Aula 2: Arquitetura em Três Camadas e APIs

Transcrição

1 Aula 2: Arquitetura em Três Camadas e APIs Diego Passos Universidade Federal Fluminense Técnicas de Projeto e Implementação de Sistemas II Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 1 / 29

2 Agenda 1 Arquitetura em Três Camadas 2 Introdução às APIs para Computação Corporativa Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 2 / 29

3 Agenda 1 Arquitetura em Três Camadas 2 Introdução às APIs para Computação Corporativa Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 3 / 29

4 Projeto em Camadas Técnica Muito Usada em Computação e Engenharia Dividir um sistema em camadas. Cada camada é responsável por um sub-conjunto de tarefas. Camada de baixo oferta serviços. Requisitados pela camada diretamente acima. Fluxo de execução do sistema percorre as camadas através dessa comunicação/requisição de serviços. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 4 / 29

5 Exemplo: Pilha de Protocolos TCP/IP Usado na Internet. Sistema extremamente complexo. Nós implementam uma pilha de protocolos. Camadas são empilhadas. Cada camada resolve uma parte do problema. Camadas e Funcionalidades Camada de física: como representar informação no meio físico. Camada de enlace: como enviar dados para outro computador. Camada de rede: como percorrer um caminho até o computador de destino. Camada de transporte: como comunicar processos de máquinas distintas. Camada de aplicação: como representar/manipular dados de alto nível. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 5 / 29

6 Exemplo: Pilha de Protocolos TCP/IP (II) Diversos protocolos para cada camada. Ex: TCP vs. UDP, vs Protocolos de mesma camada podem ser intercambiados de acordo com as necessidades. Ofertam a mesma funcionalidade abstrata para as camadas superiores. Alteração em uma camada idealmente não resulta em mudanças nas demais. Permite a evolução tecnológica gradativa em cada camada. Exemplos: IPv4 vs. IPv6. TCP Tahoe, Reno, Vegas, New Reno... Ethernet, Fast-Ethernet, Gigabyte-Ethernet... Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 6 / 29

7 Exemplo II: Arquitetura de Computadores Primeiros Computadores Eram programados diretamente em linguagem de máquina. Cabos e patch panels. Exigiam grande conhecimento do hardware. Uso extensivo de manuais de referência. Desenvolvimento era difícil. Depuração ainda pior. Solução: Sucessivas Camadas de Abstração Linguagem de alto nível. Assembly. Macro-instruções. Micro-instruções. Portas lógicas. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 7 / 29

8 Exemplo II: Arquitetura de Computadores Camadas facilitam o desenvolvimento e depuração. Código é mais legível em alto nível. Várias linguagens diferentes podem ser usadas em um mesmo computador. Mesmo o hardware pode ser simplificado. Muita coisa hoje é feita em software. Bugs podem ser corrigidos. Exemplo: micro-código em processadores Intel. Aumenta nível de portabilidade de software. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 8 / 29

9 Desenvolvimento de Software em Camadas Vantagens Entendimento sobre cada camada é isolado. É possível se concentrar em cada camada isoladamente. Implementações de camadas podem ser trocadas. Por motivos técnicos, financeiros. Vários projetos usam camadas iguais/similares. Podem ser padronizadas. Aumenta potencial de reutilização de código. Código reutilizado tende a ser melhor e mais confiável. Desvantagens Nem sempre proveem encapsulamento total. Podem afetar o desempenho. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 9 / 29

10 Desenvolvimento de Software em Camadas: Histórico Inicialmente Não era utilizado. Programas eram simples e manipulavam diretamente arquivos próprios. Início da Década de 1990 Modelos de duas camadas. Cliente (interface) e servidor (banco de dados). Componentes de interface cientes de SQL: integração direta com banco de dados. Funciona bem se programa basicamente manipula base de dados (cadastro e consulta). Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 10 / 29

11 Modelo de Duas Camadas: Problemas O que fazer quando há Lógica de Domínio? Validar dados, implantar regras de negócio, fazer cálculos... Implementação no Cliente Abordagem mais comum. Código era complexo por misturar exibição e lógica. Se havia muitas telas, lógica era dividida em vários pontos do código. Implementação no Servidor (Banco de Dados) Stored procedures. Linguagens proprietárias. Pouca portabilidade. Linguagens com poucos recursos. Código novamente complexo. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 11 / 29

12 Solução: Modelo de Três Camadas Divide-se o Software em: Camada de apresentação: interface com o usuário. Camada de domínio: implantação da lógica de domínio. Camada de fonte de dados: armazenamento e consulta de dados. Ganhou popularidade com a Web. Conceito do browser como interface. Se a lógica está na interface, novas interfaces requerem re-implementação da lógica. Re-trabalho, bases de código distintas,... Solução: mover lógica de domínio para camada que pudesse ser acessada por diversas interfaces. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 12 / 29

13 Camada de Apresentação Lida com a interação entre usuário e software. Pode ocorrer de várias formas: Linha de comando. Interface texto. GUI para desktop. Web. É comum um mesmo sistema apresentar mais de uma implementação nesta camada. Responsabilidades: Apresentar informação ao usuário. Interpretar comandos do usuário e traduzi-los em ações para o domínio e fonte de dados. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 13 / 29

14 Camada de Fonte de Dados De onde o sistema obtém os dados. E para onde os dados vão. Lida com a comunicação com outros sistemas que fornecem/manipulam dados. Exemplo mais comum: SGBD. Banco de dados armazena os dados relevantes à aplicação. SGBD executa serviços de armazenamento, consulta e atualização. Camada de fonte de dados se comunica com o SGBD requisitando serviços. Mas não precisa envolver um banco de dados. Exemplo: gerenciamento de redes via SNMP. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 14 / 29

15 Camada de Lógica de Domínio Também chamada de Lógica de Negócio. Responsável por realizar o trabalho do sistema. Fazer cálculos. Validar dados. Escolher entre várias fontes de dados.... Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 15 / 29

16 Abordagem Cross-Layer Idealmente, camada de lógica de domínio esconde fonte de dados da apresentação. Traz vários benefícios. Às vezes, no entanto, pode haver quebra nesta hierarquia. Solução menos pura, mas pode ter benefícios práticos. Exemplo: Apresentação requisita dados diretamente da fonte de dados. Parte dos dados (que não requerem aplicação de lógica) são exibidos. Outra parte é passada para a lógica de domínio para processamento. É preciso pesar as vantagens e desvantagens em cada caso. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 16 / 29

17 Separação entre Camadas Separação não precisa ser física. Camadas não precisam ser executadas em computadores diferentes. i.e., conceito de camadas pode ser simplesmente lógico. Camadas podem ser implementadas como: Rotinas diferentes. Classes diferentes. Pacotes diferentes. Executáveis diferentes.... Forma ideal de implementação: Depende da complexidade do projeto. Quanto mais complexo, maior deve ser a separação. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 17 / 29

18 Como Identificar a Camada de Lógica de Domínio Separação entre camadas de apresentação e fonte de dados e grande. Dada uma funcionalidade, é fácil distinguir a qual das duas camadas pertence. Mas como saber se uma determinada funcionalidade pertence à lógica de domínio? Teste simples: Suponha que a funcionalidade pertença à apresentação (ou fonte de dados). Suponha que seja necessário implantar uma nova versão da camada. Nova interface, ou dados em arquivo XML. A funcionalidade precisará ser re-implementada? Se sim, deveria pertencer à lógica de domínio. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 18 / 29

19 Como Identificar a Camada de Lógica de Domínio (II) Exemplo de Sistema de Vendas Funcionalidade: itens cujas vendas aumentaram 10% ou mais no último mês coloridos em vermelho. Supor implementação na camada de apresentação: Interface obtém os dados de vendas dos dois últimos meses. Calcula percentual de aumento. Se maior que 10%, colore item. Se adicionarmos uma nova interface, funcionalidade deve ser reimplementada. Solução mais correta: Criar método na camada de lógica de domínio que retorna um booleano se item deve ser colorido. Camada de apresentação chama o método e só se preocupa em gerar o código para fazer a coloração. Em última análise, é uma região nebulosa. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 19 / 29

20 Onde Executar Cada Camada? Lembre-se: camadas são conceitos lógicos e separação pode não ser física. Mas vários sistemas fazem a separação física das camadas. Exemplo: sistemas web. Neste caso, onde cada camada deve ser executada? Decisão de projeto. Projetos diferentes podem ter requisitos diferentes. É preciso analisar caso a caso. Mas há casos típicos. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 20 / 29

21 Onde Executar a Camada de Fonte de Dados Quase sempre no servidor. Em geral, deseja-se que o sistema seja acessível de vários lugares diferentes. Dados têm que estar disponíveis em todos estes acessos. Um servidor acessado via rede pode disponibilizar os dados. Exceção: Quando deseja-se permitir operação offline. Exemplo: GoogleDocs. Abordagem mista: dados ficam no servidor, mas máquina cliente guarda cópias. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 21 / 29

22 Onde Executar a Camada de Apresentação Dois casos típicos: Interface tipo GUI (Desktop) Quase exclusivamente, é executada no computador cliente. Exceção: desktop remoto. Interface Web Frequentemente no servidor. HTML renderizado no cliente, mas gerado no servidor. Tecnologias como Javascript e Flash têm alterado esta tendência. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 22 / 29

23 Onde Executar a Camada de Lógica de Domínio Camada mais flexível em relação neste quesito. Pode rodar: No cliente. No servidor. Em ambos. Novamente, conceito de divisão em camadas é lógico e não físico. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 23 / 29

24 Agenda 1 Arquitetura em Três Camadas 2 Introdução às APIs para Computação Corporativa Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 24 / 29

25 Computação Corporativa: Relembrando... Integração com outras aplicações corporativas. Lógica de negócio tende a mudar/aumentar. É preciso simplificar a manutenção do código. Mais: Robustez. Escalabilidade. Segurança. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 25 / 29

26 Computação Corporativa: Primeira Abordagem Implementar tudo do zero. Implementar a interface (protocolo) para comunicação com cada aplicativo. Implementar código específico para acessar cada diferente banco de dados envolvido. Implementar cada diferente interface com usuários possível.... Problemas Requer grande tempo de desenvolvimento. Requer grande tempo de teste. Se uma nova tecnologia surge, é preciso repetir o trabalho de implementação. Código é muito mais complexo. Mais propenso a erros e vulnerabilidades.... Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 26 / 29

27 Computação Corporativa: Abordagem Baseada em APIs Operações de baixo nível são escondidas por uma biblioteca/pacote. Código a ser implementado inclui apenas chamadas de mais alto nível. Mais genéricas. Resiste melhor a alterações nas tecnologias usadas. Parte mais complexa do código é feita pela API. Código geralmente bem utilizado e testado. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 27 / 29

28 APIs Corporativas Conceito de uso de APIs já é conhecido, mesmo para aplicações não-corporativas. Qual a diferença? Expressão é usada em dois contextos: APIs disponibilizadas para o uso de serviços de determinadas empresas. Exemplos: GoogleMaps, BingMaps, Facebook,... APIs que servem para desenvolvimento de aplicações corporativas. Exemplo: JDBC. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 28 / 29

29 APIs para Aplicações Corporativas São geralmente APIs de nível mais alto. Geralmente, agnósticas em relação a tecnologia. Exemplo (novamente): JDBC. Pode acessar BDs Oracle, DB2, Postgres, MySQL,... Cada um destes SGBDs tem suas próprias APIs para diversas linguagens. Migrar de um SGBD para outro, exigiria adaptar código a nova API. JDBC provê acesso uniforme a todas. Diego Passos (UFF) Arquitetura em Três Camadas e APIs TEPIS II 29 / 29