TNPW22012/201302 – Webové aplikace

Mgr. Lukáš Vaceklukas.vacek@uhk.cz

2

Agenda

2• Webové aplikace a jejich historie • Výhody a nevýhody webových aplikací• Jak webová aplikace funguje?• Vývoj webových aplikací• Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

3

Co jsou webové aplikace?

• Wikipedia – „Webová aplikace je poskytovaná uživatelům z webového serveru přes počítačovou síť Internet, nebo její vnitropodnikovou obdobu (Intranet).“

• Nejčastěji jde o společné označení pro webové stránky (statické i dynamicky generované) s nějakou aplikační logikou

• Pojem webová aplikace není striktně (normativně) vymezen! • Mezi webové aplikace jsou často zařazovány i tzv. webové služby (* vysvětlím)

Zjednodušení• Webové stránky jsou určeny pro běžného uživatele (BFU)• Webové služby jsou určeny pro aplikace (i webové)

• Existuje celá řada technologií pro vývoj a provoz webových aplikací, které jsou nebo budou využívány v prostředí Internetu/Intranetu. Bližší info na přednášce věnované aktuálním trendům!

4

Historie webových aplikací?

Do poloviny 90. let • Statické webové stránky• Text, obrázky• Akademická sféra, odborná veřejnost• Uživatelé mohou obsah webových stránek ovlivnit jen minimálně

Druhá polovina 90. let• Dynamické webové stránky, webové služby (na přelomu století)• Multimediální obsah• Přístupné pro nejširší veřejnost• Interaktivita s uživatelem

http://evolutionofweb.appspot.com/

5

Dynamicky generované webové stránky

• Nejčastěji používají (X)HTML kód (+ CSS a JavaScript) jako rozhraní pro komunikaci s uživatelem

• Jsou postaveny na modelu klient/server >> dotaz/odpověď• Na straně uživatele (klienta) je webový prohlížeč, na opačné straně je WWW

server• Na rozdíl od „běžných“ statických WWW stránek je na straně serveru navíc

přítomna aplikační logika, která reaguje na specifické požadavky klientů, což výrazně zvyšuje úroveň interaktivity s uživatelem

Příklady• Virtuální obchody (e-shopy)• Katalogy a vyhledávací služby • Redakční systémy (CMS)• Sociální sítě (Facebook, Twitter a spol.)• ASP (Application Service Provider), SaaS (Software as a Service) – hostování,

pronájem aplikací a služeb

6

Webové služby

• Model klient/server• Na straně klienta je většinou aplikace, která odpověď serveru dále zpracovává• Webové služby používají formát XML, ve kterém spolu klient a server

komunikují (vlastní komunikace zpravidla probíhá přes protokol HTTP/HTTPS)• Pomocí webových služeb je možné řešit komunikaci aplikací v heterogenním

prostředí, protože používaný formát (XML) a protokoly (SOAP, HTTP/HTTPS) jsou dostatečně univerzální

• Popis každé webové služby (dostupné metody a parametry) je k dispozici v XML formátu (*.wsdl soubor)

• Webové služby je možné vytvářet na všech běžně používaných vývojových platformách (Java, .NET, PHP).

• S čím dál výraznějším trendem vzájemného propojování existujících aplikací roste význam technologií, které umožňují jejich integraci – tedy i webových služeb!

• Pozor, webové služby nemusí být vždy tím nejvhodnějším integračním řešením!

7

Agenda

2 Webové aplikace a jejich historie • Výhody a nevýhody webových aplikací• Jak webová aplikace funguje?• Vývoj webových aplikací• Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

8

Výhody webových aplikací

• Na straně klienta stačí webový prohlížeč, někdy s příslušným plug-inem (Flash, Silverlight) – od nutnosti pluginů se ustupuje (nové možnosti HTML5)!

• Jednoduchá údržba – změny pouze na straně serveru• Aktuálnost – každá úprava se okamžitě projeví (aplikační logika, data)• Nižší nároky na HW klientů – stačí PC s webovým prohlížečem• Nižší provozní náklady• Nezávislost na platformě (OS) na straně klienta • Přizpůsobení UI různým koncovým zařízením (exponenciálně roste počet

přístupů z mobilů)• Výborná dostupnost, využití v lokální síti (Intranetu) i v Internetu (24/7)

9

Nevýhody webových aplikací

• Nehodí se pro některé typy aplikací• Vysoká závislost na poskytovateli aplikace• Roadmapa aktualizací nemusí vyhovovat všem klientům (viz. nasazení Office)• Nemožnost práce v offline režimu (začíná se řešit – HTML5, Adobe Air)• Omezené možnosti uživatelského rozhraní• Omezené možnosti validace dat na straně klienta (webový prohlížeč)• Nedokonalá podpora standardů (HTML, CSS, JavaScript) v prohlížečích• Bez-stavová komunikace při použití protokolu HTTP/HTTPS (lze obejít)• Množství přenášených dat (značkovací jazyk)• Problémy s bezpečností (webový prohlížeč, dostupnost v Internetu)

10

Agenda

2 Webové aplikace a jejich historie Výhody a nevýhody webových aplikací• Jak webová aplikace funguje?• Vývoj webových aplikací• Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

11

Komunikace klient/server

• Webová aplikace je postavena na modelu klient/server• Na straně klienta je obvykle vizuální rozhraní aplikace (User Interface, frontend)

▫ HTML + CSS + JavaScript (nejčastější případ)▫ Flash/Flex▫ Silverlight…

• Na straně webového serveru (backend) je aplikační logika, datové úložiště atd. ▫ Část aplikační logiky může být i na klientovi (JavaScript)!

• Obvykle se ke komunikaci využívá protokol HTTP/HTTPS (port 80, resp. 443)

• Klientským zařízením nemusí být jen stolní počítač!

12

Synchronní a asynchronní komunikace

• Synchronní komunikace ▫ Je (zatím) častější▫ Dotaz klienta + odpověď serveru (znáte ze statických webů)▫ Iniciátorem komunikace je vždy klient (webový prohlížeč)▫ Aktuálnost informací má určité zpoždění (až když se klient zeptá)

• Asynchronní komunikace ▫ Má permanentně otevřený komunikační kanál ▫ Oboustranná komunikace mezi serverem a klienty ▫ Využívá se v tzv. realtime aplikacích (online chat, kurzy akcií apod.)▫ Podpora v různých technologiích, nejznámější asi AJAX, web socket apod.

• Metody komunikace v HTML5• SignalR: Realtime web v ASP.NET (Michal „Altair“ Valášek)

13

Agenda

2 Webové aplikace a jejich historie Výhody a nevýhody webových aplikací Jak webová aplikace funguje?• Vývoj webových aplikací• Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

14

Vývoj webových aplikací

• Webové aplikace mají, v porovnání s klasickými desktopovými a klient/server aplikacemi, určité specifické požadavky▫ Souběžný přístup velkého množství klientů >> rychlost odezvy▫ Protokol HTTP je bez-stavový >> nutnost použití session a cookies▫ Různá koncová zařízení, snaha o co nejmenší datový traffic (odezva, peníze)

• Při návrhu GUI aplikace je vhodné přesně specifikovat použité technologie a standardy (ve firemních intranetech stále přežívá IE6!)

• I pro webové aplikace platí tradiční vývojový cyklus... Analýza * –> Implementace –> Testování * –> Nasazení * –> Provoz * Jednotlivé fáze vývojového cyklu (*) může ovlivnit zákazník (zadavatel)!

15

Požadavky na (webový) projekt – I.

Motto: „Když něco nemůžete změřit, nemůžete to ani řídit“ – Peter Drucker

• Požadavky na informační systém určuje business!▫ Zohlednit potřeby zákazníka, jejich pokrytí funkcionalitou systému▫ Měřit přínos jednotlivých požadavků (ROI, TCO) – vyplatí se to, za jakých podmínek? ▫ Návrh architektury musí být v rovnováze – business/technologie – z krátkodobého

i dlouhodobého hlediska! ▫ Náklady ovlivňují zvolené technologické řešení▫ Důležitá je zpětná vazba do businessu v průběhu všech etap řešení

• Kvalita výstupu je přímo úměrná kvalitě vstupních informací▫ Implementace řešení, odhady pracnosti, náklady, termíny, pokrytí požadavků

• Kvantifikujte požadavky▫ Obecné pojmy (např. rychle, flexibilně, rozšířitelně) nemají jednoznačný výklad▫ Upřesněte, co konkrétní požadavek znamená? (např. Průměrná doba odezvy je… )

16

Požadavky na (webový) projekt – II.

• Komunikace je králem!▫ Efektivní komunikace je klíčem k úspěšnému projektu▫ Musíte být schopni vysvětlit své návrhy/nápady pokud možno stručně – stostránkový

dokument (skoro) nikdo nečte! Hlavně ne zákazník ▫ Nebojte se používat názorné obrázky, buďte srozumitelní▫ Vždy musíte vědět, kdo je vaše publikum… komu prezentujete/vysvětlujete

• Pozor! Ne vždy je splnění všech zadaných požadavků možné▫ Odporující si požadavky, termíny, cena, technologie, další omezení…

• Pečlivě vše dokumentujte (požadavky i návrh architektury)▫ Co, kdo, kdy, proč, jaká omezení?▫ Jedině s dokumentací lze rozhodnout, je-li dodávané řešení v souladu s požadavky▫ Kvalitní dokumentace zjednodušuje provoz a případný další rozvoj systému

17

Příklady obvyklých požadavků a potřeb uživatelů

• Koncový uživatel – intuitivní a správné chováním, výkon, spolehlivost, použitelnost, dostupnost a bezpečnost

• Administrátor – přehlednost chování, jednoduchost správy, nástroje pro monitorování provozu

• Pracovník businessu – konkurenceschopné funkce, co nejkratší dobu pro uvedení do provozu, porovnání s konkurenčními produkty/službami a cenou

• Zákazník – zajímá ho cena, stabilita a termín dodání• Vývojář – očekává jasně specifikované požadavky, a jednoduchý, konzistentní

přístup k dobře zdokumentovanému návrhu, snadné provádění změn• Projektový manažer – vyžaduje předvídatelnost při sledování projektu,

termínů, rozpočtů a možnost produktivního využití zdrojů

Zdroj: Monson-Haefel, Richard – 97 klíčových znalostí softwarového architekta

18

Testování (webových) aplikací

• Je třeba klást maximální důraz na testování (nejlépe automatizované) a brát v úvahu rozdíly mezi testovacím a skutečným provozem (HW, SW, konfigurace)!

• Existují různé druhy (automatických) testů▫ Funkční, integrační, zátěžové, unit testy apod.

• Při opakovaném použití (iterace) přináší automatické testování výraznou úsporu času a lidských zdrojů (kapacit)… snižuje náklady na projekt!

• „Automatizace snižuje pravděpodobnost, že uděláme při zadávání chybu, ale zvyšuje pravděpodobnost, že na něco zapomeneme“ – Michael Nygard

• Začněte měřit výkon systému (nebo jeho části) co nejdříve▫ Agilní metodiky: Výkonnostní testy nejpozději od 3. iterace (1 iterace = cca 2-4 týdny) ▫ Pozdějším nasazením se připravíte o možnost identifikovat, jaká změna měla za

následek případné problémy s výkonem

19

Možné přístupy k vývoji webových aplikací

Podle podmínek a okolností vzniku• Vývoj na zelené louce (celý vývojový cyklus běží od začátku)• „Překlopení“ již existující aplikace (s použitím reverzní analýzy)

Podle způsobu implementace• Programováním• Generováním (z databáze, z modelu (MDA) atd.)

• Oba způsoby implementace mají své výhody a nevýhody!

20

Aplikační vrstvy

• Při návrhu webové aplikace je vhodné rozdělení do tzv. aplikačních vrstev• Nejjednodušší (obecné) rozdělení:

Přístup k datům (persistence) – Aplikační (business) logika – Prezentační vrstva (UI)

Domain-Driven Design patterns:1. User interface (Presentation Layer)2. Application Layer3. Domain Layer4. Infrastructure and Technical Services Layer

http://davidhayden.com/blog/dave/archive/2004/12/12/685.aspx

21

Knihovny, frameworky

• Rozdělení aplikace do vrstev umožňuje (kromě dalších výhod) při vývoji využít nejrůznější podpůrné knihovny a frameworky, které mohou výrazně zjednodušit a zefektivnit vývoj, např. ▫ Přístup k datům (v databázi, ve file systému, různé formáty apod.) ▫ ORM (Object Relational Mapping),▫ Automatizované testování (unit testy), ▫ Autentizaci uživatelů.

• Příklad některých používaných knihoven a frameworků▫ Java – JDO, Spring, JUnit, Hibernate (ORM)▫ .NET – ADO.NET, NUnit, EF, LINQ, NHibernate (ORM), Spring.NET, ASP.NET MVC▫ PHP – PEAR, Smarty, FastTemplates, Nette, Zend

• Používání frameworků je trend!

22

Chyby při vývoji webových aplikací – I.

• Je závažnou (a bohužel obvyklou) chybou programovat webové aplikace jako jednouživatelské

• Při návrhu aplikace se nepočítá s jejím budoucím rozvojem/rozšířením, integrací s dalšími aplikacemi nebo rostoucím zatížením (více uživatelů)

• Živelný vývoj – často se začne programovat bez dostatečné analýzy nebo bez komunikace se zákazníkem (chybí prototyp UI apod.)

• Uživatelům se nabízí zbytečně složité a nepřehledné ovládání• Vývojové, testovací a provozní prostředí aplikace mají často rozdílnou konfiguraci

(liší se verze použitého SW, nastavení parametrů apod.)• Podceňuje se fáze testování (funkční, integrační, zátěžové), nepoužívá se TDD (unit testy)• Neoddělují se jednotlivé aplikační vrstvy (data – business – user inteface)• Objevují se zbytečné duplicity v programovém kódu• Znovu se vynalézá kolo >> nepoužívají se vzory (design patterns), best practice• Programují se funkce, která uživatel nepotřebuje nebo nevyužívá (řada z nich není v UI

vůbec vidět)• Ignorují se základní bezpečnostní pravidla pro přístup k aplikacím a k datům

23

Chyby při vývoji webových aplikací – II.

• UI je složitý, nepřehledný, často s nestandardním ovládáním• Netestují se vstupní data od uživatelů (uživatel = neřízená střela)• Zůstávají neukončená připojení k databázi• Je špatně navržená struktura databáze, chybí indexy apod.• Používají se neoptimalizované SQL dotazy, často bez parametrů• Není ošetřena souběžná modifikace dat• Není ošetřen opakovaný zápis dat (F5, obnovení stránky)• Nejsou správně nebo vůbec ošetřeny výjimky (chyby)!• Nevyužívá se vyrovnávací buffer při generování odpovědi• Nevyužívá se kešování (cache) stránek při opakovaných požadavcích• Přenáší se zbytečně velké množství dat mezi serverem a klientem (pozor na mobily!)• Při objektovém programování se chybně pracuje s kolekcemi• Programátor po sobě „neuklízí“ v paměti, spoléhá na GC nebo na zázrak

• http://zdrojak.root.cz/clanky/programator-prestava-byt-amater-kdyz/

24

Agenda

2 Webové aplikace a jejich historie Výhody a nevýhody webových aplikací Jak webová aplikace funguje? Vývoj webových aplikací• Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

25

Volba technologie

• Volbu technologie ovlivňuje řada faktorů, např.▫ Použitá platforma (OS, aplikační server, databáze)▫ Požadavky na bezpečnost▫ Zvyk (zadavatel, dodavatel), obchodně-politické vlivy▫ Dostupnost know–how na straně dodavatele▫ Cena řešení

• Použitá technologie může výrazně ovlivnit rychlost (odezvu) webové aplikace směrem ke klientovi (ASP/ASP.NET –> až 3x větší rychlost ASP.NET).

• Volba vhodné technologie ještě nezaručuje dobrý výsledek!

26

Technologie používané u webových aplikací

Na straně klienta• HTML formuláře• CSS, DHTML, XSLT• Klientské skripty (JavaScript, dříve i VB.Script*)• Java aplety*, ActiveX*• Flash/Flex, Silverlight, AJAX a další technologie ze skupiny RIA

Na straně serveru• Interpretované (např. Perl*, ASP*, PHP, Python, Ruby)• Částečně kompilované (JEE, ASP.NET)• Kompilované (CGI skripty*)

Hvězdičkou (*) jsou označené zastaralé nebo jinak problematické technologie

27

Používané technologie z hlediska historie

Časová osa• Pravěk – HTML formuláře a CGI skripty,• Středověk – Perl, ASP, JSP, PHP, Java Aplety, ActiveX,• Dnes – AJAX (HTML + JavaScript), JEE (J2EE), ASP.NET, Ruby (on Rails), Python (Django),

Silverlight, Flex atd.

• Na straně klienta (prohlížeče) je, a v nejbližší době bude, nejdůležitější kombinace HTML5 + JavaScript + CSS3. Bez ohledu na technologie použité na straně serveru!

• Výhledově HTML5 může nahradit nativní aplikace, ale nebude to hned!

• Rozšířenost vybrané technologie ještě automaticky neznamená její kvalitu!

• Infografika: http://sixrevisions.com/infographs/what-websites-madeof/

• Technologie, které používají aktuálně největší světové weby…http://royal.pingdom.com/?p=173http://natishalom.typepad.com/nati_shaloms_blog/2007/10/why-most-scalab.html

28

Agenda

2 Webové aplikace a jejich historie Výhody a nevýhody webových aplikací Jak webová aplikace funguje? Vývoj webových aplikací Vývojové technologie• Internet, doporučená literatura

29

Odkazy na Internetu

• http://www.kosek.cz/php/index.html (PHP)• http://www.asp.net/ (ASP.NET)• http://java.sun.com/javaee/index.jsp (Java/JEE)• http://java.sun.com/javaee/javaserverfaces/ (Java/JSF)• http://www.hibernate.org/ (ORM)• http://nhibernate.sourceforge.net/ (ORM)• http://www.smarty.net/ (PHP framework)• http://www.ruby-lang.org/en/ (Ruby)• http://tomas-net.blogspot.com/2006/04/souboj-tlust-tenk-aplikace.html • http://zdrojak.root.cz/clanky/prezentacni-vzory-zrodiny-mvc/ • http://www.root.cz/zpravicky/jak-zrychlit-web/ • http://zdrojak.root.cz/clanky/jak-zrychlit-server-nekolik-praktickych-postrehu/ • http://zdrojak.root.cz/clanky/single-page-apps-a-reseni-problemu-s-historii/ • http://zdrojak.root.cz/clanky/mobilizujeme-web-v-html5/ • http://www.netmagazine.com/features/future-css-layouts • http://www.zdrojak.cz/clanky/metody-komunikace-v-html5/• http://www.youtube.com/watch?v=vPXK82CayYE&feature=plcp (video přednášky o cache)

30

Doporučená literatura

• Martin, C. Robert – Čistý kód – Návrhové vzory, refaktorování, testování a další techniky agilního programování , Computer Press 2009

• Pecinovský, Rudolf – Návrhové vzory – 33 vzorových postupů pro objektové programování, Computer Press 2007

• Pecinovský Rudolf – OOP – Naučte se myslet a programovat objektově, Computer Press 2010

• Earl Thomas – SOA Servisně orientovaná architektura, Computer Press 2009• MacDonald, Matthew; Szpuszta, Mario – ASP.NET 3.5 a C# 2008, Zoner Press 2008• Watson, Ben – C# 4.0 – řešení praktických programátorských úloh, Zoner Press 2010• Macháček, Jan; Vukotic, Alexa; Chakraborty, Anirvan; Ditt Jessica – Pro Spring 3, Apress

2009• Microsoft – Vytváříme zabezpečené aplikace v Microsoft ASP.NET,

CP Books (Computer Press) 2004• Taylor, Art; Buege Brian; Layman Randy – Hacking bez tajemství: Java a J2EE,

Computer Press 2003• Huseby, Sverre H. – Zranitelný kód, Computer Press 2006

31

Souhrn

2 Webové aplikace a jejich historie Výhody a nevýhody webových aplikací Jak webová aplikace funguje? Vývoj webových aplikací Vývojové technologie Internet, doporučená literatura