Webové aplikace

Mgr. Lukáš Vaceklukas.vacek@uhk.cz

TNPW2 2013/2014

2

Agenda• Webové aplikace a jejich historie

• Výhody a nevýhody webových aplikací

• Jak webová aplikace funguje?

• Vývoj webových aplikací

• Webové technologie

• Internet, doporučená literatura

Webové aplikace a jejich historie

• 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/ (interaktivní časová osa)

Historie webových aplikací 4

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

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

(v nějaké podobě – HW, virtualizace, serverová farma… )

• Nejčastěji jde o webové stránky s aplikační logikou – ta je obvykle na straně serveru (část, nebo i celá logika může být i na klientovi) – výstup je zobrazen v okně prohlížeče na straně uživatele (klienta) bez ohledu na zařízení

• Pojem webová aplikace není striktně (normativně) vymezen!

• Mezi webové aplikace jsou někdy řazeny i služby typu Web API (nejčastěji WS/REST), jejich výstup není určen přímo uživateli (BFU), ale je dále zpracováván aplikačně

Co to je webová aplikace? 5

• Nejčastěji typ webové aplikace (jsou i další možnosti… Flash, Ajax a spol./RIA, SPA)• Používají (X)HTML kód (+ CSS a JavaScript) jako rozhraní pro komunikaci s uživatelem • 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)• Mapy, 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

Dynamické generované webové stránky 6

• 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 = vzdálené volání procedur, HTTP/HTTPS = přenos dat) 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!

Webové služby (web services) 7

• REST navrhl Roy Fielding (spoluautor HTTP protokolu)• Model klient/server• Je bez-stavový, může pracovat z cache, jednoduchá implementace• Je orientován datově (ROA), na rozdíl od webových služeb (orientovány

procedurálně) • Používá běžné HTTP příkazy (GET, POST, PUT a DELETE) pro CRUD operace

• Stav aplikace a chování je vyjádřen takzvaným resourcem (klíčová abstrakce), každý resource musí mít unikátní identifikátor (URL, URN)

• REST formáty pro výměnu dat… Atom/RSS, JSON, XML

REST (Representational State Transfer) 8

Výhody a nevýhody 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 jakékoliv zařízení 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)

Výhody webových aplikací 10

• 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)

Nevýhody webových aplikací 11

Jak webová aplikace funguje?

• 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)!• Na straně serveru může být jen datové API (SOAP, REST apod.) – potom je

aplikační logika na klientovi celá (některé SPA)

• Obvykle se ke komunikaci využívá protokol HTTP/HTTPS (port 80, resp. 443), má určité nedostatky… Google projekt SPDY, resp. nově schválený HTTP/2 >> rychlejší načítání stránek, bezpečnější šifrování

• Klientským zařízením nemusí být jen stolní počítač!

Jak webová aplikace funguje? 13

• 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 (XML HTTP Request, CORS, Web Sockets …)• SignalR: Realtime web v ASP.NET (Michal „Altair“ Valášek)

Synchronní a asynchronní komunikace 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)!

Vývoj webových aplikací 16

• 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

Testování webových aplikací 17

• 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!

Možné přístupy k vývoji 18

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

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

Aplikační vrstvy 19

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

Obecně: Návrhové vzory jsou užitečné, pomáhají ke správnému návrhu designu aplikace!

• 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 (DB, file systém, různé formáty…), 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 a knihoven je trend!

Knihovny a frameworky 20

Chyby při vývoji webových aplikací

• 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

Chyby při vývoji web aplikací I. 22

• 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/

Chyby při vývoji web aplikací II. 23

Technologie

• Volbu technologie ovlivňuje řada faktorů, např.• Požadavky (různé role, potřeby)• Použitá platforma (OS, aplikační server, databáze)• Požadavky na bezpečnost• Zvyk (zadavatel, dodavatel), obchodně-politické vlivy• Dostupnost know–how na straně dodavatele• Cena řešení• Prostředí, podmínky provozu• Co to přinese pro business (náklady, termíny, náročnost… udržitelnost!)• 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!

• Blbost je na platformě nezávislá

Volba technologie 25

• 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

Technologie používané u web aplikací 26

• 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/

Používané technologie z hlediska historie 27

Odkazy na internetu, literatura

• 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) • http://www.robertdresler.cz/2013/09/snizovani-rizikovosti-softwarovych.html rizikovost projektů

Odkazy na internetu 29

• 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

Doporučená literatura 30