Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales

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1 UNIVERSIDADE DA CORUÑA Departamento de Tecnoloxías da Información e as Comunicacións (TIC) Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales Manuel Álvarez Díaz mad@udc.es Noviembre 2006 [Actualización charla de Fernando Bellas curso 2005/06 (

2 Índice Arquitecturas características de las aplicaciones empresariales Tecnologías Java EE Alternativas a Java EE Patrones Arquitectónicos Model-View-Controller Layers Referencias Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 2

3 Características de las aplicaciones empresariales (1) Acceso a bases de datos (BD) Normalmente con BD relacionales Transaccionales Propiedades ACID (Atomicity-Consistency-Isolation-Durability) Escalables Deberían poder soportar más carga de trabajo sin necesidad de modificar el software (sólo añadir más máquinas) Disponibilidad Idealmente no deben dejar de prestar servicio Seguras No todos los usuarios pueden acceder a la misma funcionalidad Integración Es preciso integrar aplicaciones construidas con distintas tecnologías Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 3

4 Características de las aplicaciones empresariales (y 2) Tipo de interfaz De entorno de ventanas (clientes standalone): Normalmente sólo tiene sentido en intranets Web: En Internet y en intranets Separación clara entre la interfaz gráfica y el modelo Modelo: encapsula la lógica de negocio El modelo debería ser reusable con distintas interfaces gráficas Interfaz gráfica 1 cu 1 eventos de usuario Gestor de Eventos Acciones a Ejecutar... cu 2 Modelo Base de Datos cu n Interfaz gráfica m Arquitecturas multi-capa casos de uso Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 4

5 Una aplicación con clientes standalone Arquitectura en dos capas (1) Capa 1 Capa 2 Int. gráfica Modelo Base de datos Intranet Int. gráfica Modelo Int. gráfica Modelo Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 5

6 Problema Una aplicación con clientes standalone Arquitectura en dos capas (y 2) Cambios en la implementación de la capa modelo => recompilación de toda la aplicación y reinstalación en clientes Cambios de drivers de acceso a la BD Cambios en la lógica del modelo Cambio de tipo de BD Solución Modelo en servidor intermedio Un cambio en la implementación del modelo sólo afecta al servidor Clientes standalone Sólo disponen de la interfaz gráfica Acceden al servidor que implementa el modelo Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 6

7 Una aplicación con clientes standalone Arquitectura en tres capas Capa 1 Capa 2 Capa 3 Int. gráfica Modelo Serv. modelo Base de datos Int. gráfica Intranet Int. gráfica Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 7

8 Una aplicación web Arquitectura en tres capas Capa 1 Capa 2 Capa 3 Navegador Int. web Modelo Base de datos Serv. ap. web Navegador Internet/ Intranet Navegador Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 8

9 Una aplicación web Arquitectura en cuatro capas Navegador Capa 1 Capa 2 Capa 3 Capa 4 Int. web Serv. ap. web Modelo Serv. modelo Base de datos Navegador Internet/ Intranet Navegador Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 9

10 Comentarios Para una aplicación web, la arquitectura en tres capas es más eficiente En la arquitectura en tres capas, la comunicación entre la interfaz gráfica y el modelo es local En la arquitectura en cuatro capas, la comunicación entre la interfaz gráfica y el modelo es remota Cómo conseguir escalabilidad y disponibilidad? Replicando servidores Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 10

11 Qué es Java EE? Java EE es un conjunto de especificaciones de APIs Java para la construcción de aplicaciones empresariales La mayor parte de las abstracciones de las APIs corresponden a interfaces y clases abstractas Existen múltiples implementaciones de distintos fabricantes, incluso algunas OpenSource Una aplicación construida con Java EE no depende de una implementación particular Sitio central: Es necesario distinguir entre J2ME (Java 2 Platform, Micro Edition) renombrado a Java ME Conjunto de tecnologías y especificaciones destinadas a dispositivos tales como teléfonos móviles, PDA's,... J2SE (Java 2 Platform, Standard Edition) renombrado a Java SE Para aplicaciones y applets J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition) renombrado a Java EE Se apoya en Java SE Con el paso del tiempo, algunas APIs de Java EE se pasaron (y quizás se sigan pasando) a Java SE Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 11

12 API Java SE 5 Proporciona un entorno para el desarrollo de aplicaciones Java de Desktop y applets. Contiene un compilador, herramientas, entornos de ejecución y APIs Java que permiten escribir, probar y ejecutar applets y aplicaciones. Tiger Octubre 2004 Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 12

13 API Java EE 5 Define un estándar para el desarrollo de aplicaciones empresariales multicapa basadas en componentes. Se basa en Java SE y proporciona servicios, herramientas y APIs Mayo 2006 adicionales para soportar el desarrollo simplificado de aplicaciones empresariales. Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 13

14 Principales tecnologías proporcionadas por Java EE Cada uno de los componentes de Java EE se ejecuta en un contenedor apropiado. Un contenedor es el entorno de ejecución para un componente, que le proporciona acceso a una serie de servicios, entre los que se encuentran: Seguridad Gestión de transacciones Directorio de nombres JNDI Conectividad remota De esta forma el desarrollador de componentes se centra en la resolución de los problemas de lógica de negocio. Para que un componente pueda ser ejecutado, debe de ser previamente deployado en el contenedor correspondiente de un servidor Java EE. Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 14

15 Principales tecnologías proporcionadas por Java EE Características de las aplicaciones Empresariales Acceso a Bases de Datos: API JDBC (Java SE) Aplicaciones Transaccionales/Escalables/Disponibles/Seguras/Multicapa (derivadas de la arquitectura Java EE): Componentes que se ejecutan en la máquina cliente Aplicaciones Cliente Applets Browser (aplicaciones web) Componentes que se ejecutan en la máquina servidora Contenedor Web:» Componentes Web: API Servlets/JSPs/JSTL Contenedor EJB:» Componentes de lógica de negocio (modelo) Componentes EJB Integración de Aplicaciones Heterogéneas API XML (Java SE) API Servicios Web Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 15

16 Principales tecnologías proporcionadas por Java EE Múltiples capas... Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 16

17 JDBC (Java SE) Acceso a Base de Datos JDBC (1) API para acceso a bases de datos relacionales El programador puede lanzar queries (consulta, actualización, inserción y borrado), agrupar queries en transacciones, etc. Permite implementar la capa modelo Conceptos JDBC El programador siempre trabaja contra los paquetes java.sql y javax.sql. Para poder contectarse a la BD y lanzar queries, es preciso tener un driver adecuado a ella Un driver suele ser un fichero.jar que contiene una implementación de todas las interfaces de la API de JDBC Nuestro código nunca depende del driver, dado que siempre trabaja contra los paquetes java.sql y javax.sql Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 17

18 Drivers JDBC Acceso a Base de Datos JDBC (2) Aplicación Java java.sql javax.sql API JDBC JDBC Driver Manager Driver JDBC-ODBC Driver Java Driver JDBC-Net Driver Java API Driver JDBC Nativa Drivers ODBC API Nativa BD Servidor con API Genérica Implementaciones Driver JDBC Protocolo de acceso propietario a una base de datos Base de Datos Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 18

19 Acceso a Base de Datos JDBC (3) DriverManager +m anages 0..n <<Interface>> Driver <<instantiate>> <<Interface>> Connection <<instantiate>> <<Interface>> Statement <<instantiate>> <<Interface>> ResultSet Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 19

20 Acceso a Base de Datos JDBC (y 4) Idealmente, si nuestra aplicación cambia de BD, no necesitamos cambiar el código; simplemente, necesitamos otro driver Sin embargo, desafortunadamente las BDs relacionales usan distintos dialectos de SQL ( a pesar de que en teoría es un estándar!) Tipos de datos: varían mucho según la BD Generación de identificadores: secuencias, autonumerados, etc. Solución Usaremos interfaces para el acceso a BD, de manera que se puedan construir adaptadores para distintas BDs, proporcionando implementaciones por defecto con SQL estándar cuando sea posible Otros conceptos relacionados DriverManager vs DataSource JNDI (Java Naming and Directory Interface) Pool de conexiones Transacciones Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 20

21 Tecnologías Web (1) Aplicación web Aplicación que corre en al menos un servidor y a la que el usuario accede desde un cliente de propósito general (ej.: navegador en un PC, teléfono WAP, etc.) La comunicación en la Web gira en torno al protocolo HTTP Protocolo de nivel de aplicación Funciona sobre TCP Usa el puerto 80 por defecto Modelo petición/respuesta No tiene estado Al igual que SMTP, es un protocolo ASCII, que usa MIME para transferir información no ASCII Acceso a la web desde dispositivos móviles WAP es una pila de protocolos que nada tiene que ver con TCP/IP WML es el lenguaje equivalente a HTML para móviles Es una aplicación de XML Lógicamente, tiene menos posibilidades gráficas Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 21

22 Objetivo que se pretende Separación de roles Tecnologías Web (2) Personas que realizan el aspecto gráfico => diseñadores gráficos o similares Conocimientos de diseño gráfico y herramientas para generación de HTML y WML Personas que implementan el controlador y el modelo => informáticos Conocimientos de diseño e implementación Se deberían poder usar directamente las herramientas de diseño de páginas web Las actualizaciones al aspecto gráfico no deben provocar un rearranque del servidor Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 22

23 Tecnologías web (Java EE) Tecnologías Web (3) APIs: Servlets, páginas JSP y JSTL Permiten implementar la interfaz gráfica (vista+controlador) de una aplicación web Contenedor de aplicaciones web Navegador Aplicaciones web (int. gráf. + modelo ) JDBC BD NOTA: Contenedor = servidor Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 23

24 Tecnologías Web (y 4) Un servlet es una clase Java que puede recibir peticiones (normalmente HTTP) y generar una salida (normalmente HTML, WML o XML) Los servlets que conforman una aplicación web se ejecutan en un servidor de aplicaciones web (contenedor) Cada servlet se puede asociar a uno o más URLs Paquetes javax.servlet y javax.servlet.http Una página JSP (Java Server Page) es un tipo especial de servlet (javax.servlet.jsp y javax.servlet.jsp.tagext) orientado a generar el texto de la interfaz gráfica Tiene el aspecto de una página HTML Puede incluir scriptlets (scripts) para generar HTML dinámicamente Típicamente los scriptlets se escriben en Java JSTL (JSP Standard Tag Library) es una librería estándar de tags que pueden utilizarse en páginas JSP. Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 24

25 Capa Modelo Componentes EJB (Java EE) Automatizan la persistencia: API de persistencia: Permite mapear clases persistentes ( llamadas entidades ) a una Base de Datos relacional Alternativa de más alto nivel que JDBC Dan soporte a la implementación de fachadas del modelo Session Beans Pueden tener interfaz local y/o remota Enfoque declarativo Se declaran las clases que son persistentes Se declaran las operaciones que son transaccionales y los aspectos de seguridad Facilidad de desarrollo Al menos con EJB Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 25

26 Arquitectura multi-capa (1) Arquitectura de una aplicación con clientes standalone Contenedor de componentes EJB Ap. Standalone (int. gráfica) Componentes EJB (modelo) BD Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 26

27 Arquitectura multi-capa (2) Arquitectura de una aplicación web con un contenedor completo Java EE (tres capas) Contenedor Java EE Navegador Aplicaciones web (int. gráf.) Componentes EJB (modelo) BD Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 27

28 Arquitectura multi-capa (y 3) Arquitectura de una aplicación web con un contenedor web y un contenedor de EJB (quizá de distinto fabricante) Si los dos contenedores corren en la misma máquina física, se pude considerar como una arquitectura en tres capas. En general, es mejor la alternativa anterior Contenedor de aplicaciones web Contenedor de componentes EJB Navegador Aplicaciones web (int. gráf.) Componentes EJB (modelo) BD Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 28

29 XML (1) APIs para XML XML - extensible Markup Language ( ) Lenguaje de tags (similar en sintaxis a HTML) Es extensible (no dispone de tags predefinidos) Permite expresar datos y no aspecto visual (a diferencia de HTML) Ejemplo <?xml version= 1.0 > <forecasts> <city name="cor"> <forecast type="sunny" day="1 month= 10 year= 2001"/> <forecast type="foggy" day="2 month= 10 year= 2001"/> </city> <city name="lug"> <forecast type="rainy" day="1 month= 10 year= 2001"/> <forecast type="rainy" day="2 month= 10 year= 2001"/> </city>... </forecasts> Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 29

30 APIs para XML (cont) XML (2) Campos de aplicación (... entre muchos otros...) Intercambio de datos entre aplicaciones heterogéneas Configuración de aplicaciones Generación de aspecto visual (ej.: HTML, PDF) a partir de los datos Bases de datos Parsers XML (XML objetos + [validación estructura]) SAX Simple API for XML Es un pequeño framework basado en eventos El programador proporciona uno o varios objetos callback a los que el parser llamará cada vez que ocurra un evento de interés (apertura de un tag, cierre de un tag, un error, etc.) DOM Document Object Model Construye una representación (un árbol) en memoria del documento El programador puede acceder a los datos del documento recorriendo el árbol Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 30

31 XML (3) SAX DOM Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 31

32 APIs para XML (cont) XML (4) Las APIs de SAX y DOM están estandarizadas y existen un gran número de implementaciones para distintos lenguajes Ej.: Apache Software Foundation proporciona Crimson (SAX y DOM sólo para Java), Xerces (SAX y DOM) y Xalan (XSL) En el caso de Java, familia de paquete org.xml.sax y org.w3c.dom (básicamente contienen interfaces y clases abstractas) Lo que no está estandarizado es cómo crear instancias de los parsers JAXP - Java API for XML Processing (Java SE) API Java para procesamiento de documentos XML Incluido en Java SE 1.4 Familia de paquetes java.xml.{parsers, transform} Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 32

33 APIs para XML (cont) JAXP XML (y 5) Define una API para trabajar con parsers SAX, DOM y transformaciones XSL Proporciona factorías para crear instancias de parsers y transformadores XSL de manera portable Existen un gran número de implementaciones que proporcionan adaptadores para JAXP Ej.: Crimson, Xerces y Xalan Sun proporciona una implementación de JAXP por defecto: Crimson y Xalan. Es posible utilizar otras implementaciones vía configuración Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 33

34 Servicios Web (1) Enfoque REST: peticiones directas HTTP, respuestas XML Se han estandarizado una serie de protocolos basados en XML que permiten el intercambio de información en un entorno distribuido Cuentan con el respaldo de todos los fabricantes de tecnología (Sun, Oracle, IBM, Microsoft, etc.) También existen APIs para los lenguajes de programación más usuales, que facilitan el envío y recepción de mensajes En general, las APIs no son estándares, sin embargo ello no afecta a la interoperabilidad (porque los protocolos están estandarizados) En Java, las APIs se estandarizan Un Servicio Web es un servicio ofrecido a través de la web, que usa los anteriores protocolos y APIs para recibir peticiones y enviar las correspondientes respuestas Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 34

35 Servicios Web (y 2) APIs para integración de aplicaciones heterogéneas Principalmente APIs para Servicios Web Tecnologías basadas en XML para la integración de aplicaciones heterogéneas Un servicio Web ofrece un conjunto de operaciones que pueden ser invocadas por clientes remotos, independientemente de la tecnología en la que estén implementados el servidor y el cliente Protocolo de comunicación: SOAP Estandarizado por W3C ( ) Utiliza XML para el intercambio de información Conceptualmente permite enviar peticiones/respuestas en XML (normalmente sobre HTTP) Definición de la interfaz del servicio: WSDL Estandarizado por W3C ( ) Existen APIs para los lenguajes más usuales Disponible para Java EE,.NET y LAMP Cliente Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 35 SOAP Servicio Web Servidor

36 Implementaciones de Java EE (1) Existen un gran número de fabricantes que venden servidores de aplicaciones certificados Java EE Lista completa en Algunos ejemplos BEA WebLogic Server: IBM WebSphere ApplicationServer: Sun Java System Application Server: Oracle Application Server: Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 36

37 Implementaciones de Java EE (y 2) Implementaciones OpenSource Tomcat (proyecto de Apache): Contenedor de aplicaciones web JBoss: Contenedor Java EE GlassFish: Contenedor Java EE OpenEJB: Contenedor de EJB Geronimo: Contenedor Java EE Portabilidad Si una aplicación sólo usa las APIs estándares => es posible instalarla sobre cualquier servidor de aplicaciones conforme a Java EE No se depende de un fabricante! Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 37

38 .NET Alternativas a Java EE (1) Define un Common Language Runtime (CLR) y un IL (Intermediate Language) al que todos los lenguajes conformes a.net compilan Idea similar a la máquina virtual de Java y a los bytecodes generados por el compilador de Java, respectivamente Lenguajes Visual Basic.NET, Visual C++.NET, Visual C#.NET, Visual J#.NET, etc. Tecnologías ADO.NET, ASP.NET, COM+: similares en concepto a JDBC, JSP y EJB (parcialmente), respectivamente Son una mejora de sus versiones anteriores (ADO, ASP, COM, etc.) APIs para XML y servicios Web Implementaciones Principalmente la de Microsoft También Mono (Open Source): Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 38

39 LAMP Alternativas a Java EE (y 2) Linux + Apache + MySQL +Perl/PHP/Python Perl/PHP/Python Lenguajes tipo Script Acceso a base de datos Tecnologías web Soporte para XML y servicios Web Requiere menos conocimientos técnicos que Java EE o.net Y la calidad del software? Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 39

40 Patrones arquitectónicos MVC y Layers (1) Cómo se debe diseñar una aplicación empresarial para que sea mantenible y contenga partes reusables? Debería estar diseñada siguiendo la arquitectura que fijan los patrones arquitectónicos Model-View-Controller (MVC) y Layers F. Buschmann, R. Meunier, H. Rohnert, P. Sommerlad, M. Stal, Pattern-Oriented Software Architecture: A System Of Patterns, John Wiley and Sons, Un patrón arquitectónico es un patrón de alto nivel que fija la arquitectura global de una aplicación Posteriormente, el diseño hará uso de patrones de diseño para resolver problemas específicos Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 40

41 Patrones arquitectónicos MVC y Layers (2) Patrón arquitectónico MVC Separación clara entre el modelo (lógica de negocio) y la vista (interfaz gráfica), gracias a un controlador que los mantiene desacoplados Ventajas: El modelo es reusable con distintas vistas (ej.: una vista web y una con interfaz de ventanas) División clara de trabajo entre los miembros de un equipo, que estará formado por personas con distintos niveles de especialización Patrón arquitectónico Layers El software está estructurado en capas Permite ocultar las tecnologías que usa nuestro software Cuando hay un cambio de versión en una de ellas (o incluso se reemplaza por otra distinta), no tiene impacto sobre las capas superiores División clara de trabajo entre los miembros de un equipo Dará soporte a la arquitectura MVC Ej.: tanto la vista como el controlador nunca conocerán las tecnologías que usa la implementación del modelo Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 41

42 Capas de una Aplicación Web Java EE: MVC+Layers Vista HTML + JSP + JSTL Controlador Servlets Interfaces con Casos de Uso (lógica de negocio) Modelo Plugin: Plain RMI EJB Interfaces para Acceso a Datos Plugin: JDBC XML Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 42

43 Libros Referencias (1) J. Crupi, D. Alur, D. Malks, Core J2EE Patterns, 2nd edition, Prentice Hall, 2003 F. Marinescu, EJB Design Patterns, John Wiley & Sons, 2002 G. Reese, Database Programming with JDBC and Java, 2nd edition, O. Reilly, 2000 E. R. Harold, W. S. Means, XML in a Nutshell: A Desktop Quick Reference, O. Reilly, 2001 B. McLaughlin, Java and XML, 2nd edition, O. Reilly, 2001 H. Bergsten, JavaServer Pages, 3rd edition, O. Reilly, 2003 Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 43

44 Libros (cont) Referencias (2) T. Husted, C. Dumoulin, G. Franciscus, D. Winterfeldt, Struts in Action, Manning, R Patel, G. Brose, M. Silverman, Mastering Enterprise Java Beans, 3.0, John Wiley & Sons, 2006 B. Burke, R. Monson-Haefel, Enterprise JavaBeans 3.0, 5th edition, O. Reilly, 2006 R. Andrew, D. Shafer, HTML Utopia: Designing Without Tables Using CSS, Sitepoint Pty Ltd, 2006 J. Zeldman, Designing with Web Standards, 2th edition, New Riders, 2006 J. McGovern, S. Tyagi, M. E. Stevens, S. Mathew, Java Web Services Architecture, Morgan Kaufmann, 2003 Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 44

45 Sitios Web Referencias (3) Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 45

46 Referencias (y 4) Asignaturas en la Facultad de Informática de la UDC Integración de Sistemas 5º Ingeniería Informática Se centra en el diseño e implementación de aplicaciones empresariales con Java EE y.net. Transparencias y código disponibles Análisis y Diseño Orientado a Objetos Optativa 2º ciclo, Ingeniería Informática Se centra en diseño e implementación con servicios Web con Java EE Transparencias y código disponibles Transparencias de esta charla disponibles en Noviembre 2006 Introducción al Desarrollo de Aplicaciones Empresariales 46