Jarosław Zabiełło - BLOG: Category Java

Serwery kontynuacyjne - przyszłość webu

Jarosław Zabiełło — Wed, 22 Nov 2006 02:26:00 +0100

Każdy, kto zajmował się kiedykolwiek programowaniem stron internetowych wie, że protokół HTTP jest bezstanowy. Innymi słowy, każde przeładowanie strony internetowej generuje kompletnie niezależne wywołanie serwera i nie ma on możliwości aby powiązać wywołanie z konkretnym klientem. Aby temu zaradzić, wprowadzono prostą sztuczkę. Wprowadzono tzw. mechanizm cookies (dosł. ciasteczek), malutkich plików które serwer może wysyłać do klienta (tam i z powrotem). Ten unikalny identyfikator (sesji) można też trzymać w adresie URL, ale ta metoda jest zdecydowanie odradzana z powodu łatwości nadużyć (łatwo wykraść taki numer i podszyć się pod autora) Od strony klienta jedynym wymaganiem jest aby nie blokował sobie w przeglądarce mechanizmu cookies.

Serwer znając identyfikator sesji, może związać z nim szereg danych, np. aktualną listę zamawianych produktów włożonych do koszyka w sklepie internetowym. Dane te zwykle trzyma się w bazie lub w pamięci operacyjnej. Oczywiście czas życia danych jest ustalany przez serwet i w normalnym wypadku są one cyklicznie kasowane. (Z tym “normalnym” wypadkiem to różnie bywa, bo wiele frameworków tego nie zapewnia i trzeba samemu o to zadbać)

Mechanizm sesji jest dosyć wydajny, bo zapytania wysyłane do serwera mogą być obsługiwane asynchronicznie, czyli bez żadnych blokad w oczekiwaniu na ukończenie obsługi zapytania. Przez lata “stanowość” protokołu HTTP zapewniało się właśnie za pomocą sesji.

Ten mechanizm ma jednak swoje wady. Największą jest złożoność jaką wprowadza po stronie skryptów na serwerze. (I to nie jest wcale taka trywialna sprawa jak to można było zaobserwować u developerów frameworka CherryPy którzy miesiącami nie potrafili napisać stabilnie działającego mechanizmu obsługi sesji.)

Kontynuacje

Kompletnie innym podejściem jest skorzystanie z tzw. mechanizmu kontynuacji. Mechanizm ten podobny jest do gracza, który w dowolnym momencie może zapisać i wczytać stan gry. Kontynuacje zapewniają taki mechanizm zapisu stanu programu aby w dowolnym momencie później go przywrócić. Niektórzy porównują to do maszyny czasu, bo można w dowolnym momencie przywrócić wcześniejszy stan aplikacji.

Zalet z takiego podejścia jest wiele. Weźmy np. sprawę obsługi “nieśmiertelnego” przycisku Back w przeglądarce. Obsługa tego przycisku sprawia spore problemy. Programiści najchętniej w ogóle by go zablokowali. W wypadku kontynuacji ten problem w ogóle nie istnieje. Kliknął ktoś Back aby cofnąć się do poprzedniej strony? Żaden problem. Serwer przywróci cały wcześniejszy stan aplikacji bez żadnego problemu. I to w sposób przezroczysty dla programisty! Programowanie stron webowych staje się znacznie prostsze, niczym tworzenie aplikacji desktopowej włącznie z debugowaniem krok po kroku. Wg różnych prognoz, tak będziemy programować serwisy internetowe za kilka lat!

Sama idea nie jest najwyraźniej jeszcze powszechnie znana, skoro w rozmowie z developerami irlandzkiego Google, zaskoczyłem ich informacją na ten temat. Kto wie, czy Google mocniej nie zainwestuje w Rubiego (aktualnie mocno korzysta z Pythona, który jest podstawą większości ich skryptów).

Smalltalk i Seaside

Smalltalk jest bardzo starym językiem bo jego początki sięgają lat 70-tych. Od zawsze był językiem w pełni obiektowym i dynamicznym. To m.in. Smalltalk pierwszy wymyślił wirtualną maszynę której to ideę później skopiowali twórcy Javy. W Smalltalku napisano najlepszy (w chwili obecnej) na świecie serwer kontynuacyjny – Seaside.

Czy to spowoduje renesans na Smalltalka? Osobiście w to wątpię. Główną wadą Smalltalka jest jego monolityczność i hermentyczność. Uruchamiając środowisko Smalltalak uruchamia się cały, zamknięty świat Smalltalka. Np. nie ma tam dostępu do plików z zewnątrz tak, jak w innych językach. To spowodowało, że język ten, mimo pewnych sukcesów, nigdy nie zdobył sobie powszechnego uznania. I moim zdanie, nigdy już nie zdobędzie, bo w międzyczasie wyrosła mu młoda, obiecująca konkurencja.

Ruby

Ruby jest językiem relatywnie młodym. Tzn. został po raz pierwszy udostępniony publicznie w tym samym roku co Java – 1995. Ale przez większość lat był mało znany poza Japonią (skąd pochodzi jego twórca). Ruby jest także jednym z tych nielicznych języków, które (podobnie jak Smalltalk) posiadają wbudowaną obsługę kontynuacji. Istnieją co prawda różne próby implementacji tego mechanizmu w Javie¹, ale tylko Ruby posiada ten mechanizm jako coś naturalnego i nie trzeba stosować żadnych specjalnych sztuczek aby go emulować. Z tego co pamiętam, Seaside pierwotnie był tworzony w Ruby, ale w tamtym okresie, kontynuacje w Ruby były jeszcze niedojrzałe, więc twórcy przerzucili się na Smalltalka. Ruby jednak szybko się rozwija, nabiera dojrzałości i moim zdaniem, ma bardzo duże szanse, aby wyprzedzić pozostałe języki przy tworzeniu serwisów internetowych nowej generacji, serwisów opartych na kontynuacjach.

Przykład kontynuacji.

Poniższy przykład² pokazuje implementację generatora za pomocą kontynuacji.

class Generator

  def initialize
    do_generation
  end

  def next
    callcc do |here|
      @main_context = here;
       @generator_context.call
    end
  end

   private

   def do_generation
     callcc do |context|
       @generator_context = context;
       return
     end
     generating_loop
   end

   def generate(value)
     callcc do |context|
       @generator_context = context;
       @main_context.call(value)
     end
   end
end

A oto oparty na nim generator ciągu liczb Fibbonacciego:

class FibGenerator < Generator
  def generating_loop
    generate(1)
    a, b = 1, 1
    loop do
      generate(b)
      a, b = b, a+b
    end
  end
end

fib = FibGenerator.new
15.times { print "#{fib.next} " }
#wynik: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610

¹ Np. Riff lub Jetty 6.

² Przykład z książki “The Ruby Way”, 1ed.

Sun zatrudnił programistów JRuby

Jarosław Zabiełło — Fri, 08 Sep 2006 10:33:00 +0200

W środowisku javowców Ruby jest językiem który robi trochę zamieszania (jakoś tak się składa, że Ruby bardziej przemawia do programistów Javy niż Python). Cieszy zatem, że firma Sun podjęła decyzję o wsparciu projektu JRuby zatrudniając jego czołowych developerów. Powinno to znacznie przyśpieszyć prace nad tym projektem podobnie jak stało się z IronPythonem, gdy Microsoft zatrudnił jego twórcę.

Jestem ciekaw jak długo programiści zachowają entuzjazm dla swego języka, gdy będzie można generować taki sam bytecode Javy lecz w niezrównanie prostszy sposób. :)

Przykładowy kod Javy:

public class Filter {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new java.util.ArrayList();
    list.add("Tim"); list.add("Ike"); list.add("Tina");
    Filter filter = new Filter();
    for (String item : filter.filterLongerThan(list, 3)) { 
      System.out.println( item ); 
    }
  }
  public List filterLongerThan(List list, int length) {
    List result = new ArrayList();
    for (String item : list) {
      if (item.length() <= length) { result.add( item ); }
    }
    return result;
  }
}

A oto odpowiadający mu kod w Ruby:

list = ['Tim', 'Ike', 'Tina']
list.select {|n| n.length > 3}.each {|n| puts n}

Oczywiście to nie wszystko. Dzięki JRuby można uzyskać efekty kompletnie nieosiągalne w standardowej Javie – np. można pracować z biblioteką Swing w sposób interaktywny, z poziomu interpretera zmieniając na żywo jej obiekty.

Wkrótce ma także być gotowa wersja Railsów działająca z JRuby (Zobacz prezentację w PowerPoint). Tym samym odeszłyby wszelkie uwagi co do wydajności Railsów, bo współczesna wirtualna maszyna Javy jest tak silnie zoptymalizowna że dorównuje językowi C++. Oczywiście model wątkowy JRuby jest zgodny z wydajnym i dojrzałym modelem wątkowym Javy – po prostu z niego korzysta.

Akcesory w Javie, Pythonie, Ruby i PHP5

Jarosław Zabiełło — Tue, 07 Feb 2006 23:25:00 +0100

Java, język który dobył sobie silną pozycję na rynku korporacyjnym, jest od jakiegoś czasu pod obstrzałem krytyki z różnych stron. Wyszła cała seria książek krytykujących model obiektowy oraz metodologie promowane przez Javę (od najsłynniejszej Beyond Java po Bitter Java, Bitter EJB, czy inne)

Nie umniejszając zalet Javy, jej krytycy wytykają jej niepotrzebną nadmiarowość kodu, ociężałość i małą zwrotność, która powoduje że język ten słabo nadaje się do modnej ostatnio metodologii _agile programming. _ Aby lepiej ten problem zobaczyć, przyjrzyjmy się typowej praktyce programistów Javy. Tekst ten zainspirowany jest niedawną dyskusją jaka miała miejsce w jednym z blogów mojego kolegi.

Czym są akcesory?

Akcesory (lub inaczej: gettery i settery) to slangowe okreslenie metod jakie używa obiekt do odczytu i modyfikacji swoich atrybutów. Są one tak nagminnie używane przez programistów Javy, że niektóre edytory (np. Eclipse) zostały nawet wyposażone w makra do automatycznego ich generowania.

Dorzucanie nieużywanego kodu “na wszelki wypadek”...

Nagminna (wśród programistów Javy) praktyka dodawania akcesorów do atrybutów klasy pachnie jakimś antipatternem i są głosy, które używanie akcesorów nazwyają wprost złą praktyką . Jest w tym trochę racji. Ale, jak to poniżej wykażę, jest to pewnego rodzaju kompromis w związku ze słabym modelem obiektowy Javy.

Dlaczego programiści Javy generują akcesory dla każdego atrybutu nawet, jak nie przewidują potrzeby ich używania? Otóż czynią to “na wszelki wypadek” bo nie wiedzą, czy w przyszłości nie będzie im to potrzebne…

Weźmy np. taki kod (z powodu kolejnego ograniczenia Javy nie można w jednym pliku trzymać więcej, niż jednej klasy; tu dla krótkości umieszczam kod z obu plików razem)

public class First {
  public String msg = "hello";
}

public class Second extends First {
  public static void main(String[] args) {
    First obj = new First();        
    System.out.println(obj.msg);
  }
}

Jak widać, w Javie można sięgać do atrybutu w sposób bezpośredni.

Wyobraźmy sobie jednak, że projekt nam się rozrósł i mamy już całkiem sporo kodu oraz sporo plików (pomnażanych wydatnie przez javowe ograniczenia co do ilości klas mogących wystąpić w pliku). Teraz przychodzi polecenie aby w momencie odczytu i zapisu atrybutu coś dodatkowego wykonać. (Np. niech to będzie logowanie informacji o takim zdarzeniu, albo zablokowanie możliwości modyfikacji treści atrybutu. Wszystko jedno co)

Mamy zatem pierwszy problem. Trzeba w tych wszystkich milionach miejsc, gdzie odwoływaliśmy się bezpośrednio do atrybutów, wymienić kod…

Właśnie dlatego, aby takich niespodzianek uniknąć w przyszłości, programiści Javy dorzucają dodatkowe metody opakowujące odczyt i zapis atrybutów. Eclipse upraszcza ten proces zwalniając programistę od ręcznego wpisywania tego kodu.

Klasa First po zmianie:

public class First {
  public String msg = "hello";
  public String getMsg() {
    return msg;
  }
  public void setMsg(String msg) {
    this.msg = msg;
  }
}

Wydaje się, że problem jest rozwiązany. Ale to dopiero początek innych problemów.

Jeśli bowiem, automatycznie dorzucamy te metody do wszystkich tysięcy atrybutów nowo tworzonych klas, to pierwszą rzeczą którą zauważamy, jest nagłe “spuchnięcie kodu”. Mamy kupę nieużywanych linii kodu, z których prawdopodobnie większość nie będzie nigdy używana!

Ale to nie wszystko. Załóżmy, że stajemy przed potrzebą zmiany nazwy atrybutu. Oczywiście, możemy to zmienić w jednym miejscu (w ciele akcesora), ale wtedy wprowadzamy chaos w pozostałej części odnośnie… nazw (atrybut “msg” zmieniony na “title” trochę głupio wygląda z akcesorami o nazwie “getMsg” i “setMsg”) Musimy przekopać się przez miliony miejsc w kodzie i pozmieniać nazwy starym wywołaniom.

Zobaczmy jak ta sytuacja wygląda w językach dynamicznych.

Python

Python (podobnie jak Java) pozwala na bezpośredni dostęp do atrybutów klasy. A co w sytuacji kiedy chcemy opakować atrybut akcesorami? Nic prostszego. Python pozwala na dodanie akcesorów wtedy, i tylko wtedy, kiedy są potrzebne. Na dodatek czyni to w sposób całkowicie przezroczysty dla pozostałej części kodu. Programista Javy może sobie o tym tylko pomarzyć.

class X(object):
  def get_msg(self):
    return self.__msg
  def set_msg(self, val):
    self.__msg = val
  msg = property(get_msg, set_msg)

obj = X()
obj.msg = "hello"
print obj.msg

Python pozwala także związać z dowolną metodą, atrybutem, klasą czy modułem docstring, czyli tekst z dokumentacją, objaśnieniem itp. To jedna z genialnych cech Pythona specjalnie pomyślana dla leniwych programistów, którym nie chce się pisać dokumentacji. ;)

Ruby

W języku Ruby z definicji nie ma żadnej możliwości dostępu do atrubutów klasy inaczej jak przez akcesory. Odpada więc problem zapominania aby je dodać. Ruby jednak narzuca nazwy dla akcesorów (mają nazwę taką jak atrybut!) i całość wygląda tak, jakby operowano bezpośrednio na atrybucie.

class X
  def msg
    @msg
  end
  def msg=(val)
    @msg = val
  end
end

obj = X.new
obj.msg = "hello"
puts obj.msg

Dla osób, które nie lubią za dużo pisać, Ruby ma wygodne skróty. Powyższą definicję klasy można zapisać także w ten sposób:

class X
  attr_accessor :msg
end

Istnieją także oddzielne skróty dla getterów i setterów. No i można po przecinku dodać akcesory dla całej grupy atrybutów.

PHP5

PHP w wersji 5 ma przebudowany model obiektowy od podstaw. Twórcy języka PHP nie starali się poprawiać modelu obiektowego PHP4 (był on tak zły, że prościej było im napisać go od nowa). W nowym PHP5 mamy już możliwość przezroczystego dodania akcesora.

<?php
class X {
  private $attributes = array('msg'=>null);
  private function __get($attrname) {
    return $this->attributes[$attrname];
  }
  private function __set($attrname, $val) {
    $this->attributes[$attrname] = $val;
  }
}

$obj = new X();
$obj->msg = "hello";
print $obj->msg;
?>

Składnia może nie jest tak prosta jak w Ruby, ale (przynajmniej w tym miejscu), PHP5 zachowuje się tu sensownie i unika dylematów Javy.