6. Design Wiederverwendung durch Komponentenmodelle und Middleware

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1 6. Design Wiederverwendung durch Komponentenmodelle und 14. Mai 2002 Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -2- Dr. Walter Kuhn 1

2 Ziel Verständnis für Komponenten und deren Einsatz Unterstützung von Komponenten durch Services Beispiel J2EE als eine mögliche Technologie Zusammenhang mit technologien Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -3- Wiederverwendung mithilfe von Komponentenmodellen Für komplexe Systeme reicht eine einfache Aufteilung in mehrere Schichten nicht aus! Präsentation Differenzierung Layouting, Zugriff, Kontrolle MVC hatten wir schon Geschäftslogik:? Wie umgehen mit vielen Klassen? Haben diese ggf. verschiedene Aufgaben/Rollen? Hier sind Komponenten-Modelle sehr hilfreich Wiederverwendung von Wissen (im Sinne des SW-Engineering) Design Konzepten Programmcode Zerlegung Überschaubare, verteilbare Blöcke Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -4- Dr. Walter Kuhn 2

3 Komponenten Begriffsdefinition A component is a nontrivial, nearly independent, and replaceable part of a system that fulfills a clear function in the context of a well-defined architecture. A component conforms to and provides the physical realization of a set of interfaces. Philipp Kruchten, Rational. A software component is a unit of composition with contextually specified interfaces and explicit context dependencies only. A software component can be deployed independently and is subject to third-party software. Clemens Szyperski, ComponentSoftware. Eine in sich vollständige, wieder benutzbare Software-Einheit mit wohldefiniertem Interface, integrierbar über eine geeignete (Netzwerk-) Plattform (mit loser Kopplung). Eine Komponente beinhaltet auch Tests, Manuals, etc. Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -5- Komponenten Nutzen Qualitätssteigerung & Produktivitätssteigerung durch getestete, anpassbare Komponenten Defekt-Elimination Klare Grenzen zu sich ändernden Teilen (Austausch) Reduzierte Entwicklungs- und Wartungskosten durch Gekaufte Teile (COTS) bei geeigneter Integrationstechnologie Standards Robuste Architekturen, die Komponentenintegration unterstützen Time-To-Market & bessere Planbarkeit durch Verringerung der Komplexität der Software Bestehende SW wird wieder verwendbar durch Zerschlagen grosser, monolithischer Entwicklungen in kleinere Einheiten (selbstständig testbar, austauschbar) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -6- Dr. Walter Kuhn 3

4 Komponenten Beispiele Technische Komponenten, z.b. Zahlengeneratoren, Session Management,.. Geschäftliche Einheiten, z.b. Einkaufswagen, Verzeichnis, Katalog, ERP Integration,.. Domain/Prozess-bezogene Einheiten, z.b. Auftragssystem, Online-Broker,.. Beachte: Komponenten können unterschiedlicher Granularität sein Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -7- Komponenten Charakteristika Schnittstelle Komponenten-Infrastruktur System zusammensetzen (Assembly) statt nur bauen Anpassung zur Compile-Time versus Run-Time Komponenten werden zur Bauzeit erzeugt, Objekte zur Laufzeit Buy before Make Lebenszyklus wird unterstützt (Design,..., Tests) Wiederverwendbarkeit Design der Komponente Granularität Distributed C. / Business C. / Business Component System Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -8- Dr. Walter Kuhn 4

5 Vorgehensweise Randbedingungen Komponenten sollen das Leben erleichtern, d.h.: Bei Auswahl oder Entwicklung einer Komponente ist eine leichte Integrierbarkeit & Anpassbarkeit notwendig Daher Wahl einer Infrastruktur / recht zentral Services, die von Komponenten genutzt werden könnten Transparente Transportmechanismen, Datenkonversionen Life-Cycle Support Transaktionsunterstützung Event-Management Security Verzeichnisse... Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -9- Vorgehensweise Verwendung von Komponenten Komponenten Selektion/Qualifikation Marktstudie, Analyse Evaluation und Auswahl Anpassung der Komponente White/grey/black box Parametrieren, Ableiten, Integrieren, Wrapper, Bridge, Zusammenbau der Komponenten zu Systemen (Assembly) Integration durch Message orientierte Objekt Request Broker Architektur Datenbank zentrischer Ansatz Webservices Für proprietäre Software gelten normale Entwurfs-Prozesse Pflege und Weiterentwicklung des Systems Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -10- Dr. Walter Kuhn 5

6 Vorgehensweisen Bau von Komponenten best practices Fokus auf Autonomie, Flexibilität & Wiederverwendbarkeit Hat die Komponenten einen Nutzen? Kann sie generisch gebaut werden? Was alles kann/muss parametrisierbar sein? Ist sie in sich abgeschlossen? Welche Architektur soll zugrunde liegen? Iterative Entwicklung unterstützt Identifikation von Komponenten Entwurf eines Komponenten-Systems: geeignete Fassaden nutzen (Interface und Implementierung trennen) Skalierbarkeit & verteilte Bearbeitung ins Kalkül nehmen Reduktion von Netzwerkzugriffen Transaktionen? Mehrere kurze ACID Transaktionen statt einer grossen Skalierbarkeit Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -11- Komponenten Präsentationsschicht Technologie Client-Komponenten (Hier nicht vertieft) HTML, XML, Javascript Java Applet PlugIn Server-seitige Präsentation Script-Sprachen, MVC mit JSP & Servlets, Portlets (!) Beispiele für Komponenten Formulare, Navigation, Anzeige (Tree,..), Portal Elemente Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -12- Dr. Walter Kuhn 6

7 Präsentationsschicht Model-View-Controller serverseitig, kurze Wiederholung neue Seite: HTTP Response HTML Seite mit Formular submit: HTTP Request View (Servlet/JSP) View (Servlet/JSP) Controller-Servlet Model (Bean) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -13- Präsentationsschicht Portlets spezialisierte JSP (Tags): unterstützen Kapselung und Wiederverwendung spezifischer Teile eines Portals Integration auf Präsentationslayer & auch Geschäftslogik! Können verschachtelt sein Einfache Portlets z.b. Öffnen/ Schliessen von Seiten (View- Spezifische Komponenten) Komplexe Portlets nutzen, gekapselt, spezifische Dienste Noch jung, Standards auf dem Wege. Vgl. BEA, IBM, Epicentric Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -14- Dr. Walter Kuhn 7

8 Beispiel (Yahoo) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -15- Komponenten Geschäftslogik Basistechnologien Fokus auf Schnittstelle (Design by Contract) + Technologie nutzen: Komponenten bauen und isolieren! TP Monitore (hier nicht weiter betrachtet) CICS, TUXEDO Interface-basierend Objekt Request Broker: CORBA CCM, DCOM RMI Application-Server (hier Fokus Java Interface + Dienste +..) JSP, Portlet, MVC Generierung von Präsentations-Komponenten J2EE Nutzung von Java-Komponenten Message-basierend Topics Queues Tupelspace / Blackboard Webservices :Im Kommen. WSDL, UDDI,...NET Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -16- Dr. Walter Kuhn 8

9 Interface-basierte Schnittstellen- & Komponentenmodelle Reichhaltigkeit ( entfernter ) Methoden (Gegensatz zur Nachrichten-basierte : Reichhalt an Nachrichten) Vertreter: CORBA, DCOM, DCE, RMI, J2EE-EJB, Java-Connector Architektur,.NET Aufruf einer Komponente über eine Menge von Funktionen, die spezifisch für die Komponente sind Container wird genutzt um systemspezifische Details einerseits anzubieten und andererseits deren Implementierung zu abstrahieren und zu verstecken Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -17- Aufbau einer Distributed Component Funktionalität / Implementierung und Konfiguration Logische Schnittstelle (Abstraktion) Schnittstellen Implementation (Stub, Skeleton) - Adapter Komponenten Infrastruktur (Transport,..) / Container Client Komponente Komponente Adapter Adapter Adapter Komponenten Infrastruktur Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -18- Dr. Walter Kuhn 9

10 Distributed Components public interface Account { public double getbalance() throws Throwable; } Schnittstelle Für Client Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -19- Adapter- Infrastruktur public class AccountServer implements Account { double bal; public PersonServer(double balance){ this.bal = balance; Serverseitige Implementierung, } Läuft im public int int getbalance(){ Container return bal; } } Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -20- Dr. Walter Kuhn 10

11 J2EE (1) Java Plattform für E-Business Applikationen Enterprise Edition: Robuste Plattform für unternehmensweite, geschäftskritische Anwendungen Einbindung in Unternehmensinfrastruktur Transaktions-Unterstützung Datenbank Zugriff (nächste Vorlesung - Wir betrachten heute keine Entitity Beans!) N-tier Architekturen mit 2 primären Ausprägunen Web basiert Traditionelle Client/Server Architektur Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -21- J2EE (2) J2EE Komponentenmodelle basieren und nutzen EJB JMS Ziele Einfachheit von Entwicklung, Wartung, Administration von grossen, Plattform unabhängigen, Server-basierten Anwendungen Rollenbasierte Entwicklung write once run everywhere : Abstraktion der System- Infrastruktur wie Nachrichtenaustausch, Transaktionsunterstützung, Verzeichnisdienste, Datenbankzugriff Technisch realisiert durch sog. Application Server Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -22- Dr. Walter Kuhn 11

12 J2EE Grundstruktur Aussensicht Fat-Client Fat-Client Fat-Client Fat-Client Web-Client Web-Client Web-Client Web-Client J2EE Applikation Server Servlet Engine EJB Container Enterprise Applikation Enterprise Applikation Enterprise Applikation Enterprise Applikation Backendsysteme Ledger Callcenter Mainframe... DB Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -23- J2EE Architektur Service Architektur Systemverhaltens- und Domain-Grenze JSP/Servlet Client Java Client Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -24- Applikations- Objekte Account Services Order Services Billing Services Domain Model Domain Objekte Dr. Walter Kuhn 12

13 J2EE Komponentenmodell Innensicht Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -25- J2EE & Web-Aufrufe Browser Browser sendet request Benutzer-Aktion (Click) Browser zeigt HTML Ergebnis Web-Server Server empfängt request Server sendet HTML zum Browser Servlet Engine Servlet Engine sucht Controller / erzeugt Thread Controller nutzt Model (proxy) View bildet Ergebnis in HTML ab EJB Container Model (proxy) nutzt EJB home & remote Methoden Session EJB nutzt Businessmethoden Session EJB gibt Ergebnis an Model Entity EJB BO s Database / Legacy RDBMS und/oder Persistence Layer liefern BO Daten Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -26- Dr. Walter Kuhn 13

14 EJB Server und EJB Container mit Diensten In einem EJB-Server können mehrere EJB Container laufen System-Dienste des Containers Transaktionsverarbeitung Sicherheit : verteilte Komponenten und Kommunikation Nebenläufigkeit Management des Lebenszyklus von Komponenten Datenbank-Zugriffsmanagement Kombiniert Interface-Ansatz mit Aspekten der TP- Monitore (ako Component Transaction Processing ) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -27- J2EE Dokumentation J2EE Platform Specification API s Release Level (Kompatibilität, Portabilität) J2EE Compatibility Test Suite Konformität von Application Servern mit der Spezifikation J2EE Reference Implementation Operationelle Definition der J2EE Plattform J2EE Application Model Guide Beispiele und Design Patterns Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -28- Dr. Walter Kuhn 14

15 J2EE API s Enterprise JavaBeans 2.0 (EJB) 3 Arten von Beans und deren Nutzung Java Server Pages 1.2 (JSP) Java Servlet API Java Naming and Directory Interface API (JNDI) JDBC API 2.0 Zugriff auf relationale Datenbanken Java Transaction API 1.0 (JTA): Klammerung von Datenbankoperationen zu einer Einheit J2EE Connector Architecture 1.0 (JCA) EAI Java Message Services 1.0 (JMS) JavaMail Technology (1.2) Java API for XML Processing 1.1 (JAXP) Java Authentication and Authorization Services 1.0 (JAAS) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -29- J2EE - EJB Home Interface extends javax.ejb.ejbhome life cycle methods: creating, removing and finding 1: Create/find/ remove Home Stub Home Implementation create/find/remove Client 2: remote stub Remote Interface extends javax.ejb.ejbobject Businessmethoden einer Bean business methods, remove EJB Container Remote Remote Bean 3. business methods, Object Object Implementation Remove Implementation Stub extends javax.ejb.entitybean / javax.ejb.sessionbean implements business methods Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -30- Dr. Walter Kuhn 15

16 EJB Serverseitige Komponente für Business-Logik und Business-Daten EJBs Java Beans (Client-Seite) Komponentenmodell für die Entwicklung & Verteilung von Java Komponenten in einer verteilten Multi-Tier-Umgebung Portabel und protokollneutral => nicht an bestimmten Webserver gebunden Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -31- EJB Session Beans Bilden Geschäftsprozess ab ( vgl. Use Cases), keine Geschäfts-Entitäten / -Dinge Koordiniert und kontrolliert den Informationsfluss und die Geschäftslogik zwischen verschiedenen Entitäten Sind nicht persistent, können aber stateless oder stateful sein Stateless: keiner Session zugeordnet. Innerhalb der Session Bean dürfen keine Informationen gespeichert werden Stateful: einer Session zugeordnet, speichern Informationen zwischen Aufrufen. (conversational state) Einem Client für den gesamten Life Cycle zugewiesen. Nicht in einem Pool von freien Instanzen genutzt Repräsentieren keine Entititäten! Sondern den Zustand eines Ablaufes. Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -32- Dr. Walter Kuhn 16

17 EJB Entity Beans (Vorgriff auf nächste Woche) Repräsentieren persistente Daten und Domain Objects Bieten create, find & delete Methoden zum Zugriff auf Datenbank 2 Varianten Entity Bean mit Bean managed Persistance Entity Bean mit Container managed Persistance Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -33- EJB Message Beans Neu in JB 2.0 Beim Eintreffen einer Nachricht aktiviert Asynchron und stateless onmessage() enthält die Business Logic Hat kein Home oder Remote interface Ist einer JMS Queue oder einem Topic zugeordnet Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -34- Dr. Walter Kuhn 17

18 J2EE: EJB API Client-Seite Initialisierung Prop.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY, com.ejbhome.naming.spi.rmi.rmiinitctxfactor ); Context = new InitialContext(prop); Home interface aufrufen (loopkup) WarenkorbHome wk_home = (Warenkorb_Home) context.lookup( Warenkorb ); Business-Objekt erzeugen wk_personwk = wk_home.create( Meier ); Suchen (schon eine Entity vorhanden?) wk_nutzerwk = wk_home.findbyprimarykey( ); Business Objekt aufrufen wk_personwk.add(myprodukt); Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -35- J2EE: EJB API Server-Seite Home Interface public interface WarenkorbHome extends javax.ejb.ejbhome { Warenkorb create() throws java.rmi.remoteexception, javax.ejb.createexception; } Remote Interface public interface Warenkorb extends javax.ejb.ejbobject { Void add(object o) throws java.rmi.remoteexception; } EJB Implementation public class WarenkorbEJB implements javax.ejb.sessionbean { // folgend die Implementierung.. } Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -36- Dr. Walter Kuhn 18

19 Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services : ein paar kurze Beispiele Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -37- Java Naming & Directory Interface (JNDI) standardisierter Zugriff auf verschiedenste Verzeichnis- und Namensdienste (LDAP, DNS, NIS, RMI, CORBA, ) Anforderung von Objekten, Ressourcen, EJB-Schnittstellen Speicherung und Lesen von beliebigen Java Objekten Allgemeine Directory Operationen (wie Assoziieren von Attributen mit Objekten, Suchen nach Objekten über Attribute) EJB Container Hersteller muss einen JNDI Dienst anbieten LDAP Directory EJB Store Role User User src a.java b.java EJB Home A EJB Home B JNDI Java Application / EJB / Servlet Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -38- Dr. Walter Kuhn 19

20 Nutzung von JNDI im Servlet init public void init() throws ServletException { try { Properties p = new Properties(); //... JNDI properties - Herstellerspezifisch p.put(context.initial_context_factory, weblogic.jndi.tengabinitialcontextfactory ); p.put(context.provider_url, t3://localhost.7001 ); Context jndicontext = new InitialContext(p); WarenkorbHome home =(WarenkorbHome) jndicontext.lookup( WarenkorbHome"); } } catch (Exception e) { e.printstacktrace(); } Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -39- Nutzung von JNDI im Servlet Verwendung je Thread public void doget(httpservletrequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException { Warenkorb wk = home.create(nextid); } String wk_user = req.getparameter( inputname ); wk.setname(wk_user); PrintWriter out = res.getwriter(); //.. Seitenerzeugung folgt Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -40- Dr. Walter Kuhn 20

21 Java Transaction API und Service JTA (Java Transaction API) Programmier-Schnittstelle für Ressourcen-Manager & Transaktions-Systeme. Java Transaction Service (JTS) Standard Transaction Management API für Java Vom Herstellern vom Transaktions-Manager implementiert Zugang zu transaktionsorientierten Umgebungen (Prozeßmonitore, Transaktionsmanager,..) Integration klassischer TP-Monitore, wie CICS ohne weiteres möglich Was nutzen uns Transaktionen? Beispiel Kontenbewegung Atomicity, Consistency, Isolation, Durability Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -41- Transaktionen einige Aspekte Container Managed Container definiert, wann eine Transaktion anfängt und endet Einfache Programmierung, da Delegation an Container Typisch: Transaktion startet direkt vor dem Aufruf einer Session-EJB-Methode und endet direkt nach der Methode Keine verschachtelten Transaktionen Transaktion (welche Methode soll transaktionell sein) wird beim Deployment definiert Program Managed Do it yourself Stateful Session Beans erlauben Transaktionen über mehrere Aufrufe hinweg (lange Transatkionen können problematisch sein) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -42- Dr. Walter Kuhn 21

22 Container Managed - Transaktionskontrolle Was soll beim Aufruf von einer EJB zur anderen in einer Transaktion passieren? Welche Kontext ist gültig? Caller Callee TX1 m1() m1() {... b2.m2();... } m2() m2() {... } TX? Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -43- Container Managed Transaktionskontrolle (2) Attribute Required RequiresNew Mandatory NotSupported Supports Never Never none T1 Caller s Transaction none T1 none T1 none T1 none T1 none T1 Callee s Transaction error T1 none none none T1 none error Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -44- T2 T1 T2 T2 Dr. Walter Kuhn 22

23 Program Managed Transaction - Beispiel Public void dostuff() { UserTransaction ut = context.getusertransaction(); try { ut.begin(); // tu irgendwas wichtiges.. // das könnte auch auf mehrere Methoden in einem // stateful session Bean verteilt sein! ut.commit(); } catch (Exception ex) { // die Transaktion nicht durchgeführen ut.rollback(); } } Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -45- Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -46- Dr. Walter Kuhn 23

24 Komponente, die zwischen 2 oder mehr Programmen vermittelnd arbeitet. Eigenschaften (gewünscht): Verstecken von Verteilung und Heterogenität (location transparency, access transparency) Formatkonvertierung Effizienter Transport, preiswerte Verpackung (Marshalling) Unterstützung des Auffindens der Kommunikationspartner (Directory-Services) Bemerkung: ist meist aber nicht immer Software Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -47- Konzepte Koppelung Enge/Starke Kopplung synchrone Kooperation Lose/Schwache Kopplung Synchrone Kooperation Asynchrone Kooperation Arten Nachrichten Interfaces Zeit- und Transaktionsverhalten Dienstqualität (garantierte Auslieferung, weniger als 100%,..) Kommunikationspartner 1:1, 1:n, n:m Compile-Time versus Run-Time Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -48- Dr. Walter Kuhn 24

25 Varianten Basis: RPC Nachrichten-Orientiert Topics basierte Nachrichten (publish/subscribe) Message Queues (werden wir nicht vertiefen) Tupel-Space Schnittstellen-Orientiert Object Request Broker Connector-API RMI Datenorientiert Beispiele in Java, vorgestellte Konzepte sprachunabhängig Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -49- Remote Procedure Call (RPC) RPC = Basis vieler Inter-Prozeß-Kommunikations-Mechanismen (wie z.b. DCOM, JavaBeans, CORBA), nicht transparent Client Anwendung Server Anwendung Client Stub Server Stub Client Run-Time Library Server Run-Time Library Transport Transport Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -50- Dr. Walter Kuhn 25

26 Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -51- Message Oriented (MOM) Messaging: lose Kopplung von Anwendungen; (selbstbeschreibende) Nachrichten werden übertragen Komponenten werden somit die eine wohldefinierte Menge an Nachrichten ausgezeichnet. Message Oriented (MOM) nutzt publish/subscribe (Topic basierend) message queuing (Kanal basierend) Tupel-Spaces (Topic-basierend) Ein Request/Reply ist ebenfalls möglich. Asynchronität (Message kann durable sein) Einfache, standardisierte Interfaces, vielfältige Nachrichten (zu interpretieren, XML, name-value) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -52- Dr. Walter Kuhn 26

27 Java Message Service (JMS) Beispiel einer MOM API für die Nutzung von (unternehmensweiten) Messaging Systemen Einfache Programmierung von asnychronen, lose gekoppelten Systemen EJBs können auf einfache Weise Nachrichten verschicken und empfangen Nachrichtenankunft löst Event aus -> Methodenaufruf Zwei Arten Point to Point/Queues 1 Nachricht hat genau 1 Empfänger Publish Subscribe jeder Subscriber erhält eine Nachrichten Kopie Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -53- MOM: Topic basierte Schnittstellen Producer1 Producer2 Message Broker Consumer X Consumer Y publish(a) subscribe (a,b) publish(a) publish(b) publish(b) subscribe(a,b) publish(b) Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -54- Dr. Walter Kuhn 27

28 MOM: Topic Basierte Schnittstellen: Request Publisher Initialisierung session = connection.createtopicsession( transacted, ackmode); topic = session.createtopic( warenkorb"); publisher = session.createpublisher(topic); Nachricht erzeugen message = session.createmapmessage(); message.setstring( Funktion, add ); message.setstring( produktid,12345); //... Nachricht versenden publisher.publish(message); Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -55- MOM: Topic Basierte Schnittstellen: Request Subscriber Initialisierung session = connection.createtopicsession(..); topic = session.createtopic( warenkorb"); subscriber= session.createsubscriber(topic); Listener aufsetzen consumer = new TopicListener(); subscriber.setmessagelistener(consumer); Listener wird aufgerufen bei Nachrichtenerhalt void onmessage(message message); message.getmapnames() & weitere get- Funktionen: jeder Wert der Nachricht aufrufbar Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -56- Dr. Walter Kuhn 28

29 MOM: Topic Basierte Schnittstellen: JMS Reply Nun ist die Nachricht in der Komponente angekommen. Weiterverarbeitung als Black-Box (Auswertung von Funktion, ProduktID,...) Die interne Repräsentation interessiert gar nicht! D.h. die Komponente praktiziert Trennung von Interface und Implementation Wahlfreiheit, die Komponente auszutauschen! Antwort an Client Client ist ebenfalls geeignet registriert (Subscriber mit onmessage(..)) Server schickt seinerseits einen Request (benötigt aber keinen Reply) Client empfängt damit die Antwort Hilfsmittel: Message von Client an Server beinhaltet setjmsreplyto(destinitation to) bzw. ein get dazu Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -57- Topic Basierte : JMS - sonstiges Nachrichten Formate TextMessage, BytesMessage, MapMessage (Hashtable), StreamMessage, ObjectMessage Quality of Service Persistent/non-persistent delivery Prioritäten, time to live, Transaktionen Threaded Programmier-Modell Outside the JMS spec: Security services Management services Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -58- Dr. Walter Kuhn 29

30 Message Queue Producer1 1: a 3: c c a 5: a Consumer1 2: b 7: d Producer2 4: d d b 6: b Consumer2 Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -59- Message Queue API JMS Writer Initialisierung factory = context.lookup(..); conn = factory.createqueuecommunication(..); Session = conn.createqueuesession(..); queue = session.createqueue( aqueue ); sender = session.createsender(queue); Nachricht erzeugen message = session.createobjectmessage( ); Nachricht versenden sender.send(message); Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -60- Dr. Walter Kuhn 30

31 Message Queue API JMS Consumer Initialisierung Session = conn.createqueuesession(..); queue = session.createqueue( aqueue ); receiver = session.createreceiver(queue); Listener aufsetzen consumer = new MyConsumer(); receiver.setmessagelistener(consumer); Listener wird aufgerufen bei Nachrichtenerhalt void onmessage(message message); Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -61- Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -62- Dr. Walter Kuhn 31

32 Tupelspace API für JMS Wichtigste Primitive: write read, readifexists take, takeifexists notify Nachrichten Anpinnen Message msg = new Message("Hello World",0); JavaSpace space = SpaceAccessor.getSpace(); space.write(msg, null, Lease.FOREVER); Nachricht lesen, aber nicht anhängen Message template = new Message(); //... Message result = (Message) space.read( template, null, Long.MAX_VALUE); Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -63- Tupel-Space Participant2 Participant3 write take Message2 Message1 write read Participant1 Participant4 write Message3 read Participant5 Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -64- Dr. Walter Kuhn 32

33 Agenda Komponentenmodelle & Begrifflichkeiten J2EE Services Messaging / JMS Tuple Space Für Interessierte ein kurzer Exkurs: RMI, CORBA und dahinter Wie funktioniert Kommunikation allgemein in Java? Wo kommt der Mechanismus her, wie geht es weiter? Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -65- Java Remote Method Invocation RMI Kommunikation für verteilte Java-Anwendungen Aufruf von Methoden in einer anderen JVM, auf einem anderen Host Referenz auf das entfernte Objekt durch Bootstrap Naming Service von RMI oder über (Aufruf-) Argument bzw. Rückgabewert Ein Server kann gleichzeitig wiederum Client sein Java Objekt Serialization Speichern und Zurückholen von Java Objekten somit Zustand serialisiert über einen Stream kommuniziert (read/write wie bei einer Datei) Basis-Kommunikationsmechanismen: Sockets Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -66- Dr. Walter Kuhn 33

34 RMI Ablauf 1: lookup JNDI Stub 2: get Java Java VM VM Java Applikation 3: call 8: result Stub 4: call Skeleton Netz Java Java VM VM 5: call OBJ Skeleton Java Object 7: result to Stub 6: return result Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -67- Java RMI over IIOP RMI-IIOP (Remote Method Invocation - Internet Inter- ORB Protocol) RMI nutzt das Corba-Protokoll IIOP Brückenfunktion: Mixed Language Programming IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) Kommunikationsprotokoll von CORBA Standard-Protokoll: von jedem ORB unterstützt Besteht aus GIOP und TCP/IP. Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -68- Dr. Walter Kuhn 34

35 Common Object Request Broker (ORB) Arch. Client Object Implementation Interface Repository Dynamic Invocation Client IDL Stubs ORB Interface Static Skeletons Dynamic Skeleton Interface Basic Object Adapter Implementation Repository Object Request Broker Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -69- Bsp: CORBA IDL / API Definition eines Kontraktes (Schnittstellendefinition) module service { interface ServerManager { Server newserver(in string name); }; interface Server { void alive(in string name); void query(in string request, out string reply); }}; Umsetzung erfolgt sprachenabhängig. CORBA sorgt dafür, diesen Dienst verteilt nutzen zu können. Nach dem Binden an Naming/Directory Service transparent. Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -70- Dr. Walter Kuhn 35

36 CORBA Ortstransparenz bedingt Zugriffstransparenz (naming service) NamingServer 2 lookup() 1 register() 3 execute() Client Server Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -71- Webservices Weiterentwicklung von CORBA, RMI, DCE, Funktionsaufruf via standardisiertem Mechanismus übers Internet Naming Service UDDI Backend Components Component register WSDL J2EE-component lookup Web Service CORBA-CCM Legacy Client Access SOAP/HTTP JMS-Component Component DB Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -72- Dr. Walter Kuhn 36

37 Java und dahinter Java und.net - JUMP Java Ca. 20 Sprachen C# VB.Net Class Loader Compiler Compiler Compiler Compiler Java ByteCode JUMP Converter MSIL Visual Studio.NET Laden via Filesystem via Netz Common Language Runtime CLR.NET Framework MSIL: Microsoft Intermediate Language JUMP: Java User Migration Path (to Microsoft.NET) Nur pure Java Keine Unterstützung für API s wie RMI Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -73- Fragen beim Einsatz eines Komponentenmodells (hier J2EE) Architektur System in die Schichten zerlegen Entscheiden wo welches Objekt lebt Benötigte Services & deren Service Manager identifizieren Eigene Service-Architektur entwickeln (was bietet man selbst als Service) Definieren des Services API (XML?) Transaktionsmodel Art benötigter Transaktionen festlegen Entscheiden ob und wie write-write Konflikte erkannt werden Objekt Zustand und Verteilung So wenig Objekte verteilen wie nötig Zahl der remote Referenzen gering halten Kommunikationsvolumen gering halten Serialisierte Objektgeflecht nur wenn unbedingt notwendig besser kleine Teile, Leichtgewichtige Objekte schicken, State Objekte, Application Objekte (als Sammler ) Nur vom Client benötigte Daten senden Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -74- Dr. Walter Kuhn 37

38 Fragen beim Einsatz eines Komponentenmodells (hier J2EE) Skalierung des Systems Anforderungen? Zahl konkurrierende Benutzer Antwortzeiten? Stateful versus Stateless Session Beans Stateless Beans können von vielen Sessions benutzt werden aber Session Status Informationen müssen geeignet abgelegt werden HTTPSession? Beans? Datenbank?... Zahl stateful Beans die zu verkraften sind EJB versus Java Classes EJB sind Schwergewichte Systemlast im EJB Container. Mischung aus Entity Objekten und abhängigen, normalen Java-Objekten Einsatz von Pooling-Strategien Behandlung grosser Ergebnismengen O/R mapping Komponenten mit dem Ziel der Autonomie entwickeln Definiere / Nutze Standards für schlanke, einfache und kohärente Schnittstellen Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -75- Literatur Bücher Professional EJB, Wrox Business Component Factory, Herzum, Wiley Software Reuse, Jacobson et al, Addison Wesley Client Server Survival Guide, Robert Orfali et al., Wiley Java Enterprise in a Nutshell, Flanagan et al, O Reilly Objekt-Spektrum, Java Magazin,.. WWW Cetus-Links ( Natürlich: Empfehlung: Java (J2EE) erlaubt auf einfache Weise, mit Web und Komponenten Implementierungen durchzuführen Spielen Sie damit! Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -76- Dr. Walter Kuhn 38

39 Übung Nun nach dem GUI unserer Bank die entsprechende Business Logik realisieren Wahlweise einfache Java Klassen (empfohlen) Oder für Mutige EJBs (Sven fragen JBoss) Hinweis: alle persistenten Zugriffe (- das was wir gerne in einer DB hätten -) simulieren (Konstante Objekte o.ä.) Web-Client Web-Server Servlets JSP Java Bean Oder EJB Const. JDBC DB Einführung in das Software-Engineering - Design: Komponenten & -77- Dr. Walter Kuhn 39