PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO KATEDRA INFORMATIKY DIPLOMOVÁ PRÁCE. Srovnání webových frameworků Petr Novosad

Transkript

1 PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO KATEDRA INFORMATIKY DIPLOMOVÁ PRÁCE Srovnání webových frameworků 2013 Petr Novosad

2 Anotace Cílem práce je vypracování odborné studie hodnotící a porovnávající vybrané webové frameworky (aplikační rámce pro tvorbu webu). Vybrané frameworky budou nad různými platformami. V rámci řešení bude ve všech frameworcích vzorově vytvořena vhodná modelová aplikace demonstrující různé aspekty a (pokročilejší) možnosti frameworků, jako např. snadnost vytvoření aplikace (včetně uživatelské podpory pro framework), nabízená funkcionalita (dynamické webové prvky, práce s databází, zabezpečení aj.), dostupná dokumentace apod.

3 Děkuji vedoucímu práce, Mgr. Janu Outratovi, Ph.D. za vedení mojí diplomové práce, cenné rady a čas obětovaný při konzultacích.

4 Obsah 1. Úvodní slovo 6 2. Úvod do webových frameworků Programování webových aplikací Framework Výběr frameworku Architektura MVC Srovnávané frameworky Ruby on Rails Nette Django Porovnání obecných aspektů frameworků Instalace a spuštění Ruby on Rails Nette Django Shrnutí API a Tutoriály Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Rozšiřující nástroje Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Podpora komunity Dostupnost serverů v ČR Ruby on Rails Nette Django Testovací aplikace Společné rysy frameworků DRY REST Omezení aplikace Servery Webové prohlížeče

5 4.3. Prostředí pro testování Operační systém Verze platforem a frameworků Popis aplikace Popis funkcionality Způsoby řešení Ruby on Rails Nette Django Uživatelské rozhraní Porovnávání jednotlivých aspektů týkajících se testovací aplikace Práce s databází Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Vytváření MVC konkrétní aplikace Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Formuláře a ověřování Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Ajax a jquery Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Prezentace dat a DRY Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Autentizace a autorizace Ruby on Rails Nette Django Shrnutí

6 5.7. Odesílání ů Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Ladící nástroje Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Serializace Ruby on Rails Nette Django Shrnutí CSS Ruby on Rails Nette Django Shrnutí Rychlost vytvoření aplikace Ruby on Rails Nette Django Shrnutí práce s frameworky Práce s jednotlivými frameworky Nette Ruby on Rails Django Výběr frameworku a doporučení Závěr 74 Conclusions 75 Reference 76 A. Obsah přiloženého CD 77 6

7 Seznam obrázků 1. Schéma MVC architektury MVC architektura - interakce s uživatelem Základní kostra aplikace Ruby on Rails Základní kostra aplikace Nette Základní kostra aplikace Django Návrh aplikace Nastylovaná tabulka Výjimka Ruby on Rails Výjimka Nette Debugger Bar Výjimka Djanga

8 1. Úvodní slovo Od roku 1996 se stavá HTML standard, se kterým přichází požadavek dynamického webu. Tomuto standardu se začaly přizpůsobovat tehdejší platformy. Postupy řešení implementací se začaly opakovat, a proto začaly vznikat frameworky (pracovní rámce), které usnadnily programátorům práci. Nyní je tvorba webu jedno z nejčastějších odvětví praktického programování. V této práci bude rozebrán vývoj tří hojně užívaných frameworků. Cílem práce je jednotlivé frameworky porovnat a zjistit, které jsou vhodné pro ta která konkrétní užití. V této práci se budeme snažit o co nejvíce objektivní pohled, a to i přesto, že s Ruby on Rails mám největší zkušenosti a denně s tímto nástrojem pracuji. 2. Úvod do webových frameworků 2.1. Programování webových aplikací Webové aplikace se používají nejen v rámci internetu, ale také v rámci podnikových sítí intranetů. Důvodů, proč se od klasického programování stále více přechází na programování webových aplikací, je hned několik. Z pohledu koncových uživatelů není potřeba žádná instalace, nejsou žádné nároky na minimální konfiguraci koncového počítače, ani dokonce omezení operačního systému. Aplikace se totiž nachází na serveru a uživatelé k tomuto programu přistupují skrze internetový prohlížeč. Z pohledu programátora je usnadnění v uživatelském rozhraní, jelikož veškeré UI je zobrazováno přes HTML kód, případně s kaskádovými styly. Další rozšíření tohoto rozhraní je dáno Javascriptem a jeho rozšířením jquery, pomocí kterých vytváříme dynamické prvky. Díky překladu aplikace do HTML kódu vznikly nové architektury aplikací a právě jedna z těchto nových architektur je v diplomové práci popsána a využita. Tyto webové aplikace by však neměly být výpočetně náročné, protože jsme omezeni ve většině případů rychlostí internetu, případně rychlostí sítě. Zkusme si představit, že by byla například aplikace typu photoshop ovládána přes toto rozhraní; museli bychom neustále čekat na odeslání informací na serveru a ze serveru u několika megabytových obrázků. Nicméně v dnešní době je většinová poptávka po nepřílíš výpočetně náročných aplikacích Framework Jelikož klasické programovací jazyky nebyly uzpůsobeny pro vytváření webových aplikací, bylo potřeba určitého rozšíření pro tento jiný styl programování. 8

9 Framework je softwarové rozšíření určité platformy, která se snaží tvořit co nejlepší nástroj pro práci s danou oblastí. Využívá základní principy dané platformy a přidává k nim podpůrné součásti, rozšířující funkce, knihovny, podporu pro návrhové vzory, návody pro konkrétní problémy apod Výběr frameworku Výběr frameworku nemusí být tak jednoznačný. Jako první prvkek výběru by měla být zkušenost programátora s určitou platformou, protože z ní vždy framework vychází a má stejný základ. Jako další kritérium výběru by měl být účel a rozsah aplikace. Některé frameworky mohou být zaměřeny na konkrétní oblast; to znamená, že v sobě mohou mít zahrnuto mnoho hotových součástí. Další kritérium může být existence konzole a případného testovacího nástroje. V neposlední řadě existuje možnost napsat si vlastní framework. Výhoda je, že bude vytvořen na míru a programátor může proniknout do pochopení konkrétní platformy mnohem více. Na druhou stranu existují u hojně využívaných frameworků komunity a fóra s rozborem konkrétních problémů a jejich možných řešení Architektura MVC Tato architektura je hojně využívaná až v posledních letech. Originální návrh je z roku 1979 a lze jej naleznout na této adrese: trygver/2007/mvc Originals.pdf. Dle je tato architektura jedním z nejpoužívanějších vzorů užívaných pro tvorbu webových aplikací. Všechny zde testované frameworky používají tuto architekturu. Architektura MVC je rozdělena na tři logické části: model - hlavní třída, její data a základní metody pro práci s nimi, view (pohled) - reprezentuje uživatelské rozhraní, controller (kontroler) - má na starosti aplikační logiku, tzn. pracuje s modelem, zpracovává uživatelské vstupy a aktualizuje pohled. Jak můžeme vidět na obrázku 1. kontroler zpracovává data modelu a pohled zobrazuje data modelu. Hlavní je vazba mezi kontrolerem a pohledem (někdy jednosměrná, někdy obousměrná). 9

10 Obrázek 1. Schéma MVC architektury Model nemůže nikdy mít vazbu na pohled ani na kontroler, velmi často je přímo propojen s tabulkou v databázi. Všechny akce, které se dějí v aplikaci, jako např. chyby, uživatelské vstupy, ajax, apod., zpracovává kontroler a předává zpět pohledu. Interakci s uživatelem můžeme vidět na obrázku 2.. Obrázek 2. MVC architektura - interakce s uživatelem Uživatel pracuje s aplikací skrze pohled. Jeho vstupy zpracovává kontroler Srovnávané frameworky Ruby on Rails Ruby on Rails (RoR) je založen na jazyce Ruby. Vytvořil jej programátor David Heinemeier Hansson při práci na projektu Basecamp. První verze vyšla v červenci 2004, ale práva na sdílení byla umožněna až v únoru V srpnu 2006 dosáhl framework mezníku, kdy společnost Apple uvedla, že budou využívat Ruby on Rals v operačním systému Mac OS X v10.5 Leopard. 10

11 Snaží se docílit maximální jednoduchosti a přehlednosti. Jelikož přinášejí abstraktní vrstvu na databázi, není třeba užití žádného SQL. Ruby se snaží, aby programování bylo zábavné a Rails tuto snahu dotahují téměř k dokonalosti. To v důsledku znamená jak spokojenější programátory, tak taky podstatně jednodušší možnost vyjádřit myšlenku, protože psaní v Rails je mnohem podobnější přirozenému jazyku než cokoliv jiného. Jakub Šťastný (2007) Ruby on Rails 2.0: Evoluce, nikoliv revoluce, V Ruby on Rails jsou napsány webové stránky jako např. Twitter, Github, Basecamp, Yellow Pages,... Základní vlastnosti Ruby on Rails: konvence má přednost před konfigurací tato vlastnost zahrnuje čitelnost a srozumitelnsot kódu, balíčkový systém gemů každý gem přestavuje rozšíření aplikace, které je velmi snadné, automaticky mapují URL na vnitřní řídící prvky aplikace to znamená jednoduché propojení uživatelského rozhraní a vrstvy, která zpracovává vstupy a výstupy uživatele, generátory RoR obsahují generátor pro každou hlavní část aplikace, který se spouští přes konzoli. 11

12 Základní kostra aplikace vypadá následovně: Obrázek 3. Základní kostra aplikace Ruby on Rails Hlavní aplikace se nachází v adresáři app. Zde jsou umístěny všechny modely, kontrolery a pohledy. Kromě nich zde najdeme soubory Javascriptu, kaskádových stylů a dále pomocné třídy pro práci s aplikací (mailers, helpers.) Mimo adresář app je důležitý také config, ve kterém se nastavují konfigurační soubory, soubory pro rozšíření a propojování kontrolerů a pohledů. Další důležitý adresář je db, ve kterém je uloženo a nastaveno vše, co se týká databáze. Za zmínku stojí také soubor Gemfile, do kterého přidáváme rozšíření aplikace, zmíněné gemy. RoR používá velkou škálu metod a klíčových slov, které mohou programátorovi ze začátku dělat problém, nicméně díky snaze RoR - dělat co nejvíce srozumitelný kód - se rychle zautomatizují. 12

13 Jeden z typických znaků RoR je umístění kódu do pohledů v bloku %%. Pokud by chtěl někdo začít s RoR, doporučuji zhlédnout a projít tutoriál Rails for Zombies na adrese zahrnující cvičení po každé kapitole Nette Framework Nette je založen na jazyku PHP. Autorem je David Grudl. Každý měsíc se koná neformální setkání příznivců Nette frameworku nazývané Poslední sobota, pořádané v Praze, Brně i na jiných místech. Nette má lehce poupravenou architekturu MVC na architekturu MVP (Model- View-Presenter), kde presenter jen volá model a výsledek předává pohledu. Naproti tomu presenter nezpracovává uživatelské vstupy. Pohledy nazývá jako šablony. V Nette jsou napsány webové stránky jako např. Root.cz, Slevomat.cz, Recepty.cz, Sedmička.cz, CSFD.cz... Základní vlastnosti Nette rychlost dle nezávislého testu, který provedl server root.cz je Nette jedním z nejrychlejších frameworků vůbec, rozšiřující ladící nástroj tento ladící nástroj se objevuje na každé stránce a zobrazuje základní informace, komponenty a znovupoužitelnost kódu komponenta je součást aplikace mající vlastní presenter a dá se volat kdekoli v aplikaci, Aktivní komunita uživatelů v ČR je to český framework, po republice se konají přednášky o Nette a existují česká fora řešící problematiku tohoto frameworku a často můžeme řešit problémy přímo s autorem, sandná rozšiřitelnost snaží se vést programátora k takovému návrhu aplikace, aby bylo možné její jednoduché rozšíření, podpora jmenných prostorů v PHP

14 Základní kostra aplikace: Obrázek 4. Základní kostra aplikace Nette V hlavním adresáři app se nachází komponenty, modely, presentery, šablony a konfigruační soubory. Dalším hlavním adresářem je www obsahující obrázky, soubory Javascriptu a kaskádových stylů. Nette vychází z PHP. Proto všichni, kteří se s PHP setkali alespoň okrajově, nebudou mít problém s tímto frameworkem začít pracovat. Výhoda Nette je svoboda, je pouze na programátorovi, do jaké míry framework využije. Pokud by chtěl někdo začít s tímto frameworkem, doporu- 14

15 čujeme tutoriál Píšeme první aplikaci na oficiálních stránkách Django Django je založen na jazyku Python. Byl vyvíjen už od roku 2003 jako součást redakčních systémů kansaského deníku Lawrence Journal-World. O dva roky později byl zdrojový kód otevřen a poskytnut široké veřejnosti pod liberální BSD licencí. Jedná se o živý projekt. Django označuje pohledy jako šablony. Základní vlastnosti Django automaticky generované administrační rozhraní má integrované uživatelské rozhraní pro práci s databází, výkonný šablonovací systém udržuje všechny kontrolery pohromadě v jednom souboru, vytváření tabulek v databázi skrze model definováním modelů můžeme vytvářet a měnit tabulky v databázi, generování formulářů z databázového modelu, automatická validace programátor nemusí ručně vytvářet formuláře ani kontrolu správnosti jednotlivých vstupů. 15

16 Základní kostra aplikace: Obrázek 5. Základní kostra aplikace Django V kořenovém adresáři se nachází konfigurační soubor a soubor pro propojení url adres s kontrolery urls.py. Adresář media obsahuje statické soubory jako jsou například kaskádové styly a obrázky. Šablony jsou umístěny v adresáři templates. Tato kostra nepředstavuje aplikaci, ale projekt, ve kterém se může nacházet více aplikací. Poslední adresář, který nebyl zmíněn, se nazývá votr. Zde se nalezají jednotlivé soubory, ve kterých definujeme modely, kontrolery a formuláře konkrétní aplikace projektu. Aplikace v jednom projektu mohou být navzájem propojené. Django obsahuje velké množství nástrojů pro usnadnění práce při vytváření aplikací. Pro každou součást existuje jeden společný soubor, ve kterém se tyto součásti definují. Pro začátek práce s tímto framworkem doporučujeme tutoriál na oficiálních stránkách Djanga 3. Porovnání obecných aspektů frameworků 3.1. Instalace a spuštění Jak bylo popsáno výše, všechny tyto frameworky jsou nezávislé na operačním systému, nicméně níže uvedený popis se týká pouze instalace na operační systém Ubuntu. 16

17 Ruby on Rails RoR využívá balíčkový systém gemů, které představují knihovny. Ppokud chceme využívat určité gemy, musíme vědět, na které verzi Ruby tyto gemy pracují. Nejprve musíme nainstalovat verzovací software pro Ruby. Použil jsem Ruby Version Manager (RVM), na oficiálních webových stránkách RVM je přehledný popis instalace pomocí několika příkazů v terminálu. Dále musíme v RVM nainstalovat verzi ruby, kterou chceme používat. Poté můžeme vygenerovat kostru aplikace přímo v terminálu příkazem rails new. Tato kostra obsahuje soubor Gemfile, který obsahuje seznam všech gemů apliakce včetně gemu rails, který představuje framework a kterému nastavíme požadovanou verzi (př.: rails, ) Dále musíme všechny gemy nainstalovat, případně nastavit v aplikaci. Provedeme v terminálu příkazem bundle install. Spuštění aplikace provedeme v terminálu příkazem rails server, nacházejícím se na adrese Nette Kromě PHP je potřeba nainstalovat Apache, který se stará o lokální server PHP. PHP a Apache lze najít v repozitáři systému, případně lze upravit složku, ze které se načítá lokální server (výchozí nastavení: /var/ Poté je potřeba z oficiálních webových stránek Nette stáhnout kostru aplikace (př. sandbox) a umístit ji do složky Apache pro localhost (/var/www/sandbox.) Samotný framework se nachází v knihovně stažené aplikace (př. /var/www/sandbox/lib/nette.) Aby fungoval lokální server, musí být spušťen Apache příkazem v terminálu sudo /etc/init.d/apache2 start. Spuštěná aplikace se nachází na adrese pro aplikaci sandbox Django Python i Django jsou umístěny v repozitářích systému. Pro spuštění lokálního serveru je nutno spustit konzoli Pythonu v terminálu příkazem python. V této konzoli pak můžeme vygenerovat základní kostru aplikace příkazem django-admin.py startproject. Aplikaci spustíme v terminálu příkazem python manage.py runserver na adrese Shrnutí Nejjednodušší instalaci má Django, nejsložitější RoR. Nicméně ani jedna z instalací není nijak zvláště složitá. 17

18 3.2. API a Tutoriály Ruby on Rails Ruby on rails má dobře popsanou API i s příklady na adrese api.rubyonrails.org/, jedinou nevýhodou je, že funkce, které mají základ v Ruby v tomto API nenajdeme. Musíme je hledat v API jazyka Ruby. Pokud jde o tutoriály, tak hlavní web obsahuje základní funkce a návody s přehledným popisem a příklady. Protože využíváme gemy, které nejsou základní součástí, existují tři základní webové stránky. Na adrese zadáme klíčové slovo a zobrazí se seznam gemů, seřazený podle poslední aktualizace. Na stránce jsou zdrojové kódy těchto gemů s popisem instalace a většinou s příkladem použití. A konečně kde jsou videa s často využívanými součástmi aplikací a ukázkami použití. Žádný tutoriál v češtině jsem nenalezl Nette API Nette je dobře popsaná s příklady a obsahuje i funkce PHP na adrese api.nette.org/, případně odkazuje přímo na hlavní API PHP. U tutoriálů je hlavní výhoda ta, že existují v češtině. Hlavní web podporující Nette na adrese nette.org/ obsahuje samotný framework ke stažení, popis instalace, seriál Píšeme první aplikace, kde jsou rozebrány základní prvky. Jsou zde i příklady použití hlavních a rozšičujících prvků, které se v seriálu nenachází. Všechny návody jsou velmi dobře strukturované a pochopitelné. Další český tutoriál jsem nalezl na adrese Je z roku 2009 a není aktualizovaný na aktuální verzi, ve které je pár podstatných změn a tudíž není ideální Django V Djangu je API rozšířeno a zahrnuje nejen seznam funkcí s příklady, ale je rozděleno i do kapitol, které jsou velmi podrobně popsány i s příklady. Hlavní dokumentace a tutoriály jsou na stejné adrese jako API Jako u Nette je zde také seriál o vytvoření základní aplikace v pěti kapitolách. Existuje i česká verze těchto stránek, ale bohužel byly poslední změny udělány v roce 2009 a obsahují jen část anglického překladu, takže je zastaralá a použitelná jen částěčně. Nachází se na adrese 18

19 Shrnutí Nette má výhodu českého tutoriálu. Na druhou stranu by se měl každý programátor vyznat v anglických návodech. Když nebereme v potaz jazyk tutoriálu, ke všem frameworkům existují návody, jak pracovat s jednotlivými aspekty funkcionality. API je pro všechny frameworky dostatečné Rozšiřující nástroje Každý framework se neustálé vyvýjí. Tvůrci i komunita vytváří nejrůznější rozšíření. Hlavní požadavek je snadné zahrnutí rozšíření do frameworku Ruby on Rails Jak již bylo zmíněno, v RoR existují knihovny pojmenované gemy, které představují rozšíření. Pro toto rozšíření existuje soubor Gemfile, do kterého se přidá název gemu, případně s jeho verzí nebo umístěním. Spuštěním příkazu bundle install v konzoli je gem nainstalován do aplikace. Ukázka Gemfile: gem authlogic gem mysql2, gem rails, :git => git://github.com/rails/rails.git Od gem authlogic se nainstaluje poslední známá stabilní verze. Od gemu mysql2 se nainstaluje verze Gem rails se na nainstaluje ze zdroje na githubu. Většina gemů má zdrojové kódy na githubu, kde je popsáno základní použítí s příkladem Nette Větština rozšíření existuje na oficiální stránce frameworku Jednotlivé rozšíření lze stáhnout a přidat do adresáře lib/nette. Jelikož na začátku každého souboru užíváme příkaz use Nette, knihovna se automaticky načte Django Většina rozšíření pro Django existuje na serveru Zde je popsán popis instalace a použití tohoto rozšíření. Nicméně ve většině případů stačí napsat příkaz pro instalaci v konzoli a k tomu název rozšíření: pip install django-extensions Instalace rozšíření django-extensions. 19

20 Shrnutí Rozšířit jednotlivé frameworky je velmi jednoduché a programátor si může napsat vlastní rozšíření. Všechna rozšíření sdílejí zdrojové kódy, proto si je každý programátor může upravit dle svých představ Podpora komunity Pokud máme nějaký problém řešení, nebo se nám vyskytne chyba v aplikaci, kterou chceme vygooglit a zjistit, jestli se s touto chybou už někdo nesetkal, je velikost komunity podstatná. Jelikož RoR a Django jsou světově rozšířenými frameworky, které jsou hojně používané, je tato komunita velmi rozšířená. Velmi často se odkazuje na web kde je většina problémů řešena často vícekrát. Můžeme zde nalézt řešení našeho problému nebo minimálně inspiraci k jeho řešení. Jelikož Nette je český framework, jeho podpora se se světovou komunitou nedá srovnávat. Má vlastní české fórum na řešení problémů, ale ne všechna jsou aktuální, protože se týkají starších verzí Nette. Komunita Nette v ČR stále stoupá. Programátor může využít možnosti účastnit se veřejných přednášek. Sezení RoR nebo Djanga jsou pro českého programátora logicky hůře dostupné. Jejich aktivita u nás není tak častá jako u Nette Dostupnost serverů v ČR V této kapitole rozeberu jen české servery, mimo ČR jich existuje spousta Ruby on Rails Pro tento framework jsem našel pouze jeden free a jeden placený hosting. Podpora Ruby on Rails v ČR není úplně ideální Nette Jelikož Nette je v aplikaci jen jako knihovna, stačí nalézt server, který podporuje stejnou verzi PHP, kterou aktuální aplikace využívá Django Pro Django existují v ČR jen 3 servery. Ani jeden z nich nemá free hosting. Ani Django nemá příliš velkou podporu v ČR. 20

21 4. Testovací aplikace Abychom mohli porovnávat frameworky, navrhl jsem testovací aplikaci, která obsahuje všechny níže uvedené prvky, popsané v následující kapitole. Tuto aplikaci jsem vytvořil v každém frameworku zvlášť, abych je mohl porovnávat na stejném konkrétním příkladě. Tato aplikace není hlavní část diplomové práce a slouží pouze jako nástroj pro porovnávání. Všechny aplikace jsou přiloženy na CD. V jednotlivých apektech porovnání se nacházejí ukázky kódu jednotlivých aplikací konkrétních frameworků. Tyto ukázky neodpovídají přesné podobě funkční aplikace. Jsou to pouze vybráné části kódu, které ukazují, jak funguje konkrétní funkcionalita. Tento způsob je zvolen kvůli přehlednosti popisu Společné rysy frameworků DRY DRY - Don t repeat yourself. Každá funkce by měla být v aplikaci definována pouze jednou. Tento systém podporuje přehlednost, zmenšuje objem a usnadňuje jakoukoli změnu kódu. Nette tento prvek DRY využívá v takzvaných komponentech a RoR v partialech, přičemž zvolenou součást lze kdekoli využít. Příklad komponenty v Nette Controller kompenty class UserViewControl extends Nette\Application\UI\Control { private $messages; public function render() { $this->template->setfile( DIR. /UserView.latte ); $this->template->messages = $this->messages; $this->template->render(); Při volání komponenty UserView se nejdříve zavolá tento kontroler který spustí metodu render. V té předá kontroler aktuální šabloně obsah pomocí setfile, nastaví proměnnou messages a vykreslí ji. View komponenty UserView.latte 21

22 {block content {$messages->count() {foreach $messages as $message {$message->user_id {$message->content {$message->created_at <br /> {/foreach {/block Výše vidíme samotný obsah komponenty. Vypíše počet zpráv a poté atributy jednotlivých zpráv. Příklad volání komponent {control userview V místě, kde se zavolá tento příkaz, bude vyobrazen předchozí obsah REST REST - Representational State Transfer. Je to architektura rozhraní navržená pro distribuované prostředí. REST je použitelný pro jednotný a snadný přístup ke zdrojům, kterými mohou být data nebo stavy aplikace. Obsahuje také rozhraní a práci s voláním HTTP metod PUT, GET, POST, DELETE. Podpora REST je obsažena v RubyOnRails a Djangu, ale v Nette chybí. Příklad REST v Ruby on Rails Poznámka: Tabulka zpráv v databázi obsahuje cizí klíč, který představuje identifikátor uživatele. class Message < ActiveRecord::Base belongs_to :user end class User < ActiveRecord::Base have_many :messages end Pokud v modelech nastavíme tyto vzájemné vazby, REST nám umožní získat všechny zprávy konkrétního uživatele příkazem user.messages. Další příkladu RESTu: 22

23 User.all User.last User.find_by_ Prvním příkazem nalezneme všechny všechny uživatele, druhým vybereme posledního uživatele v tabulce podle atributu id. Poslední řádek nám nalezne uživatele s daným em. REST v RoR automaticky definuje funkce hledání podle všech atributů tabulky v databázi Omezení aplikace Servery Aplikace se v těchto frameworcích nemusí nijak ručně překládat ani kompilovat. Abychom si mohli ověřit námi vytvořenou funkcionalitu a viděli spuštěnou aplikaci, potřebujeme k tomu spuštěný server, na kterém aplikace poběží. Zde se nabízejí dvě možnosti. První z nich je posílat neustále všechny editované změny přímo na kokrétní server, který má svoji doménu a web hosting. Na tuto aplikaci se musíme připojovat skrze internet. Druhá možnost je vytvořit si lokální server, který spustíme na svém počítači. Zde můžeme pracovat v offline režimu a nemusíme nikam posílat editované soubory, protože si je lokální server aktualizuje sám. Nevýhoda vzdáleného serveru je celkem zřejmá, a to neustálé obnovování souborů na vzdáleném serveru. Nevýhoda lokálního serveru je, že se server musí restartovat po každé upravě databáze. V obou případech jsou frameworky nezávislé na operačním systému. Při vytváření aplikací byl zvolen způsob lokálních serverů pro všechny frameworky Webové prohlížeče Všechny použité frameworky jsou nezávislé na prohlížečích. Jedinným omezením jsou kaskádové styly, které mají většinou problém se staršími verzemi Internet Exploreru Prostředí pro testování Operační systém Tato aplikace byla vytvořena a testována na operačním systému Linux Ubuntu i386. Jako prohlížeč byl využíván Chromium, což je verze Google Chrome pro operační systém Linux. Využíváné lokální servery byly Ruby pro RoR, Apache pro Nette a Python pro Django. 23

24 Verze platforem a frameworků Při testování byly využíity následující verze: Ruby on Rails Ruby Ruby on Rails Nette PHP Nette Django Python Django Popis aplikace Obrázek 6. Návrh aplikace Aplikace byla navržena tak, aby zahrnovala základní funkční aspekty, se kterými se běžně pracuje ve většině webových aplikací. Výše zobrazený návrh aplikace je zjednodušený. Hlavní funkce aplikace je vytvářet a zobrazovat zprávy uživatelů. Třída User má atribut friends, který představuje serializované pole identifikátorů ostatních uživatelů. Pokud se id určitého uživatele nachází v tomto serializovaném poli, je přítel konkrétního uživatele (tato vazba je jednosměrná). Konkrétní uživatel může vidět své zprávy a všechny zprávy svých přátel. Aplikace kromě nastavování přátel obsahuje přihlášení a registraci uživatelů s následným ovým upozorněním. Nastavování uživatelů a načítaní zpráv je realizováno pomocí jquery a Ajax. 24

25 4.5. Popis funkcionality Aplikace byla navržena tak, aby zahrnovala základní prvky, se kterými se běžně pracuje ve většině webových aplikací: práce s databází, formuláře a jejich ověřování, Ajax a jquery, rozvržení stránky, uživatelské rozhraní, integrace kaskádových stylů, odeslání ů, autorizace a autentizace Způsoby řešení Základní postup řešení je stejný: vytvořit databázi, vytvořit modely, kontrolery a pohledy. Dále je potřeba vytvořit formuláře pro vytváření zpráv, registraci a úpravu uživatelů, nastavování přátel Ajaxem, správu posílání ů a nastavení uživatelského rozhraní. V těchto podkapitolách je základní popis postupu vývoje v jednotlivých frameworcích. Podrobněji rozebraný postup funkcionality jednotlivých částí aplikace je rozebrán v kapitole 5.. Předmětem diplomové práce není tutoriál řešení. V následujících částech je uveden pouze stručný souhrn řešení v jednotlivých frameworcích Ruby on Rails Vygenerujeme kostru nové aplikace. Nastavíme databázi v konfiguračním souboru. Pro uživatele a zprávy vytvoříme tabulky v databázi. K těmto tabulkám vytvoříme modely, ve kterých nastavíme základní funkce a omezení (např. nutnost nastaveného u před uložením.) V dalším kroku vytvoříme kontrolery a pohledy pro každou metodu kontroleru. Následně musíme nastavit propojení mezi metodami kontrolerů a jednotlivými pohledy. V kontrolerech vytvoříme a nastavíme obsloužení pro všechny základní proměnné, se kterými budeme v pohledech pracovat. Nyní máme základní kostru programu, kterou můžeme rozšířit. Do Gemfile přidáme všechny součásti, se kterými budeme chtít pracovat, a které nejsou součástí RoR (např. knihovna pro přihlašování.) Vytvoříme si formuláře pro přihlašování a registraci, metody pro jejich obsluhu v kontroleru uživatele a propojíme. Přidaná knihovna pro přihlašování nám zajistí jednoduchou autorizaci a autentizaci. V konfiguračním souboru upravíme nastavení pro posílání ů, vytvoříme speciální třídu mailer a napíšeme obsah u, který budeme posílat. Pro obsluhu Ajaxu a jquery si napíšeme skripty, které budeme opět obsluhovat kontrolerem. Tyto skripty vložíme do hlavičky základní stránky. Nakonec přidáme kaskádové styly a nastavíme, co se má kde zobrazit. 25

26 Nette Z oficiálního webu Nette si stáhneme kostru aplikace. Nastavíme databázi v konfiguračním souboru, kterou budeme využívat. V databázi vytvoříme tabulky pro uživatele a zprávy. Následně vytvoříme třídu Repository pro usnadnění práce s databází, ze které budou dědit modely. V konfigruračním souboru nastavíme pojmenování modelů. Vytvoříme presentery a v každém nastavíme, co je potřeba při volání presenterů načíst (např. model uživatele, přes který budeme pracovat s databází.) Nyní musíme pro každý pohled vytvořit metody action a render. Tuto kostru můžeme rozšířit vytvořením a obsluhou formulářů. Oboje umisťujeme jako metody presenteru, kterého se to týká. Jednotlivé pohledy i s obsluhou můžeme umístit do takzvaných komponent, které nám umožní je volat kdekoliv v aplikaci. V rámci přihlašování musíme vytvořit model, který se bude starat o správnost příhlašovacích údajů. Základní nástroj je již v Nette. My jen musíme vytvořit třídy pro obsluhu a rozhraní. Pro odesílání ů nám stačí udat základní údaje, přes které se bude posílat samotná zpráva. Zde máme možnost umístit je lokálně přímo do metody, kde chceme odeslání zavolat. Ajax musíme nastavit pro konkrétní případy užití. Pro jeho obsluhu je potřeba vytvořit metody v presenterech. Nakonec rozvrhneme stránku, přidáme a nastavíme kaskádové styly Django Nejdříve vygenerujeme projekt aplikace, v něm potom vygenerujeme aplikaci, která bude spravována tímto projektem. Dále nastavíme databázi v konfiguračním souboru. V adresáři aplikace v souboru models.py vytvoříme modely jako třídy a nastavíme jim jejich atributy i s datovým typem. Následně synchronizujeme s databází, ve které budou vytvořeny tabulky na základě definovaných modelů. V souboru views.py vytvoříme metody, které představují kontrolery jednotlivých šablon. Tyto metody spárujeme se šablonami v souboru urls.py, který se nachází v adresáři projektu. K těmto metodám vytvoříme jednotlivé šablony. Jednotlivé formuláře definujeme v souboru forms.py, který se nachází adresáři aplikace. Tyto formuláře vytváříme i obsluhujeme v metodě šablony, která představuje kontroler. Pro přihlašování má Django vestavěné rozšíření. Stačí ho přidat do konfiguračního souboru, vytvořit šablonu a spárovat. K odesílání mailů musíme nastavit v konfiguračním souboru SMTP údaje. Poté stačí na konkrétním místě nadefinovat příjemce, obsah a předmět u a odeslat. 26

27 Pro Ajax a jquery přidáme do hlavičky základní stránky zdrojový soubor a jednotlivé funkce definujeme do konkrétních šablon, ve kterých budeme funkce využívat. Nakonec rozvrhneme stránku, přidáme a nastavíme kaskádové styly Uživatelské rozhraní Pro nastavení uživatelského rozhraní budeme využívat Twitter Bootstrap. Je to přednastavený kaskádový styl, který by měl eliminovat rozdíly mezi prohlížeči. Má integrované nastavení pro všechny základní HTML elementy a rozvržení stránky. Byl vybrán, protože je hojně využívaný, doporučovaný a volně šiřitelný. Dokumentace a samotný kód se nachází na Příklad Twitter Bootsrap: <div class="span8"> <div id="container"> <%= yield %> </div> </div> <div class="span4"> <div id="user_list"> <%= render users/show_users %> </div> </div> Bootstrap rozděluje stránku na dvanáct sloupců a my si můžeme takto rozvrhnout jednotlivé zobrazí dvou elementů divů například na dvě a jednu třetinu. <table class="table table-bordered"> </table> V tomto příkladě nastavíme tabulce tyto dvě třídy, které zajistí rozvržení tabulky a zobrazení. 27

28 Obrázek 7. Nastylovaná tabulka 5. Porovnávání jednotlivých aspektů týkajících se testovací aplikace 5.1. Práce s databází Všechny tři frameworky mají jednoduše nastavitelnou databázi v konfiguračních souborech. Nastavení je vždy stejné: ADAPTER, SERVER, USER, PASSWORD, DATABASE. Nette i Django obsahují přehledný nástroj pro správu a nastavení databáze. Hlavní požadavek je propojení modelů a databáze. Dále jednoduchá práce s databází; např. upravování, vyhledávání, propojování apod. Jako příklad použijeme vytvoření tabulky zpráv v databázi a propojíme s modelem tak, aby bylo možné v aplikaci vyhledávat, vytvářet a mazat zprávy. Tabulka zpráv v databázi bude obsahovat identifikátor uživatele Ruby on Rails Ruby on Rails využívají takzvané migrace, pomocí kterých vytvářejí, upravují, případně i mažou tabulky v databázi. Migrace se generují v terminálu příkazem rails generate migration. V této migraci nastavíme sloupce tabulky s typy: class CreateMessages < ActiveRecord::Migration def self.up create_table :messages do t t.string :content t.belongs_to :user t.timestamps end 28

29 end def self.down drop_table :messages end end Jak je vidět z příkladu, chybí sloupec id a created at, tyto sloupce se přidají automaticky spolu se sloupcem updated at. Po spuštění terminálového příkazu rake db:migrate se provede migrace. To znamená, že ve všech souborech se spustí funkce self.up, ve kterých vytváříme, popř. upravujeme tabulku. Pro navrácení databázi do stavu před migrací spustíme příkaz rake db:rollback. Tím se spustí metoda self.down. Pokud chceme pracovat s tabulkou zpráv messages, vytvoříme model Message. REST nám zajistí přednastavení integrovaných funkcí jako all, delete all, new, create,.... Kromě základní funkce find, které hledá podle id, lze také použít například find by content, která hledá zprávy podle atributu content. Message.find 5 Message.find_by_content "obsah zprávy" První řádek najde zprávu s id 5. Druhý řádek najde zprávu s obsahem obsah zprávy. Pro vytvoření používá metoda new. user = User.first message = Message.new message.content = "nová zpráva" message.user = user message.save => #<Message id: 73, content: "nová zpráva", user_id: 1, created_at: " :40:04", updated_at: " :40:04"> V databázi vyhledáme prvního uživatele z tabulky dle id. Vytvoříme zprávu, nastavíme obsah, uživatele a uložíme. Na posledních dvou řádcích můžeme vidět uloženou reprezentaci zprávy. Pro smazání se využívá metoda delete. Message.last.delete Nalezeneme poslední řádek tabulky zpráv a vymažeme ho. 29

30 Nette Administrační rozhraní Nette se nachází na url app/www/adminer (př.: Kromě tohoto rozhraní nemá Nette žádný jiný nástroj pro práci s databází. Všechny tabulky včetně omezení je třeba si vytvořit ručně, případně přes administrační rozhraní. Přístupové funkce v aplikaci je třeba naprogramovat. Nette poskytuje vrstvu pro pohodlnější práci s databází. Modely, které budou pracovat s tabulkou nazveme jako repozitáře. Základní funkce pro nalezení tabulky v databázi abstract class Repository extends Nette\Object { protected function gettable() { // název tabulky odvodíme z názvu třídy preg_match( #(\w+)repository$#, get_class($this), $m); return $this->connection->table(lcfirst($m[1])); class MessageRepository extends Repository { Z tohoto modelu budeme dědit repozitáře pro každou tabulku databáze a pomocí metody gettable() ji načteme. Metoda gettable() repozitáře zpráv MessageRepository vezme jeho název bez přípony Repository a najde tabulku s odpovídajícím názvem Message v databázi. Přes metodu gettable() pak pracujeme s tabulkou: class MessageRepository extends Repository { public function find($id) { return $this->gettable()->find($id); Tato metoda vyhledá zprávu v databázové tabulce User dle atributu id. Abychom mohli vytvářet objekt repozitáře, musíme ho nastavit v konfiguračním souboru config/config.local.neon: services: messagerepository: MessageRepository Nyní můžeme volat repozitář uživatele následujícím způsobem: $messagerepository = $this->context->messagerepostirory; $message = $messagerepository->find(5); 30

31 První řádkem vytvoříme objekt a druhým nalezneme v databázi uživatele s id 5. Pro mazání stačí na nalezený záznám zavolat delete(): class MessageRepository extends Repository { public function delete($id) { return $this->find($id)->delete(); messagerepository->delete(5); V repozitáři zpráv definujeme metodu mazání, kde nalezeeneme záznam a smažeme. Na posledním řádku je konkrétní příklad užití smazání zprávy s id Django Django také využívá REST, ale na rozdíl od předchozích frameworků má opačný přístup k vytváření tabulek v databázi. Zde se napřed nadefinují modely v souboru models.py. Příklad vytvoření modelu s omezením class Message(models.Model): user_id = models.foreignkey(user) content = models.charfield(max_length=200) created_at = models.datetimefield() Zde vidíme definici modelu zpráv, který bude mít atributy id uživatele, obsah a čas vytvoření. Všimněme si omezení u atributu content, ve kterém můžeme nastavit maximální délku. Příkazem python manage.py sql z konzole vytvoříme tabulky v databázi. Po tomto vytvoření nebo jakékoli úpravě pak stačí spustit příkaz python manage.py syncdb opět z konzole. Tabulku zpráv představuje Message.objects. Díky REST má Django integrované funkce jako např.: all(), count(), create(),.... Pro vyhledávání můžeme použít funkce get(), filter(), choice(),.... Message.objects.all() Message.objects.get(id=2) Message.objects.filter(content startswith= já ) První řádek vrátí všechny zprávy z databáze. Druhý najde zprávu s atributuem id 2 a všechny poslední zprávy s obsahem začínajícím řetězcem já. Pro vytvoření objektu zavoláme název modelu a nastavíme atributy: 31

32 user = User.objects.get(id = 2) message = Message(content = "nová zpráva", user = user) message.save Díky REST nastavujeme nové zprávě objekt uživatele, nikoli číslo jeho atributu id. Message nám vytvoří objekt s konkrétními parametry, který posléze jen uložíme. Pro smazání stačí najít záznam v databázi a zavolat na něj metodu delte(): message = Message.objects.get(id = 5) message.delete() Shrnutí Ve všech třech frameworcích lze dosáhnout požadavku propojení modelů a tabulek z databáze. Jak jsme se mohli přesvědčit Nette v tomto aspektu velmi zaostává, protože prgramátor si propojení a všechny potřebné funkce musí vytvořit a navíc pro každý model zvlášť. Proto bez znalosti SQL, by měl programátor problém řádně pochopit funkce a podstatu této vrstvy, aby ji mohl používat pro vlastní potřeby. Django má velkou výhodu v tom, že si může tabulky databáze upravovat přímo v modelu a tím pádem má vše na jednou místě. Naproti tomu RoR může libovolně měnit tabulky přes migrace a díky nim se vracet o několik změn zpět jednoduchým příkazem. Kdybychom vybírali framework na základě tohoto aspektu, přichází v úvahu RoR a Django díky snadnému integrovanému rohraní Vytváření MVC konkrétní aplikace Při vytváření MVC aplikace požadujeme nenáročné propojení modelů, kontrolerů a pohledů a případnou jednoduchou úpravu. Jako ukázku vytvoříme model uživatele, k němu kontroler a pohled, ve kterém budeme vypisovat všechny uživatele z databáze Ruby on Rails Samotný model představuje třída, která dědí z ActiveRecord::Base. V tomto modelu nastavujeme validace jednotlivých atributů tabulky. Tyto validace nám určují, co musí nový objekt modelu splňovat, aby mohl být uložen v databázi. Dále zde nastavujeme vazby v databázi, přístupové metody pro atributy a pomocné funkce. class User < ActiveRecord::Base 32

33 validates :username, :presence => true, :uniqueness => true validates : , :presence => true, :uniqueness => true has_many :messages attr_accessible :username, : , :password, :password_confirmation def friend?(id) friends.include? id.to_s end V modelu nastavujeme nutnost vyplnění a unikátnosti uživatelského jména a u při ukládání; bez těchto podmínek se nám uživatel neuloží. Dále se zde nastavuje public přístup k jednotlivým atributům pro čtení i zápis pomocí attr accessible. has many :messages nám umožní vybrat všechny zprávy daného uživatele z databáze. user = User.find 2 user.messages Načteme z databáze uživatele s id 2 a na dalším řádku nalezneme v databázi všechny jeho zprávy. Nakonec máme v modelu pomocnou metodu, která zjišťuje, zda daný uživatel je nebo není přítel. Kontroler se stará o vstupně/výstupní akce, nad kterými operuje uživatel. class UsersController < ApplicationController before_filter :find_user, :only => [:index, :show, :edit, :update, :destroy, :show_users] respond_to :html, :xml, :js def = User.all end def show if!current_user flash[:notice] = "Musíte být přihlášen." redirect_to new_user_session_url = User.all 33

34 @users.delete current_user end end def = User.new end def = User.new(params[:user]) redirect_to root_url else render :action => new end end def edit end def update :notice => "Uživatel úspěšně editován." else render :action => edit end end def end private def find_user = User.find(params[:id]) rescue ActiveRecord::RecordNotFound flash[:error] = Zaznam nenalezen redirect_to root_url end end end 34

35 Kontroler využívá DRY pomocí before filter, který přidá vyhledání konkrétního uživatele na začátek vybraných metod. Všechny tyto metody můžeme propojit s jednotlivými pohledy přes routování ; to znamená, že propojíme url s konkrétní metodou v kontroleru. V metodě nastavíme požadované proměnné a vykreslíme obsah pohledu na stránku. Vykreslený pohled využívá nastavené proměnné. Routování se nastavuje v tomto souboru config/routes.rb, např.: resources :users Klíčové slovo resources nám zaručí spárování základních metod kontroleru index, show, new, edit s pohledy a metody create, update, destroy spáruje s modelem. Takže například tato url adresa localhost:3000/users/ vyhledá v kontroleru uživatele metodu index, ta vyhledá všechny uživatele v databázi a vykreslí pohled. Pohled už stačí jen správně umístit app/views/users/index.html.erb: <table> <tr> <th>username</th> <th> </th> </tr> <% for user %> <tr> <td><%= user.username %></td> <td><%= user. %></td> </tr> <% end %> </table> <p><%= link_to "New User", new_user_path %></p> Tento pohled zobrazí všechny uživatele a vytvoří odkaz pro vytvoření nového uživatele. Klíčové slovo new user path nám vytvořila aplikace díky nastavení routování v souboru routes.rb. Je to takzvaná cesta, která představuje url adresu. Tato adresa nám zavolá metodu new v kontroleru uživatele Nette Jelikož Nette pracuje s databází na nízké úrovni. Ideální je vytvořit si třídu Repository, která nám umožní jednodušší vyhledávání v databázi a z ní pak budeme dědit naše modely. 35

36 Příklad funkce z Repository abstract class Repository extends Nette\Object { protected function gettable() { // název tabulky odvodíme z názvu třídy preg_match( #(\w+)repository$#, get_class($this), $m); return $this->connection->table(lcfirst($m[1])); public function findall() { return $this->gettable(); public function find($id) { return $this->gettable()->find($id); Model slouží jako nástroj pro načítání a ukládání do databáze. Dále jsou v něm pomocné funkce využívané v aplikaci. class UserRepository extends Repository { public function findbyname($username) { return $this->findall()->where( username, $username)->fetch(); public function createuser($username, $ , $password) { return $this->gettable()->insert(array( username => $username, => $ , password => $password )); public function updatefriends($id, $friends) { return $this->gettable()->where( id, $id)->update(array( friends => implode("::",$friends) )); Tento model dědí z třídy Repository. Zde jsou ukázky metod pro nalezení uživatele dle jména, vytvoření a upravení uživatele. 36

37 Nette využívá presentery místo kontrolerů, které slouží pouze jako prostředník mezi modelem a pohledem. Pohled nazývá šablonou. V těchto presenterech musíme vytvořit proměnné, do kterých načteme data z databáze a tyto proměnné předáme šabloně. Využívá dvě metody pro každou šablonu s předponami action a render. První pro načtení dat a druhou pro předání proměnných do šablony a vykreslení. Prezenter uživatele: class UserPresenter extends BasePresenter { private $userrepository; private $current_user; private $users; protected function startup() { parent::startup(); if (!$this->getuser()->isloggedin()) { $this->redirect( Sign:in ); $this->userrepository = $this->context->userrepository; public function actionindex() { $this->users = $this->userrepository->findall(); public function renderindex() { $this->template->users = $this->users; Metoda startup slouží jako konstruktor. V ní načteme námi vytvořený model a uložíme do proměnné. Pro šablonu index definujeme proměnné v metodě actionindex(). V metodě renderindex() této šabloně předáme proměnné a vykreslíme ji na stránku. Šablona, kterou má vykreslit metoda renderindex(), se musí správně umístit do aplikace. V tomto případě zde: app/templates/user/index.latte. Navíc musí mít příponu.latte. {block content {foreach $users as $user <tr> <td>{$user->username</td> 37