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Projeto de Sistemas com

Frameworks

Vítor E. Silva Souza

(vitorsouza@inf.ufes.br) http://www.inf.ufes.br/~ vitorsouza

Departamento de Informática

Universidade Federal do Espírito Santo

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

INTRODUÇÃO Projeto de Sistemas com Frameworks

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.

•  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.

Negócio Infraestrutura

•  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

Genéricas: se aplicam a

qualquer 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

Específicas: dependem

da aplicação

Funcionalidades de um sistema

Generalizando por meio de parâmetros

INSERT INTO Usuario (nome, email, senha) VALUES (?, ?, ?)

INSERT INTO Livro (nome, isbn) VALUES (?, ?)

INSERT INTO Autor (nome) VALUES (?)

INSERT INTO <nome da tabela> (<nomes das colunas>) VALUES (<? separados por vírgula>)

Parâmetros

Valores relativos às colunas da tabela.

Parâmetros -  Nome da tabela; -  Nomes das colunas da

tabela; -  Valores relativos às

colunas da tabela.

Generalizando por meio de parâmetros

Criar o esquema

Armazenar objetos

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.

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;

Frameworks

•  Requerem uma curva de aprendizado;

•  Constringem a solução a um molde (mesmo que parametrizado);

•  Não se aplicam a todas as situações.

Um framework é um conjunto de classes que cooperam para formar um projeto reutilizável para uma classe específica de aplicativos.

Eric Gamma

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.

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.

MAPEAMENTO OBJETO/RELACIONAL

Projeto de Sistemas com Frameworks

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.

Mapeamento Objeto/Relacional

•  Classes; •  Objetos; •  Atributos; •  Associações.

•  Tabelas; •  Linhas (tuplas); •  Colunas; •  Chaves.

Linguagem OO BD Relacional

Nome Email Senha

Usuario

Mapeamento Objeto/Relacional

•  Classes; •  Objetos; •  Atributos; •  Associações.

•  Tabelas; •  Linhas (tuplas); •  Colunas; •  Chaves.

Linguagem OO BD Relacional

BD Mapeamento Objeto/Relacional

Object/Relational Mapping (ORM)

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, transforma dados de

uma representação para a outra. Christian Bauer and Gavin King

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.

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.

Vantagens e desvantagens

•  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.

Alguns frameworks ORM para Java

E outros...

O padrão Java EE: JPA •  Java Persistence API; •  Versão atual: 2.0 (JSR 317); •  Implementações:

–  BatooJPA; –  DataNucleus; –  EclipseLink; –  JBoss Hibernate; –  ObjectDB; –  OpenJPA.

Exemplo: uma classe com JPA

@Entity public class Funcionario { @Id @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO) private Long id;

@Version @Column(nullable = false) private Long version; private String nome; private String login; private String senha;

@ElementCollection(fetch = FetchType.EAGER) private Set<Funcao> funcoes; /* Getters e setters. */ }

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>

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);

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.

INJEÇÃO DE DEPENDÊNCIAS Projeto de Sistemas com Frameworks

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:

•  Problema: como conectar as dependências mantendo baixo acoplamento entre as camadas?

Interface gráfica

Lógica de negócio

Aceso a dados

Envia entrada do usuário

Recupera/salva dados no BD

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.

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.

Segundo: inverta o controle

•  Inversion of Control (IoC); •  Dependency Injec.on (DI).

Alguns frameworks de DI para Java

Silk DI

PicoContainer

E outros...

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.

Exemplo: EJBs e CDI

/* Arquivo: PacoteTuristicoDAO.java */ @Local 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 */ @Stateless public class PacoteTuristicoDAOJPA2 implements PacoteTuristicoDAO { @PersistenceContext private EntityManager em; /* Implementação dos métodos declarados na interface... */ }

Exemplo: EJBs e CDI

@Stateful @LocalBean @Model public class CadastrarPacotes { @EJB private PacoteTuristicoDAO pacoteTuristicoDAO;

@Inject private Localizacao loc; private List<PacoteTuristico> pacotes; @Inject

void carregarPacotes() { pacotes = pacoteTuristicoDAO.recuperarTodos(); } /* Resto da classe... */ }

CONTROLADORES FRONTAIS (MVC/WEB)

Arquitetura de aplicações Web •  Web = protocolo HTTP, requisição/resposta; •  Em Java:

–  Servlets (classes): inadequado para escrita HTML;

–  JSPs (páginas): inadequado para lógica de negócio.

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();

Modelo 2: Front Controller •  Baseado na arquitetura MVC (Model-‐View-‐Controller).

Lógica de apresentação (interface gráfica)

Alguns frameworks MVC para Java

E outros...

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.

Exemplo: formulário JSF

<h1>Cadastro</h1> Entre seus dados para se cadastrar: <h:form id=”frmCadastro"> Nome: <h:inputText id="nome" value="#{acaoCadastro.usuario.nome}"

size="30" /> Data de Nascimento: <h:inputText id=”dataNascimento" value="#{acaoCadastro.usuario.dataNascimento}" size="10"> <f:convertDateTime pattern="dd/MM/yyyy" /> </h:inputText>

E-mail: <h:inputText id="email" value="#{acaoCadastro.usuario.email}" size="20" /> Senha: <h:inputSecret id=”senha" value="#{acaoCadastro.usuario.senha}" size="20" /> <h:commandButton action="#{acaoCadastro.cadastrar}" value=”Cadastrar" /> </h:form>

Exemplo: classe de ação

@Named @SessionScoped public class AcaoCadastro { @EJB private AplCadastro aplCadastro;

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"; } }

Possui atributos nome, dataNascimento, email e senha.

Exemplo: resultado para menores de idade

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.

<html ...> #{acaoCadastro}

@Model public class AcaoCadastro { @EJB private AplCadastro

aplCadastro; }

public class Usuario { /* ... */ }

@Stateful @SessionScoped public class AplCadastro { @EJB private UsuarioDAO

usuarioDAO; }

@Stateless public class UsuarioDAOJPA { @PersistenceContext private EntityManager em; }

Request

Session Application

Juntando MVC + DI + DAO/ORM

PROJETO (DESIGN) COM FRAMEWORKS

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).

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.

Arquitetura base

Modelo de domínio

Modelo de persistência

Modelo de navegação

Modelo de aplicação

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