Бусыгин Б.С., Коротенко Г.М., Коротенко Л.М. Введение в современную информатику

Подождите немного. Документ загружается.

150

 Контейнер (container). В разработанной Sun Microsystems компонентной

архитектуре JavaBeans и в компонентной технологии Microsoft Component

Object Model (COM), контейнер является прикладной программой или

подпрограммой, в которой выполняется внешний или встроенный блок

программы, называемый компонентом (component). Например, компоненты

типа кнопка или элемент выпадающего меню, маленький калькулятор или

другой элемент графического интерфейса пользователя – все они выполняются

с использованием компонентных моделей JavaBeans™ или COM™, которые

позволяют выполнять их в контейнере-браузере Netscape или в контейнерах

Microsoft, таких как MS Internet Explorer, Visual Basic, Excel или Word. Для трёх

последних наполнением контейнера является скриптовый код языка

Visual Basic for Application, который они выполняют (интерпретируют), сами

при этом находясь в оперативном запоминающем устройстве (RAM).

 Распределённые (distributed) приложения — это составные приложения,

разные части которых выполняются по отдельности, но делают общее дело.

Распределенные приложения обычно задействуют для решения проблемы или

выполнения одной задачи с использованием нескольких компьютерных

систем.

 Клиент-серверные (client/server) приложения — это распределённые

приложения, основанные на модели вычислений, в которой клиент

запрашивает услуги у другой сущности — сервера. В типичном для бизнес-

систем клиент-серверном приложении клиент выполняется на персональном

компьютере, а расположенный на удаленной более производительной машине

сервер предоставляет ему услуги по доступу к хранящимся на сервере данным.

Клиентская часть приложения обычно оптимизируется для взаимодействия с

пользователем, в то время как серверная часть предоставляет

функциональность, совместно используемую многими пользователями.

В клиент-серверных системах обработка данных производится и на

клиенте, и на сервере. Этим они отличаются от систем, данные которых

хранятся на файл-сервере: в таких системах никаких вычислений на файл-

сервере не производится, и все компоненты приложения выполняются на

компьютере-клиенте. Многие распределенные приложения имеют клиент-

серверную архитектуру. Это модель, в которой потребитель услуг (клиент)

запрашивает их у поставщика (сервера). Клиент-серверная архитектура обычно

реализуется в виде нескольких приложений, выполняющихся на различных

системах, но это не является обязательным. Эти приложения могут

выполняться и на одной компьютерной системе. Дело здесь не в реализации, а

во взаимодействии, при котором один запрашивает услуги, предоставляемые

другим — именно модель взаимодействия определяет суть клиент-серверной

архитектуры. Ярким примером таких приложений являются библиотеки DLL.

 SDI (однодокументный интерфейс – Single Document Interface). В

Windows-приложениях встречаются два основных стиля интерфейса

пользователя. Например, приложение Блокнот (Notepad), позволяет работать

одновременно только с одним документом. Чтобы открыть другой документ,

нужно закрыть текущий. Приложение, подобное Блокноту и использующее одно

151

главное и несколько дополнительных вторичных окон, называется SDI-

приложением (Single Document Interface — однодокументный интерфейс).

Единственный способ работать одновременно с несколькими объектами в SDI-

приложении — открыть несколько экземпляров этого приложения. Главные

окна SDI-приложения можно свертывать и развертывать независимо друг от

друга. Если делается попытка открыть уже открытый объект, активизируется

существующее окно. В Windows 95 чаще всего встречаются именно SDI-

приложения (рис 6.23.), поскольку в самой ОС Windows и в MS Office акцент в

работе с данными делается в рамках открываемого приложением документа.

 MDI (многодокументный интерфейс – Multiple Document Interface).

Многие приложения в ОС Windows, например Microsoft Word, Excel, Access и

некоторые другие, позволяют работать одновременно с несколькими

документами. Каждый документ таких приложений отображается в отдельном

окне, переключаться между которыми позволяет пункт меню Окно (Window) (рис.

6.24).

Каждое дочернее окно по сути своей является главным, но оно всегда

содержится внутри родительского окна. Дочерние окна MDI-приложения

Рис. 6.23 . Приложение Блокнот с SDI–интерфейсом

Меню Окно,

которое

показывает все

открытые окна

документов

Список открытых

в окнах MS Word

документов и имя

документа,

открытого под

номером 2:

!0771_Методол…

Рис. 6.24. MDI–интерфейс в приложении Word

152

свертываются в пределах родительского окна, и, будучи свернутыми, содержат

значок документа. Примерами MDI-приложений служат также MS Access и

Excel. MS Excel, например, позволяет создавать и отображать дочерние окна

нескольких различных типов, такие как диаграммы и электронные таблицы.

При активизации таких окон изменяется строка меню приложения. Все

индивидуальные окна заключены в пределы родительского окна Excel. При

сворачивании Microsoft Excel свертываются все дочерние окна, и на панели

задач отображается только значок родительского окна. (рис. 6.25).

 Консольное приложение. У консольных приложений нет графического

интерфейса. В его отсутствие взаимодействие пользователя с консольным

приложением производится с помощью вводимых пользователем команд (т.е.

интерфейса командной строки). Обычно у каждого консольного приложения

существует определённый набор команд, которые можно использовать для

доступа к его функциональности. Однако запомнить их имена и каков их

синтаксис, порой бывает затруднительно. Большинство приложений для

мэйнфреймов и унаследованных приложений относятся к категории

консольных. Как правило, эти приложения предназначены для использования

с алфавитно-цифровыми терминалами. В среде Windows терминал обычно

заменяется программой-приложением эмуляции среды MS DOS – Command

Prompt (Командная строка) (рис. 6.26).

Следует добавить, что в этом окне функционируют и выполняются

практически все команды операционной системы MS DOS.

 Диалоговое приложение (мастер, Wizard, помощник) ведёт пользователя

через последовательность шагов к выполнению определенной задачи.

Диалоговые приложения обычно активно взаимодействуют с пользователем

через набор экранов (или диалоговых окон), посредством которых пользователь

делает свой выбор. Хорошим примером диалоговых приложений являются

довольно распространенные в среде Windows мастера MS Office и Windows

Рис. 6.25. Отображение значка родительского

окна приложения MS Excel на панели задач (Task Bar) ОС Windows

Рис. 6.26. Интерфейс консольного Windows–приложения

Command Prompt (Командная строка)

153

мастера (Wizards) (рис. 6.27). Могут являться компонентами GUI и

активизироваться щелчком мыши по кнопке-команде, инициализирующей их

вызов и выполнение.

 Одноярусным приложением (single-tier application) называется

приложение, реализованное в одном физическом ярусе. Это означает, что

такое приложение выполняется как

единичный процесс на одной

машине. Одноярусное приложение

может быть основано на различных

логических моделях. Это может быть

многоярусная логическая модель, в

которой службы различных типов

отделены друг от друга. Или же это

может быть модель монолитного

приложения, в котором нет четкого

разделения служб по типам. Для

взаимодействия между различными

модулями одноярусного приложения

используется стандартный вызов

процедур. Таким образом, в этих

приложениях нет избыточности

взаимодействия, присущей распреде-

лённым приложениям. Однако

производительность такого приложе-

ния ограничена возможностями

аппаратных средств, на которых оно выполняется. Одно из преимуществ

одноярусных приложений заключается в легкости реализации. По этой причине

одноярусные приложения достаточно широко распространены.

 Двухъярусное приложение (two-tier application) является хорошим

примером распределенного приложения, использующего клиент-серверную

модель. Как правило, двухъярусное приложение — это приложение,

реализованное в двух физических слоях. Большинство приложений,

требующих обращения к базе данных, реализуются как двухъярусные

приложения. В двухъярусной модели приложение, выполняющееся на

рабочей станции (клиенте), обращается за данными к централизованной базе

данных на удаленном компьютере (сервере), поддерживающем множество

распределённых клиентов. Такая модель позволяет совместно использовать

вычислительные ресурсы и предоставляет централизованную базу данных,

однако сопровождение и поддержка клиентских приложений в этой модели все-

таки сложнее, чем управление и поддержка централизованных систем прошлых

лёт. Однако реализация клиент-серверной модели в трактовке Microsoft СОМ

добавляет ей функциональности и интероперабельности не только во

взаимодействии между приложениями разных производителей, но также и

между приложениями, которые работают на разных платформах (рис. 6.28).

Рис. 6.27.

Мастер диаграмм приложения MS

Excel

154

У двухъярусных приложений существенно ограничена масштабируемость,

причиной чего, обычно являются ограничения, накладываемые на

производительность сервера баз данных. В типичном двухъярусном

приложении клиент напрямую соединен с сервером баз данных. При этом от

сервера требуется по одному соединению на каждого клиента, каждый из

которых, затем держит соединение открытым в течение всего времени жизни

приложения

. Данный подход, хотя и прост в реализации, не лучшим образом

влияет на производительность.

 В основе архитектуры многоярусного приложения (N-tier application

)

лежит идея разделения приложения на отдельные функциональные

компоненты (рис. 6.29). Как правило, приложение проектируется вокруг трёх

ярусов служб — пользователя, бизнес-правил и данных — так называемое

трёхъярусное приложение. Многоярусное приложение является логическим

расширением трёхъярусного. В таком приложении один (или более) из трёх

начальных ярусов разбивается на дополнительные ярусы (рис. 6.29). Это

добавляет новые уровни абстракции для описания сложных моделей приложений.

 Web-приложения, как правило, представляют собой набор Web-страниц,

которые отображаются приложением-контейнером – браузером. На начальных

этапах своего появления браузеры могли отображать лишь статические Web-

страницы, но теперь многие из них поддерживают динамические страницы, что

активно используется в Web-приложениях. Web-приложения объединяют в себе

Интернет-технологии, Web-технологии и технологии создания традиционных

приложений. Web-страницы, отображаемые в браузерах, предоставляют

пользователю информацию о результатах работы Web-приложения. Кроме того,

Application Architecture: An N-Tier Approach - Part 1. (By Robert Chartier) http://www.15seconds.com/

Issue/011023.htm?voteresult=5

Приложение

клиент

Приложение

сервер

Объект

COM-

описание

Установление

соединения

Рис. 6.28. После установления связи с помощью интерфейса COM

между клиентом и объектом-сервером,

они общаются без дополнительных ресурсов ОС и компьютера

Интерфейс

СОМ-объекта

Структура

СОМ-

объекта

155

допускается локальное размещение Web-приложения в интранете (LAN) или

глобальное в Интернете. В свою очередь, Web-страницы предоставляют

пользователю информацию о результатах работы Web-приложения.

Большинство Web-приложений являются смесью HTML-страниц (т.е. кодов

языка разметки HTML) и встраиваемого в них исполняемого на стороне клиента

программного кода (на языках VBScript, Jscript и др.). То есть это может быть код

сценария, содержащегося на странице, коды скриптового языка или же двоичный

код приложения или компонента, вызванного со страницы. Комбинировать коды

HTML и программный код удается несколькими различными способами. Можно

выполнять код только на сервере — такая модель увеличивает число браузеров,

работающих с приложением. Можно выполнять код и на клиенте — такая модель

уменьшает сетевой трафик и время отклика приложения. Однако не все браузеры

поддерживают все возможные модели реализации.

Наиболее популярными

технологиями для создания Web-приложений, осуществляющих обработку

данных на сервере, являются: Active Server Pages (ASP), Internet Server API (ISAPI),

и Common Gateway Interface (CGI).

 Совместно работающие приложения (collaborative applications) — это

Уровень представления

(интерфейс)

(Presentation GUI)

Система конечного пользователя (находится на ПК-клиенте)

(End User’s System)

(Представление страниц HTML, Windows-форм и т.д.)

Уровень разделения

между клиентом и

сервером

Уровень

представления

бизнес-логики

(Presentation Logic

Tier)

Web-компонент,

который размещается на

сервере в сети

(The Web, Уровень IIS)

(Языки VBScript,

Jscript, Web-forms, C#,

VB.NET, и т.д.)

(Результат их действий:

коды HTML, XML,

DHTML, и т.д.)

Распределённая

логика

(Distributed Logic)

Интерфейс клиента

(Client Interface)

Windows-формы,

приложения

пользователя и т.д.

Уровень соединения с

конкретным кодом или

другим источником

действия

(Proxy Tier)

(SOAP, CORBA, DCOM, и т.д..)

Уровень представления

бизнес правил

(Business Tier)

Уровень доступа

к данным

(Data Access Tier)

Уровень данных

(Data Tier)

Правила и объекты бизнеса

Манипулирование данными с целью трансформации их в информацию

Интерфейс баз данных

Оперирует с вводом / выводом данных (как правило, бесформатно)

Уровень представления бизнес правил

(Графический интерфейс представления) (Presentation GUI)

Название уровня

Содержание и функции N-того уровня приложения

Рис. 6.29 Современное представление многоуровневого (N-tire) приложения

156

распределенные приложения, которые работают вместе. Части совместного

приложения обычно сами являются полнофункциональными приложениями,

которые можно использовать и независимо друг от друга. Например, совместно

работающее приложение может, состоять из приложений, написанных с

применением Visual Basic, Microsoft Word и Microsoft Excel, где приложение на

Visual Basic использует Automation для доступа к функциональности Word и

Excel. В качестве двух других примеров совместных приложений можно привести

Lotus Notes и Microsoft Exchange.

 Революционной технологией создания приложений является

компоновка их из компонентов. Компонент (component) – это фундаментальный

строительный блок для разработки распределённых многоярусных приложений.

Компоненты достаточно часто базируются на компонентной объектной модели

фирмы Microsoft (Component Object Model, COM) или создаются в виде модели

независимых программных модулей повторного использования JavaBeans

фирмы Sun Microsystems и представляют собой средство формирования

функциональности приложений.

Схематически, появление и развитие этой новой концепции построения

программ из компонентов, можно представить как переход к взаимозаменяемости,

которая свойственна устройствам ПК, из которых он строится, как из кубиков

(рис. 6.30)

Рис. 6.30. Совершенствование функциональных связей

между элементами и компонетами приложений

Так как вся функциональность спрятана внутри компонента, только

компонент знает, как именно предоставляется эта функциональность. Приложение

же изолировано от всех деталей его реализации. В результате любые изменения во

внутренней организации компонента не затрагивают остальные части

приложения. Услуги и атрибуты компонента, открытые для внешнего мира,

называются, соответственно, методами (methods) и свойствами (properties)

компонента и могут быть получены только через его интерфейсы.

Проектирование компонента обычно включает следующие шаги:

157

 определение услуг, которые должен предоставлять компонент;

 выделение объектов, логическим образом организующих

функциональность компонента и специфицирование его внутренних методов;

 соотнесение функциональных возможностей компонента его

интерфейсам и их именование;

 определение типа компонента: внутрипроцессного (in-process) или

внепроцессного (out-of-process).

 Именование нового компонента с помощью механизма GUID или UUID

Компоненты обычно предназначены для

повторного использования: грамотно

спроектированный компонент можно использовать

во многих других приложениях (рис.6.31). Поэтому,

имея в своём распоряжении набор подходящих

компонентов, можно достаточно быстро собрать

приложение с необходимой функциональностью. По

технологии Microsoft компонент структурно

представляет собой набор классов (classes) COM,

которые организованы в виде отдельных

выполняемых программных единиц, а также в виде

ЕХЕ- или DLL-файлов.

 Компонентами нового поколения стали

Web-сервисы

. Изначально World Wide Web была

сетью документов. Web-серверы общались с

клиентами с помощью протокола HTTP (Hypertext

Transfer Protocol) и пересылали информацию в

форме гипертекстовых документов, которые

создавались средствами языка HTML (Hypertext

Markup Language). Такие документы, как правило,

отображаются в браузерах и содержат

гиперссылки на другие документы в WWW.

Мультимедиа-функции языка HTML также

позволяют авторам включать в свои Web-

страницы изображения, апплеты (программы на

языке Java, которые автоматически загружаются и

выполняются на машине пользователя (клиента)),

видеоклипы и другие документы в формате HTML.

Совершенствование языков программирования, Internet- и Web-технологий

привело к тому, что многие коммерческие сайты начали строиться не на основе

Так как идентификаторы для всего многообразия компонентов (COM-объектов) и их интерфейсов на

всех (!!!) ПК во всём мире должны быть глобально уникальными, для них введены имена, называемые GUID

(Globally Unique IDentifiers – глобально однозначные (уникальные) идентификаторы). Для создания последних

используется программа GUIDGEN.EXE, а для записи самого имени отводится 16-байт (128 бит), дающие

возможность записать 2

128

вариантов имён. Синонимом GUID является UUID (Universally Unique IDentifier –

универсально уникальный идентификатор).

Web нового поколения — Web-сервисы. Алексей Федоров. http://www.compress.ru/Temp/1081/index.htm

Рис. 6.31. Меню в среде

Delphi для создания и

подключения

компонентов (вверху), а

также интерфейс

типового компонента для

обзора содержимого

папок (каталогов) ПК

158

обычных Web-серверов, а с помощью многозвенной архитектуры, которая

подразумевает использование серверов приложений.

Основным отличием обычных Web-серверов от серверов приложений

является то, что последние не просто возвращают документ, а ещё и могут

обрабатывать запросы пользователей и содержат код, который реализует

бизнес-логику. Как правило, серверы приложений генерируют документы

динамически, в зависимости от указанных пользователем параметров. Также

следует отметить, что применение серверов приложений позволяет создавать

масштабированные решения, которые могут одновременно обслуживать

большое количество транзакций и, соответственно, и пользователей.

Появление разнообразных мобильных устройств привело к тому, что

вместо традиционных браузеров большое количество коммерческих Web-

приложений теперь, кроме протокола http, поддерживают и протокол WAP

(Wireless Access Protocol). Таким образом, они способны возвращать на запрос

информацию не только в стандарте HTML, но и на языке WML (Wireless

Markup Language) (рис.6.32).

Естественно, электронная коммерция не может ограничиваться простой

обработкой транзакций — следующим логичным шагом в развитии Web (то

есть WWW) стала интеграция бизнес-процессов разных компаний. Таким

Пользователи

Клиенты

Использование Web-сервисов

Соединение с Web-сервисами

Поиск Web-сервисов

Публикация

Web-сервисов

Репозиторий Web-сервисов

Сервис-

провайдер

Рис. 6.32.

Процесс работы с Web-сервисами.

1) Публикация Web-сервисов в репозитории на сервере. 2,3,4) Поиск,

соединение и использование Web-сервис

ов мобильными и локальными

устройствами.

159

образом, и появился сервис-ориентированный Web. В его основе лежат две

относительно новых технологий — SOAP (Simple Object Access Protocol) и

XML (eXtensible Markup Language). Эти технологии определяют сценарий, в

соответствии с которым, Web состоит из набора серверов приложений,

обменивающихся информацией в формате XML на основе протокола SOAP.

Основой сервис-ориентированного Web является Web-сервис — набор

логически связанных функций, которые могут быть программно вызваны через

Internet средствами технологии интеграции Web-приложений. Информация о

том, какие функции даёт конкретный Web-сервис, содержится в документе

WSDL (Web Service Description Language), а для поиска существующих Web-

сервисов используются специальные реестры, совместимые со спецификацией

UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) (рис 6.32).

В общем случае, Web-сервисом называется активный контент,

реализующий некоторую функциональность и содержит данные,

расположенные на Web-серверах, которые подключаются в момент

использования его внешними приложениями. Web-сервисы полностью

независимы от языка и платформы реализации. Внешние приложения

взаимодействуют с Web-сервисами с помощью стандартных протоколов и

форматов данных.

Естественно, разнообразие устройств, протоколов обмена данными между

ними, а также необходимых пользователям функций постоянно расширяют

границы применения и технологий создания и использования приложений,

решений и компонентов. В таблице 6.3. приведены формы существования и

некоторые решения в реализации программных компонентов двух основных

платформ: Windows и Sun (J2EE). Из таблицы следует, что сложность

взаимодействия между программными компонентами увеличивается и,

соответственно, развиваются модели и механизмы конструирования

информационных связей между ними.

6.7. Современные технологии создания и использования

компонентных приложений, Web-приложений и Web-сервисов

Основным лозунгом фирмы Sun Microsystems, является: "Сеть – это не

просто компьютер, это сетевой компьютер". И внутри неё (сети), накоплено

множество разных платформ, приложений, решений и программных систем

(написанных на разных языках программирования), унаследованных систем и

много других компонентов. Это выдвигает на передний план задачу

объединения всех этих ресурсов в работоспособный механизм решения

полезных задач. Флагманами в области развития моделей использования всех

существующих возможностей сетевых структур, являются корпорация

Microsoft и фирма Sun Microsystems. Они долгие годы разрабатывают и

развивают разнообразные средства обработки информационных ресурсов на

всех уровнях архитектур WWW и Internet. В последнее время ими разработаны

комплексные технологии и архитектуры Jini™ от Sun Microsystems и .NET™ от