Luca Cabibbo. Persistenza di oggetti

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1 AP Analisi S Analisi e Progettazione del Software Persistenza di oggetti aprile Persistenza di oggetti Motivazioni e contenuti Contesto applicazioni sviluppate mediante le moderne tecniche di OOA/OOD/OOP che devono gestire dati persistenti/condivisi/transazionali Linguaggi e modelli di riferimento UML e Java basi di dati relazionali Contenuti alcune tecnologie per la gestione di oggetti persistenti/condivisi/transazionali alcuni problemi metodologici rilevanti 2 Persistenza di oggetti

2 Premessa sviluppo iterativo del software Discipline (attività) nello sviluppo del software analisi dei requisiti analisi progettazione implementazione test altre rilascio, manutenzione, gestione del progetto, Organizzazione delle attività in fasi, iterazioni e discipline (UP) 3 Persistenza di oggetti Analisi e progettazione (OO) Analisi investigazione del problema che cosa analisi OO identificazione e descrizione degli oggetti (concetti) nel dominio del problema Progettazione identificazione di una soluzione concettuale che soddisfa i requisiti come progettazione OO definizione e caratterizzazione degli oggetti software e delle loro collaborazioni Programmazione 4 Persistenza di oggetti

3 Architettura a tre livelli ed enfasi dell OOA/D 5 Persistenza di oggetti Analisi modello di dominio 6 Persistenza di oggetti

4 Progettazione diagramma delle classi di progetto 7 Persistenza di oggetti Progettazione design patterns (regole di sconto) 8 Persistenza di oggetti

5 Progettazione design patterns (collegamento con la UI) 9 Persistenza di oggetti Architettura a strati 10 Persistenza di oggetti

6 Gestione della persistenza I sistemi informatici richiedono solitamente di gestire alcuni dati in modo persistente nonché condiviso e transazionale in una applicazione a oggetti, è necessario rendere persistenti alcuni oggetti di alcune classi chiamiamo classi persistenti le classi i cui oggetti vanno resi persistenti spesso, classi della logica applicativa ispirate alle classi concettuali Diversi modi per realizzare la persistenza degli oggetti una base di dati a oggetti, una base di dati relazionale o un insieme di file siamo interessati principalmente persistenza di oggetti mediante basi di dati relazionali 11 Persistenza di oggetti Alcuni problemi Ci sono alcuni problemi legati al voler gestire oggetti persistenti mediante una basi di dati relazionale impedance mismatch differenza tra modello relazionale e modello a oggetti disaccoppiamento nelle competenze degli sviluppatori e nelle metodologie sviluppatore OO una applicazione, sviluppo iterativo e incrementale, uso di skill dell OOA/D, oggetti persistenti e oggetti transienti, sviluppatore BD dati persistenti, transazionali e condivisi (tra più applicazioni), normalizzazione, 12 Persistenza di oggetti

7 Il punto di vista degli sviluppatori Lo sviluppatore OO Lo sviluppatore BD 13 Persistenza di oggetti Il problema in esame Consideriamo questo problema ci sono alcune classi persistenti c è una base di dati relazionale dove devo scrivere il codice per realizzare la persistenza degli oggetti? 14 Persistenza di oggetti

8 Una possibile soluzione Una prima soluzione rendere persistente una classe scrivendo direttamente il codice SQL (JDBC) dentro la classe stessa Prodotto SQL base di dati Vendita SQL logica applicativa contro: coesione, accoppiamento, separazione degli interessi, riuso 15 Persistenza di oggetti Separazione degli interessi Il principio di progettazione per la separazione degli interessi suggerisce la logica applicativa va realizzata, per quanto possibile, in modo indipendente dalla gestione della persistenza dei dati per Layers: accoppiamento basso dalla logica applicativa al gestore della persistenza la persistenza dei dati va realizzata mediante un modulo apposito possibilmente di uso generale e indipendente dalla logica applicativa 16 Persistenza di oggetti

9 Una seconda soluzione Una seconda soluzione scrivere il codice SQL in apposite classi di supporto (data classes) alle classi persistenti Prodotto ProdottoDB SQL base di dati Vendita VenditaDB SQL logica applicativa data classes Pure Fabrication, Indirection, PV 17 Persistenza di oggetti Soluzione basata su un persistence layer Una ulteriore soluzione delegare la gestione della persistenza degli oggetti ad un modulo apposito un persistence layer (PL) un PL nasconde i dettagli della persistenza (nonché della condivisione e della transazionalità) al programmatore Prodotto Vendita Persistence Manager SQL base di dati persistence layer logica applicativa 18 Persistenza di oggetti

10 Uso di un persistence layer Esistono diversi persistence layer che possono essere utilizzati mediante delle API standard ad es., compatibili con le API ODMG utilizzate per accedere le basi di dati a oggetti in pratica, il programmatore vede il gestore della persistenza come una base di dati a oggetti, anche se l implementazione della persistenza è diversa PersistenceManager pm = new PersistenceManager(...); Transaction tx = pm.currenttransaction(); PersonaID pid = new PersonaID("1"); Persona p = (Persona) pm.getobjectbyid(pid); p.setstipendio(1000); tx.commit(); 19 Persistenza di oggetti Gestione trasparente della persistenza Un persistence layer nasconde al programmatore i dettagli di come gli oggetti vengono resi persistenti due approcci principali O/R mapping forward engineering R/O mapping reverse engineering un terzo approccio meet in the middle 20 Persistenza di oggetti

11 O/R mapping forward engineering Nell O/R mapping il programmatore indica in un file di configurazione quali sono le classi che vanno rese persistenti a partire da questo file viene generata la base di dati vengono generate le data classes per le classi persistenti le classi persistenti vengono migliorate da un postcompilatore (enhancer) che stabilisce la cooperazione tra classi persistenti e data classes 21 Persistenza di oggetti R/O mapping reverse engineering Nell R/O mapping il programmatore indica in un file di configurazione la base di dati relazionale di interesse a partire da questo file vengono generate le data classes per accedere e modificare le tuple delle relazioni della base di dati il programmatore rende persistente le proprie classi facendole cooperare (esplicitamente) con le data classes 22 Persistenza di oggetti

12 Meet in the middle Meet in the middle incontro al centro le classi persistenti e la base di dati vengono progettate e realizzate in modo indipendente il programmatore indica in un file di configurazione le corrispondenze tra classi persistenti e base di dati a partire da questo file vengono generate le data classes per le classi persistenti le classi persistenti vengono migliorate da un postcompilatore (enhancer) che stabilisce la cooperazione tra classi persistenti e data classes 23 Persistenza di oggetti Discussione L O/R mapping è utile in fase di prototipazione non è accettabile se la base di dati va condivisa da più applicazioni sviluppate in modo indipendente L R/O mapping è utile se la base di dati è stabile non è accettabile se la base di dati varia continuamente, ad esempio perché la si sta progettando Meet in the middle è la soluzione più flessibile cambiamenti nelle classi persistenti e/o nella base di dati richiedono solo il cambiamento del file di configurazione indipendenza logica dell applicazione dalla base di dati poche realizzazioni spesso incomplete 24 Persistenza di oggetti

13 Standard e sistemi JDO Java Data Objects API Java standard per la persistenza trasparente degli oggetti OJB ObJect relational Bridge uno strumento per l O/R mapping + meetin the middle compatibile con le API ODMG e JDO Torque uno strumento per l R/O mapping Enterprise Java Bean EJB, parte di J2EE Altro JRELAY JDX E i produttori di RDBMS? 25 Persistenza di oggetti Esempio: Lettura di un prodotto con OJB Lettura di un prodotto, a partire dal suo codice itemid Criteria crit = new Criteria(); crit.addequalto("id", (String) itemid); Query q = QueryFactory.newQuery( ProductSpecification.class, crit); ProductSpecification p = null; try { p = (ProductSpecification) pm.getobjectbyquery(q); } catch(exception e) {... } 26 Persistenza di oggetti

14 Esempio: Lettura di un prodotto con Torque Lettura di un prodotto, a partire dal suo codice itemid try { pos.torque.productspecification tp = ProductspecificationPeer. retrievebypk((string) itemid); ProductSpecification p = new ProductSpecification( tp.getitemid(); tp.getdescription(); new Money(tp.getPrice()) ); } catch(exception e) {... } 27 Persistenza di oggetti Gestione della persistenza Una possibile metodologia identifica i cluster di oggetti che vanno acceduti congiuntamente ProductSpecification, Sale-SaleLineItem, identifica le operazioni di interesse per ciascun cluster di oggetti tra le operazioni CRUD creazione (inserimento), lettura, aggiornamento, cancellazione definisci una interfaccia per ciascun cluster di oggetti, che dichiara le operazioni di interesse ISalePersistenceAdapter, implementa questa interfaccia con classi adattatore per i vari possibili gestori della persistenza TorqueSalePersistenceAdapter, 28 Persistenza di oggetti

15 Collegamento con la logica applicativa Creazione bisogna creare una famiglia di adattatori compatibili per i vari cluster e lo specifico gestore della persistenza AbstractFactory, Singleton Uso class Store { }... public void registersale(sale s) { }... PersistenceManagerFactory.getInstance(). getsalepersistenceadapter().savesale(s); 29 Persistenza di oggetti Design pattern utili J2EE patterns Value Object usa un Value Object che incapsula i dati di un oggetto di business (della logica applicativa) tra i vari elementi e strati, scambia il Value Object e non l oggetto di business originale Composite Entity usa una Composite Entity per rappresentare e gestire un gruppo di oggetti persistenti correlati anziché rappresentarli mediante elementi persistenti a grana fine un oggetto Composite Entity rappresenta un grafo di oggetti persistenti 30 Persistenza di oggetti

16 Design pattern utili J2EE patterns Data Access Object usa un Data Access Object (DAO) per astrarre e incapsulare tutti gli accessi alle sorgenti dei dati persistenti il DAO gestisce le connessioni con le sorgenti di dati per ottenere e memorizzare dati può essere utile definire un DAO per ciascuna Composite Entity il DAO può scambiare oggetti che sono Value Object per ogni sorgente di dati diversa va implementato un gruppo di DAO diversi la creazione dei DAO per la sorgente di dati effettivamente utilizzata può essere creata con una Abstract Factory 31 Persistenza di oggetti Un altra tecnologia EJB Gli Enterprise Java Beans (EJB) sono componenti Java riusabili che implementano logica applicativa e abilitano lo sviluppo di applicazioni distribuite basate su componenti gli EJB sono oggetti software che vivono nell ambito di un applicationserver (AS), usato da contenitore di EJB possono essere acceduti remotamente tramite l AS Tre tipologie di EJB (ciascuno con le sue varianti) session bean per implementare servizi (azioni) da eseguire per conto del cliente message-drivenbean per implementare servizi asincroni entity bean oggetti persistenti e transazionali utilizzati per rappresentare dati (entità nel senso del modello ER) 32 Persistenza di oggetti

17 Entity bean Due tipi di entitybean entity bean la cui persistenza è delegata completamente al contenitore (AS) che ospita il bean (CMP) va implementata solo la logica applicativa entity bean la cui persistenza è gestita esplicitamente dal bean (BMP) oltre alla logica applicativa, vanno implementati metodi di supporto alla persistenza ma indipendenti dalla logica applicativa ejbcreate(), ejbload(), ejbstore(), ejbremove() è comunque compito del contenitore decidere quando e come invocare questi metodi di supporto alla persistenza è compito del contenitore anche gestire le transazioni 33 Persistenza di oggetti Conclusioni Gli sviluppatori di applicazioni a oggetti vogliono rendere persistenti i loro oggetti nel modo più efficiente (mediante una base di dati relazionale) ed efficace possibile vogliono ignorare quanto più possibile le problematiche legate alla persistenza degli oggetti progettazione ed evoluzione della base di dati, SQL, JDBC, gestione delle transazioni, caching di oggetti persistenti, da queste esigenze nascono gli strumenti di supporto alla gestione trasparente della persistenza di oggetti 34 Persistenza di oggetti

18 Tesine e tesi Tesine (da 5 crediti) sperimentazione/confronto di strumenti per la gestione trasparente della persistenza sviluppo di un generatore di classi DAO (in coppia) Tesi studio di modelli per la gestione trasparente della persistenza di oggetti di tipo meetin the middle realizzazione di uno strumento per la gestione trasparente della persistenza di tipo meet in the middle sviluppo di un generatore di classi DAO database refactoring database testing 35 Persistenza di oggetti