Aplicación TESTS. Diseño de aplicaciones utilizando la plataforma J2EE TM. Ing. Javier Alfredo Voos

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1 Aplicación TESTS Diseño de aplicaciones utilizando la plataforma J2EE TM Ing. Javier Alfredo Voos Enviar comentarios técnicos a: U.T.N. Facultad Regional Córdoba Grupo Ingeniería Clínica

2 Contenidos Introducción 1-1 Fuente del documento 1-1 Objetivos del diseño de aplicaciones J2EE 1-2 Capas de una aplicación J2EE 2-1 Estructura de cada capa 2-1 Capa Cliente 2-2 Capa Web 2-3 Capa EJB 2-4 Capa EIS 2-5 Arquitectura de la aplicación 3-1 Componentes de la arquitectura 3-2 Aplicación TESTS 4-1 Resumen técnico del proyecto 4-1 Objetivos del proyecto 4-1 Capa Cliente 4-2 Capa Web 4-3 Capa EJB 4-5 Capa EIS 4-8

3 Fuente del documento Los primeros tres capítulos del presente documento, responden a una traducción resumida del Capitulo 1 del libro Designing Enterprise Applications with the J2EE TM Platform : Anatomy of an Enterprise Application by Mark Johnson El diseño e implementación de la aplicación Tests, se realizó siguiendo los lineamientos definidos por J2EE Blue Prints (http://java.sun.com/j2ee/blueprints). J2EE Blue Prints utiliza una aplicación de ejemplo denominada Java Pet Store, la cual sirve de guía a los desarrolladores, ya que brinda los lineamientos necesarios a los fines de poder lograr un uso eficiente de la plataforma Java 2 Enterprise Edition (J2EE) en el desarrollo de aplicaciones. Introducción 1-1

4 Objetivos del diseño de aplicaciones J2EE Crecimiento y facilidad en el mantenimiento: ya que debe permitir incorporar fácilmente nuevas funcionalidades al sistema sin necesidad de efectuar grandes modificaciones en el código. División del trabajo: cuando un grupo de desarrolladores con experiencia en diferentes aspectos de programación (comunicación con bases de datos, diseño de pantallas, definición de las reglas de negocio, etc.) pueden trabajar en forma independiente, es posible asignar tareas de acuerdo a lo que cada uno mejor conoce, tendiente a incrementar la productividad del trabajo en equipo y la calidad de la aplicación. Escalabilidad, portabilidad y disponibilidad: la aplicación debe estar preparada para escalar a miles de usuarios, debe ser portable a los fines de poder llevarla a diferentes plataformas, reduciendo el riesgo de quedar obsoleta debido a que los productos ofrecidos por un proveedor no cumplan con las necesidades futuras del sistema. Una alta disponibilidad asegura accesos sin interrupciones a reglas y datos de negocio. Código reutilizable: el código desarrollado debe ser reutilizable en diferentes lugares de la aplicación e inclusive para el desarrollo de otras aplicaciones. Interoperatibilidad: debe ser capaz de poder interactuar con otros sistemas, de una manera clara y eficiente, usando los servicios disponibles o entregando los servicios necesarios para que ellos puedan interactuar con la aplicación. Implementar la lógica del negocio: los programadores deben ocupar la mayor parte de su tiempo en desarrollar código que implementen las reglas de negocio, minimizando el tiempo dedicado a los mecanismos del sistema (transacciones, multithreading, etc.) Separar el código, según los índices de cambio: ubicando el código que está sujeto a numerosos cambios, en módulos diferentes de aquellos que contienen código que soportan pocos cambios, disminuye los trabajos de mantenimiento de la aplicación. Introducción 1-2

5 Capas de una aplicación J2EE Una aplicación J2EE, está implementada en varias capas, cada una de las cuales es responsable de diferentes tareas como persistencia de la información, funcionalidad e interacción con el usuario. Mediante esta división es posible utilizar diferentes criterios para el diseño y la implementación en cada una de las capas, con el propósito de poder cumplir de la mejor manera posible los objetivos de diseño antes mencionados. Cada una de las capas posee un rol definido en el funcionamiento de la aplicación, disponiendo de una serie de tecnologías, para poder llevar sus funciones. Capa Clientes protocolos protocolos Recursos Contenedor Componente API Estructura de cada capa Un programa, clase o conjunto de clases relacionadas ejecutando funciones en una capa se denomina componente. El componente recibe servicios del sistema los cuales son manejados generalmente por su contenedor. La forma de trabajo entre el contenedor y componente, es una API que especifica que servicios del contenedor puede esperar un componente, y que reglas debe seguir éste para funcionar. En sistemas J2EE, el contenedor tiene la responsabilidad de los servicios de sistema referidos a threading, manejo de recursos, transacciones, persistencia, seguridad, etc., lo que libera de estas cuestiones al desarrollo de componentes, permitiendo al desarrollador centralizarse en las reglas de negocio. Esto permite que los servicios de sistema puedan ser reconfigurados, sin necesidad de cambiar el código del componente, logrando de esa manera que los componentes puedan funcionar en diferentes contextos. Los programas clientes acceden a los servicios de una capa mediante protocolos clientes, y una capa puede utilizar protocolos de recursos para acceder a los recursos de otra capa. Un protocolo está siempre relacionado a una tecnología específica de acceso; por ejemplo las tecnologías Web utilizan HTTP o HTTPS. Es preciso aclarar que un programa cliente puede ser un programa que interactúa con un usuario o cualquier programa que recibe servicios de otro programa. J2EE define este modelo de tecnología para todas las capas. A continuación se realiza una breve descripción de cada una de ellas, en término de su propósito, la tecnología contenedor / componente que trabajan en la capa, los programas clientes y los protocolos que la capa puede atender, y los recursos y protocolos que la capa puede utilizar para comunicarse con otras capas. Capas de una aplicación J2EE 2-1

6 Capa Cliente Permite al usuario interactuar con la aplicación, la captura de los requerimientos del usuario tienen lugar en esta capa, y los programas que la componen traducen las acciones del usuario en pedidos al servidor y las respuestas del servidor en resultados visuales que el usuario pueda interpretar. Web Services Capa Cliente XML/ebXML/SOAP over HTTP / HTTPS Cliente Web Cliente EJB Cliente EIS HTML / XML over HTTP / HTTPS RMI / IIOP RMI / JRMP JDBC SQLJ Conectores Protocolos propietarios Capa WEB Accesible vía WWW Capa EJB Reglas de negocio Capa EIS Bases de datos Capas de una aplicación J2EE 2-2

7 Capa Web Es la encargada de lograr que la funcionalidad de la aplicación este disponible en la World Wide Web. Accede a datos y reglas de negocio alojadas en otras capas y maneja en flujo de las pantallas. Típicamente interactúa con la capa cliente usando HTTP, y puede acceder a otras capas utilizando diversos protocolos. En escenarios donde se utilizan Web Services, otras aplicaciones pueden ocupar el lugar de la capa cliente, accediendo a la aplicación por intermedio de la capa Web. Capa WEB Capa Cliente HTML / XML over HTTP / HTTPS Páginas JSP Servlets ebxml / SOAP Web Services Java Beans Capa EJB Contenedor WEB RMI / IIOP RMI / JRMP Web Services ebxml / SOAP Capa EIS Páginas HTML JDBC SQLJ Conectores Protocolos propietarios Capas de una aplicación J2EE 2-3

8 Capa Enterprise JavaBeans (EJB) Facilita que la aplicación sea portable, escalable y con una alta disponibilidad, brindando accesos de alta performance para obtener datos y reglas de negocio, implementados como componentes. Un servidor de objetos distribuidos (EJB Server) maneja eficientemente los accesos a las instancias de estos componentes. Otras capas acceden a estas instancias utilizando Java Remote Method Invocation (RMI) API. Los EJB proveen un modelo simplificado de programación para objetos distribuidos, debido a que el contenedor en el que se ejecutan maneja los detalles referidos a persistencia, seguridad, transacciones, multi-threading y accesos concurrentes. Los EJB y el servidor EJB pueden ser accedidos utilizando diferentes métodos. Aplicaciones JAVA Capa Web Web Services RMI / IIOP RMI / JRMP RMI / IIOP RMI / JRMP RMI / IIOP RMI / JRMP Capa EJB Session Beans Entity Beans Conectores CORBA CMP BMP Capa EIS Recursos EIS Bases de Datos Clientes JMS JMS Message Beans JDBC SQLJ Contenedor EJB Capas de una aplicación J2EE 2-4

9 Capa Enterprise Information System (EIS) Integra la aplicación J2EE con otros sistemas de información. Provee datos almacenados o bien servicios de información de otros sistemas. Bases de datos, sistemas ERP, sistemas legacy usualmente residen en esta capa. Otras capas acceden a bases de datos mediante drivers que responden a Java DataBase Connectivity (JDBC) API, y acceden a otros recursos EIS con Java Conector Extensions (Java Connectors), CORBA o protocolos propietarios. Capa EIS Clientes Base de Datos JDBC Base de Datos Otras Capas Conectores CORBA Protocolos Propietarios ERP EAI Scheduling Legacy Es necesario destacar que estas capas responden a la funcionalidad de la aplicación, lo que no necesariamente significa una división en líneas físicas. En efecto es posible ubicar una o más capas en la misma máquina, o utilizar una única JVM (Java Virtual Machine). De igual manera puede haber aplicaciones que no necesiten utilizar todas las capas, ya que el diseño de la misma puede involucrar sólo algunas. Algunas tecnologías J2EE, cómo por ejemplo servlets o EJB, tienen una clara ubicación dentro de las capas, sin embargo otras como por ejemplo Java Message Service (JMS) API o JAX (XML) APIs, pueden ser empleadas a través de distintas capas, es decir que cada capa puede combinar diferentes mecanismos de intercomunicación, facilitando una flexible selección de la tecnología a utilizar para cada caso. Capas de una aplicación J2EE 2-5

10 Arquitectura de la aplicación J2EE BluePrints recomienda Model-View-Controller (MVC) como patrón base para diseñar aplicaciones J2EE interactivas. La arquitectura MVC organiza el diseño de una aplicación interactiva mediante la separación de la presentación de los datos, la representación de los mismos y el comportamiento de la aplicación. El modelo (Model) representa la estructura de los datos en la aplicación, cómo así también las operaciones a realizar con esos datos. La vista (View) presenta los datos al usuario de diferentes maneras, en el contexto de alguna regla de negocio. El controlador (Controller) traduce las acciones e ingresos de los usuarios, en llamadas a los métodos de negocio en el modelo y selecciona la vista apropiada basada en las preferencias del usuario y el estado del modelo. Consultas de Estado Notificaciones de Cambios Model - Encapsula estados de la aplicación. - Responde a consultas. - Expone la funcionalidad de la aplicación. - Notifica a las vistas los cambios. Cambios de Estado View - Se actualiza como consecuencia de modificaciones en los modelos. - Envía requerimientos del usuario al Controller, a los fines de permitirle la selección de las vistas. Selección de Vistas Requerimientos de Usuario Controller - Define el comportamiento de la aplicación. - Actualiza los modelos de acuerdo a los requerimientos de usuario. - Selecciona la vista adecuada. Llamada a métodos Eventos Esencialmente, un modelo se encarga del estado de la aplicación y su funcionalidad, una vista de la presentación de la aplicación y el controlador del comportamiento en respuesta a una acción del usuario. MVC provee muchos beneficios en el diseño. Separando el modelo de la vista permite incorporar múltiples presentaciones para los mismos datos, facilitando incorporación de nuevas tecnologías para las presentaciones. Separando el controlador de la vista, permite una selección en tiempo de ejecución de la vista apropiada basada en workflow, comportamientos del usuario o estado del modelo. Separar el controlador del modelo brinda la posibilidad de poder convertir acciones del usuario en el controlador, a funciones de la aplicación en el modelo. Arquitectura de la aplicación 3-1

11 Componentes de la arquitectura Model View Controller y su ubicación en las capas de una aplicación J2EE Capa Cliente Capa Web Capa EJB Capa EIS JSP Template Screen Def. Model Java Beans Model Enterprise Beans Data Access Objects DBMS Model Browser Screen Flow Manager View Front Controller Controller Web Proxy Controller Enterprise Bean Request Processor Request Map Controller Arquitectura de la aplicación 3-2

12 APLICACIÓN TESTS La aplicación TESTS constituye el software a implementar a los fines de poder cumplir con el propósito del proyecto Automatización de tests neuropsicológicos para hispanoparlantes Resumen Técnico del Proyecto: El proyecto contempla el desarrollo e implementación de un software para llevar a cabo tareas de diagnóstico, rehabilitación e investigación neurocognitiva. El software a desarrollar será web-enabled y se accederá al mismo a través de un sitio Web diseñado para tal fin. Esto posibilitará su implementación en cualquier tipo de computadoras, sin distinción de sistemas operativos y con recursos mínimos de hardware. Los estudios realizados serán almacenados en una base de datos alojada en el sitio antes mencionado, ofreciendo a las distintas instituciones del mundo, la posibilidad de contar con un lugar común para investigación científica, que permitirá realizar estudios de validación de lesiones y patologías, con diferentes muestras de pacientes. Mediante este software de aplicación se dispondrá de una herramienta actualizada para la evaluación de las funciones cognitivas, de una manera automatizada y objetiva. El material que conforma cada una de las pruebas a informatizar, será validado por la asistencia permanente de investigadores profesionales en el área de neuropsicología. Objetivos del Proyecto: Desarrollo de un software con requerimientos mínimos de implementación, que permita la automatización de tests neuropsicológicos abreviados y adaptados para hispanoparlantes, adecuados a las características propias de nuestra población. Ofrecer un servicio a la comunidad, no disponible hasta ahora, consistente en tecnología informática de diagnóstico, terapia e investigación, sin costo alguno, accesible a todos las personas interesadas, previa autorización de los responsables del sitio Web. Contar con una herramienta informática objetiva que facilite el registro, procesamiento e interpretación de los datos individuales y por muestras diferenciales, tanto en el diagnóstico como en la rehabilitación neurocognitiva. Desarrollar una aplicación informática bajo los lineamientos de un standard de reconocimiento mundial, a los fines de poder transmitir a la comunidad universitaria las ventajas que propone la arquitectura seleccionada. Conformar una base de datos internacional, que permitirá comparar resultados de rehabilitación en relación a una línea de base, con diferentes muestras de pacientes y patologías. Aplicación TESTS 4-1

13 APLICACIÓN TESTS Capa Cliente: La aplicación Tests posee cuatro tipos de clientes: Profesionales: a este grupo pertenecen los doctores o especialistas que se encargan del mantenimiento de los pacientes y realizan los estudios.- Consultores: son aquellos usuarios que realizan consultas de estudios ya efectuados, estadísticas e informes redactados por los usuarios Supervisores. Supervisores: pertenecen a este rol, los doctores que se encargan de aceptar o no los estudios realizados, para ser considerados en sus estadísticas y análisis de las diferentes muestras, y están en condiciones de publicar sus conclusiones. Administradores: realizan tareas de administración del sitio, cómo por ejemplo la incorporación de nuevos tests, estadísticas, habilitar usuarios, etc. Capa CLIENTE Aplicación TESTS Profesionales Consultores Supervisores HTML / HTTP Capa WEB Capa WEB Administradores Capa WEB Los cuatro tipos de clientes acceden a la aplicación a través del browser, e interactúan directamente con la capa Web de la misma. Una vez que los usuarios son autentificados, los mismos tendrán diferentes tareas habilitadas para realizar en el sitio, acorde al grupo de usuarios al cual pertenecen. Aplicación TESTS 4-2

14 APLICACIÓN TESTS Capa Web: La capa Web de la aplicación atiende a los cuatro tipos de clientes disponibles, utilizando una combinación de páginas JSP y componentes JavaBeans. El esquema de funcionamiento de la capa se puede visualizar en el siguiente esquema: Aplicación TESTS Capa Cliente Capa WEB Capa EJB RequestMappings.xml XX Handler XX Event Browser Front Controller Request Processor Web Proxy Controller EJB Model JavaBeans Screen FlowManager XX FlowHandler Screen ScreenDefinitions.xml Template.jsp XX Handler - Clases XX Event - Clases XX FlowHandler - Clases EstudioCabHandler EstudioHandler PacienteHandler TestHandler SignInHandler UsuarioHandler EstudioCabEvent EstudioEvent PacienteEvent TestEvent SignInEvent UsuarioEvent EstudioCabFlowHandler EstudioFlowHandler PacienteFlowHandler MenuFlowHandler TestFlowHandler SignInFlowHandler UsuarioFlowHandler Todos los requerimientos que provienen del browser (sin distinción de tipos de clientes) son atendidos por un servlet MainServlet que actúa como un FrontController para los clientes. Un FrontController se puede definir cómo un componente que en cual se centraliza todo el manejo de las vistas de acuerdo a las acciones de los usuarios. Aplicación TESTS 4-3

15 APLICACIÓN TESTS Capa Web: Cada requerimiento esta debidamente configurado en un archivo XML, en el cual se especifica que objeto (XXHandler) se encargará de procesarlo, y otro objeto (XXFlowHandler) que determina que vista seleccionar como respuesta. Los objetos handler se encargan de leer los parámetros que provienen del requerimiento web, y con esa información generan un evento (XXEvent) asociado al handler. La tarea de instanciar el objeto handler adecuado está a cargo de un objeto RequestProcessor, el cual también tiene la tarea de comunicarle al Controller WebProxy los eventos generados por dicho proceso. El Controller WebProxy tiene la misión de determinar si es necesario comunicarse con la capa EJB para poder atender el requerimiento, y de ser necesario instrumenta los mecanismos necesarios (JNDI) para localizar el Controller EJB de dicha capa. A continuación actualiza los objetos Model Java Beans contenidos en la clase EstudioWebImpl, quien se encarga de implementar las vistas de los modelos para que los mismos queden disponibles para la vista (páginas JSP). Una vez atendido el requerimiento el FrontController se encarga de seleccionar la vista adecuada, de acuerdo al resultado del procesamiento de dicho requerimiento. En efecto, la respuesta no depende sólo del requerimiento en sí mismo, sino también del estado de los modelos de datos en la aplicación, de acuerdo a ciertas condiciones. Esto lo realiza por medio de un objeto ScreenFlowManager, quien de la misma manera que lo realiza el objeto RequestProcessor, instancia un objeto en este caso flowhandler, quien va a devolver un objeto Screen con las definiciones de la vista resultado. La vista resultante se construye mediante una página JSP (template.jsp) que contiene una serie de tags que se encargan de tomar los atributos del objeto Screen, de esa manera el código de la página JSP es dinámico en respuesta a cada requerimiento del usuario. Toda la información referida a la composición de las pantallas y los objetos handler y flowhandler de cada requerimiento atendidos por el FrontController, se encuentran configurados en dos archivos XML: ScreenDefinitions.xml y RequestMappings.xml respectivamente. Aplicación TESTS 4-4

16 APLICACIÓN TESTS Capa EJB: Esta capa permite encapsular la funcionalidad de la aplicación Tests mediante el empleo de objetos distribuidos llamados por en servidor EJB. Los EJB son componentes de software compuestos por una pequeña colección de clases relacionadas, se ejecutan en un contenedor EJB, el cual se comunica con el servidor EJB. Los programas de la capa WEB pueden crear, modificar, ubicar y destruir instancias de EJB corriendo en el servidor EJB, a los fines de obtener las reglas de negocio y los datos de la aplicación, por intermedio del objeto EJB Controller que es el encargado de atender el acceso a la capa EJB, la cual provee automáticamente el manejo de las transacciones y los accesos concurrentes. La aplicación Tests contiene los siguientes EJB: EJB de sesión: EJBController: controla el acceso a la capa EJB. Estudio: conjunto de tests que conforman un estudio. EJB de entidad: la persistencia es manejada por el bean (BMP) EstudioCab: cabecera del estudio. Paciente: datos del paciente, clasificados según los criterios brindados por los especialistas. Test: información del test y las pruebas que lo componen. Usuario: clientes que acceden a la aplicación y pertenecen a uno de los grupos mencionados en la descripción de la capa cliente. Es preciso destacar que los EJB de entidad son objetos coarse-grained, es decir que se no consideraron pequeños objetos independientes para modelarlos como EJB, por el contrario se procedió a la agrupación de objetos que conforman una entidad, para que sea un EJB; como un test por ejemplo. No existen EJB de entidad que representen a pruebas o variables de las mismas, ya que las mismas fueron modeladas como value objects. Aplicación TESTS 4-5

17 APLICACIÓN TESTS Capa EJB: El funcionamiento de esta capa puede resumirse en el siguiente esquema: Aplicación TESTS Capa WEB Capa EJB Capa WEB Web Proxy Controller EJB (EJBController EJB) State Machine Base de Datos ModelUpdate Notifier ModelUpdate Manager XX Handler Data Access Objects Paciente EJB EstudioCab EJB Usuario EJB Model EJB (Estudio EJB) Test EJB XX Handler - Clases EstudioCabHandler EstuTestHandler PacienteHandler TestHandler SignInHandler UsuarioHandler El objeto StateMachine se encarga de la ejecución de todos los comandos necesarios para procesar las reglas de negocio de la aplicación. Es el responsable de actualizar el estado de los modelos en respuesta a un evento. Controla los accesos y coordina el procesamiento de eventos a través de diferentes modelos. Para poder cumplir con su objetivo, instancia un objeto handler (XXHandler) de acuerdo al evento que recibe, este objeto es el que se comunica con el Model Enterprise Bean (MEB) a los fines de actualizar los modelos de acuerdo al evento en cuestión. Aplicación TESTS 4-6

18 APLICACIÓN TESTS Capa EJB: El MEB se encargará de ubicar (JNDI) a los EJB que representen los diferentes modelos para actualizarlos. La actualización de los EJB se realizan por intermedio de los Data Access Objects (DAO) quienes se encargan de la comunicación con la capa EIS, utilizando la tecnología JDBC. El acceso a la capa EIS esta controlada por tres clases: xxdao: interface en la cual se definen los métodos para actualizar el modelo. xxdaoimpl: implementa los métodos definidos en la interface anterior, en el caso de que la comunicación se realice con una base de datos, detalla las sentencias SQL y realiza la conexión con la misma. xxdaofactory: obtiene vía JNDI la referencia del objeto DAO a utilizar. Una vez que los cambios fueron realizados en la capa EIS, el objeto StateMachine se encarga de actualizar los modelos activos en la aplicación, a los fines de poder reflejar en la aplicación los cambios antes efectuados. Esto lo realiza mediante el objeto ModelUpdateManager que tiene la tarea de informar la lista de modelos que se deben refrescar como consecuencia del evento procesado. Esta lista es tomada por el objeto ModelUpdateNotifier que se encuentra en la capa WEB, a los fines de completar la actualización de los modelos contenidos en la clase EstudioWebImpl. Aplicación TESTS 4-7

19 APLICACIÓN TESTS Capa EIS: La base de datos que conforma esta capa, está formada por las siguientes tablas: Roles Usuarios Pacientes Organizaciones Estudios Variables TiposTests Tests Estudios Detalle Pruebas Variables Pruebas Aplicación TESTS 4-8

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