Лекция 3-4

Тема: Клиент-серверная архитектура приложения. Сокеты в Java. Технология Java Servlets. Проект Spring Boot. Быстрое создание приложения с помощью Spring Boot. Архитектура Spring-приложения (web layer, service layer, repository layer).

Клиент-серверная архитектура

Сервер - компьютер или программа, которая управляет ресурсами (информация, файлы, база данных) называется сервером этого ресурса или просто сервером.

Архитектура "клиент-сервер" определяет общие принципы организации взаимодействия, где имеются серверы (узлы-поставщики некоторых специфичных функций и сервисов) и клиенты, (потребители этих сервисов).

Между клиентами и серверами должны быть установлены правила взаимодействия, которые называются протоколом взаимодействия или протоколом обмена. Каждая часть взаимодействует друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате.

Более подробно про клиент-серверное взаимодействие читайте здесь - http://bit.ly/2qmKbHk

В рамках данного курса рассматривается так называемая "трехзвенная архитектура"

Компоненты трехзвенной архитектуры:

  • клиент - этот компонент отвечает за представление данных конечному пользователю;

  • выделенный сервер приложений - здесь содержится бизнес-логика приложения;

  • сервер БД - предоставляет запрашиваемые данные.

Сервер приложений (application server) – сервисная программа, которая обеспечивает доступ клиентов к прикладным программам, выполняющимся на сервере.

Большинство серверов приложений имеют в своем составе веб-сервер. Это означает, что сервер приложений может делать все, на что способен веб-сервер. Кроме того, сервер приложений имеет компоненты и функции для поддержки сервисов уровня приложения, таких как пул соединений, поддержка транзакций и так далее.

Информация о сервере приложений - http://bit.ly/2qt2Q4t. Отличия веб-сервера и сервера приложений - http://bit.ly/2qlUaNe Подробнее про сервлеты и контейнеры сервлетов - http://bit.ly/2Q9GAaP

Технология Java Servlets

На заре развития интернета не существовало технологий для создания динамических веб-страниц. В то время сайт представлял собой набор статических заранее написанных и сверстанных страниц с помощью языка разметки HTML. Если владелец сайта хотел обновить информацию на страничке, он делал это непосредственно на своем компьютере, после чего загружал на сервер обновленную версию HTML-страницы.

Среди предложенных решений по созданию динамических страниц, одной из первых была технология Java Servlets. В то время это была революционная технология, которая позволяла расширить возможности веб-серверов на основе модели запрос-ответ (request - response). Технология сервлетов позволяла веб-серверам обрабатывать HTTP-запросы и динамически генерировать веб-странички в зависимости от HTTP-запроса.

На данный момент актуальной версией технологии является версия 4.0, спецификацию технологии смотрите здесь.

Несмотря на почтенный возраст, технология сервлетов претерпела серьезные изменения для того, чтобы соответствовать современной технологии разработки веб-приложений. На данный момент, технология сервлетов является наиболее часто используемой технологией для обработки HTTP запросов/откликов. Кроме того, сервлеты являются базой для почти всех Java-фреймворков, которые работают с HTTP протоколом (JSF, Struts, Spring MVC, BIRT и так далее).

Сервлет (Servlet), по сути, является классом Java, который используется для расширения возможностей сервером, предназначенных для размещения приложений. Сервлеты могут отвечать на запросы и генерировать отклики. Базовым классом для всех сервлетов является класс javax.servlet.GenericServlet. Этот класс определяет обобщенный, независимый от протокола сервлет.

Схема работы технологии сервлетов представлена на рисунке ниже

  1. клиент (например, веб-браузер) передает HTTP-запрос веб-серверу. В случае, если от веб-сервера требуется предоставить статический файл или какой-то ресурс (например, изображение), то он просто возвращает требуемый статический файл или ресурс;

  2. если веб-сервер не может самостоятельно обработать HTTP-запрос (например, пользователь передает какие-то данные либо требуется предоставить динамическую страницу и так далее), веб-сервер передает этот запрос web-контейнеру (его еще называют servlet-контейнером);

  3. контейнер определяет – какой сервлет может выполнить этот запрос, создает объекты классов HttpServletRequest и HttpServletResponse, создает thread, создает объект класса сервлета и передает ему объекты классов HttpServletRequest и HttpServletResponse;

  4. Контейнер вызывает метод сервлета service(), который вызывает соответствующий HTTP-запросу метод (например, если запрос был HTTP GET, то будет вызван метод doGet(), подробнее этот вопрос будет разбираться далее), которому, в качестве аргументов, передает объекты классов HttpServletRequest и HttpServletResponse;

  5. Соответствующий метод (например, метод doGet()) возвращает динамическую страницу внутри объекта класса HttpServletResponse, ссылку на который имеет контейнер;

  6. После этого поток завершается, контейнер конвертирует объект класса HttpServletResponse в HTTP-отклик (HTTP response) и отдает его веб-серверу, который возвращает его клиенту.

Фреймворк Spring

Spring – свободно-распространяемый легковесный фреймворк, призванный упростить разработку корпоративных и веб-приложений (можно использовать и для любых других типов приложений) на языке Java (является альтернативной стеку Jakarta EE).

В данный момент Spring представляет собой целый набор модулей, которые можно использовать выборочно для тех или иных проектов.

Дадим краткую характеристику некоторым модулям Spring:

  • Spring Core – ядро платформы, предоставляет базовые средства для создания приложений — управление компонентами (бинами, beans), внедрение зависимостей, MVC фреймворк, транзакции, базовый доступ к БД. В основном это низкоуровневые компоненты и абстракции. По сути, неявно используется всеми другими компонентами;

  • Spring MVC – обеспечивает архитектуру паттерна Model-View-Controller при помощи слабо связанных готовых компонентов для разработки веб-приложений;

  • Spring Data – обеспечивает доступ к данным: реляционные и нереляционные БД, KV хранилища и т.п.;

  • Spring Cloud – используется для микросервисной архитектуры;

  • Spring Security – авторизация и аутентификация, доступ к данным, методам и т.п. OAuth, LDAP, и различные провайдеры.

Spring Boot

Проект Spring Boot – решение, которое позволяет вам легко создавать полноценные приложения Spring, про которые можно сказать «просто запусти».

Spring Boot позволяет быстро создать и сконфигурировать (т.е. настроить зависимости между компонентами) приложение, упаковать его в исполняемый самодостаточный артефакт. Это то связующее звено, которое объединяет вместе набор компонентов в готовое приложение.

Особенности Spring Boot:

  • создание полноценных Spring-приложений;

  • встроенный сервлет-контейнер (Tomcat или Jetty);

  • обеспечивает начальные pom-файлы для упрощения конфигурации Maven;

  • используется автоконфигурация, где это возможно;

  • используется принцип «convention over configuration». Для большинства конфигураций не нужно ничего настраивать.

Изучение фреймворка Spring лучше всего начать с установки требуемого программного обеспечения и разработки тестового приложения с помощью Spring Boot.

Установка программного обеспечения

Для выполнения домашнего задания нам понадобится следующее программное обеспечение:

Создание Spring Boot проекта

Существует несколько способов создать Spring Boot проект. Из наиболее простых способов можно выделить:

  • генерация готового проекта на сайте https://start.spring.io/ (проект Spring Initializr);

  • создание проекта средствами IDE.

Создадим проект с помощью мастера Intellij IDEA. Создадим новый Spring Boot проект (выберите пункт Spring Initializr). Необходимо указать JDK, метаданные проекта, а также выбрать из списка модулей нужные нам модули Spring

Для выполнения задания нам необходимо выбрать web-модуль. Панель выбранных компонентов будет иметь следующий вид:

После окончания работы мастера создания проектов, мы получим стартовый проект Spring Boot. Рассмотрим структуру проекта и обозначим ключевые файлы:

  • HotelApplication.java - стартовый класс Spring Boot приложения;

  • application.properties - файл с настройками приложения. В нем можно переопределить настройки по умолчанию;

  • pom.xml - POM-файл проекта. Используется сборщиком Maven.

POM-файл (Project Object Model) – это XML-файл, который содержит информацию о деталях проекта, и конфигурации для создания проекта на Maven. Он всегда находится в базовом каталоге проекта. Во время выполнения задач, Maven ищет pom-файл в базовой директории проекта. Он читает его и получает необходимую информацию, после чего выполняет задачи.

Корневым элементом является элемент <project>. Внутри тега project содержится основная и обязательная информация о проекте.

Зависимости (dependency) – это те библиотеки, которые непосредственно используются в проекте для компиляции кода или его тестирования.

Мы создаем RESTful веб-службу с помощью Spring Boot, поэтому нам нужно «подтянуть» для нашего проекта различные Spring-модули (библиотеки с классами, jar-файлы).

В обычных проектах нам бы было необходимо добавлять каждую зависимость вручную, но Spring Boot позаботился о нас и предоставил нам своего рода «мета-зависимости». Смысл их в том, что Spring Boot понимает, что если вы создаете web-приложение то вам нужен примерно одинаковый набор jar-файлов, поэтому чтобы не писать каждый jar-файл отдельно, мы указываем одну зависимость, а она уже «подтянет» за нас другие отдельные зависимости для создания веб-приложения.

Запуск приложения

Теперь давайте сразу запустим приложение. Убедимся, что приложение запущено успешно

перейдем в браузер и попробуем зайти на сайт.

Как видите, Spring Boot приложение успешно запущено. Так как Spring Boot берет на себя большую часть рутинной работы по созданию и запуску приложения, давайте разберемся, что же происходит, когда мы запускаем приложение:

  1. Устанавливается конфигурация приложения по умолчанию;

  2. Запускается контекст приложения Spring (Spring application context) – это контейнер для кода, который работает на сервере (службы, контроллеры и т.д.). Все приложения Spring имеют этот контекст, который запускается при запуске приложения. Spring Boot создает этот контекст при запуске приложения;

  3. Выполняется сканирование пути к классам (class path scan). Чтобы добавить код в Spring Boot, необходимо создать свои классы и аннотировать их определенным образом. Например, если вы хотите добавить контроллер, вы создаете класс и аннотируете его с помощью аннотации @Controller и так далее. То есть, вы как бы помечаете ваши классы, что это контроллер, это сервис, это еще что-то. Spring сканирует эти классы и, в зависимости от нашего маркера, он работает с этими классами по-разному. То есть Spring сканирует ваш код и ищет классы с этими аннотациями (помимо маркеров, обычно в аннотациях содержатся другие метаданные, которые дают уточняющую информацию для Spring);

  4. Запускается Tomcat-сервер. Мы как раз зашли на сервер через URL и получили страницу с ошибкой, так как на сервере не был предусмотрен обработчик запроса с таким URL. Мы не скачивали Tomcat и не устанавливали его – все за нас сделал Spring Boot.

Структура enterprise-приложения Spring

Простое приложение Spring имеет трехслойную структуру:

  • Web layer – верхний слой приложения. Он отвечает за обработку ввода пользователя и возврат корректного ответа. Также веб-слой отвечает за обработку исключений, которые могут выбрасываться в других слоях приложения. Так как веб-слой является точкой входа в приложение, он также отвечает за аутентификацию и является первой линией защиты приложения;

  • Service layer – слой сервисов, находится ниже веб-слоя. Этот слой содержит сервисы приложения и инфраструктуры. Сервисы приложения предоставляют публичный API сервисного слоя. Они также отвечают за транзакции и авторизацию. Инфраструктурные сервисы содержат код для взаимодействия с внешними ресурсами, такими как файловая система, базы данных, почтовые сервера и так далее. Часто эти сервисы используются несколькими сервисами приложения;

  • Repository layer – самый нижний слой приложения. Он отвечает за взаимодействие с используемыми хранилищами данных.

PreviousЛекция 1-2NextЛекция 5

Last updated