V Konferencja PLOUG Zakopane Październik 1999 Oracle JDeveloper Suite 2.0 jako wydajne środowisko do tworzenia aplikacji intra- i internetowych, na przykładzie sklepu elektronicznego Agnieszka Węgrzyn A.Wegrzyn@iie.pz.zgora.pl Michał Małecki M.Malecki@iie.pz.zgora.pl Politechnika Zielonogórska Instytut Informatyki i Elektroniki ul. Podgórna 50, 65-001 Zielona Góra Streszczenie W referacie przedstawiono sposób tworzenia aplikacji intra i internetowych, na przykładzie sklepu elektronicznego z wykorzystaniem pakietu JDeveloper firmy Oracle. Interfejs użytkownika przygotowano w języku Java w postaci apletu osadzonego na stronie WWW. Umożliwia on użytkownikowi dokonywanie zakupów sprzętu komputerowego poprzez sieć Internet wraz z obsługą autoryzacji dostępu do konta. Aplikacja została przygotowana z wykorzystaniem technologii trójwarstwowej. W warstwie serwera wykorzystano Oracle Application Server, natomiast jako serwer baz danych Oracle 8i. Komunikacja z bazą danych odbywa się poprzez interfejs JDBC.
1 Wprowadzenie Tworzenie przez przedsiębiorstwa rozproszonych aplikacji obiektowych wykorzystywanych do prowadzenia biznesu opartego o WWW, wymaga koncentracji na warstwie pośredniej. Logika biznesu umieszczana jest na serwerach pracujących w warstwie pośredniej, dzięki czemu przedsiębiorstwa mogą z łatwością dokonywać zmian w aplikacjach przeznaczonych dla tysięcy klientów - bez konieczności każdorazowego wykonywania instalacji u wszystkich klientów. Niestety wzrost ilości warstw tworzonego oprogramowania, wiąże się ze wzrostem stopnia komplikacji, oraz ze sprostaniem przez programistów unikalnym problemom pojawiającym się przy wdrażaniu i zarządzaniu tak zbudowanymi aplikacjami. Do tej pory większość firm korzysta z architektury klient-serwer. Powstanie nowej technologii intra i internetowej pozwoliło na rozwiązanie problemów z jakimi spotykano się w architekturze klient-serwer, czyli koniecznością zastosowania bardzo dobrych komputerów (tzw. "grubych klientów") oraz ceną kosztów administracji i utrzymania takiego rozwiązania. W architekturze klient-serwer, logika aplikacji umieszczana jest na kliencie, a baza danych na serwerze, natomiast przy zastosowaniu technologii internetowej, ciężar zostaje przeniesiony na serwer aplikacji. Na nim umieszczana jest nie tylko baza danych ale również część logiki biznesowej. W tym trójwarstwowym modelu na stacjach klienckich uruchamiana jest jedynie przeglądarka WWW ("cienki klient"). 2 Architektura trójwarstwowa Pojęcie warstw w informatyce jest używane przy opisie rozdziału pomiędzy logicznymi częściami aplikacji. Występuje ono również przy opisie architektury klient/serwer. Do niedawna uważano że wystarczą jedynie dwie warstwy. Silne maszyny klienckie zajmują się zarówno warstwą prezentacyjną (interfejs użytkownika) jak również przejmują większość obciążenia związanego z przetwarzaniem danych. Rola serwera w architekturze dwuwarstwowej sprowadza się do serwera bazy danych i serwera plików. Komunikacja pomiędzy warstwami sprowadza się do wysyłania zapytań SQL ze strony klienta i zwracania rekordów z danymi z serwera. Takie rozwiązanie, powszechnie stosowane do dziś niesie niestety wiele ograniczeń, które szczególnie widoczne są przy budowaniu aplikacji Internetowych. Aplikacje takie charakteryzują się pracą w środowiskach heterogenicznych, rozproszonych. Wymaga się aby były to rozwiązania 2
skalowalne, wydajne, zapewniały bezpieczeństwo przesyłanych danych oraz łatwo zarządzane. Powyższe wymagania można spełnić tylko po wprowadzeniu warstwy trzeciej, która będzie pośredniczyć pomiędzy cienkim klientem, a serwerem bazy danych lub interfejsem innej aplikacji. Logika aplikacji zostaje przeniesiona na warstwę pośrednią, a rola klienta sprowadza się do prezentacji interfejsu użytkownika. Sama warstwa pośrednia nie musi być zaimplementowana w sposób monolityczny. W jej skład może wchodzić wiele programów funkcjonujących w środowisku heterogenicznym. Możliwe jest więc tworzenie aplikacji n-warstwowych. Wśród wielu cech rozszerzających możliwości architektury klient/serwer, poprzez zastosowanie dodatkowej warstwy, można wyróżnić następujące: zmniejszenie obciążenia sieci, poprzez redukcję konwersacją pomiędzy serwerem bazy danych, a klientem. Aplikacja klienta wywoływać będzie tylko serwisy osadzone w warstwie pośredniej i oczekiwać na odpowiedzi co znacznie zwiększa wydajność systemu, warstwa pośrednia może być dystrybuowana na wiele serwerów (również heterogenicznych), możliwość dystrybucji warstwy pośredniej na wiele serwerów znakomicie wpływa na skalowalność systemu oraz pozwala na wykorzystanie baz danych różnych producentów, pracujących na różnych platformach, w przypadku wykorzystania wielu serwerów w warstwie pośredniej możliwe jest również równoważenie obciążenia (load balancing), oraz zapewnia przejęcie zadań maszyn, które uległy awarii, przez pozostałe serwery systemu (fault-tolerance), enkapsulacja danych klient wywołuje tylko serwisy, komponenty lub metody warstwy pośredniej, dzięki czemu mogą one pochodzić z różnych źródeł danych (zarówno baz danych jak i aplikacji, które potrafią udostępnić odpowiedni interfejs do komunikacji z serwerem warstwy pośredniej), możliwość wielokrotnego wykorzystania komponentów po stronie serwera, uproszczona procedura instalacji i modyfikacji aplikacji. Niestety aplikacje wykorzystujące architekturę pośrednią są droższe od rozwiązań wykorzystujących architekturę dwuwarstwową. Przed rozpoczęciem prac nad nowym systemem należy dokonać analizy i wybrać odpowiednie rozwiązanie. Według Gartner 3
Group System, który spełnia jedną z poniższych cech, powinien być tworzony w architekturze z warstwą pośrednią: duża liczba serwisów, komponentów bądź klas aplikacji (ponad 50), duże obciążenie systemu ponad 50 0000 transakcji na dobę lub 300 użytkowników działających równocześnie, więcej niż jedno źródło danych (zwłaszcza heterogeniczne), komponenty aplikacji pisane w różnych językach, w rachubę wchodzi duża liczba modyfikacji, działanie systemu zaplanowane jest na dłużej niż trzy lata. koszt stworzenia i utrzymania systemu architektura dwuwarstwowa architektura trójwarstwowa czas użytkowania systemu Rys 1 Zależność kosztu budowy i utrzymania systemu o architekturze wielowarstwowej od czasu użytkowania systemu. 3 JDeveloper Suite 2.0 Oracle JDeveloper Suite 2.0 dostarcza kompletny zestaw narzędzi wspomagających tworzenie testowanie i dystrybucji aplikacji bazodanowych dla Internetu. JDeveloper Suite zawiera następujące produkty: Oracle JDeveloper, wersja 2.0, kompletne narzędzie do tworzenia, testowania i dystrybucji Javowych aplikacji Internetowych. Oracle8i Enterprise Edition w wersji 8.1.5, baza danych klasy Enterprise z wbudowaną Wirtualną Maszyną Javy (JVM). Oracle Aplikacji Serwer, wersja 4.0.7, skalowany, oparty na otwartych standardach serwer aplikacji służący do uruchamiania biznesowych i komercyjnych aplikacji dla Web-u. 4
Oracle Procedure Builder, wersja 6.0, narzędzie do wizualnego tworzenia i testowania procedur i wyzwalaczy. Oracle8i Lite, wersja 3.6. Książka o technologii Java: Thinking in Java, Bruce Eckel. 3.1 Oracle JDeveloper Oracle JDeveloper, wersja 2.0 jest wizualnym, opartym o komponenty środowiskiem do tworzenia, testowania i uruchamiania aplikacji bazodanowych dla Internetu. Elementy wyróżniające JDeveloper-a: Java w bazie danych Oracle 8i - JDeveloper wspiera tworzenie i uruchamianie metod w języku Java w serwerze bazy danych Oracle 8i. Z narzędziem dostarczeni są asystenci wspierający tworzenie Java Stored Peocedure, Enterprise JavaBeans i obiektów CORBA. Środowisko umożliwia projektantowi skupić się nad logiką aplikacji, zaś samo narzędzie generuje wymaganą logikę komunikacji. Enterprise JavaBeans - Zarówno serwer bazy danych Oracle 8i jak i serwer aplikacji Oracle Application Server zawierają wydajne serwery komponentów Enterprise JavaBeans. JDeveloper 2.0 wspiera tworzenie i uruchamianie komponentów EJB. Dzięki zastosowanie EJB możliwe jest tworzenie przenośnych komponentów pracujących po stronie serwera. Obiekty CORBA - Aplikacje wielowarstwowe mają wiele zalet takich jak: lepsza skalowalność, odporność na awarie i niższe koszty ogólne. Dzięki obiektom CORBA możliwe jest tworzenie aplikacji wielowarstwowych. Technologia CORBA umożliwia komunikację pomiędzy obiektami napisanymi przy pomocy różnych języków programowania. Przykładowo, obiekty zaimplementowane w języka zorientowanych obiektowo (Java, Smalltalk) mogą się komunikować z obiektami napisanym w językach nieobiektowych i odwrotnie. JDeveloper Suite ułatwia tworzenie i uruchamianie obiektów CORBA w języku Java bez konieczności posiadania wiedzy o programowaniu w standardzie CORBA. SQLJ - W trakcie tworzenia aplikacji bazodanowych w języku Java konieczne jest tworzenie odwołań przy pomocy API JDBC. Zdumiewać nas może liczba linii kodu, potrzebnych do uzyskania tego co narzędzia klient-serwer potrafią zrobić z użyciem prostych instrukcji SQL. Z pomocą przychodzi nam SQLJ, dzięki, któremu możemy 5
osadzać instrukcje SQL bezpośrednio w plikach Java. Specyfikacja SQLJ powstała między innymi dzięki firmie Oracle. Pozwala ona skupić się projektantowi na logice biznesowej aplikacji. Rys 2 JDeveloper jest wizualnym narzędziem, pozwalającym programiście na ingerencje w kod źródłowy bez dodatkowych znaczników. InfoBus kontrolki świadome danych - Wraz z pakietem dostarczany jest zestaw asystentów wspierających tworzenie aplikacji bazodanowych wykorzystujących świadome danych kontrolki. InfoBus, oparte na komponentach Swing. Dzięki tym komponentom możliwy jest dostęp do danych bez konieczności pisania kodu wykorzystującego API JDBC. Tworzenie Serwletów - JDeveloper ofiarowuje kompletne środowisko do tworzenia serwletów. Serwlety są przenośnymi klasami Javy, które obsługują wywołania HTTP i dynamicznie generują strony HTML. Projektant może używać asystentów JDevelopera do generowania serwletów korzystających z informacji zawartych w bazie danych. Cascading Style Sheets umożliwiają dostosowywanie generowanych serwletów bazodanowych. JDeveloper stosuje serwlety zgodne ze standardami przemysłowymi i może umieszczać je na dowolnym serwerze WWW. 6
Integracja z Oracle Application Server - JDeveloper pozwala przenieść logikę aplikacji z klienta do warstwy pośredniej. JDeveloper rozmieszcza klasy Javy jako aplikacje JWeb lub CORBA Objects. 3.2 Oracle Application Server Firma Oracle dostarcza serwer aplikacji klasy Enterprise: Oracle Application Server do tworzenia aplikacji wielowarstwowych. Stanowi on integrowane rozwiązanie łączące w sobie najlepsze elementy technologii serwerów aplikacji wychodząc na przeciw potrzebom przedsiębiorstw zwracających się w stronę wielowarstwowych, rozproszonych rozwiązań opartych na Webie. Rys 3 Ogólna architektura Oracle Application Server Oracle Application Server to otwarta, oparta na standardach architektura doskonale nadająca się do tworzenia, i wdrażania nowoczesnych aplikacji dla środowiska Web. Skalowana, rozproszona architektura i integracja z bazą danych jest podstawą dla tworzenia wielowarstwowych, rozproszonych aplikacji dla przedsiębiorstw. 7
KLIENT ORACLE APPLICATION SERVER Przeglądarka Aplet JCO Object Factory HTTP IIOP JCO Server Process Obiekt Obiekt IIOP IIOP ORB ORB Zarządca zasobów Serwer baz danych ORACLE SQL*Net Rys 4 Architektura serwera aplikacji Webowych Oracle Application Server jest pierwszym serwerem Webowym, który umożliwia utrzymywanie trwałych Internetowych sesji pomiędzy przeglądarkami WWW, serwerami aplikacji i serwerami baz danych w celu prowadzenia transakcji poprzez sieć Internet. Utrzymywanie trwałych sesji jest niezbędne do prowadzenia bezpiecznych i godnych zaufania transakcji biznesowych. Web Request Broker (WRB) jest podstawą serwera aplikacji firmy Oracle. Zajmuje się on nasłuchiwaniem żądań od przeglądarek i wysyła je do stosownych kartridżów (moduły oprogramowania). Oracle Application Server obsługuje kartridże PL/SQL, LiveHTML, PERL oraz Java (Enterprise Java Beans). Najważniejsze cechy serwera aplikacji firmy Oracle: duża skalowalność oraz wydajność, bezpieczeństwo korporacyjnych danych, oparcie na standardach, łatwiejsze zarządzanie aplikacjami w środowisku rozproszonym, transakcje w rozproszonym środowisku, przenośność pomiędzy platformami, łatwe udostępnianie danych w sieci Internet. 8
3.3 Środowisko Oracle 8i Jeszcze kilka lat temu sieć Internet służyła do umieszczania statycznych witryn, które stanowiły jedynie reklamę dla firm. Kolejnym etapem rozwoju sieci Internet były dynamiczne strony WWW, które zwiększały atrakcyjność witryn. Obecnie w sieci tej umieszczane są również aplikacje WWW pozwalające w znacznie szerszy i łatwiejszy sposób obsłużyć klienta oraz zwiększyć efektywność i atrakcyjność firmy. System baz danych Oracle 8i jest środowiskiem do tworzenia i uruchamiania aplikacji internetowych wykorzystujących zasoby baz danych. W jądro systemu zostało wbudowanych wiele właściwości internetowych. System ten znacznie upraszcza technikę budowania aplikacji internetowych, pozwalając projektantowi na wykorzystywanie bardziej wyrafinowanych elementów. W wersji systemu Oracle 8i wbudowana została wirtualna maszyna Javy (Java VM), co sprawiło, że środowisko to jest bardziej elastyczne i przenaszalne między różnymi platformami i klasami komputerów. Dzięki takiemu rozwiązaniu do aplikacji ma dostęp każdy, kto posiada przeglądarkę internetową. System Oracle 8i, dzięki systemowi plików Internet File System (ifs), daje możliwość przechowywania nie tylko danych tekstowych, ale również stron WWW, arkuszy kalkulacyjnych, plików zawierających grafikę, czy filmy. Dzięki wprowadzeniu architektury Oracle 8i, administratorzy mogą w łatwy sposób zarządzać zasobami firmy. Dane i aplikacje znajdują się na centralnym serwerze, dostęp do nich jest bardziej ogólny - odbywa się poprzez sieć Internet, a zarządzanie staje się pewniejsze i bezpieczniejsze. 4 Przykładowa aplikacja sklep internetowy 4.1 Charakterystyka aplikacji Prezentowana aplikacja stanowi jedynie przykład wykorzystania pakietu Oracle JDeveloper Suite 2.0 w tworzeniu wielowarstwowych aplikacji internetowych. Jest ona przykładem rozwiązania, tak ostatnio popularnego problemu sprzedaży elektronicznej przez przedsiębiorstwa. Jako studium poznawcze wybrano sklep komputerowy proponujący szeroką gamę sprzętu komputerowego. Użytkownik korzystający z aplikacji musi posiadać jedynie przeglądarkę internetową, a sama aplikacja jest każdorazowo dynamicznie transportowana 9
do klienta poprzez Internet. Aby dokonać zakupu w sklepie, użytkownik jednorazowo przy pierwszym uruchomieniu musi zarejestrować się w bazie klientów. Ustala wtedy hasło dostępowe, wymagane do korzystania każdorazowo z aplikacji. Po zalogowaniu klient ma możliwość dodawania kolejnych towarów dostępnych w sklepie, do swego koszyka. Istnieje również funkcja edycji zawartości koszyka, dzięki której można usuwać z niego wcześniej wybrane towary. Po umieszczeniu przez klienta w koszyku wybranych towarów, może on podjąć decyzję o zakupie. Wybiera wówczas funkcję Kupuje! i jest proszony o podanie formy płatności. Klient ma możliwość kompletowania zawartości koszyka podczas wielu sesji z aplikacją. Realizacja zakupu zawartości bieżącego koszyka, powoduje utworzenie pustego, nowego koszyka. Aplikacja nie jest powiązana z obrotem towarowym firmy, a jedynie służy do gromadzenia zamówień od klientów. W chwili obecnej aplikacja nie jest wyposażona w interfejs komunikacyjny z systemami bankowymi klientów, na przykład w celu sprawdzenia ich zdolności kredytowej przy korzystaniu z kart płatniczych. Rys 5 Ekran logowania aplikacji Internetowy Sklep Komputerowy 4.2 Wykorzystane technologie Do tworzenia aplikacji Internetowy Sklep Elektroniczny zostały wykorzystane następujące technologie: OAS, CORBA Objects, Serwlety, InfoBus, JDBC/SQLJ, Enterprise JavaBeans, JavaBeans, które zostały opisane w poprzednich rozdziałach. 10
4.3 Schemat bazy danych - sklep internetowy Podstawowe informacje w aplikacji Sklep internetowy umieszczone są w trzech tabelach: towar, zakupy i klient. Szczegóły dotyczące proponowanych towarów (producent, cena, opis, grupa do jakiej towar jest zaliczany) znajdują się w tabelach: grupy_towarow, podgrupy_towarow, szczegoly oraz producent. W tabeli klient przechowywane są dane dotyczące wszystkich klientów, którzy kiedykolwiek zostali zarejestrowani w systemie i dokonali zakupów. Umieszczone są tam dane zawierające nazwę i hasło danego użytkownika, rodzaj płatności oraz numer karty kredytowej. Najważniejszą tabelą systemu jest tabela zakupy, w której zamieszczone są transakcje przeprowadzone przez użytkowników systemu, czyli jaki i ile towar, i który klient dokonał zakupu. W aplikacji wykorzystywana jest również tabela zawierająca dane na temat administratorów aplikacji (administrator). Przechowuje one dane na temat nazw administratorów oraz ich haseł. Grupy_towarow ID_GT NAZWA Podgrupy_towarow ID_PT NAZWA ID_GT Towar ID_T NAZWA ID_PT Szczegoly ID_SZCZEGOLY CENA OPIS ID_T Klient Zakupy ID_PRODUCENTA ID_KLIENTA NAZWA ID_ZAKUPU ILOSC HASLO E-MAIL NUMER_KARTY ID_PLATNOSCI ID_KLIENTA ID_T Administrator Producent ID_PRODUCENTA NAZWA GRAFIKA_LOGO Platnosc ID_ADMIN NAZWA ID_PLATNOSCI HASLO RODZAJ OPIS Rys 6 Schemat bazy danych sklep internetowy 5 Podsumowanie Wykorzystanie środowiska Oracle 8i stwarza nowe możliwość korzystania z aplikacji dostępnych do tej pory tylko lokalnie, albo też przy zastosowaniu specjalizowanego oprogramowania. Dzięki nowym rozwiązaniom powstające systemy informatyczne stają się niezależne od platformy. Aby wykorzystać nawet wyjątkowo 11
wyszukane i złożone oprogramowanie, wystarczy posiadać prosty komputer podłączony do sieci Internet. Po stronie klienta niezbędne jest zainstalowanie ogólnodostępnego oprogramowania umożliwiającego przeglądanie stron WWW. W takim przypadku nie jest wymagane instalowanie specjalizowanego programu u każdego użytkownika aplikacji. Aplikacja taka jest ogólnie dostępna, w łatwy sposób można ograniczyć dostęp osobom nieuprawnionym. Jest ona również łatwiejsza w zarządzaniu. Aplikacje tego typu są wygodniejsze w użytkowaniu, nie tylko dla administratora, ale również dla użytkowników. Literatura 1. Banachowski L., Bazy danych. Tworzenie aplikacji, Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa, 1998 2. JDeveloper User s Guide 3. Oracle Application Server User s Guide 4. Dokumentacja on-line: http://www.oracle.com 12