Версия 4

Поддержка приложений

Мы уже обсуждали новые продукты поддержки приложений и в этой, и в предшествующих лекциях. Вероятно, наиболее значительна в AS/400 поддержка Java. Java быстро становится универсальным языком разработки приложений. По некоторым оценкам уже сейчас его предпочитают более 500 000 разработчиков. Если это так, что вскоре Java будет доминировать среди языков программирования, доступных всем вычислительным системам. В Java мы, кажется, нашли Святой Грааль — открытый язык разработки приложений.

Java, Java везде и всюду

Язык Java был разработан фирмой Sun Microsystems, Inc. Первоначально он предназначался для прикладного ПО бытовых электронных приборов, но скоро стал использоваться для приложений, выполнявшихся браузерами. В конце 1995 года Sun сделала Java доступной, разрешив загружать со своего сервера WWW компании Java Development Kit (JDK). Лицензии на спецификации языка стали выдавать всем желающим. В компьютерной индустрии этот язык был принят на "ура" и практически единогласно.

Java — объектно-ориентированный язык, похожий на С и С++. Как уже говорилось, он разрабатывался для работы программ на маломощных процессорах, во множестве применяемых в бытовой электронике. Я люблю называть Java упрощенной (degeeked) версией С++, так как в нем присутствуют многие преимущества последнего, но он не такой сложный. Для обеспечения модульности и быстрой загрузки программ по сети, в модели Java используются небольшие программы, называемые апплетами.

Первоначально, Java использовался для расширения возможностей страниц WWW с помощью апплетов, но уже вскоре — для разработки целых клиентсерверных приложений. Все приложение хранилось на сервере, и только часть программы загружалась на пользовательскую машину (ПК или СК) при необходимости. Такое разбиение больших монолитных приложений на небольшие динамически загружаемые фрагменты часто называют моделью компонентного ПО (componentware).

Java больше чем просто язык; это целая программная платформа, так как включает виртуальную машину (ВМ), программно моделирующую компьютер. ВМ Java может быть встроена в любую ОС или браузер. Существует и аппаратура, предназначенная специально для Java. Для этих компьютеров Sun создала семейство Java-специфичных микросхем процессора.

Среда для программы Java включает в себя ВМ Java, библиотеки классов Java, загрузчик классов, верификатор байт-кода и интерпретатор байт-кода. Байт-код — это внутреннее представление программы на Java. Он генерируется компилятором Java и не зависит от какой-либо аппаратной платформы. Проще всего описать байткод как промежуточное представление, аналогичное используемому в AS/400 для других языков. Именно этот байт-код пересылается по сети. Так как Java — интерпретируемый язык, обычно, в состав среды времени выполнения входит интерпретатор байт-кода. Для некоторых приложений скорости интерпретации недостаточно, так что в состав среды времени выполнения может быть включен мгновенный компилятор JIT (justin time compiler). JIT-компилятор повышает производительность, преобразуя байт-код Java в машинный код процессора, что устраняет необходимость интерпретации.

Обратите внимание, что байткод Java может быть сгенерирован при компиляции программы с любого языка, например с недавно разработанного Netscape JavaScript. Компиляторы других языков и генераторы программ различных фирм также могут генерировать байткод Java.

В настоящее время легко доступны готовые программные (любые: от анимации до элементов деловой логики) компоненты Java Beans^{2"Java Beans" — буквально "зерна Java". Как уже упоминалось, язык, получивший потом название Java, изначально предполагалось использовать для управления бытовой техникой — магнитофонами, кофеварками и т. п. Поэтому на иллюстрациях к описаниям Java часто изображают кофеварки или чашечку кофе. Кстати, название Java совпадает с названием популярного сорта кофе. — Прим. консультанта.}, изготавливаемые Sun и другими фирмами. Их применение облегчает написание приложений Java: собрав вместе несколько Beans, можно создать простенький апплет Java без какого-либо программирования. Вы также можете включить Beans как часть в сложное приложение. Далее в этой лекции мы рассмотрим среды приложений, сходные с Java Beans.

Главное достоинство Java в том, что он принят всеми основными производителями аппаратных и программных средств^{3Если считать, что Microsoft входит в группу основных производителей программных средств (а так считает, пожалуй, большинство), то нужно заметить, что упомянутая корпорация так и не приняла стандарт Java (по состоянию на ноябрь 1997 года). — Прим. консультанта.}. Программирование на этом языке часто характеризуют так: "Пишется однажды — исполняется всегда". Разработчики, создавая программу на одной машине Java, уверены в том, что она будет работать и на любой другой Java-машине.

У Java попрежнему есть конкуренты, наиболее значительный из них — набор протоколов OLE (Object Linking and Embedding) фирмы Microsoft с объектами ActiveX. Объекты ActiveX служат в OLE так же, как Beans в Java. В основе OLE — объектная модель Microsoft, известная под названием СОМ (Component Object Model) OLE и COM привязаны к Windows и нескольким другим ОС. Java существует только в ПО, и поэтому мирно сосуществует с любой ОС на любой аппаратной платформе. Благодаря своей универсальности Java, скорее всего, будет лидировать при разработке будущих клиент-серверных приложений.

Первоначально Java воспринимали только как язык программирования WWW, но он быстро стал одним из основных языков всей компьютерной индустрии. Сейчас Java настолько широко распространился, что имеет реальные шансы стать доминирующим языком объектноориентированного программирования, заменив С++.

Java для AS/400

Мы, разработчики новых версий AS/400, видим в Java язык будущих объектно-ориентированных бизнес-приложений и прилагаем большие усилия для его поддержки. Вопрос, как лучше реализовать ВМ Java на AS/400, задействовав при этом все преимущества системы, — один из самых важных для нас.

Ответ на него очевиден, особенно тем, кто в описании Java как полностью программной платформы, моделирующей компьютер в ПО, уловил чтото знакомое. Аналогичными характеристиками обладает машинный интерфейс (MI) AS/400. Возьмем, например, Advanced 36. Для каждой RISC-модели AS/400 в MI встроена полная "виртуальная машина" System/36, которая может выполнять ОС SSP и все приложения System/36. Более того, набор команд System/36 эмулируется MI, то есть эти команды интерпретируются. Та же концепция лежит в основе байткода Java.

Отсюда вытекает, что логичный путь реализации байткода Java на AS/400 — расширение MI. Этот подход также схож с тем, что использовался для поддержки программной модели ILE: там мы реализовали Wкод (генерируемое компиляторами ILE промежуточное представление) непосредственно в MI. Следующий шаг — реализация ВМ Java (точнее, интерпретатора байткода, необходимого для исполнения программ Java) в SLIC, так же как был реализован код System/36.

Интерпретируемый Java отлично подойдет для большинства пользовательских приложений, но, вероятно, не сможет обеспечить достаточную производительность многих серверных приложений. Поэтому мы решили добавить в среду времени выполнения Java не только интерпретатор, но и полный компилятор.

Ключ для повышения производительности Java на AS/400 — встроенные потоки, о которых уже говорилось в "Управление процессами" . Хотя традиционные приложения AS/400 не написаны для модели потоков, приложения для других систем обычно создаются именно так. Модель потоков поддерживают и Unix, и NT, так что следует ожидать, что приложения Java, предназначенные для выполнения на нескольких платформах, последуют этому примеру. Поддержание хорошей производительности потоков — крайне важно для AS/400.

На рисунке 9.7 ( "Управление процессами" ) показана взаимосвязь различных средств поддержки приложений (application enablers) — библиотек времени выполнения — для С, С++ и Java, IFS и библиотек классов для объектов с реализацией встроенных потоков. Очевидно, что реализация встроенных потоков выгодна не только приложениям Java, но также и всем перенесенным приложениям, которые первоначально были написаны для ОС Unix или NT. Например, Domino для AS/400 представляет собой перенос Domino для AIX. Таким образом, Domino для AS/400 также зависит от хорошей работы потоков.

Хотя язык и модель объектов Java — самая большая наша надежда при разработке приложений для разных платформ, AS/400 продолжает поддерживать модель IBM SOM (System Object Model). В отличие от объектной модели Java, SOM не зависит от языка. Объекты SOM описываются на языке IDL (Interface Definition Language) и могут использоваться как объектноориентированными, так и языками других типов. SOM основывается на стандарте CORBA (Common Object Request Broker Architecture), разработанном Object Management Group (OMG). Основная цель его создания — сделать открытую, не зависящую от платформы объектную модель, которая будет использоваться разными языками и ОС. Последняя версия стандарта — CORBA2 — позволяет старым приложениям, написанным на С++ и Smalltalk, взаимодействовать с Java, а также облегчает их перенос на Java.

В соревновании производителей за объектную модель, которая станет стандартом для всей индустрии, лидируют Java и Microsoft СОМ, тогда как OMG CORBA2 — на третьем месте, то есть отстает. Будущее стандарта OMG CORBA неопределенно. Хотя мы сосредоточили значительную часть усилий по развитию AS/400 на Java, при этом удалось применить многое из предыдущих работ над SOM.

В V3R6 для RISC-моделей появился компонент SOMobjects, обеспечивающий поддержку времени исполнения для SOM на AS/400. SOMobjects поддерживает переносимость классов между разными системами, на которых работает SOM. В состав SOMobjects также включено множество каркасов (framework). Каркас — это набор объектов, применяемый для общего решения некоторой проблемы. Этим он отличается от библиотеки классов, которая имеет более общее назначение, и не обязательно разработана в связи с какойлибо проблемой. С помощью библиотек классов объекты также можно использовать повторно (мы говорили об этом в "System Licensed Internal Code (SLIC) — сердце AS/400" при разборе объектно-ориентированных концепций).

Очень важная часть SOMobjects — каркас DSOM (Distributed System Object Model), который можно использовать для написания приложений на основе распределенных объектов. Каркас DSOM позволяет программе на одном компьютере вызывать метод объекта на другом компьютере. При создании программой экземпляра объекта он может размещаться на удаленной системе. Каркас DSOM определяет, что объект удаленный, и устанавливает связь с каркасом DSOM на удаленной машине. Каркас на удаленной машине создает фактический экземпляр объекта, тогда как локальный каркас DSOM — тень объекта, называемую заместителем (proxy). Программа взаимодействует с заместителем, а локальный каркас DSOM перенаправляет запросы к реальному объекту на удаленной машине. Данный процесс прозрачен для пользователей.

SOM на AS/400 на шаг опережает его реализации на других системах. На такое утверждение нам дает право поддержка понятия постоянства объекта. Мы обсуждали постоянство в "Одноуровневая память" при рассмотрении одноуровневой памяти. На других системах время жизни объекта соответствует времени исполнения создавшего его задания. Это ограничение мешает, если Вам нужно использовать объект в нескольких заданиях. В других системах применяются различные варианты решения данной проблемы; например в OS/2 и AIX — каркас Persistence. Эти решения требуют от программиста явно управлять постоянством объекта, обеспечивая периодическое сохранение его содержимого на диске, что может требовать значительных усилий.

AS/400 не использует каркас Persistence, вместо него постоянные SOM-объекты в AS/400 поддерживает одноуровневая память, что не требует усилий программиста. При создании экземпляра SOM-объекта задается, будет ли он защищенным (то есть постоянным в терминах AS/400). Защищенные объекты инкапсулируются и суще ствуют параллельно с уже рассмотренными нами объектами OS/400. Созданный же постоянный объект помещается в каталог IFS, аналогично созданию объекта OS/400 в библиотеке AS/400. Защищенные объекты имеют имена и могут разделяться, со храняться или восстанавливаться, как и любые объекты OS/400 с помощью соответ ствующих команд. В MI эти объекты реализованы в виде байтовых пространств. Та ким образом, защита постоянных объектов обеспечивается с помощью системных указателей и компонентов контроля доступа SLIC. По соображениям совместимос ти SOMobjects также поддерживают незащищенные объекты SOM.

С началом внедрения в AS/400 языка и объектов Java, мы смогли использовать поддержку одноуровневой памятью постоянных объектов так же, как поддержку SOM-объектов. Преимущество модели постоянных объектов AS/400 — в меньших накладных расходах системы при работе с объектами. Другим системам для поддержания постоянства объектов и обеспечения их совместного использования несколькими программами приходится выполнять дополнительные команды; постоянно обновлять объекты на диске. Постоянная одноуровневая память не требует подобного обновления, поэтому при работе с объектами AS/400 выполняет меньше команд и обращений к диску, чем другие системы. Как уже говорилось в "Одноуровневая память" , одноуровневой памяти AS/400 не приходится заниматься "сборкой мусора" для разделяемых объектов. Все это означает, что AS/400 имеет явное преимущество в масштабируемости сервера Java, его способности поддерживать приложения Java и пользователей перед другими аналогичными системами.

Лаборатория IBM в Торонто разрабатывает инструментальные средства типа VisualAge for Java, помогающие пользователям совмещать приложения Java на разных платформах. VisualAge for Java обеспечивает интегрированную среду разработки таких приложений. Бизнес-партнеры AS/400 также предоставляют разнообразные средства разработки для Java. Пользователи, желающие использовать Java прямо сейчас, могут сделать это с помощью VisualAge for Java. Полная среда Java на AS/400, выпущенная в начале 1998 года, включает встроенные потоки, значительно повышающие общую производительность системы.

Проект San Francisco (Каркасы Java)

В 1994 году группа разработчиков приложений AS/400 предложила лаборатории в Рочестере подумать о разработке новой базы приложений на основе объектных технологий. Общая прикладная база давала возможность избежать больших расходов и риска в ходе объектноориентированного программного проекта, получившего на звание San-Francisco.

Ранее мы говорили, что каркас — это набор объектов, обеспечивающих общее решение некоторой задачи. Как правило, каркасы приложений разрабатываются таким образом, чтобы разработчики приложений могли легко настроить их для своих нужд.

Основой San-Francisco были избраны С++ и SOM. Но в начале 1996 года мы попробовали обучать бизнес-партнеров созданию SOM-объектов с помощью этих языков и пришли к выводу, что они слишком сложны. Гораздо более легкой и продуктивной средой оказалась Java, которая в то время быстро завоевывала позиции промышленного стандарта. Поэтому проект SanFrancisco был переориентирован на Java.

San-Francisco — это серверный продукт, предназначенный для разработчиков, создающих Java-приложения для различных серверных ОС. Первоначально проект предназначался только для OS/400, но позднее был расширен для поддержки NT, AIX, HP/UX, OS/2 и MVS, а также Java (СК и ПК) и Windows.

Часть группы разработчиков San-Francisco работала в Рочестере, а часть — в Беблингене (Boeblingen), Германия. Рочестерцы отвечали за структуры низкого уровня и их встраивание в ОС. В Беблингене разрабатывали каркасы высокого уровня.

На рисунке 11.3 показаны три уровня каркасов SanFrancisco. Базовый уровень взаимодействует с ОС через ВМ Java. Он управляет интерфейсами с ОС, другими приложениями, вводом-выводом и сетью, доступом к объектам, а также отслеживает последние. Базовый уровень также содержит классы объектов, из которых создаются объекты верхних уровней. Таким образом, базовый уровень скрывает сложности нижележащих структур от разработчика.

Рис. 11.3. Каркасы Сан-Франциско

Уровень общих деловых объектов содержит множество объектов, обычно необходимых деловым приложениям: время, дата, условия конвертации валют, единицы измерения и др. Общие деловые объекты — это "строительные блоки", которые разработчик может использовать при создании приложения.

На уровне основных деловых процессов создаются приложения. Каждый основной деловой процесс предназначен для конкретного типа приложений, например, главной бухгалтерской книги или электронного обмена данными. Сам по себе такой процесс не является полноценным приложением, но содержит основные функции, необходимые всем приложениям данного типа. Для создания базы приложения каркас связывает нужные общие деловые объекты с объектами в основном деловом процессе. То есть он не только содержит часто используемые функции для данного типа приложений, но и позволяет их комбинировать. Так что каркас может быть легко настроен разработчиком для своих нужд.

Некоторые авторы приложений используют только один или два нижних уровня, самостоятельно создавая общие деловые объекты или даже основные деловые процессы. IBM поощряет такую деятельность разработчиков — участников проекта San-Francisco.

Отдельные крупные разработчики приложений уже перешли на собственные объектные среды разработки и SanFrancisco им не нужен. Основной рынок для этого проекта — множество средних и мелких создателей программ во всем мире. Так, большой интерес проявлен в Европе — ведь большинство средних разработчиков трудятся там. Многие из потенциальных заказчиков уже сотрудничают с нами в рамках координирующей группы San Francisco Advisory Group.

Далее мы рассмотрим две другие темы, связанные с поддержкой приложений: использование интегрированных ПК-серверов в качестве дополнительных процессоров приложений AS/400; и серверные модели AS/400.