Projeto de Sistemas com Frameworks

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1 Projeto de Sistemas com Frameworks Vítor E. Silva Souza ~ vitorsouza Departamento de Informática Universidade Federal do Espírito Santo

2 O que vamos discu.r hoje O que são frameworks? De mapeamento objeto/relacional? De injeção de dependências? Controladores Frontais/MVC? Etc.? Por que u.lizá- los no desenvolvimento de uma aplicação? Por que considerá- los já na fase de projeto? FrameWeb. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 2

3 Projeto de Sistemas com Frameworks INTRODUÇÃO Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 3

4 Funcionalidades de um sistema Cadastrar um usuário; Pesquisar um livro pelo nome; Agendar uma reunião; Calcular o valor de uma multa; Localizar um endereço em um mapa; Etc. Negócio Inserir/recuperar/alterar objetos em uma base de dados; Responder a requisições feitas por navegadores Web; Obter instâncias de objetos cujos serviços são necessários; Etc. Infraestrutura Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 4

5 Funcionalidades de um sistema Cadastrar um usuário; Pesquisar Específicas: um livro pelo nome; dependem Agendar uma reunião; Calcular o valor de uma multa; Localizar um endereço em um mapa; Etc. Negócio da aplicação Inserir/recuperar/alterar objetos Genéricas: em uma base de se aplicam a dados; Responder sistema a requisições feitas por navegadores Web; Obter instâncias de objetos cujos serviços são necessários; Etc. Infraestrutura qualquer Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 5

6 Generalizando por meio de parâmetros INSERT INTO Usuario (nome, , senha) VALUES (?,?,?) INSERT INTO Livro (nome, isbn) VALUES (?,?) INSERT INTO Autor (nome) VALUES (?) Parâmetros... Valores relativos às colunas da tabela. INSERT INTO <nome da tabela> (<nomes das colunas>) VALUES (<? separados por vírgula>) Parâmetros - Nome da tabela; - Nomes das colunas da tabela; - Valores relativos às colunas da tabela. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 6

7 Generalizando por meio de parâmetros Criar o esquema Armazenar objetos BD Efetuar consultas Parâmetros - Nomes das tabelas (default: nome da classe); - Nomes das colunas (default: nome dos atributos); - Objetos a serem armazenados; - Parâmetros das consultas; - Etc. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 7

8 Frameworks Um framework é um conjunto de classes que cooperam para formar um projeto reutilizável para uma classe específica de aplicativos. Eric Gamma o Aumentam a produ.vidade: código pronto; o Simplificam o sistema: foco na lógica de negócio; o Promovem sobware robusto: código testado, melhores prá.cas; Requerem uma curva de aprendizado; Constringem a solução a um molde (mesmo que parametrizado); Não se aplicam a todas as situações. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 8

9 Tipos de frameworks Mapeamento objeto/relacional; Injeção de dependências; Controlador frontal / MVC / Web; Decorador; Programação Orientada a Aspectos; Auten.cação; Busca; Logging; Etc. Etc. Etc. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 9

10 Arquiteturas baseadas em containers Containers são servidores que gerenciam o ciclo de vida de certos objetos; Em Java, existe a plataforma Java Enterprise Edi.on (recentemente, foram adicionados perfis ao Java EE); Componentes do Java EE funcionam como frameworks: JPA: mapeamento objeto/relacional; CDI: injeção de dependências; JSF: controlador frontal; Facelets: decorador; Etc. Muitos deles foram baseados em frameworks. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 10

11 Projeto de Sistemas com Frameworks MAPEAMENTO OBJETO/ RELACIONAL Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 11

12 Incompa.bilidade de paradigmas Bancos de dados relacionais são muito populares; Representação tabular vs. grafo de objetos; Problemas: Granularidade limitada a tabela e coluna; Herança: armazenamento e polimorfismo; Iden.dade: == vs. equals() vs. chave primária; Associações: transposições de chave; Navegação no grafo de objetos: o problema dos N+1 SELECTs. Custo: Repe.ção de estruturas em comandos SELECT, INSERT, etc.; Modelo de objetos torcido para se adequar; Sobware de diqcil manutenção. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 12

13 Mapeamento Objeto/Relacional Linguagem OO BD Relacional BD Usuario Nome Senha Classes; Objetos; Atributos; Associações. Tabelas; Linhas (tuplas); Colunas; Chaves. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 13

14 Mapeamento Objeto/Relacional Linguagem OO BD Relacional Mapeamento Objeto/Relacional Object/Relational Mapping (ORM) BD Persistência automática e transparente de objetos de um aplicativo OO para tabelas em um banco de dados relacional, utilizando meta-dados que descrevem o mapeamento entre os objetos e o banco de dados. Em essência, Tabelas; transforma dados de uma representação para a outra. Classes; Objetos; Atributos; Associações. Linhas (tuplas); Christian Bauer and Gavin King Colunas; Chaves. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 14

15 Componentes de uma solução ORM API para efe.vação de operações CRUD; Linguagem ou API para construção de consultas que se refiram às classes ou suas propriedades; Mecanismo de especificação dos meta- dados de mapeamento; Técnicas de interação com o BD relacional, incluindo: Verificação de objetos sujos (dirty checking); Associações recuperadas sob demanda (lazy associa.on fetching); Outras funções de o.mização. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 15

16 Vantagens e desvantagens o Elimina grande parte do código de infraestrutura; o Reduz manutenção por alteração nos dados; o Maior desempenho, dado o foco do framework; o Independência de fornecedor de BD. Requerem uma curva de aprendizado; Para serem bem usados, requerem conhecimento de SQL e BD relacionais; Problemas causados por seu uso são mais complexos; Não se aplicam a todas as situações. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 16

17 Alguns frameworks ORM para Java E outros... Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 17

18 O padrão Java EE: JPA Java Persistence API; Versão atual: 2.0 (JSR 317); Implementações: BatooJPA; DataNucleus; EclipseLink; JBoss Hibernate; ObjectDB; OpenJPA. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 18

19 Exemplo: uma classe com public class = GenerationType.AUTO) private = false) private Long version; private String nome; private String login; private String = FetchType.EAGER) private Set<Funcao> funcoes; } /* Getters e setters. */ Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 19

20 Exemplo: configuração JPA (EclipseLink) <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <persistence version="2.0"...> <persistence-unit name="siscontram-ejbpu" transaction-type="jta"> <provider> org.eclipse.persistence.jpa.persistenceprovider </provider> <jta-data-source>siscontram-ds</jta-data-source> <properties> <property name="eclipselink.ddl-generation" value="create-tables"/> </properties> </persistence-unit> </persistence> Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 20

21 Exemplo: operações nos dados // Recuperando todos os objetos Funcionario. EntityManager em = /* Obtém o EM de alguma forma. */ CriteriaQuery cq = em.getcriteriabuilder().createquery(); cq.select(cq.from(funcionario.class)); return em.createquery(cq).getresultlist(); // Idem, utilizando JPQL. EntityManager em = /* Obtém o EM de alguma forma. */ Query q = em.createquery("select f FROM Funcionario f"); Return q.getresultlist(); // Salvando um funcionário. Funcionario obj = /* Obtém o objeto de alguma forma. */ EntityManager em = /* Obtém o EM de alguma forma. */ em.persist(obj); // Excluindo um funcionário. Funcionario obj = /* Obtém o objeto de alguma forma. */ EntityManager em = /* Obtém o EM de alguma forma. */ em.remove(obj); Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 21

22 Objetos de Acesso a Dados Data Access Object, ou DAO; Classe específica para operações de persistência: Salvar; Excluir; Recuperar por ID; Listar todos; Pesquisar com filtro; Etc. Separa a lógica de acesso a dados, facilitando a manutenção e os testes unitários. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 22

23 Projeto de Sistemas com Frameworks INJEÇÃO DE DEPENDÊNCIAS Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 23

24 Ligação entre componentes Modularidade e coesão: caracterís.cas desejadas; Separação de responsabilidades: Lógica de negócio; Acesso a dados; Interface gráfica com o usuário; Etc. Cria- se uma cadeia de dependências: Interface gráfica Envia entrada do usuário Lógica de negócio Recupera/salva dados no BD Aceso a dados Problema: como conectar as dependências mantendo baixo acoplamento entre as camadas? Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 24

25 Primeiro: programe para interfaces e não para implementações; Para um baixo acoplamento, ao usar um serviço: Precisamos saber os parâmetros a fornecer (pré- condição); Precisamos saber o resultado que será gerado (pós- condição); Não precisamos saber como o resultado será gerado. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 25

26 Exemplo: agência de viagens Parte gerenciada pelo controlador frontal (veremos a seguir) Interface define os métodos de persistência disponíveis Implementação não é acessada diretamente pela classe cliente. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 26

27 Segundo: inverta o controle Inversion of Control (IoC); Dependency Injec.on (DI). Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 27

28 Alguns frameworks de DI para Java PicoContainer Silk DI E outros... Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 28

29 O padrão Java EE: CDI Contexts and Dependency Injec.on for the Java EE plaxorm; Versão atual: 1.0 (JSR 299); Implementações: Weld (Seam Framework); Resin CanDI; Apache OpenWebBeans. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 29

30 Exemplo: EJBs e CDI /* Arquivo: PacoteTuristicoDAO.java public interface PacoteTuristicoDAO { long recuperarcontagem(); List<PacoteTuristico> recuperartodos(); List<PacoteTuristico> recuperaralguns(int[] intervalo); PacoteTuristico recuperarporid(long id); PacoteTuristico salvar(pacoteturistico objeto); void excluir(pacoteturistico objeto); } /* Arquivo: PacoteTuristicoDAO.java public class PacoteTuristicoDAOJPA2 implements PacoteTuristicoDAO private EntityManager em; } /* Implementação dos métodos declarados na interface... */ Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 30

31 Exemplo: EJBs @Model public class CadastrarPacotes private PacoteTuristicoDAO private Localizacao loc; private List<PacoteTuristico> void carregarpacotes() { pacotes = pacoteturisticodao.recuperartodos(); } } /* Resto da classe... */ Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 31

32 Projeto de Sistemas com Frameworks CONTROLADORES FRONTAIS (MVC/WEB) Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 32

33 Arquitetura de aplicações Web Web = protocolo HTTP, requisição/resposta; Em Java: Servlets (classes): inadequado para escrita HTML; response.setcontenttype("text/html"); PrintWriter out = response.getwriter(); out.write("<html><head><title>hello World</title></head>"); out.write("<body>" + new Date() + "</body></html>"); out.close(); JSPs (páginas): inadequado para lógica de negócio. <html>[...] <% Connection conn; PreparedStatement stmt; conn = BancoDados.conectar(); // [...] Lógica de negócio. %> [...]</html> Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 33

34 Modelo 2: Front Controller Baseado na arquitetura MVC (Model- View- Controller). Lógica de apresentação (interface gráfica) Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 34

35 Alguns frameworks MVC para Java E outros... Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 35

36 O padrão Java EE: JSF JavaServer Faces; Versão atual: 2.0 (JSR 314), 2.2 (JSR 344); Implementações: Oracle Mojarra; Apache MyFaces. Bibliotecas de componentes: JBoss RichFaces; PrimeFaces; ICEFaces; OpenFaces; Trinidad; Tomahawk. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 36

37 Exemplo: formulário JSF <h1>cadastro</h1> <p>entre seus dados para se cadastrar:</p> <h:form id= frmcadastro"> <p>nome: <h:inputtext id="nome" value="#{acaocadastro.usuario.nome}" size="30" /></p> <p>data de Nascimento: <h:inputtext id= datanascimento" value="#{acaocadastro.usuario.datanascimento}" size="10"> <f:convertdatetime pattern="dd/mm/yyyy" /> </h:inputtext></p> <p> <h:inputtext id=" " value="#{acaocadastro.usuario. }" size="20" /></p> <p>senha: <h:inputsecret id= senha" value="#{acaocadastro.usuario.senha}" size="20" /></p> <p><h:commandbutton action="#{acaocadastro.cadastrar}" value= Cadastrar" /></p> </h:form> Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 37

38 Exemplo: classe public class AcaoCadastro private AplCadastro aplcadastro; Possui atributos nome, datanascimento, e senha. private Usuario usuario = new Usuario(); private int idade; /* Getters para usuario e idade. */ } public String cadastrar() { try { aplcadastro.cadastrar(usuario); } catch (ExcecaoMenorDeIdade e) { idade = e.getidade(); return "/cadastro/menordeidade.xhtml"; } return "/cadastro/sucesso.xhtml"; } Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 38

39 Exemplo: resultado para menores de idade <p>preado(a) <h:outputtext value="#{acaocadastro.usuario.nome}" />, infelizmente nosso serviço está disponível somente para maiores de idade e, de acordo com a data de nascimento fornecida, você possui apenas <h:outputtext value="#{acaocadastro.idade}" /> anos de idade.</p> Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 39

40 Juntando MVC + DI + DAO/ORM <html...> #{acaocadastro} public class Usuario { /*... */ public class AplCadastro private UsuarioDAO usuariodao; public class AcaoCadastro private AplCadastro aplcadastro; } Session public class UsuarioDAOJPA private EntityManager em; } Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 40

41 Projeto de Sistemas com Frameworks PROJETO (DESIGN) COM FRAMEWORKS Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 41

42 Frameworks no projeto de sistemas Frameworks são muito u.lizados na prá.ca; Possuem um impacto considerável na arquitetura escolhida; Inclui- los nos modelos de projeto: Faz os modelos ficarem mais próximos da implementação; Programadores tomam menos decisões; Promove uso de arquitetura robusta; Aumentam a produ.vidade (com padrões de bom senso). Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 42

43 FrameWeb Um método baseado em frameworks para o projeto de sistemas de informação Web (WIS); Alguns modelos podem servir para sistemas não- Web. Propostas: Uma arquitetura padrão para WISs baseados em frameworks; Um perfil da UML para construção de quatro.pos de modelo: Modelo de domínio; Modelo de persistência; Modelo de navegação; Modelo de aplicação. Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 43

44 Arquitetura base Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 44

45 Modelo de domínio Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 45

46 Modelo de persistência Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 46

47 Modelo de persistência Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 47

48 Modelo de navegação Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 48

49 Modelo de aplicação Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 49

50 hhp://nemo.inf.ufes.br/ Fevereiro 2012 Projeto de Sistemas com Frameworks 50