Návrhové vzory pro J2EE Miroslav Beneš
Obsah přednášky Význam návrhových vzorů Klasické návrhové vzory GoF Návrh prezentační vrstvy Business vrstva Vzory pro práci s daty Příklady dalších vzorů Záporné vzory Návrhové vzory pro J2EE 2
Význam návrhových vzorů Stavební bloky pro konkrétní řešení. inspirace mimo počítačový průmysl Abstrakce technik řešení problémů, které se často opakují Zabraňují objevování již objeveného Zjednodušují komunikaci role jména návrhového vzoru Návrhové vzory pro J2EE 3
Klasické návrhové vzory Gamma, Helm, Johnson, Vlissides: Design Patterns: Elements of Reusable Object Oriented Software, Addison-Wesley (Gang of Four, GoF) Factory Command Decorator Composite Façade Value Object - akce - filtry - UI - komponenty - Integer, Boolean, Návrhové vzory pro J2EE 4
Návrh prezentační vrstvy Na straně klienta (X)HTML, CSS, JS Na straně serveru Požadavky reakce na časté změny v zadání rozšiřitelnost Návrhové vzory pro J2EE 5
Model-View-Controller Model Stav aplikace View Interpretace dat z modelu a jejich prezentace uživateli Controller Zpracování vstupu od uživatele Aktualizace modelu Zobrazení nového pohledu na data Návrhové vzory pro J2EE 6
Model-View-Controller klient <<servlet>> Controller <<JSP page>> View <<JavaBean>> Model HTTP request locate update HTTP response choose forward() usebean Návrhové vzory pro J2EE 7
Front Controller Pattern MVC nepředepisuje, kolik má být řídicích objektů Jeden pro každou obrazovku Obtížné změny Zařazení společných funkcí (logging, bezpečnost, ) Jeden pro celou aplikaci Co se specifickými funkcemi? Řeší se kombinací vzorů Front Controller, Command a Decorator Návrhové vzory pro J2EE 8
Front Controller Pattern Jediné místo v aplikaci, zapouzdřující zpracování požadavku Provedení společných úkolů Přenesení řízení na specifický controller pro konkrétní stránku Samostatné servlety Návrhový vzor Command (akce) Implementace musí být co nejvíce efektivní Návrhové vzory pro J2EE 9
Decorator Pattern Kombinace více malých komponent do jednoho celku Třída obalující původní třídu a zachovávající její rozhraní Možnost řetězení dekorátorů Požadována nezávislost problémy se správným pořadím dekorátorů J2EE: filtry (preprocesing a postprocesing požadavků) Návrhové vzory pro J2EE 10
Decorator Pattern Decorator1 Decorator2 FrontController uživatel Request preprocess() dofilter() preprocess() dofilter() postprocess() postprocess() Response Návrhové vzory pro J2EE 11
Vzory zajišťující efektivitu Caching Asynchronous Page Pattern asynchronní načítání dat z externích zdrojů (např. RSS) Caching Filter Pattern Filtr zajišťující úschovu dynamicky generovaných stránek Pozor! Umístit až za filtr zajišťující bezpečnost (neautorizované čtení uschovaných stránek) Návrhové vzory pro J2EE 12
Vzory zajišťující efektivitu Pooling Resource Pool Pattern Pool vytváří (přes Factory), spravuje a řídí přístup ke zdroji Resource řízený zdroj Příklad: DB spojení Jakarta DBCP Návrhové vzory pro J2EE 13
Komponenty business vrstvy Strukturovaný model aplikačních dat Procedury pro přístup k aplikačně orientovaným činnostem Často komponenty sdílené více klienty Poskytují rámec pro transakce Poskytují mechanismus pro perzistenci aplikačních dat Návrhové vzory pro J2EE 14
Domain Object Model Pattern Definice skutečných dat a procesů, které jsou spravovány a implementovány systémem Základní vzor většiny J2EE aplikací Odstranění závislosti prezentační vrstvy na konkrétním uložení dat Jiná možnost: práce přímo s databází Technologie POJO Plain Old Java Objects nevyžadují kontejner EJB Návrhové vzory pro J2EE 15
Composite Entity Pattern Také Entity Façade Pattern Varianty: Mapování každé databázové tabulky na třídu Složitější komunikace, větší režie Jeden objekt reprezentuje data z více tabulek Příklad: Osoba kontakty Návrhové vzory pro J2EE 16
Vzory pro práci s daty Příklad: Osoba a adresa Osoba s položkami popisujícími adresu Osoba s vazbou na objekt Adresa Základní problém: náklady na komunikaci Přenos dat po síti Serializace/deserializace dat Opakované vytváření a rušení instancí komponent Násobné dotazy do databáze Návrhové vzory pro J2EE 17
Data Transfer Object Pattern Získání skupiny datových položek jedním voláním Naplnění a vrácení objektu přenášejícího data Rozhraní mezi prezentační a business vrstvou, resp. mezi různými komponentami business vrstvy Zvýšení efektivity snížením komunikačních nákladů Zlepšení čitelnosti a struktury aplikace Návrhové vzory pro J2EE 18
Data Transfer Object (DTO) public class PatientDTO implements Serializable { public long pat_no = -1; public String fname = null; public String lname = null; public ArrayList addresses = new ArrayList(); } public PatientDTO getpatientdto() { PatientDTO pat = new PatientDTO(); pat.pat_no = pat_no.longvalue(); pat.fname = fname; pat.lname = lname; pat.addresses.add(home); pat.addresses.add(work); return pat; } Návrhové vzory pro J2EE 19
Data Transfer Hash Pattern Často se měnící požadavky Svázání klienta a serveru stejnou verzí DTO Nutnost změny definice, chceme-li předávat více (či méně) dat Využití Hashtable/HashMap pro uložení dat Potlačení typové kontroly v době překladu Návrhové vzory pro J2EE 20
Databáze a datové vzory Možnost práce s více mechanismy perzistence Relační databáze + JDBC, JDO Textové a binární formáty, XML Obecný pojem: datový zdroj Perzistence se nemá míchat s business logikou testování, závislost na konkrétních mechanismech perzistence, složitost Návrhové vzory pro J2EE 21
Data Access Object Pattern Oddělení kódu přistupujícího do databáze od zpracování dat Delegování zodpovědnosti za přístup do databáze na DAO, jenž pak komunikuje prostřednictvím DTO DAO je lokální objekt, neobsahuje žádnou logiku (jen metody get/set) Návrhové vzory pro J2EE 22
Data Access Object (DAO) Business Object uses DAO uses Persistence Mechanism uses uses Presentation Object uses creates/reads Data Object Návrhové vzory pro J2EE 23
Další vzory pro datovou vrstvu Lazy Load načítání dat podle potřeby IsDirty pattern Ukládání dat podle potřeby Procedure Access Object Přístup k uloženým procedurám v SQL Vzory pro práci s primárními klíči Generátory primárních klíčů Vzory pro objektově relační mapování Návrhové vzory pro J2EE 24
Vzory na rozhraní business vrstvy Dva typy rozhraní s tlustým klientem s prezentační vrstvou na straně serveru Často jde o rozhraní Javy a starších technologií (legacy world) možnost postupného vylepšování nebo nahrazování zastaralých komponent Návrhové vzory pro J2EE 25
Business Delegate Pattern Definice klientského objektu zajišťujícího komunikaci s business objektem Plní roli modelu v MVC Zapouzdřuje znalosti o tom, jak najít business objekt, připojit se k němu a komunikovat s ním lokální/vzdálená EJB komponenta, CORBA, webová služba apod. Zpracovává různé zdroje výjimek a převádí je na sadu aplikačních výjimek Návrhové vzory pro J2EE 26
Příklad public class PatientManagementDelegate { public static PatientDTO createnewpatient(patientdto patient) throws InvalidPatientException { if( patient==null patient.getfirstname()==null patient.getlastname()== null ) throw new InvalidPatientException( Full Name ); PatientDAO pdao = PatientDAOFactory.getPatientDAO(); PatientDTO newpat = pdao.createpatient(patient); return newpat; } Návrhové vzory pro J2EE 27
Session Façade Pattern Situace: K provedení jedné operace je třeba přistoupit současně k více EJB Seskupení sady aktivit do session beanu, jehož voláním může klient zpracovat najednou celý případ Zapouzdřuje více session beanů, entity beanů a dalších služeb Zjednodušuje správu transakcí Návrhové vzory pro J2EE 28
Další vzory Vzory pro zajištění souběžného přístupu Transakční zpracování Zamykání Vzory pro zasílání zpráv Point-to-Point Distribution Pattern Publish-Subscribe Pattern Vzory pro směrování zpráv Návrhové vzory pro J2EE 29
J2EE Antipatterns Často se opakující chyby v návrhu Důvody jejich rozšíření: Malá zkušenost Nečitelný kód Cut-and-paste development Typy Architektura Návrhové vzory pro J2EE 30
Architectural Antipatterns Příliš mnoho vrstev Např. úplné ukrytí SQL před dalšími vrstvami; drahé činnosti vypadají jako levné Leak Collection Zabránění úklidu dat tím, že data udržujeme ve vyrovnávací paměti Řešení: Soft reference Návrhové vzory pro J2EE 31
Antivzory na prezentační vrstvě The Magic Servlet jeden servlet udělá vše např. čtení telefonních čísel z databáze a jejich formátování do HTML Monolitické JSP podobné, vše v jednom JSP Přeplněné session proměnné umisťování dočasných nebo komplexních dat do session Návrhové vzory pro J2EE 32
Antivzory pro EJB Všechno je EJB EJB nejsou řešením všech problémů Poměr mezi cenou a získanými výhodami Round-Tripping Nastává při přenosu velkého množství dat Posílání balíku dat po malých částech Stateful When Stateless Will Do Ukládání nepotřebných informací Návrhové vzory pro J2EE 33
Závěr Mnoho uvedených vzorů je obecných platí nejen pro J2EE, ale i pro.net Další diskuse o vzorech: www.theserverside.com www.theserverside.net Literatura: Crawford, W., Kaplan, J.: J2EE Design Patterns. O Reilly, 2003, ISBN 0-596-00427-3 Návrhové vzory pro J2EE 34