Applicazioni web-based. Progettazione di Sistemi Interattivi. Implementazione di sistemi interattivi web-based (prima parte) Gli Standard Web

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1 Progettazione di Sistemi Interattivi Implementazione di sistemi interattivi web-based (prima parte) Docente: Daniela Fogli Applicazioni web-based Il World Wide Web (W3C) [www.w3.org]: Fondato da Tim Berners-Lee nel 1994 Ha lo scopo di sovraintendere l evoluzione tecnica del web con 3 obiettivi principali: 1) Fornire accesso universale, per renderlo fruibile a tutti 2) Sviluppare protocolli e linee guida per assicurare la crescita del web 3) Guidare l evoluzione del web, prendendo in considerazione le questioni legali, sociali e commerciali Ogni nuova versione di una specifica tecnologia web viene esaminata dal W3C prima di diventare uno standard 2 Gli Standard Web Ogni standard ha un preciso processo di sviluppo: da bozza di lavoro (working draft), a candidatura (candidate recommendation), a stadio di proposta (proposed recommendation), fino a standard operativo (W3C recommendation) Ad ogni stadio del processo, i membri del consorzio W3C, votano quali emendamenti effettuare o se cancellare completamente lo standard e rimandarlo indietro perché venga riformulato Esempio: le specifiche HTML e HTTP sono soggette a questo procedimento e ogni nuova serie di aggiornamenti produce una nuova versione dello standard Gli standard web: XML Extensible Markup Language (XML), standard per creare linguaggi di markup (meta-linguaggio) Attualmente è Standard W3C nella versione 1.0 Un documento XML è un file di testo che contiene una serie di tag (componenti logici detti elementi), attributi e testo secondo regole sintattiche ben definite Il contenuto è caratterizzato da struttura gerarchica Usato per la rappresentazione e lo scambio di dati: solo testo, quindi compatibile con diverse piattaforme (interoperabilità) Ma si può usare per descrivere ambienti interattivi 3 4

2 Definire un linguaggio XML-based Se si crea un linguaggio di markup, si deve creare l insieme di regole con cui comporre gli elementi (come usare i tag definiti e gli attributi) Si deve dunque definire una grammatica attraverso un DTD (Document Type Definition) o XML Schema: definizione di vocaboli (elementi), struttura (gerarchia elementi), attributi XML Schema segue la sintassi dell XML, DTD no DTD o XML Schema consentono di verificare la validità dei documenti scritti con il linguaggio di markup definito XML ben formato e valido Per documento XML ben formato si intende un file di testo scritto in modo sintatticamente corretto rispetto alle regole della sintassi XML Un documento XML è detto valido se è ben formato ed inoltre rispetta i tag e le norme di nidificazione impostate nel DTD (o XML Schema) corrispondente 5 6 Documento ben formato: regole sintattiche Deve contenere un elemento di massimo livello (root) che contenga tutti gli altri elementi all esterno solo direttive (come la dichiarazione della versione XML) e commenti Ogni elemento deve avere un tag di chiusura (o prevedere, se vuoti, la forma abbreviata /> ) Gli elementi devono essere nidificati in modo appropriato (i tag di chiusura devono seguire l ordine inverso dei rispettivi tag di apertura) I tag sono case sensitive ci sarà quindi anche una verifica in questo senso sui tag di apertura e di chiusura I valori degli attributi devono essere sempre racchiusi tra o 7 Utilizzo di un documento XML Lo standard XML non definisce solo il modo in cui scrivere i documenti XML ma anche il modo in cui debbano essere utilizzati Per utilizzare un documento XML si deve avere a disposizione un XML processor e un applicazione Con XML processor (o parser XML) si intende un modulo software utilizzato per leggere un documento XML e che fornisce accesso a contenuto e struttura del documento Per applicazione si intende il modulo software per conto del quale l XML processor lavora Quindi, un documento XML per poter essere utilizzato da un applicazione necessita di un operazione preliminare, effettuata dall XML processor, che lo renda comprensibile ed accessibile dall applicazione stessa 8

3 documento XMLbased Schema di utilizzo di un documento XML DTD o XML Schema XML processor albero DOM del documento XML applicazione L XML processor legge il documento XML e ne controlla sintassi e struttura logica in base alle regole fornite dal DTD o XML Schema Se durante tale controllo l XML processor non rileva errori, viene creata una struttura di memoria, l albero DOM, rappresentante il documento XML Gli standard web: il DOM Il Document Object Model stabilisce un modello ad oggetti per rappresentare, accedere e trattare un documento XML Il DOM prevede che un documento XML sia rappresentato con una struttura logica ad albero basato sulla relazione part_of, nella quale gli elementi del documento vengono tradotti in nodi Il DOM stabilisce che ogni nodo sia un oggetto standard, nell accezione di oggetto utilizzata nella programmazione orientata agli oggetti, corredato da metodi (Application Programming Interface API ) Tale struttura viene passata all applicazione che la utilizza 9 10 Uso delle API Vantaggi del DOM Le API sono metodi standard che permettono l accesso e la modifica delle informazioni contenute nel nodo e la manipolazione dell albero stesso Attraverso le API si possono: aggiungere, cancellare o spostare i nodi dell albero leggere le proprietà di un nodo in modo che un applicazione le possa utilizzare modificare le proprietà di un nodo Prima dell avvento del DOM, tutti i processori XML interagivano con i documenti XML in diversi modi ed erano inoltre soggetti a continue modifiche Con l avvento del DOM è stata raggiunta una maggiore stabilità e uniformità Si possono usare processori XML fatti da altri che restituiscono un DOM accedibile e manipolabile dall applicazione 11 12

4 I nodi di un albero DOM (1) I nodi di un albero DOM (2) Ogni documento XML è caratterizzato dall avere un elemento che contiene tutti gli altri elementi del documento Nella rappresentazione ad albero, tale elemento viene detto nodo radice e rappresenta l origine dell albero stesso Chiamiamo poi padre il nodo posizionato immediatamente sopra ad un altro I figli sono i nodi posizionati immediatamente sotto ad un altro nodo I nodi allo stesso livello e con lo stesso padre sono detti fratelli I discendenti di un nodo sono dati dall insieme di tutti i nodi appartenenti al sottoalbero con origine nel nodo considerato, mentre gli antenati di un nodo sono i nodi che si incontrano risalendo l albero fino alla radice 13 Gli attributi degli elementi XML vengono trasformati in proprietà dell oggetto nodo corrispondente all elemento Il contenuto testuale dell elemento XML viene trasformato in un nodo di tipo testo ed inserito come primo figlio del nodo corrispondente all elemento considerato I nodi di tipo testo si differenziano dagli altri nodi perché non possono avere figli e sono quindi gli elementi terminali dell albero (foglie) Gli elementi contenuti in un altro elemento vengono trasformati in oggetti di tipo nodo ed inseriti come figli del nodo corrispondente all elemento considerato 14 Esempio bottoniera Struttura logica id = b1 <bottoniera id= b1 > DOM <bottone onclick= salva() > salva <immagine path= salva.gif /> </bottone> bottone <bottone> chiudi </bottone> </bottoniera> onclick = salva() Brano di documento XML salva immagine path = salva.gif bottone chiudi Accesso all albero DOM Le API permettono di accedere e modificare la struttura dell albero e gli attributi dei vari nodi Supponendo che l intero documento XML che contiene la struttura precedente sia identificato da una variabile di nome document, è per esempio possibile individuare l elemento <bottoniera> con il comando: Il nodo radice corrisponde all elemento <bottoniera>, I due elementi <bottone> sono i figli del nodo bottoniera e sono tra loro fratelli Il contenuto testuale degli elementi <bottone> è stato inserito come nodo di tipo testo Il nodo <immagine>, figlio del primo bottone, è stato inserito come nodo di tipo elemento Gli attributi sono stati aggiunti come proprietà al nodo corrispondente 15 bottoniera = document.getelementbyid( b1 ); Valore dell attributo id della bottoniera 16

5 Modificare l albero DOM E possibile modificare gli attributi del nodo individuato, ad esempio: bottoniera.setattribute( id, b2 ); L albero dopo le modifiche Il risultato dei comandi precedenti porterebbe ad avere la struttura seguente, in cui il nodo bottoniera ha un valore diverso per l attributo id e non è più presente il primo figlio del nodo bottoniera E possibile modificare la struttura dell albero eliminando un figlio dell elemento <bottoniera>: bottoniera.removechild(bottoniera.childnodes.item(0)); <bottoniera id= b2 > <bottone> chiudi </bottone> </bottoniera> bottoniera id = b2 bottone chiudi Il DOM standard Come si fa a manipolare il DOM? Il W3C fornisce una serie generica di oggetti, proprietà e metodi, che dovrebbero essere previsti da tutti i linguaggi di scripting (e.g. JavaScript, VBScript, ), sotto forma di DOM standard Ha una struttura a più livelli Come manipolare il DOM Oggetti base del DOM Node ogni elemento nel documento diventa un oggettonode NodeList elenco di oggetti Node NamedNodeMap fornisce l accesso per nome a tutti gli oggetti Node Esistono vari oggetti di tipo nodo (vedi diapositiva successiva): ognuno eredita le proprietà e i metodi dell oggetto Node, e aggiunge alcune proprietà e metodi propri 19 20

6 Tipi di nodo nel W3C DOM L oggetto Node:Alcune Proprietà nodename Document Il nodo corrispondente alla radice fornisce il nome del nodo nodevalue DocumentType DTD o schema del documento XML fornisce il valore del nodo DocumentFragment Spazio provvisorio di memoria per parti del documento nodetype EntityReference Rimando a un entità nel documento XML fornisce il tipo di nodo (elemento, testo, attributo, documento, ) Element Un elemento nel documento childnodes fornisce un elenco di nodi contenente i nodi figlio del nodo corrente Attr Un attributo di un elemento nel documento parentnode ProcessingInstruction Un comando di elaborazione fornisce il nodo genitore Comment Un commento in un documento XML firstchild Text Testo che deve formare un nodo figlio di un elemento fornisce il primo nodo del nodo corrente lastchild CDATASection Una CDATA section all interno del documento XML fornisce l ultimo nodo del nodo corrente Entity Un entità non analizzata nel DTD previoussibling Notation Una notazione dichiarata all interno di un DTD fornisce il precedente nodo di pari livello del nodo corrente nextsibling Vediamo più in dettaglio Node e Document 21 fornisce il successivo nodo di pari livello del nodo corrente 22 L oggetto Node Metodi insertbefore inserisce un nodo figlio prima del nodo specificato replacechild sostituisce il nodo figlio specificato con il nuovo nodo figlio specificato removechild elimina il nodo figlio specificato appendchild aggiunge un nuovo nodo figlio all ultimo nodo figlio del nodo corrente haschildnodes è vero se il nodo corrente ha nodi figlio clonenode restituisce un nuovo nodo, che è una copia di quello corrente 23 L oggetto Document: un metodo utile <bottoniera id= b1 > <bottone onclick= salva() > salva <immagine path= salva.gif /> </bottone> <bottone> chiudi </bottone> </bottoniera> getelementbytagname(tag) restituisce un puntatore (elenco di nodi) a una serie di elementi che hanno la stessa etichetta di quella fornita nell argomento document.getelementbytagname( bottone ) restituisce un puntatore all elenco degli elementi bottone ogni elemento dell elenco è accedibile attraverso il metodo item() bottone_salva = document.getelementbytagname( bottone ).item(0) bottone_chiudi = document.getelementbytagname( bottone ).item(1) 24

7 Manipolare il DOM con ECMAscript Il linguaggio JavaScript è stato inizialmente una innovazione di Netscape Navigator, successivamente incluso in Microsoft Internet Explorer (denominato Jscript) I due linguaggi hanno varie differenze Una specifica standard: ECMAScript Proposta dalla European Computer Manifacturers Association (ECMA) Il nome ECMAScript è stato scelto per evitare riferimenti al produttore e perché Java è un marchio Sun Tutte le attuali implementazioni di JavaScript dovrebbero essere conformi allo standard ECMAScript e OOP Non rispecchia rigorosamente il paradigma della programmazione ad oggetti Qualcuno dice che è un linguaggio basato su oggetti Qualcuno dice che è un linguaggio orientato agli oggetti basato su prototipi Non prevede esplicitamente il concetto di classe L ereditarietà è pertanto fra oggetti (non fra classi) Gli oggetti ereditano le proprietà dai loro prototipi Mancanza di classi e costruttori // costruttore dell oggetto function MyObject(attributeA, attributeb){ //creazione e istanziazione degli attributi this.attributea = attributea; this.attributeb = attributeb; //creazione dei metodi this.metodo = funzionemetodo //codice del metodo metodo dell oggetto function funzionemetodo(){ alert( dentro funzione metodo ); //istanziazione dell oggetto var obj = new MyObject('red', 1000); 27 Ereditarietà da prototipi Creo e instanzio due oggetti car function car (plate, model, color){ this.plate = plate; this.model = model; this.color = color; var car1 = new car ( AB 123, Ford, blue ); var car2 = new car ( CD 456, Fiat, black ); car.prototype.price = 0; Qualsiasi oggetto car già creato o in creazione eredita la nuova proprietà e il suo valore 28

8 Simulare ereditarietà fra classi //costruttore della classe (termine improprio) madre function Base(){ this.override = _Override; this.basefunction = _BaseFunction; function _Override(){ alert("base::override()"); function _BaseFunction(){ alert("base::basefunction()"); //costruttore della classe (termine improprio) figlia function Derive(){ Ereditarietà di Derive this.override = _Override; da Base function _Override(){ e sovrascrittura metodo alert("derive::override()"); Override tramite instanziazione oggetto //assegnamento del prototipo della classe (termine improprio) d madre Derive.prototype = new Base(); //creazione dell oggetto 29 var d = new Derive(); ECMAScript ed eventi E usato spesso per scrivere funzioni che agiscono in risposta ad eventi generati da elementi appartenenti a una pagina web (event handler) <text id= testo onclick=funzionedaattivare(); > 30 Gli standard web: CSS Cascading Style Sheets (CSS) permettono di definire il look-and-feel della pagina da visualizzare Permettono di definire stili visuali da applicare agli elementi di una pagina: colore, bordi, immagini di background, grandezza, trasparenza, layout (disposizione di un elemento rispetto agli altri) Regola di stile costituita da 2 parti: selector (a quali elementi applicare lo stile) e style declaration Esempio di regola CCS: h1 { color: red 31 La tecnica AJAX AJAX: Asynchronous Javascript and XML Tecnica (insieme di tecnologie) per sviluppare applicazioni web interattive e dinamiche usando una combinazione di: HTML (o XHTML) e CSS: per presentazione DOM: per accedere agli elementi della pagina e gestire l interazione sul client XML per lo scambio e la manipolazione dei dati Javascript (ECMAScript): per manipolare il DOM localmente Oggetto XMLHttpRequest: per leggere/spedire dati dal/al server in maniera asincrona 32

9 Esempio: Google Maps Esempio: Protopage (www.protopage.com) Perché AJAX? Interazione client-server: classico Per avere applicazioni dinamiche, flessibili e risparmiare risorse Si sfrutta la potenza dei client, piuttosto che quella del server e della rete Come DHTML, ma AJAX può selettivamente modificare una parte della pagina mostrata dal browser, e aggiornarla senza bisogno di ricaricare tutta la pagina AJAX come tecnica per implementare RIA, in alternativa a Flash e Applet Java: Nessuna necessità di plug-in Facilità di integrazione con altre tecnologie W3C (es. SVG) Nessuna dipendenza da un vendor 35 Le azioni dell utente attivano richieste HTTP al server web Le risposte arrivano come nuova pagina Mentre il server sta processando la richiesta l utente deve attendere Quando la risposta arriva avviene un refresh dell intera pagina 36

10 Interazione client-server AJAX-based Invece di caricare una pagina web, all inizio il browser carica un AJAX engine AJAX engine: insieme di funzioni javascript responsabile del rendering e della comunicazione con il server Le risposte arrivano solitamente come documenti XML, processati dall AJAX engine, il quale provvede a manipolare il DOM e quindi a modificare la pagina 37 Sincronismo vs. asincronismo nelle richieste/risposte 38 Oggetto XMLHttpRequest Permette di effettuare richieste (asincrone) di una risorsa con protocollo HTTP al server web in modo indipendente dal browser Il W3C lo definisce come una API che permette a uno script engine di effettuare La trasmissione di dati al server Il recupero dati dal server Gestisce il trasporto dati in formato XML ma anche in altri formati (e.g. testo semplice, formato JSON, ) 39 Fare una richiesta HTTP al server Per fare una richiesta HTTP al server usando Javascript si deve creare un istanza di XMLHttpRequest, oggetto che fornisce tale funzionalità var client = new XMLHttpRequest(); XMLHttpRequest è stato originariamente introdotto in MS IE come oggetto ActiveX (chiamato XMLHTTP) Mozilla, Safari, Opera, IE 7, IE 8 e altri browser implementano direttamente l oggetto XMLHttpRequest 40

11 Instanziazione dell oggetto XMLHttpRequest var XHR = null; // istanziazione dell oggetto XHR distinguendo fra i tipi di // browser if(window.xmlhttprequest) { XHR = new XMLHttpRequest(); else if(window.activexobject) { Per i browser in cui è implementato XHR = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP"); Internet Explorer 41 Attributi dell oggetto XMLHttpRequest readystate: restituisce lo stato corrente dell istanza (0: not initialized, 1: connection established, 2: request received, 3: answer in process, 4: finished) status: restituisce codice HTTP proveniente dal server (es. 200 (ok), 404 (page not found)) responsetext: restituisce i dati provenienti dal server come stringa di caratteri responsexml: restituisce i dati provenienti dal server come file XML (oggetto document) onreadystatechange: gestore dell evento lanciato ad ogni cambiamento di stato (contiene il nome della funzione di gestione della risposta dal server) 42 onreadystatechange Bisogna decidere cosa fare quando viene ricevuta la risposta del server alla richiesta Si dirà quale funzione si occuperà di gestire la risposta, questo viene fatto settando la proprietà onreadystatechange dell oggetto creato con il nome della funzione XHR.onreadystatechange = nameofthefunction; Oppure si può usare la tecnica Javascript di definire funzioni on the fly Gestire la risposta del server Quando viene variato il valore di readystate viene generato un evento di tipo readystatechange che deve essere gestito da un opportuno metodo, questo metodo è una funzione creata dal programmatore che viene assegnata all attributo onreadystatechange. Ad esempio: XHR.onreadystatechange = function(){ if(xhr.readystate == 4) if(xhr.status == 200) alert(xhr.responsetext); else alert( Not found ); XHR.onreadystatechange = function() { // corpo della funzione 43 44

12 Vediamo i principali: Metodi dell oggetto XMLHttpRequest open(method, url [,async][,user][,passwd]) dove method: tipo di richiesta (GET o POST) url: locazione file async: true (se asincrono), false (se sincrono) user, passwd: nome e password per richiedere risorsa nel caso sia protetta send( string ) Se la richiesta è un GET allora string viene messo a null altrimenti sarà una stringa del tipo nome=valore (o sequenza di stringhe) Fare la richiesta Dopo che è stato dichiarato cosa succede quando viene ricevuta la risposta dal server 1, occorre fare effettivamente la richiesta. Con GET, ad esempio: XHR.open( get, indirizzo.it/pagina.html?variabile=5 ); XHR.send(null); // send ha null come parametro perché la richiesta è una GET Oppure con POST, ad esempio: XHR.open( post, indirizzo.it/pagina.html ); XHR.setRequestHeader( content-type, application/x-wwwform-urlencoded ); //impostazione dell header XHR.send( variabile=5 ); 45 1 in realtà gli sviluppatori AJAX suggeriscono di anticipare il metodo open rispetto all assegnamento di onreadystatechange 46 Esempio completo (GET di un testo) <html> <head> <script> function submitform() { var req = null; if (window.xmlhttprequest) req = new XMLHttpRequest(); else if (window.activexobject) req = new ActiveXObject(Microsoft.XMLHTTP); req.open( GET", "data.xml", true); req.onreadystatechange = function() { if (req.readystate == 4) if (req.status == 200) document.ajax.dyn=""received:" + req.responsetext; else document.ajax.dyn="error code " + req.status; ; req.setrequestheader("content-type", "application/x-www-form-urlencoded"); req.send(null); </script> </head> AJAX nel monitoraggio distribuito I dispositivi considerati Sensori On/Off (segnalazione di allarmi) Rilevazione e impostazione temperature Possibilità di impostare dei valori di riferimento Suddivisione del problema di monitoraggio in due parti: Raccolta dati dai dispositivi (soluzioni note: bus di campo, LAN) Visualizzazione ed interazione con l utente (soluzione innovativa) I due sistemi comunicano attraverso un database condiviso <body> <FORM method="post" name="ajax" action=""> <INPUT type="button" value="submit" ONCLICK="submitForm()"> <INPUT type="text" name="dyn" value=""> </FORM> </body> </html> 47 (Cadei, 2007) 48

13 Architettura per il monitoraggio distribuito Il caso: Gestione di alberghi Rilevazione allarmi o richieste di soccorso Controllo consumi Controllo e impostazione temperature Esisteva una applicazione client/server classica Obiettivo: costruire una Rich Internet Application basata su AJAX funzionalmente equivalente all applicazione esistente (Cadei, 2007) (Cadei, 2007) 50 Casi di studio: Gestione Alberghi (2) Web Operating System in AJAX 52

14 Ha diverse applicazioni incluso un browser (ricorsivo!) Vantaggi di AJAX Esecuzione lato client, manipolazione diretta tramite manipolazione del DOM Adatto per operazioni di inserimento, aggiornamento e cancellazione di record, realizzazione di web form, visualizzazione di query a database Facendo solo piccole richieste al server a cui corrispondono risposte piccole e veloci Ciò permette sviluppo di applicazioni più interattive in generale applicazioni funzionalmente equivalenti a quelle desktop Esistono altri sistemi operativi di questo tipo (e.g Svantaggi di AJAX Problemi di usabilità Bottone back del browser Salvataggio della pagina come segnalibro Javascript deve essere abilitato In MS Explorer 6 devono essere abilitati anche gli ActiveX (ma dal 7 l oggetto XMLHttpRequest è nativo di javascript) Problemi di sicurezza Strumenti di supporto La nascita di AJAX e delle RIA hanno cambiato gli obiettivi del linguaggio Javascript Problema: creare interfacce in JavaScript è un compito complesso Necessità di un framework che metta a disposizione un insieme di oggetti già pronti per la gestione della grafica e dell I/O Numero di strumenti esistenti non quantificabile, molti immaturi e instabili (alcuni sono solo toolkit) 55 56

15 Toolkit e UIDE per AJAX Esempio: Rialto Studio Alcuni toolkit: Dojo Rialto (Rich Internet Application Toolkit) GWT (Google Web Toolkit) AJAX Control Toolkit (Microsoft) OpenRico Alcuni UIDE: Rialto Studio: un WYSIWYG editor, che usa descrizione XML dei componenti Visual Web Developer Express che integra AJAX Control Toolkit (incluso nel framework ASP.NET AJAX) JAMP (Javascript Ajax Mysql Php)

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