Hello World auf ein Anzeigemedium schreiben zu lassen. Das Anzeigemedium ist hier der Webbrowser und als Web- und Applikationsserver wird GLUE verwendet. GLUE ist eine Art Applikationsserver für SOAP-Anwendungen, er ist frei herunterladbar von Hier ist der Quellcode des Hello World Web Services: import electric.registry.registry; import electric.server.http.http; public class HelloWorldService { /** Service function */ public String gethelloworldmessage (String YourName) { return "Hello World and "+YourName+"!"; } } /** Start Web service */ public static void main(string[] argl) throws Exception { HTTP.startup(" Registry.publish("urn:helloworld",new HelloWorldService()); }

10 10 Der Web Service wird hier nur durch zwei Zeilen Programmcode implementiert: mit HTTP. startup(.. ) und Registry.publish(URL, Service). Mit der ersten Zeile starten wir zunächst den GLUE Webserver und publizieren anschließend eine Instanz der HelloWorldService-Klasse unter der URL urn:helloworld (URN bedeutet Uniform Resource Names). Hieran sieht man, wie einfach es ist, Web Services mit Hilfe der objektorientierten Programmiersprachen zu erstellen und zu publizieren. GLUE analysiert nun unser publiziertes Java-Objekt und stellt alle als public deklarierten Methoden als SOAP-Methoden zu Verfügung. Um das kleine Beispiel zu testen, ruft man die SOAP-Console von GLUE auf, hier kann mit Hilfe eines generischen Testklienten die Funktionstüchtigkeit überprüft werden. Nachdem die Daten eingetragen und abgeschickt wurden, ruft die Console via SOAP die gethelloworldmessage-methode auf und zeigt in einem anderen Frame das Ergebnis: Um nun das Beispiel einer breiteren Masse zur Verfügung zu stellen, die vielleicht SOAP-Clients, wie beispielsweise Microsoft.NET-Plattformen, benutzen, muss es im WSDL-Format publiziert werden. Dies kann auch durch GLUE generiert werden. Leider ist das WSDL-File viel zu groß und unübersichtlich um hier abgedruckt zu werden Publizieren und Finden von Web Services über UDDI Als Beispiel zur näheren Erläuterung des Findens mit Hilfe von Java soll ein UDDI-Client betrachtet werden, mit dem nach dem Web Service: HelloWorldService gesucht wird. Zunächst werden alle UDDI-Serviceregistrierungen ( TModels ) mit dem Namen helloworld service herausgesucht: IUDDI uddi = new UDDIClient(inquireURL); TmodelInfos tmodelinfos = uddi.findtmodels( helloworld service, null); Aus dem Ergebnis wird der TModel-Key gelesen und mit Hilfe von diesem das TModel geholt: String tmodelkey = tmodelinfos.list[0].gettmodelkey(); Tmodel tmodel = uddi.gettmodel(tmodelkey); Mittels des TModels sucht man den erstbesten Anbieter des Dienstes:

11 11 String[] tmodelkeys = new String[]{tModelKey}; BusinessInfos businessinfos = uddi.findbusiness(tmodelkeys,null); BusinessInfo businessinfo = businessinfos.list[0]; Nachdem der Anbieter lokalisiert ist, wird die erste Instanz des Dienstes bei ihm gesucht: ServiceInfos serviceinfos = uddi.findservices(businessinfo.getbusinesskey(),tmodelkeys,null); String servicekey = serviceinfos.list[0].getservicekey(); Service service = uddi.getservice(servicekey); Jetzt fehlt nur noch die Adresse und WSDL-Definition der Web Service Schnittstelle: Binding binding = service.getbindings()[0]; String address = binding.getaccesspoint().getaddress(); String wsdlurl = tmodel.getoverview().getoverviewurl(); Mit dieser Information kann jetzt, z.b. ein GLUE-Kontext erzeugt werden und mittels Registry. bind() der Web Service angezeigt werden: Context context = new Context() context.setproperty( endpoint,address); IHelloWorldService helloworld = (IhelloWorldService)Registry.bind(wsdlURL,IHelloWorldService.class,context); System.out.println(helloworld.getHelloWorldMessage( test ); Die Registration wird ebenfalls mit Hilfe von Java kurz gezeigt: public class UDDIPublish1 { public static void main( String[] args ) throws Exception { String inquireurl = " String publishurl = " String user = "santa"; String password = "christmas"; // create UDDI client IUDDI uddi = new UDDIClient( inquireurl, publishurl, user, password ); // create a Business Business business = new Business( "Presents, Inc." ); [...] Jetzt wird noch die Addresse vervollständigt und anschließend in einem UDDI registriert. // Publish the Business to the UDDI server. Business savedbusiness = uddi.savebusiness( business ); System.out.println( "\nsaved\n" + savedbusiness ); } } Die Daten werden hier nochmal kurz als XML-File gezeigt: <Business> <businessentity businesskey='3ef2c9cb-e26e-01bd-7a94-ce3a6df4dbcd'> <discoveryurls> <discoveryurl usetype='businessentity'> </discoveryurl> </discoveryurls> <name>presents, Inc.</name> <description xml:lang='en'>presents for everyone</description> <contacts> <contact usetype='ceo'>

12 12 <description xml:lang='en'>santa is the CEO</description> <personname>santa</personname> <phone usetype='toll-free number'> </phone> < usetype='not <address usetype='headquarters' sortcode='72245'> <addressline>one north pole</addressline> <addressline>artic circle</addressline> </address> </contact> </contacts> <categorybag> <keyedreference keyname='ntis-gov:naics:1997' keyvalue='4532' tmodelkey='uuid:c0b9fe13-179f-413d-8a5b-5004db8e5bb2'/> </categorybag> </businessentity> </Business> Eine Webseite auf der viele Web Service-Beispiele sind, ist unter folgender Adresse zu finden: Web Services bieten viele Möglichkeiten, besonders bei dynamischer Webseiten-generierung, doch leider entwickelt sich diese Technologie immoment zu schnell weiter.

13 13 Literaturverzeichnis [Br01] Brunsmann, Jörg, Web Services [JM01] Java Magazin Nr [We01] WebCollage, WEB SERVICES: ARCHITECTURE WHITEPAPER [Torr] Torrent, Christopher, Torrent Universe [Du02] Dr. Dustdar, Schahram, Web Services UDDI [Je02] Jeckle, Mario, Web Services