Obsah
Předmět PA165 Vývoj programových systémů v jazyce Java je magisterským předmětem určeným pro zájemce o hlubší proniknutí do principů výstavby rozsáhlejších programových systémů na platformě Java.
kvalitního návrhu rozsáhlých systémů (jak navrhnout architekturu, jakou zvolit infrastrukturu/rámec...),
jejich tvorby (jaké zásady, nástroje,...)
testování (při vývoji, zavádění a v provozu),
refaktoringu (=zlepšování kódu bez změny funkcionality),
ladění výkonu (optimalizace)
TENTO PŘEDMĚT NENÍ O JAVĚ, ALE O NÁVRHU ROZSÁHLÝCH APLIKACÍ - Java je ale vhodná platforma, kde to ukázat...
Dvouhodinová přednáška - Po od 18.00 v A107
Dvouhodinová cvičení v nové učebně B130 (v přízemí "za halou")
Nedílnou součástí je řešení projektu - ve cvičení s možností konzultací nebo ve volném čase
Na doplnění - pro závazné zvládnutí základních postupů - jsou zařazeny dvě úlohy zadávané (příp. i řešené) na cvičeních
Těžištěm předmětu je samostatná práce na projektech. Společně zadávaných úloh je proto minimum a znamenají jen 15 bodů.
Projekty jsou koncipovány jako týmové (čtyřčlenné týmy).
Tematicky vždy pokrývají netriviální část z celkového obsahového záběru předmětu a musí tomu být i technologicky přizpůsobeny.
Zadání projektu stanovuje nebo schvaluje cvičící.
Zadání projektů mohou souviset/navazovat s tématem bakalářské/diplomové práce nebo práce v rámci výzkumného projektu.
Student při ní musí prokázat dobrý přehled ve studované problematice s tím, že principy a technologie, které aplikoval při řešení projektu, musí zvládnout do větší hloubky.
Sylabus předmětu PA165 v IS.
Průběžné informace k obsahu přednášek a cvičení naleznete:
v osnově předmětu - IS
na wiki předmětu - http://kore.fi.muni.cz:5080/wiki/index.php/PA165
Trendem dneška jsou agilní metodiky vývoje s důrazem na práci v týmu, kolektivní vlastnictví kódu, důsledné testování, kvalitu kódu.
Trendem nejsou jen "těžké" technologie disponující "neomezenou" škálovatelností, distribuovaností, robustností,... (EJB).
Při řešení jednodušších problémů mají své místo "lehké" postupy (ORM - Java Persistence API, Hibernate...).
Z praktického hlediska poznáte oboje: Hibernate (Object-relational Mapping system) a EJB 3.0
Mezi platformami podnikových i jiných - nejen Java EE - aplikací zastávají význačné místo webové aplikace:
jsou většinou klient/server, zde řešíme hlavně serverovou část, ale stále více se pozornost obrací i na klientskou část (využívající asynchronní komunikaci - AJAX)
v úvodu poznáte hlavní serverové webové technologie platformy Java EE (servlety, JSP), jejich tvorbu a nasazení
a rovněž prostředí pro jejich běh (javové webové kontejnery - Tomcat, Jetty)
Vývoj se kromě triviálních aplikací dnes děje za pomocí webových rámců (web frameworks).
Rámce řeší "kde co": od podpory prezentační vrstvy (šablony, validace vstupů, lokalizace), aplikační logiky (řízení toku výpočtu, Aspect-oriented Programming, testování), až po datovou vrstvu (např. perzistenci javových objektů) a bezpečnost aplikací (JAAS, Acegi)
Proto v jedné přednášce poznáte rámec Struts (starý, dobrý, známý...).
Existují i velmi moderní "lehké" rámce (Spring).
Trendem je umožnit vývojáři soustředit se na samotnou podstatu, tj. aplikační logiku, a ostatní (perzistenci, transakce, lokalizaci, prezentaci...) ponechat na vývojovém a běhovém prostředí.
Trendem je nabídnout uživatelům webových aplikací stejný komfort obsluhy jako u aplikace desktopové:
používá se asynchronní komunikace prohlížeč (tj. klientská část) - server
(= uživatel nemusí klikat "Submit" a čekat, aplikace komunikuje na pozadí, "tahá si" potřebná data, sama aktualizuje formuláře...)
vyžaduje tedy (přenositelné) skriptování na straně klienta
zastřešující označení je Asynchronous JavaScript + XML = AJAX (i když se v reálu XML úplně vždy nevyužívá...)
existuje řada knihoven, které to již umí
Enterprise JavaBeans jsou odjakživa "vlajkovou lodí" platformy Java EE.
Představují ucelené řešení aplikační, perzistenční i části prezentační vrstvy rozsáhlých Java EE aplikací.
Do verze 3.0 byly technologií mocnou, robustní, škálovatelnou.
Nyní (od 3.0) jsou i (relativně) snadno použitelnou - vč. podpory v IDE jako je NetBeans.
Pro integraci nezávislých systémů (tj. vytvoření "konfederace" IS) je vhodnou platformou systém řízení zpráv (Messaging System).
systémy existují nadále nezávisle
mohou si asynchronně vyměňovat zprávy (možnost zajištění doručení, perzistence zpráv...) prostřednictvím speciálního middleware - systému řízení zpráv
Java poskytuje rozhraní JMS (Java Messaging System) nabízející řadu implementací - i open-source/zdarma.
Důraz je dnes kladen na integrovatelnost a znovupoužitelnost - nikoli objektů či komponent, ale rovnou jejich funkcionality - reprezentované službami.
rozsáhlé podnikové systémy se budují na architekturách orientovaných na služby
problémem je interoperabilita (technické aspekty), podpora middlewarem (Enterprise Service Bus), ale stále více i vazba na podnikové procesy (Business Processes)
= máme služby, úkolem je je "rozehrát, dirigovat" - service orchestration
Základní technologií servisně orientovaných architektur jsou webové služby (Web Services), většinou na bázi SOAP (Simple Object Access Protocol).
Ne vždy je nutné/vhodné používat "těžké" WS technologie jako je SOAP.
Pro jednoduchá řešení se nabízejí (i v Javě realizovatelné) služby na bázi architekturních principů REST (REpresentational State Transfer):
vše je zdroj (resource), vč. zdrojů malých (fine-grained)
zdroj je adresovatelný URI (fakticky URL)
zdroje mají své reprezentace (digitální podoby, např. XML, HTML, obrazová data)
aplikace komunikují výměnou těchto reprezentací
aplikace mohou být zároveň servery (poskytují zdroje) i klienty (potřebují jiné zdroje)
využívá se jednoduché komunikace - základní HTTP (metody GET, POST, PUT, DELETE znamenají čti, vytvoř, změň a smaž zdroj)
výhoda je v kešovatelnosti, škálovatelnosti... HTTP technologie je dobře a komplexně zvládnutá (to se o SOAP říci nedá)
rovněž režie REST je oproti SOAP malá
Dnes lze testovat "cokoli" nad Java EE:
datová vrstva (DBUnit)
aplikační vrstva (JUnit a nástavby, Artima SuiteRunner...)
prezentační vrstva (JWebUnit)
a mnoho dalších nástrojů
Specifickým testovacím postupem je použití tzv. Mock-objects (zástupných objektů) umožňujících testování jednotek (např. servletu nebo JDBC klienta) i mimo reálné aplikační prostředí - je to mnohem pohodlnější, dynamičtější, rychlejší...
Aplikace se nebudují jako monolity, důraz je kladen na znovupoužitelnost v nových kontextech a na interoperabilitu mezi platformami
Nejen webové služby (klasické, SOAP-based) jsou nástrojem k přímé a snadné integrovatelnosti:
Portlets
REST webové služby
systémy řízení zpráv - JMS
vznikají i rozsáhlé middlewarové infrastruktury: OSGi™ - The Dynamic Module System for Java™
Zásadou je "Continuous Integration" - metodická zásada nutící vývojáře produkovat kontinuálně rostoucí, přitom stále bezchybný kód i rozsáhlých systémů.
Cílem je produkovat snadno znovupoužitelné a integrovatelné služby řešící dílčí, dobře definované úlohy.
Trendem není rigidní vývoj typu "vodopád", ale aktivní participace vývojářů a uživatelů během celého vývojového cyklu.
ideální jsou tedy agilní metodiky
s důkladným testováním na všech úrovních (testy jednotek, integrační testy, testy použitelnosti)
důraz ja na týmovou práci s odpovídajícími nástroji (sdílení kódu, testů)
využívání "sdílené zkušenosti" - vzory (nejen klasické objektové návrhové vzory - GoF, ale i vzory analytické a implementační - např. v EJB) a osvědčené praktiky
důraz je na kontinuálnost - kvality kódu - Refactoring, integrovatelnosti - Continuous Integration
Pod vývojovým nástrojem si nelze představit jen integrované prostředí, kde se aplikace "nakliká" (NetBeans, Eclipse, IDEA...).
Patří sem také dílčí (řádkové) nástroje pro jednotlivé úlohy vývoje:
prostředí pro správu zdrojů a týmový vývoj - Subversion či klasické CVS nebo profesionální ClearCase
prostředí pro sestavování, testování, dokumentaci, distribuci aplikací - Maven či klasický Ant
prostředí pro skriptování - JavaScript, Groovy, JRuby...
prostředí pro tzv. Domain-driven Development - Trails, Grails, Ruby on Rails
Testování se stává integritní součást vývoje. V komerčních, podnikových, IS stejně jako při vývoji open-source. Patří k "dobrému tónu".
Opět není cílem použít jednu předchystanou sadu technologií a nástrojů, ale umět si z velkého množství stávajícího "materiálu" vybrat.
Role systémových architektů je extrémně důležitá.
Realizují se řešení na bázi zcela "lehkých" technologií ("lehké" aplikační rámce, ORM místo EJB, jednoduché REST služby místo SOAP...).
Naproti tomu existují komplexní vývojová a aplikační prostředí pomáhající realizovat rozsáhlé systémy "z jedné vody"/jednoho prostředí (NetBeans, jboss).
...
Někdy se "skriptuje", navrhuje stylem RAD (Rapid Application Development), jindy se používají "těžké" technologie a mocné nástroje.
Nerozpakujeme se navrhnout architekturu nad kombinací prostředí (Java + skriptovací jazyk, Java + .NET služby...)
Cílem tohoto předmětu je dát základní orientaci v této džungli...