10. Anwendungsprogrammierung. Client-Server-Architektur. Funktionsgruppen in DB-Anwendungen. Client-Server-Modell

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1 10. Anwendungsprogrammierung Client-Server-Architektur Client-Server-Architektur Anbindung von Programmiersprachen Call-Level-Schnittstellen: SQL/CLI, JDBC Einbettung: Embedded SQL, SQLJ Gespeicherte Prozeduren Prozedurale Erweiterungen: SQL/PSM, PL/SQL Web-Anbindung von Datenbanken typische Architektur von DB-Anwendungen, da zentrale Verwaltung durch DBMS notwendig Prinzip: Client nimmt Dienste eines Servers in Anspruch erfordert Kenntnis über angebotene Dienste Protokoll zur Regelung der Interaktion VL Datenbanken I 10 1 VL Datenbanken I 10 2 Client-Server-Modell Funktionsgruppen in DB-Anwendungen Client (Dienstnehmer) 1.Anforderung Server (Diensterbringer) Präsentation und Benutzerinteraktion Anwendungslogik Datenmanagementfunktionalität 2.Bearbeitung 3.Antwort VL Datenbanken I 10 3 VL Datenbanken I 10 4

2 2-Schichten-Architektur 3-Schichten-Architektur Benutzerschnittstelle Benutzerschnittstelle Client Anwendungslogik DB-Schnittstelle Client Anwendungslogik DB-Schnittstelle CORBA, RMI,... Applikationsserver DBMS-Protokoll DBMS-Protokoll DB-Server DB-Server VL Datenbanken I 10 5 VL Datenbanken I 10 6 Programmiersprachenanbindung Cursor-Konzept Kopplungsarten: prozedurale oder CALL-Schnittstellen (call level interface) Einbettung einer DB-Sprache in Programmiersprachen statische Einbettung: Vorübersetzer-Prinzip SQL-Anweisungen zur Übersetzungszeit festgelegt dynamische Einbettung: Konstruktion von SQL-Anweisungen zur Laufzeit Spracherweiterungen und neue Sprachentwicklungen Anwendungsprogramm PASCAL Cursor SQL Datenbank Relation VL Datenbanken I 10 7 VL Datenbanken I 10 8

3 Cursor in SQL Cursor in SQL2 Cursor-Deklaration: declare AktBuch cursor for select ISBN, Titel, Verlagsname from Bücher where Verlagsname = Thomson ; Cursor-Deklaration mit Änderungsmöglichkeit: declare AktBuch cursor for select ISBN, Titel, Verlagsname from Bücher for update of ISBN, Titel; declare CursorName [insensitive] [scroll] cursor for... next: Gehe weiter zum nächsten Tupel prior: Gehe zum vorherigen Tupel first bzw. last: Gehe zum ersten bzw. letzten Tupel absolute n from: Gehe zum n-ten Tupel des Cursors (negative Werte werden relativ zum letzten Tupel rückwärts gewertet absolute -1 ist also äquivalent zu last) relative n from: Gehe zum n-ten Tupel relativ zur aktuellen Cursor-Position VL Datenbanken I 10 9 VL Datenbanken I SQL/CLI: Der Standard CLI: Handles Call-Level-Interface: Bibliothek von Prozeduren/Funktionen zur Kommunikation mit dem DBMS Definition und Ausführung von Anfragen Verarbeitung von Ergebnissen SQL/CLI: ISO-Standard für API Programmiersprachen: C/C++, Ada, Fortran, Pascal,... VL Datenbanken I Handle: Verweis auf globale Datenstruktur zur Kommunikation mit DBMS C-Datentyp: SQLHANDLE erforden explizite Allokation (SQLAllocHandle) Arten: Environment Handles: Verwaltung des globalen Zustandes der Applikation Connection Handles: Verwaltung von Verbindungsdaten Statement Handles: Informationen zu einer SQL-Anweisung Description Handles: Daten zu Ergebnisspalten bzw. Paramtern VL Datenbanken I 10 12

4 CLI: Aufbau einer DB-Verbindung CLI: Anfrageausführung 1. Handles allokieren SQLHANDLE henv; /* Environment Handle */ SQLHANDLE hdbc; /* Connection Handle */ SQLAllocHandle (SQL_HANDLE_ENV, SQL_NULL_HANDLE, &henv); if (SQLAllocHandle (SQL_HANDLE_DBC, henv, &hdbc)!= SQL_SUCCESS) /* Fehlerbehandlung */ 2. Verbindung herstellen SQLCHAR *server = "shop_db", *uid = "scott", *pwd = "tiger"; SQLConnect (hdbc, server, SQL_NTS, uid, SQL_NTS, pwd, SQL_NTS); VL Datenbanken I SQLHANDLE hstmt; SQLCHAR *select = "select KNr, Name, Ort from Kunde"; SQLAllocHandle (SQL_HANDLE_STMT, hdbc, &hstmt); SQLExecDirect (hstmt, select, SQL_NTS); VL Datenbanken I CLI: Ergebnisverarbeitung CLI: Transaktionssteuerung 1. Bindung an Variablen herstellen SQLINTEGER knr; SQLCHAR kname[31], kort[51]; SQLBindCol (hstmt, 1, SQL_C_LONG, (SQLPOINTER) &knr, 0, NULL); SQLBindCol (hstmt, 2, SQL_C_CHAR, kname, 31, NULL); SQLBindCol (hstmt, 3, SQL_C_CHAR, kort, 51, NULL); 2. Ergebnisse auslesen while (SQLFetch (hstmt) == SQL_SUCCESS) printf ("Kunde = %ld, %s, %s\n", knr, kname, kort); Transaktion erfolgreich beenden SQLEndTrans (SQL_HANDLE_DBC, hdbc, SQL_COMMIT); Transaktion abbrechen SQLEndTrans (SQL_HANDLE_DBC, hdbc, SQL_ROLLBACK); VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 16

5 ODBC JDBC: Überblick SQL/CLI-konforme Implementierung für Microsoft Windows Zugriff auf verschiedene Datenbanksysteme über systemspezifische Treiber möglich dynamisches Laden von Treibern (implementiert als DLL) Registrierung von Datenquellen mit Name, System, Treiber, Verbindungsinformation Datenbankzugriffsschnittstelle für Java abstrakte, datenbankneutrale Schnittstelle vergleichbar mit ODBC Low-Level-API: direkte Nutzung von SQL Java-Package java.sql DriverManager: Einstiegspunkt, Laden von Treibern Connection: Datenbankverbindung Statement: Ausführung von Anweisungen über eine Verbindung ResultSet: verwaltet Ergebnisse einer Anfrage, Zugriff auf einzelne Spalten VL Datenbanken I VL Datenbanken I JDBC: Ablauf JDBC: Verbindungsaufbau 1. Aufbau einer Verbindung zur Datenbank Angabe der Verbindungsinformationen Auswahl und Laden des Treibers 2. Senden einer SQL-Anweisung Definition der Anweisung Belegung von Parametern 3. Verarbeiten der Anfrageergebnisse Navigation über Ergebnisrelation Zugriff auf Spalten 1. Treiber laden Class.forName ("com.company.dbdriver"); 2. Verbindung herstellen Connection con; String url = "jdbc:subprotocol:datasource"; con = DriverManager.getConnection (url, "scott", "tiger"); JDBC-URL spezifiziert Datenquelle/Datenbank Verbindungsmechanismus (Protokoll, Server-Host und Port) VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 20

6 JDBC: Anfrageausführung JDBC: Ergebnisverarbeitung 1. Anweisungsobjekt (Statement) erzeugen Statement stmt = con.createstatement (); 2. Anweisung ausführen String query = "SELECT titel, preis FROM buch"; ResultSet rset = stmt.executequery (query); Klasse java.sql.statement Ausführung von Anfragen (SELECT) mit executequery Ausführung von Änderungsanweisungen (DELETE, INSERT, UPDATE) mit executeupdate 1. Navigation über Ergebnismenge (Cursor-Prinzip) while (rset.next ()) { // Verarbeitung der einzelnen Tupel... } 2. Zugriff auf Spaltenwerte über gettype-methoden über Spaltenindex String titel = rset.getstring (1); über Spaltenname String titel = rset.getstring ("titel"); VL Datenbanken I VL Datenbanken I JDBC: Fehlerbehandlung JDBC: Änderungsoperationen Fehlerbehandlung mittels Exception-Mechanismus SQLException für alle SQL- und DBMS-Fehler try { // Aufruf von JDBC-Methoden... } catch (SQLException exc) { System.out.println (SSQLException: "+ exc.getmessage ()); } DDL- und DML-Operationen mittels executeupdate liefert Anzahl der betroffenen Zeilen (für DML-Operationen) Statement stmt = con.createstatement (); int rows = stmt.executeupdate ( " UPDATE buch SET bestand = bestand-1"+ " WHERE isbn = "); VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 24

7 JDBC: Transaktionssteuerung Statische Einbettung: Embedded SQL Methoden von Connection commit () rollback () Auto-Commit-Modus implizites Commit nach jeder Anweisung Transaktion besteht nur aus einer Anweisung Umschalten mittels setautocommit (boolean) exec sql declare AktBuch cursor for select ISBN, Titel, Verlagsname from Bücher for update of ISBN, Titel; Öffnen und Schließen einer Datenbank exec sql connect UniBeispiel; VL Datenbanken I VL Datenbanken I Deklarationen Datentransfer Deklaration benutzter Datenbankrelationen exec sql declare Buch table ( ISBN char(10) not null, Titel char(120) not null, Verlagsname char(30) not null); Deklaration gemeinsamer Variablen exec sql begin declare section; BuchISBN char(10); NeuerPreis real; exec sql end declare section; exec sql update Buch_Versionen set Preis = :NeuerPreis where ISBN = :BuchISDN ; exec sql insert into Buch_Versionen values (:NeuISBN, :NeuAuflage, 1995, :Seiten, :Preis); exec sql select ISBN, Auflage, Jahr, Preis into :ISBN, :Auflage, :Jahr, :Preis from Buch_Versionen where ISBN = :SuchISBN and Auflage = 1; VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 28

8 Datentransfer (II) Einsatz der Cursor-Technik Indikator-Variablen zum Test auf null-werte: exec sql select :ISBN, Auflage, Jahr, Preis into :ISBN, :Auflage, :Jahr, :Preis:PreisInd from Buch_Versionen where ISBN = :SuchISBN and Auflage = :SuchAuflage; exec sql open AktBuch; exec sql fetch AktBuch into :ISBN, :Titel, :Verlagsname; exec sql close AktBuch; exec sql delete from Bücher where current of AktBuch; VL Datenbanken I VL Datenbanken I Fehler- und Ausnahmebehandlung Transaktionssteuerung SQL Communication Area exec sql include sqlca; exec sql commit work; exec sql rollback work; whenever -Anweisung exec sql whenever <Bedingung> <Aktion>; not found: Kein Tupel wurde gefunden, definiert etwa als sqlcode = 100. sqlwarning: Warnung, entspricht etwa sqlcode > 0 sqlcode 100. sqlerror: Fehler, also sqlcode < 0. VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 32

9 Dynamische Einbettung: Dynamic SQL Dynamische Einbettung: Dynamic SQL exec sql begin declare section; AnfrageString char(256) varying; exec sql end declare section; exec sql declare AnfrageObjekt statement; AnfrageString := DELETE FROM Vorlesungen WHERE SWS < 2 ;... exec sql prepare AnfrageObjekt from :AnfrageString; exec sql execute AnfrageObjekt;... AnfrageString := DELETE FROM Buch_Versionen + WHERE ISBN =? AND Auflage =? ; exec sql prepare AnfrageObjekt from :AnfrageString; exec sql execute AnfrageObjekt using :LöschISBN, :LöschAuflage; Wertübergabe an Anfragen Anfragen als Zeichenketten VL Datenbanken I VL Datenbanken I SQLJ: Embedded SQL für Java SQLJ-Anweisungen Einbettung von SQL-Anweisungen in Java-Quelltext Vorübersetzung des erweiterten Quelltextes in echten Java-Code durch Translator sqlj Überprüfung der SQL-Anweisungen korrekte Syntax Übereinstimmung der Anweisungen mit DB-Schema Typkompatibilität der für Datenaustausch genutzten Variablen Nutzung von JDBC-Treibern Kennzeichnung durch #sql Deklarationen Klassendefinitionen für Iteratoren SQL-Anweisungen: Anfragen, DML- und DDL-Anweisungen #sql { SQL-Operation }; Beispiel: #sql { INSERT INTO buch VALUES ("Datenbanken", 59.00, "123456", "MITP") }; VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 36

10 Host-Variablen Iteratoren Variablen einer Host-Sprache (hier Java), die in SQL-Anweisungen auftreten können Verwendung: Austausch von Daten zwischen Host-Sprache und SQL Kennzeichnung durch ":variable" Beispiel: String titel, isbn = "123456"; #sql { SELECT titel INTO :titel FROM buch WHERE isbn = :isbn }; Implementierung des Cursor-Konzeptes 1. Deklaration des Iterators #sql public iterator BookIter (String titel, double preis); 2. Definition des Iteratorobjektes BookIter iter; 3. Ausführung der Anweisung #sql iter = { SELECT titel, preis FROM buch }; 4. Navigation while (iter.next ()) { System.out.println (iter.titel () + " "+ iter.preis ()); } VL Datenbanken I VL Datenbanken I Gespeicherte Prozeduren Vorteile Gespeicherter Prozeduren Probleme von CLI und Embedded SQL: ständiger Wechsel der Ausführungskontrolle zwischen Anwendung und DBS keine anweisungsübergreifende Optimierung notwendig Ausweg: gespeicherte Prozeduren im Datenbank-Server verwaltete und auch dort ausgeführte Software-Module in Form von Prozeduren bzw. Funktionen Aufruf aus Anwendungen und Anfragen heraus Strukturierungsmittel für größere Anwendungen Prozeduren nur vom DBMS abhängig und nicht von externen Programmiersprachen oder Betriebssystemumgebungen Optimierung der Prozeduren Ausführung der Prozeduren unter Kontrolle des DBMS zentrale Kontrolle der Prozeduren: redundanzfreie Darstellung relevanter Aspekte der Anwendungsfunktionalität Rechtevergabe für Prozeduren in der Integritätssicherung: Aktionsteil von Triggern VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 40

11 SQL/PSM: Der Standard SQL/PSM: Funktionen SQL-Standard für prozedurale Erweiterungen PSM: Persistent Stored Modules gespeicherte Module aus Prozeduren und Funktionen Einzelroutinen Einbindung externer Routinen (implementiert in C, Java,... ) syntaktische Konstrukte für Schleifen, Bedingungen etc. Funktionsdefinition create function dm_in_euro (float v) returns float begin return (v / ); end; Aufruf innerhalb einer Anfrage select Bezeichnung, dm_in_euro (Preis) from Produkt where dm_in_euro (Preis) < 100 Nutzung außerhalb von Anfragen set euro_preis = dm_in_euro (79.00); VL Datenbanken I VL Datenbanken I SQL/PSM: Prozeduren SQL/PSM: Zugriffscharakteristik Prozedurdefinition create procedure rechnungsbetrag ( in int nr, out float summe) begin select sum(p.preis bp.anzahl) into summe from Bestellposten bp, Produkt p where bp.bestnr = nr and bp.prodid = p.prodid; end; Nutzung über call-anweisung declare preis float; call rechnungsbetrag (42, preis); Eigenschaften von Prozeduren, die Anfrageausführung und -optimierung beeinflussen deterministic: Routine liefert für gleiche Parameter gleiche Ergebnisse no sql: Routine enthält keine SQL-Anweisungen contains sql:routine enthält SQL-Anweisungen (Standard für SQL-Routinen) reads sql data: Routine führt SQL-Anfragen (select-anweisungen) aus modifies sql data: Routine, die DML-Anweisungen (insert, update, delete) enthält VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 44

12 SQL/PSM: Ablaufkontrolle SQL/PSM: Ausnahmebehandlung Variablendeklaration declare name varchar(50); Zuweisung set var = 42; Bedingte Verzweigungen if <Bedingung> then <Anweisungen> [ else <Anweisungen> ] end if; Schleifen loop <Anweisungen> end loop while <Bedingung> do <Anweisungen> end while repeat <Anweisungen> until <Bedingung> end repeat Auslösen einer Ausnahme (Condition) signal <ConditionName>; Deklarieren von Ausnahmen declare yyy condition; Ausnahmebehandlung begin declare exit handler for <ConditionName> begin <Ausnahmebehandlung>; end <Anweisungen>; end VL Datenbanken I VL Datenbanken I PL/SQL von Oracle PL/SQL: Cursor prozedurale SQL-Erweiterung für Oracle Merkmale erweitertes Typsystem Package-Konzept Deklarationen declare Heute date; type PersonRecordType is record ( PersonName varchar (50), GebDatum date); Mitarbeiter PersonRecordType; cursor AktBuch is select ISBN, Titel, Verlagsname from Bücher; Zugriff auf Typinformation AktPersName Mitarbeiter.PersonName%type; BuchTupel AktBuch%rowtype; VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 48

13 Operationale Konstrukte Iteration über Tabellen if <Bedingung> then <PL/SQL-Anweisungen> [ else <PL/SQL-Anweisungen> ] end if; for <IndexVariable> in <EndlicherBereich> loop <PL/SQL-Anweisungen>; end loop; while <Bedingung> loop <PL/SQL-Anweisungen>; end loop; for BuchRec in AktBuch loop... end loop; entspricht declare BuchRec AktBuch%rowtype; begin loop fetch AktBuch into BuchRec; exit when AktBuch%notfound;... end loop; VL Datenbanken I VL Datenbanken I Fehlerbehandlung PL/SQL: Gespeicherte Prozeduren when Ausnahme then ProgrammStück; create function FunktionsName ( Param1 ParamTyp1,..., ParamN ParamTypN ) return ErgebnisTyp is /* PL/SQL - Block mit return-anweisung */ create procedure ProzedurName ( Param1 in ParamTyp1, ( Param2 out ParamTyp2, ( Param3 in out ParamTyp3,... ) is /* PL/SQL - Block mit Zuweisungen an out-parameter */ VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 52

14 Weitere Prozedurale SQL-Erweiterungen Web-Anbindung von Datenbanken IBM DB2: SQL/PSM Informix: SPL Sybase, Microsoft SQL Server: Transact-SQL externe Routinen: implementiert in C, Java,... Begriffe und Techniken Anwendungsszenarien Kopplungstechniken Zustandsrealisierung VL Datenbanken I VL Datenbanken I Begriffe Uniform Resource Locator Hypertext-Dokumente (HTML) mit Verweisen (Links) auf andere Objekte (Dokumente, Multimedia-Objekte) Von Web-Servern bereitgestellt Links: durch URL spezifiziert Web-Datei: einzelne Datei (mit einem HTTP-Request) Web-Seite: Menge von Web-Dateien (eine Nutzeraktion) Web-Site: Menge von Web-Seiten (ein Server) Adresse einer Ressource im Web Format: <schema>:<schema spezifikation> <schema> Protokoll (http, news, mailto, telnet) Für HTTP Vollständig: Relativ: <path>/<filename> Verweis in Dokument:... <path>/<filename>#<anchor > Funktionsaufruf:... <path>/<procname>?<params> VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 56

15 HTTP HTTP: Beispiel Einfaches Protokoll zum Datenaustausch auf Basis von TCP/IP Zustandsloses Protokoll: jede Anforderung ist unabhängig von allen anderen Methoden/Kommandos: GET: Holen einer Web-Seite HEAD: Holen der Header-Informationen POST: Senden von Daten (Bytestrom) zum Server Anforderung an GET /index.html HTTP/1.0 Antwort: HTTP/ OK Server: Microsoft-IIS/4.0 Date: Fri, 02 Feb :51:09 GMT Content-Type: text/html Accept-Ranges: bytes Last-Modified: Thu, 01 Feb :33:35 GMT ETag: " cc01:441e" Content-Length: <html> <head>... VL Datenbanken I VL Datenbanken I MIME HTML Multipurpose Internet Mail Extensions Spezifikation von Inhaltstypen von s, Web-Dokumenten Form <typ>/<subtyp> Wird als Antwort auf ein HTTP-GET vor dem Dokument geliefert (Content-Type) Typen: text, image, audio, video, application Bsp.: text/html, image/gif, application/postscript Hypertext Markup Language (Tim Berners-Lee, CERN 1990) Auszeichnungssprache des Web erfordert Browser zur Präsentation Schwerpunkte strukturelle Bestandteile eines Dokumentes (Absätze, Überschriften, Listen usw.) Hypertext-Sprache: Verweise auf andere Dokumente, die vom Benutzer verfolgt werden können Weitere Elemente Interaktive Elemente (Formulare) Multimedia-Inhalte VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 60

16 Interaktion mit HTML HTML: Formulare Formular: Gruppe von Eingabemöglichkeiten Zurücksenden von Informationen an Web-Server erfordert interaktive Elemente (Textfelder, Schalter,...) serverseitigen Mechanismus zur Verarbeitung Kommunikation zwischen Browser und Server (HTTP) Schnittstelle zwischen Server und Verarbeitungsmechanismus (CGI) <form method=post action=" Produkt: <input type="text" name="prodname"><br> Preis: <input type="text" name="prodpreis"><br> <input type="submit"> <input type="reset"> </form> VL Datenbanken I VL Datenbanken I Anwendungsszenarien Web-Dienst mit Schnittstelle zum DBS Web-Dienst als Informationssystem: Sammlung von statischen Web-Seiten Web-Dienst als Verteilungsmechanismus für Anwendungsfunktionen: Java-Applets Web-Dienst mit Schnittstelle zum Datenbanksystem: Generierung von Web-Seiten aus DB-Inhalten Web-Seiten im Datenbanksystem: LOBs bzw. eigene Datentypen für Speicherung von Seiten im DBS Komplette Web-Strukturen im Datenbanksystemen: Speicherung von Web-Strukturen (inkl. Links) HTML CGI select-from-where WWW-Browser Internet / HTTP WWW-Server HTML HTML CGI DBMS select-from-where VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 64

17 Web-Seiten im DBS Komplette Web-Strukturen im DBS WWW-Browser WWW-Browser Internet / HTTP Internet / HTTP WWW-Server WWW-Server DBMS ODBMS HTML HTML + VL Datenbanken I VL Datenbanken I Aufgaben und Anforderungen Common Gateway Interface (CGI) Aufruf externer Programme mit Datenbankoperationen Parameterübergabe Client Server DB-Programm dynamische Generierung von Web-Dokumenten mit Ergebnissen von DB-Operationen Realisierung von Zuständen (Sitzungen, Transaktionen) CGI: ursprüngliche Schnittstelle zwischen Web-Server und Programm zur Anbindung externer Quellen Gateway: Umformung einer Informationsquelle in ein Web-Dokument Programm/Skript zur Bearbeitung einer Dokumentenanforderung, das HTML-Text, eine URL oder andere Daten liefert in beliebiger Sprache implementiert ist VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 68

18 CGI: Prinzip Parameterübergabe Web-Browser (1) Anfrage (5) HTML (4) HTML Web-Server (2) CGI (3) CGI-Programm Übergabe von Parametern an CGI-Programme durch Browser z.b. Inhalte von Formularelementen Methoden GET: durch Anhängen an URL für wenige Parameter geeignet (Längenbegrenzung) kann direkt mit URL angegeben werden Parameter für Nutzer sichtbar POST: über Standardeingabe des CGI-Programms für Nutzer nicht sichtbar Parameter nicht Teil der URL VL Datenbanken I VL Datenbanken I GET-Methode POST-Methode Parameteraufbau Trennung von URL durch? Trennzeichen & Ersetzung von Leerzeichen durch + Umlaute durch Escape-Notation %hexwert Beispiel: Parameter: feld1: "Eins" feld2: "Zwei Drei" URL: Parameteraufbau wie bei GET-Methode Übergabe als Standardeingabe unbegrenzte Länge geeignet für große Datenmengen Beispiel (Eingabedatei): feld1=eins&feld2=zwei+drei VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 72

19 Kommunikation Kommunikation CGI-Programm Web-Server Erzeugung eines HTML-Dokumentes und Senden zur Standardausgabe HTML-Dokument muß Content Type enthalten Aufbau: Content-Type: text/html Leerzeile!!!! <html>... </html> Umlenkung durch Senden einer neuen URL Location: URL Leerzeile!!!! Web-Server CGI-Programm Umgebungsvariablen, die vor Ausführung des Programms vom Server initialisiert werden Variable Bedeutung + Beispiel REQUEST_METHOD Request-Methode: GET REQUEST_HOST Host des Browsers: REMOTE_USER Benutzername (nur bei Authentisierung) QUERY_STRING Anfrageparameter: p1=12&p2=abc CONTENT_LENGTH Länge der Anfrageparameter: 20 CONTENT_TYPE Format der Anfrageparameter: application/x-www-form-urlencoded VL Datenbanken I VL Datenbanken I CGI: Beispiel Weiterentwicklungen Bourne-Shell-Programm #!/bin/sh echo "Content-Type: text/html" echo "" echo "<html><body>zugriff um = " date echo " von: " echo $REMOTE_HOST echo " mit Parametern: " echo $QUERY_STRING echo "</body></html>" Probleme des CGI Performance: jeder Aufruf = Start eines neuen Prozesses Aufbau einer neuen DB-Verbindung Programm läuft unter UID des Web-Servers FastCGI persistente Prozesse Interprozeßkommunikation zwischen Server und FastCGI-Prozeß Server-Erweiterungen Erweiterung als Programmbibliothek, die zum Server dynamisch gebunden wird (NSAPI, ISAPI) VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 76

20 Java Servlets Java Servlets: Schnittstelle Servlet = Java-Objekt, das im Kontext eines Web-Servers abläuft Alternative zu CGI verarbeitet Dokumentanforderungen liefert Dokumente als Ergebnis Unterstützung von Cookies Session-Management Ablauf direkt im Server (Java-WebServer) in separatem Prozeß (Servlet-Engines) interface javax.servlet.servlet void init (ServletConfig config) Initialisierung des Servlets (z.b. Öffnen benötigter Dateien, Öffnen einer Datenbank-Verbindung,... ) void destroy () Aufräumarbeiten (z.b. DB-Verbindung schließen, Daten speichern) void service (ServletRequest req, ServletResponse res) Bearbeitung der Anfrage (Parameterabfrage, Ergebnisgenerierung) VL Datenbanken I VL Datenbanken I Beispiel-Servlet Einbettung public class HelloServlet extends javax.servlet.genericservlet { // Bearbeitung der Anforderung public void service (ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException { // MIME-Typ des Antwortdokuments res.setcontenttype ("text/html"); // Ausgabestrom ServletOutputStream out = res.getoutputstream (); out.println ("Hello World!"); } } Einbettung von Kommandos (z.b. Datenbankoperationen) in HTML-Dokument Skriptsprachen wie Perl, Visual Basic, PHP,... Kennzeichnung durch spezielle Tags (z.b. <%... %>) Verarbeitung Parsen des Dokumentes vor Auslieferung Intepretieren der Kommandos in Tags Ersetzen durch Ergebnis der Ausführung VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 80

21 Einbettung: Prinzip Einbettung mit PHP <html> <body> <? query_db ()?> </body> </html> Skript- Interpreter <html> <body> <table> <tr>... </tr> </table> </body> </html> PHP: Skriptsprache für server-seitige Einbettung in HTML Features C-ähnliche Syntax, objektorientierte Konzepte einfache Verarbeitung von Dokumentanforderung dynamische Generierung von HTML-Dokumenten Schnittstellen zu vielen Systemfunktionen und DBMS Prinzip <html><body> <?php echo "Hello World!"?> </body></html> VL Datenbanken I VL Datenbanken I Einbettung mit PHP PHP-Beispiel: Formular Einbindung externer Dateien (z.b. HTML-Vorlagen) require dateiname Einfügen des Inhaltes include dateiname Einfügen und Auswerten Verarbeitung von Formularen Auswertung der Umgebungsvariablen durch PHP-Interpreter Zugriff auf Werte der Felder: Variablen mit Elementnamen Beispiel: HTML: <input type="text" name="var" > PHP: $var <form method=post action="/path/query.php3"> <input type="text" name="autor"> <input type="submit"> </form> VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 84

22 PHP-Beispiel: PHP-Skript Java Server Pages <html><body> <table border=1> <tr><th>autor</th><th>titel</th><th>preis</th></tr> <?php if (isset($author)) { $query = "SELECT autor, titel, preis FROM ". "buch WHERE autor like= %$author% "; mysql_connect ($host, $user, $passwd); mysql_select_db ("my_db"); $result = mysql_query ($query); while ($row = mysql_fetch_row ($result)) { echo "<tr><td>$row[0]</td><td>$row[1]</td>"; echo "<td>$row[2]</td></tr>"; } }?> </table></body></html> Java-Quelltext in HTML Integration von Java-Komponenten (Beans) Prinzip basierend auf Servlets Compilieren des eingebetteten Codes: Generierung eines Servlet bei wiederholter Anforderung: Nutzung des compilierten Servlets Vorteil: Performance VL Datenbanken I VL Datenbanken I Java Server Pages JSP: Syntax Zugriff auf vollständigen Java-Sprachumfang implizite Objekte (Requests, Sessions) Server-Page Übersetzungseinheit: HTML + Scriptlets (eingebetteter Java-Code) + eingebundene Dateien (über include-direktive) Markierung in HTML-Seite <%...%> Include-Direktiven <%@ include file="relativeurl" %> Deklarationen (Variablen, Methoden) <%! String printmessage (String s) { return "ERROR: " + s; } %> <%! int var = 0; %> Expressions (Ausdrücke): Einfügen von Werten <%= output %> <%= Math.sqrt (2) %> VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 88

23 Makroprogrammierung Internet Database Connector (IDC) HTML-Schablone <html> <body> <% Makro %> </body> </html> Makro SELECT * FROM tabelle Makro- Prozessor <html> <body> <table> <tr>... </tr> </table> </body> </html> Einfache Erweiterung für MS Internet Information Server auf Basis von ODBC stark eingeschränkte Skriptsprache kaum Anwendungslogik implementierbar wenig Kontrolle über Ausgabe einfach anwendbar Prinzip idc-datei mit DB-Operationen htx-datei mit HTML-Templates VL Datenbanken I VL Datenbanken I IDC: Aufbau der idc-datei IDC: Aufbau der htx-datei beinhaltet ODBC-Datenquelle (Datasource) Verweis auf HTML-Template (Template) Anfragen (SQLStatement) SQLStatement mit Anfrageparametern (Wert eines Formularelementes) SQLStatement: + SELECT autor, titel, preis + FROM buch + WHERE autor=<%autor%>; Vorlage für HTML-Seiten mit Anfrageergebnissen bestehend aus Kopf-, Fußbereich (unabhängig vom Ergebnis) Detailbereich (in Abhängigkeit vom Ergebnis: Wiederholung für jedes Ergebnistupel) Kennzeichnung des Detailbereiches <%begindetail%> <%enddetail%> Kennzeichnung der Ergebnisdaten <%attribut%> VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 92

24 IDC: Aufbau der htx-datei IDC: Kontrollstrukturen Beispiel: <table border=1> <tr><th>autor</th><th>titel</th> <th>preis</th></tr> <%begindetail%> <tr><td><%autor%></td> <td><%titel%></td> <td><%preis%></td> </tr> <%enddetail%> </table> Unterstützung bedingter Ausführung durch if...else...endif spezielle Tags: <%if bedingung %> HTML [ <%else%> HTML ] <%endif%> Bedingungen mit Operatoren EQ, LT, GT, CONTAINS Variablen: Ergebnisdaten, Servervariablen, spezielle Variablen (CurrentRecord, MaxRecords) VL Datenbanken I VL Datenbanken I IDC: Aufruf Vergleich und Bewertung Aufruf der IDC-Skripte wie CGI-Programme als URL im ACTION-Attribut eines Formulars <form method=post action="/shop/query.idc">... <input type="text" name="autor"> <input type="submit> </form> Programmierschnittstellen Vorteile Performance Codegröße Optimierbarkeit für konkrete Anforderungen Nachteile unflexibel (u.u. Neuübersetzung bei Änderungen) Aufwand: neues Programm für jedes Problem Generierung von HTML Performance bei CGI VL Datenbanken I VL Datenbanken I 10 96

25 Vergleich und Bewertung Vergleich und Bewertung Einbettung Vorteile Lesbarkeit durch Plazierung von SQL-Anweisungen an die spätere Position der Daten Erstellung und Wartung mit HTML-Wekzeugen möglich eine gemeinsame Datei Nachteile bei größeren Projekten unübersichtlich durch Mischung von HTML und SQL Performanceprobleme durch Parsen und Interpretieren von eingebetteten Anweisungen Makroprogrammierung Vorteile Bearbeitung von HTML-Dateien mit HTML-Werkzeugen möglich übersichtliche Spezifikation aller SQL-Anfragen Wiederverwendbarkeit von Anfragen und HTML-Templates schnelleres Parsen durch kleinere Dateien Nachteile schlechte Überschaubarkeit durch Verteilung auf mehrere Dateien mehrere Dateizugriffe notwendig VL Datenbanken I VL Datenbanken I Realisierung von Zuständen Realisierung von Zuständen Problem: Zustandslosigkeit von HTTP im Normalfall: Anforderung = 1. Aufbau der DB-Verbindung 2. Ausführung der Anfrage 3. Abbruch der Verbindung keine Sitzung mit mehreren Verarbeitungsschritten möglich (Transaktionskonzept) potentiell paralleler Zugriff vieler Nutzer Aufgabe: server-seitige Speicherung des Kontextes (Zustandes) des Clients Session-ID Verfahren: URL-Kodierung Formularvariable Cookies HTTP-Authentisierung notwendig: Timeout-Mechanismen für Sitzungsende und Freigabe belegter Ressourcen VL Datenbanken I VL Datenbanken I

26 URL-Kodierung Formularvariable Übergabe der Session-ID als Teil der URL explizite Kodierung als Parameter (GET-Request) Beispiel: server-seitige Behandlung wie Formularvariable Kodierung in Pfad Beispiel: bei relativer Adressierung kein weiterer Aufwand zur Generierung Vorteil: Browser-unabhängig Problem: Initialisierung Speichern der Session-ID in einem (versteckten) Formularelement <input type="hidden" name="session" value="42"> Übergabe des Wertes mit HTTP-Request (GET, POST) Sitzungsmanagement Auslesen des Feldwertes Erzeugen eines neuen Feldes mit aktuellem Wert für Folgeseiten Vorteil: Browser-unabhängig Probleme: Im HTML-Quelltext sichtbar, dynamische Generierung der Folgeseiten notwendig VL Datenbanken I VL Datenbanken I Cookies Cookies Metainformation zu Web-Dokumenten Einbettung in HTTP-Header bei Übertragung des Dokumentes zum Browser Aufbau: Set-Cookie: Name=Wert; expires=datum; path=pfad; domain=domäne Name, Wert des Cookies Gültigkeit Zeit: Datum Web-Server/Bereich: Pfad, Domäne Beispiel Set-Cookie: CustId="42"; Path="/bookshop" Cookies werden vom Browser persistent gehalten (bis zum Verfallszeitpunkt) bei Anforderung eines Dokumentes aus dem jeweiligen Bereich zum Server übertragen Cookie: CustId=42 Vorteil: automatische Unterstützung durch Browser Problem: abschaltbar durch Nutzer VL Datenbanken I VL Datenbanken I

27 Cookies mit PHP HTTP-Authentisierung Setzen eines Cookies int setcookie (string name, string value, int expire, string path, string domain, int secure); Beispiel: setcookie ("CustId", "42", time () , "/bookshop"); Lesen eines gesendeten Cookies: Cookie wird als Variable übergeben $CustId Nutzung der Authentisierungsmechanismen von HTTP Nutzer/Paßwort-Abfrage durch Browser Speichern der Nutzerinformation in der Umgebungsvariablen REMOTE_USER automatische Übermittlung durch Browser nach erfolgreicher Anmeldung Problem: erfordert vorherige Registrierung VL Datenbanken I VL Datenbanken I