Bazy danych i inżynieria oprogramowania

1. Bazy danych i inżynieria oprogramowania Wykład 3: Wprowadzenie do OMG CORBA Kazimierz Subieta Instytut Podstaw Informatyki PAN, Warszawa Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Warszawa

2. IDL: dziedziczenie interfejsów interface inheritance //OMG IDL interface Factory { Object create(); }; interface Spreadsheet; // Pominięto resztę specyfikacji // SpreadsheetFactory jest definiowana na podstawie Factory: interface SpreadsheetFactory : Factory { Spreadsheet create_spreadsheet(); }; CORBA woprowadza specjalny intrfejs Object z którego automatycznie dziedziczą wszystkie inne interfejsy. SpreadsheetFactory dziedziczy z Factory; czyli obiekt, którego interfejs jest określony poprzez SpreadsheetFactory zapewnia dwie operacje: - create, odziedziczoną od Factory - create_spreadsheet, zdefiniowaną w SpreadsheetFactory Zasada zamienialności (substitutability): referencja do obiektu specjalizowanego może być użyta wszędzie tam, gdzie może być użyta referencja do obiektu bazowego. Zasada Otwarte-Zamknięte (Open-Close): - otwarte dla rozszerzeń - zamknięte dla modyfikacji

3. IDL: struktury i unie struct - pozwala na grupowanie wartości różnych typów (podobnie do C/C++). module Bank { struct DaneKlienta { string imię, nazwisko; short wiek; }; interface Konto { DaneKlienta pobierzDane Właściciela(); ... }; }; union - pozwala na definiowanie alternatywnych struktur. struct SData {short dzień, miesiąc, rok;}; union Data switch (short) { case 1 : string formatNapisu; case 2 : long formatCyfrowy; default : SData formatStruktury; };

4. IDL: tablice, synonimy, stałe IDL umożliwia definiowanie tablic elementów dowolnego typu IDL. Każdy element tablicy musi mieć ten sam typ. Tablice mogą być wielowymiarowe. module Bank { struct Klient { string nazwa; Konto konta[3]; } typedef string DaneWpłat[10][2]; /* synonim typu */ /* ostatnie 10 wpłat, data i nazwa wpłacającego */ interface Konto { readonly attribute DaneWpłat wpłaty; ... }; }; Stałe: const string AUTOR = “Jan Nowak”; const long MAX_ILOŚĆ_KONT = 10000;

5. IDL: odwzorowania językowe language mappings IDL nie ma konstrukcji sterujących języków programowania, nie może być więc bezpośrednio użyty do implementacji rozproszonych aplikacji. Zamiast tego, odwzorowania językowe określają, jak cechy IDL mają być odwzorowane na cechy poszczególnych języków programowania. Dotychczas zdefiniowano odwzorowania dla C, C++, Smalltalk, ADA95, COBOL, Java, Unix Bourne shell; Perl, Eiffel, Modula-3 i inne języki - niezależnie od OMG. OMG IDL long, short,... any string, wstring sequence referencja do obiektu interface operation module C++ long, short,... any class char *, wchar_t * class wskaźnik lub obiekt class funkcja członkowska namespace Obiekty CORBA są implementowane jako obiekty języka programowania Przykładowe odwzorowanie IDL do C++:

6. Repozytorium interfejsów Interface Repository Każda aplikacja oparta na CORBA wymaga dostępu do systemu typów zapisanych w OMG IDL oraz do odpowiednich interfejsów. Wiele aplikacji wymaga wyłącznie wiedzy statycznej, wykorzystywanej podczas kompilacji. Specyfikacja w OMG IDL jest kompilowana lub translowana w kod specyficzny dla danego języka programowania, w którym jest pisana aplikacja, zgodnie z odwzorowaniem językowym. Ten kod następnie jest wbudowany w aplikację. Zmiany w środowisku w zakresie obiektów przetwarzanych przez tę aplikację wymagają zmiany aplikacji. Istnieją aplikacje, dla których wiedza statyczna jest mało praktyczna. Np. aplikacje obce (np. oparte o Microsoft COM) chcą dostać się do obiektów CORBA. Ich zmiana i ponowna kompilacja po każdej zmianie specyfikacji w IDL spowodowałaby trudności. Alternatywą jest dynamiczny dostęp i wykorzystanie informacji o typie. CORBA IR (Interface Repository) pozwala na dostęp do typów zdefiniowanych w IDL podczas czasu wykonania. Dostęp jest hierarchiczny: np. po dostępie do modułu można iterowaæ po definicjach znajdujących się wewnątrz tego modułu. Zastosowanie tego udogodnienia jest istotne dla wołań dynamicznych.

7. Struktura repozytorium interfejsów AttributeDef OperationDef ExceptionDef TypedefDef ConstantDef Powiązane obiekty, zorganizowane tak, jak na poniższym rysunku. Każdy obiekt przechowuje informacje o odpowiednim elemencie wyrażenia IDL. Nawigacja od obiektu do obiektu - zgodnie ze strzałkami. Np. po donawigowaniu do InterfaceDef pewnego interfejsu można nawigować do AttributeDef zdefiniowanego w ramach tego interfejsu. Repository ModuleDef InterfaceDef

8. Repozytorium implementacji Implementation Repository Repozytorium implementacji zawiera informację, która pozwala dla ORB zlokalizować i zaktywować implementację obiektów. Zazwyczaj, instalacja implementacji oraz sterowanie czynnościami aktywacji obiektów i wykonania związanych z nimi metod jest wykonywana poprzez repozytorium implementacji. Repozytorium implementacji jest podstawowe dla funcjonowania ORB; jest ono także miejscem przechowywania dodatkowej informacji związanej z implementacją obiektów, np. informacji do testowania (debugging), kontroli administracyjnej, alokacji zasobów, bezpieczeństwa, itd.

9. Repozytoria interfejsów i implementacji Pniaki Szkielety Pniaki Szkielety Pniaki Szkielety Definicje w IDL Instalacja implementacji Repozytorium Interfejsów Repozytorium Implementacji Implementacja obiektów Klient

10. Adaptery obiektów Adapter obiektu Obiekt Object Adapters Adapter obiektów skleja implementację obiektów CORBA z samym ORB. Taki adapter jest sam obiektem, który adoptuje interfejs innego obiektu do postaci, która jest akceptowalna dla wołającego. Interfejs A Interfejs X Wołający Adapter obiektu adoptuje interfejs X do interfejsu A Wołający oczekuje interfejsu A Obiekt zapewnia interfejs X

11. Role adapterów obiektów Rejestracja obiektów: OA dostarcza operacji, które pozwalają zarejestrować byty języka programowania jako implementację obiektów CORBA. Szczegóły odnośnie tego, co jest rejestrowane i jak rejestracja jest zrealizowana zależą od języka programowania. Generacja referencji do obiektów CORBA. Aktywacja procesu na serwerze: Jeżeli trzeba, OA startuje procesy umożliwiające aktywację obiektów. Aktywacja obiektu: OA aktywuje obiekt, jeżeli nie jest on aktywny w momencie nadejscia zlecenia do tego obiektu. Odblokowanie połączeń: OA współpracuje z ORB celem zmiany połączenia w sytuacji, gdy uzyskane połączenie jest na czas dłuższy zablokowane. Wysyłanie wołań do obiektu zgodnie z jego interfejsem.

12. BOA i POA Basic Object Adapter, Portable Object Adapter CORBA definiuje BOA, Basic Object Adapter. POA, Portable Object Adapter, jest nowszą wersją BOA, w której usunięto błędy i niedoróbki BOA. Mogą być inne adaptery obiektów, specyficzne dla języka programowania. • Generacja i interpretacja referencji do obiektów. • Autentyfikacja subiektu, który wywołał metodę • Aktywacja i deaktywacja implementacji • Aktywacja i deaktywacja indywidualnych obiektów • Wywołanie metod poprzez szkielety Funkcje BOA/POA: Metody Implementacja obiektów 1.Aktywacja implementacji 2.Rejestracja implementacji 3.Aktywacja obiektów 4. Wołanie metod 5.Dostęp do serwisów Szkielet BOA/POA Rdzeń ORB

13. Co to są “osłony”? wrappers Inne terminy: adaptery klienta (client adapters) osłony serwera (server wrapper) Zadaniem osłon jest: • Hermetyzacja aplikcji: - istniejących aplikacji “spadkowych” (legacy) - komercyjnych aplikacji • Rozdzielenie aplikacji w zbiór usług, które są udostępnione z zewnątrz apliakcji • Zapewnienie dostępu do tych usług jako implementacji interfejsów CORBA. Osłony przystosowują aplikacje spadkowe do interfejsów standardu CORBA. Aplikacja spadkowa Osłona CORBA (ORB)

14. Osłona: różne architektury Wielo-funkcyjna aplikacja spadkowa Osłona Serwer Serwer Serwer CORBA (ORB) Wielo-funkcyjna aplikacja spadkowa Osłona Aplikacja Osłona Serwer Serwer Serwer Klient CORBA (ORB) Aplikacja spadkowa w postaci wielu serwerów Aplikacja może być logicznie podzielona; aplikacja może być klientem i serwerem

15. Osłona wewnętrzna i zewnętrzna Aplikacja spadkowa Baza danych Kod aplikacji Interfejs użytkownika inner and outer wrapper C O R B A Osłona zewnętrzna (często określona przez wymagania zewnętrznego interfejsu, np. charakter biznesu) Osłona wewnętrzna (specyficzna dla aplikacji) Dostęp do danych Dostęp do API Emulacja terminalu ekranowego

16. Grupowanie implementacji w osłony Aplikacja może mieć jedną lub wiele osłon - jedną dla metody - jedną dla klasy - jedną dla grupy ściśle związanych implementacji - jedną dla aplikacji Powody różnych decyzji: - efektywność - konieczność posiadania wspólnego kodu lub stanu - potrzeba wspólnych zasobów - pakiety komercyjne

17. Scenariusz zarządzania obiektami (1) Obiekty są manipulowane poprzez metody wewnątrz implementacji obiektów Obiekty są tworzone przez warstwę implementacji obiektów lub już istnieją w pewnych repozytoriach na zewnątrz CORBA. Obiekty (np. konta, pojazdy, pracownicy, akcje) mogą być: - chwilowymi obiektami lub zmiennymi, utworzonymi w pamięci operacyjnej, - krotkami w relacyjnej bazie danych, - obiektami w obiektowej bazie danych. CORBA traktuje wszystkie takie sytuacje jednakowo. Warstwa implementacji obiektów tworzy unikalne referencje do obiektów. CORBA tym się nie zajmuje. Sposób tworzenia referencji i jej budowa jest sprawą dostawcy ORB-u lub klienta. Każdy obiekt obsługiwany przez CORBA musi mieć referencję. Obiekty pracowników Referencje do obiektów Implementacja obiektów Kowalski referencja1 Nowak referencja2 odsyła do

18. Scenariusz zarządzania obiektami (2) 1. Warstwa implementacji obiektów czyni publicznymi referencje do obiektów. 2. Klienci kolekcjonują i zapamiętują referencje. 3. Klienci wysyłają zlecenia do obiektów używając ich referencji. Obiekty nie są przesyłane pomiędzy klientem i serwerem poprzez mechanizmy CORBA; zamiast tego, używane i przesyłane są referencje. 1. ORB lokalizuje implementację obiektu związaną z referencją do obiektu. 2. Adapter obiektu aktywuje obiekt w jego warstwie implementacyjnej. 3. Adapter obiektu przekazuje zlecenie (przydziela metodę) do obiektu. Metody znajdujące się w warstwie implementacji obiektu dokonują odpowiednich manipulacji obiektami przydziela metodę PodajZarobekPrac Adapter obiektu ORB znajdujewłaściwą implementację Kowalski aktywuje

19. Scenariusz zarządzania obiektami (3) Metody wewnątrz warstwy implementacji obiektów wykonują potrzebną manipulację i zwracają rezultaty i wartości parametrów wyjściowych. ORB zwraca te rezultaty i wartości parametrów wyjściowych z powrotem do klienta. Implementacja obiektu wynik 3000 PLN ORB Klient PodajZarobekPrac Kowalski

20. Referencje Referencje do obiektu nie sa tym samym co OID: - mogą nie być unikalne - OID wymaga centralnego zarządzania (rozstrzyganie unikalności), co może powodować wąskie gardła - OID nie jest wygodny dla zastosowań spadkowych Budowa referencji (efektywnie unikalna): Id interfejsu Dane referencyjne Id implementacji Z punktu widzenia klienta, obiekt jest dostępny poprzez ORB z użyciem referencji Pojedyńczy obiekt może mieć wiele referencji (nie zalecane). Porównanie referencji nie jest zdefiniowane i nie jest zalecane. Referencja może być NULL Referencja jest nieczytelna (opaque), ale można dokonać konwersji na string i spowrotem Dane referencyjne (klucz relacji, Pesel, etc.) są sekwencją do 1024 bajtów. Wyszukiwanie referencji - np. poprzez serwis nazwowy.

21. Statyczne vs. dynamiczne wołania metod Zalety statycznego wołania metod: Łatwiejsze do programowania: odległa metoda jest wołana w programie tak samo jak metoda lokalna, z taką samą techniką określania prarametrów. Jest to naturalna forma programowania. Skuteczna kontrola typu: jest wykonywana podczas czasu kompilacji. Dobra wydajność: analiza składniowa, kontrola typu i wiązanie są wykonane podczas czasu kompilacji, nie muszą one być wykonywane dynamicznie. Samo-dokumentacja: programy są czytelne i łatwo zrozumiałe. Zalety dynamicznego wołania metod: Elastyczność: możliwość reakcji na dynamiczne zmiany w środowisku obiektów, np. dodanie nowego interfejsu. Generyczność: możliwość programowania aplikacji ogólnych, działających na dowolnym środowisku obiektów i interfejsów, takich jak. np. przeglądarka obiektów.

22. Mechanizm refleksji Możliwość dynamicznego ustalenia (podczas działania programu) jego meta-danych. Np. można dynamicznie dowiedzieć się jaki jest typ danej zmiennej, mozna ustalić jakie typy lub interfejsy są obecnie zdefiniowane w systemie, itd. Możliwość dynamicznego użycia tych informacji w programie, np. skomponowania fragmentu programu (np. w postaci stringu) i następnie wykonanie go w tym samym programie reflection Wołania dynamiczne są oparte o mechanizm okreslany jako refleksja. Refleksja posiada dwa aspekty: Refleksja jest ważną cechą umożliwiającą tworzenie oprogramowania generycznego (niezależnego od konkretnej aplikacji) i oprogramowania systemowego. Refleksja jest szeroko wykorzystywana przy tworzeniu kompilatorów języków programowania, systemów operacyjnych, systemów zarządzania bazami danych, systemów przetwarzania rozproszonego. Najwcześniejszym językiem z refleksją jest Lisp. Pewne (ograniczone) możliwości refleksji posiada Java. Wariant refleksji został wykorzystany w dynamicznym SQL.