Problematika datového přístupu v business aplikacích

Problematikadatového přístupuv business aplikacích

Bc. Michal Jakubec

MCSE, MCSD, MCDBA, MCTS

http://www.jakubec.cz/

1

http://www.jakubec.cz/

Obsah

Stručně o architektuře aplikací Požadavky na datový přístup Možnosti datového přístupu Ukázka řešení datového přístupu

2

Co nás nyní čeká? (1/4)


3

Na počátku stojí požadavky

Interakce

Uživatel Systém

4

Systém

Konceptuální model systému

Uživatelské rozhraní

Aplikační logika

Datové úložiště

Datový přístup

Uživatel

5

Kompetence vrstev modelu

Uživatelské rozhraní Aplikační logika Datový přístup• identifikace uživatele

• přihlášení• odhlášení

• přístup k funkcím systému

• nabídky• zkratkové klávesy

• vstup údajů• formuláře• ovládací prvky

• prezentace údajů• tabulky, grafy

• řízení přístupu• autentizace• autorizace

• vykonávání činností• zpracování údajů• koordinace aktivit

• kontrola přijatých údajů

• validace• verifikace

• sledování provozu• auditing

• práce s daty úložiště• načítání dat• aktualizace dat• výběr dat dle

podmínek• práce se strukturou

úložiště (volitelně)• načítání• aktualizace• porovnávání

• práce s konfigurací aplikace

6

Fyzické uspořádání vrstev



Aplikační logika

Datový přístup

Databázový server

„Tlustí“ klienti

Web

ový

serv

er

ProhlížečProhlížeč


Aplikační logika


Datový přístup

Prohlížeč

Databázový server

Klie

nti

Aplikační logika

Datový přístup



Databázový server

Apl

ikač

ní s

erve

r

„Chytří“ klienti

2-vrstváarchitektura

Webová architektura 3-vrstváarchitektura

7

Této oblasti se budeme dále věnovat!

Shrnutí Funkčnost aplikace lze rozčlenit do vrstev (layers)

uživatelské rozhraní aplikační logika datový přístup

Fyzické umístění vrstev (tiers) určuje architekturu 2-vrstvá (2-tier) architektura 3-vrstvá/n-vrstvá (n-tier) architektura (distribuovaná) webová architektura

V dalších částech se budeme věnovat výhradně vrstvě datového přístupu

8



9

Požadavky na datový přístup

Datový přístup

SQL Server

Oracle AccessBLOB

XMLXMLXML

Seznam položek Detail položky Tisková sestava

Off-lineúložiště

Uložit Storno

10

Metadata

Elementární práce se záznamy

Operace se strukturovanými daty (CRUD)vytvoření, úprava, smazání, načítání,

vyhledáváníobecně řešeno pomocí O/R mapování

Operace s nestrukturovanými daty (BLOB)ukládání, načítání, vyhledávání, indexaceřešeno individuálně (např. FILESTREAM)

11

Detail položky

Uložit Storno

Hromadná práce se záznamy

Zobrazení záznamů v pohledech filtrace, řazení, stránkování, početnavigace mezi záznamy různých typůobecně dynamické dotazy => univerzální

Zobrazení záznamů v sestaváchspojování, seskupování, hierarchieobecně statické dotazy => jednoúčelové

12

Seznam položek

Statické dotazy Výběrové příkazy sestavené přímo v kódu

např. LINQ, NHibernate Criteria API Ideálně s podporou kontroly syntaxe

LINQ podporuje, NHibernate nikoliv Použití v kódu aplikační logiky a v sestavách

IList<Title> titles = session.CreateCriteria(typeof(Title)) .Add(Restrictions.Like("AuthorName", "Knuth%")) .Add(Restrictions.Eq("PublisherId", publisherId).List();

NHibernate

IList<Title> titles = from t in context.Titles where t.AuthorName.StartsWith("Knuth") and t.PublisherId == publisherId select t;

LINQ

13

Dynamické dotazy Výběrové příkazy sestavené či upravené za běhu

zpravidla vyžadována vhodně definovaná syntax objektový model potřebný pro programovou manipulaci

Použití zejména v uživatelsky definovaných pohledech kombinují pevnou definici dotazu a volitelné filtrační podmínky

<selector entity="Task" property="Id"> <condition property="Disabled" comparison="Equals" type="flag" value="false"/> <set junction="Or"> <condition property="Type.Mark" comparison="Equals" value="Development"/> <condition property="Type.Mark" comparison="Equals" value="Repair"/> </set> <condition property="State.Mark" comparison="Equals" value="Billed"/></selector>

14

SELECT T.IdFROM Task AS TINNER JOIN TaskType AS TT ON T.TypeId = TT.IdINNER JOIN TaskState AS TS ON T.StateId = TS.IdWHERE T.Disabled = 0 AND (TT.Mark = "Development" OR TT.Mark = "Repair") AND TS.Mark = "Billed"

Dynamický dotaz – ukázka

Název publikace ^2 Autor Vydavatelství ^1

Jádro systému Windows Dráb, Martin Computer Press

Umění programování Knuth, Donald E. Computer Press

Destilované UML Fowler, Martin Grada

Objektové programování Čada, Ondřej Grada

SELECT T.Name, T.AuthorName, P.NameFROM Title AS TINNER JOIN Publisher AS PON T.PublisherId = P.IdORDER BY P.Name, T.Name

15

Dynamický dotaz – restrikce

SELECT T.Name, T.AuthorName, P.NameFROM Title AS TINNER JOIN Publisher AS PON T.PublisherId = P.IdWHERE T.PublisherId = @DefaultPublisherIdORDER BY P.Name, T.Name

Název publikace ^2 Autor Vydavatelství ^1





16

Dynamický dotaz – filtrace

SELECT T.Name, T.AuthorName, P.NameFROM Title AS TINNER JOIN Publisher AS PON T.PublisherId = P.IdWHERE T.PublisherId = @DefaultPublisherId AND T.AuthorName LIKE 'Knuth%'ORDER BY P.Name, T.Name

Název publikace ^2 Autor [Knuth*] Vydavatelství ^1





17

Relační databázová úložiště

Prakticky „standardem“ ukládání dat v podnikových informačních systémechdostatek znalostí a zkušeností mezi vývojářidobrá kompatibilita produktů různých výrobců intuitivní i pro neškolené uživatele („tabulky“)

V dohledné době „není lepší volba“ již bylo investováno do relačních technologiíčistě objektová úložiště se zatím neprosadila

18

Úložiště objektů typu BLOB

Určeno pro správu velkých objemů datdokumenty, obrázky, audio, video

Možnosti realizacesamostatně v souborovém systému„in-line“, SQL Server FILESTREAM

Kombinovaná řešení mají vyšší náklady na provoz a údržbuzálohování i obnova by měla být atomická!

19

BLOB

Úložiště metadat Obsahuje informace o struktuře údajů, se

kterými aplikace pracuje Umožňuje přizpůsobení aplikace za běhu

pohledy, dynamické dotazy, business pravidla Podporuje flexibilní implementaci zabezpečení

řízení a sledování přístupu k entitám, atributům Implementováno staticky či dynamicky

doménové třídy Entity, Attribute, atd.

20

Metadata

Off-line úložiště na klientu Poskytuje možnost práce uživatele i bez připojení k

primárnímu datovému zdroji např. pracovníci v terénu mimo dosah sítě

Řešeno nejčastěji instalací „odlehčeného“ databázového stroje např. MS SQL Server Express či Compact

Lze řešit také jednoduššími prostředky serializací kolekce doménových objektů serializací instancí třídy DataSet pomocí práce se sadou dokumentů XML

21

Off-lineúložiště

Shrnutí Komplexní požadavky na datový přístup

Zobrazení záznamů v pohledech Zobrazení záznamů v sestavách Operace se strukturovanými daty (CRUD) Operace s nestrukturovanými daty (BLOB)

Obsluhujeme různé typy datových úložišť Relační databázová úložiště Úložiště pro BLOBy Úložiště pro metadata, Off-line úložiště

22



23

Druhy datového přístupu

Přístup k relačním databázímADO.NET, NHibernate, Entity Framework, ...

Přístup k dokumentům XMLXmlDocument, XDocument, ...

Přístup k BLOB objektům (soubory)souborový systémSQL Server FILESTREAM

24

Možnosti přístupu k databázi

Elementární řádkový přístup (Command) INSERT, UPDATE, DELETE, příp. SELECT

Manipulace s množinami řádkůserverový kurzor (Command/DataReader)odpojený režim (DataAdapter/DataSet)

Objektově-relační mapování (ORM)manipulace s entitními instancemiobjektově-orientované dotazy

25

Srovnání způsobů práce s DBKonvenční přístup

var con = new SqlConnection( connString);var cmd = new SqlCommand( InsertCommandText, con);

cmd.Parameters.AddWithValue( "@LastName", "Čapek");cmd.Parameters.AddWithValue( "@FirstName", "Karel");cmd.Parameters.AddWithValue( "@BornOn", new DateTime(1890, 1, 9));

con.Open();cmd.ExecuteNonQuery();con.Close();

Přístup přes ORM

var ctx = new LibraryContext();var a = new Author();

a.LastName = "Čapek";a.FirstName = "Karel";a.BornOn = new DateTime( 1890, 1, 9);

ctx.AuthorSet.AddObject(a);ctx.SaveChanges();

26

Pozor! Z důvodu přehlednosti kód neobsahuje ošetření korektního uvolnění prostředků (IDisposable).

Proč je ORM užitečné? Dobře zapadá do obecného vývojového procesu

analýza požadavků => konceptuální model návrh řešení => doménový model realizace řešení => ORM => relační datový model

Zjednodušuje práci aplikace s databází vývojář soustředí výhradně na business logiku

nemusí řešit problémy datového přístupu

Vytváří oddělovací vrstvu mezi aplikací a databází menší citlivost kódu aplikace vůči změnám relačních

databázových struktur

27

V čem ORM působí potíže? Obtížná volba té „správné“ platformy

existuje mnoho technologií s různou škálou funkčnosti Skrývá implementační detaily relační databáze

vývojáři nedokáží odhadnout důsledky kódu, který tvoří Často ovlivňuje strukturu doménových tříd

dědění z určené bázové třídy ORM přítomnost atributů reprezentujících PK, FK

Nutno spravovat údaje o mapování buď v samostatných souborech či jako anotace v kódu

V mezních případech vznikají problémy s výkonem

28

Používat či nepoužívat ORM? ORM rozhodně ano, ale samo nepostačí

vhodné zejména pro rozsáhlejší aplikace Je vhodné oddělit použité ORM od kódu

aplikační logiky (viz následující téma) usnadní případnou změnu použitého ORM vhodný a flexibilní je vzor Repository nejedná se však o triviální problematiku!

V žádném případě však ORM nezbavuje vývojáře nutnosti rozumět relačním databázím!

29


Stručně o architektuře aplikací Požadavky na datový přístup Možnosti řešení datového přístupu Ukázka řešení datového přístupu

30

Příklad zadání aplikace Navrhněte databázi informačního systému

Městské knihovny Systém bude evidovat publikace, jejich autory,

kategorie a exempláře Systém bude sledovat čtenáře, jejich výpůjčky

a zaplacení ročních členských poplatků Evidované údaje jednotlivých agend jsou

požadovány v obvyklém rozsahu jejich volba je na uvážení řešitele

31

Konceptuální model (1/4)

Nalezení pojmů problémové domény

32

Publikace Autor ExemplářKategorie

Čtenář Výpůjčka Poplatek


Vyznačení vztahů mezi pojmy

33

PublikaceAutor Exemplář

Kategorie

Čtenář VýpůjčkaPoplatek

PublikaceAutor Exemplář

Kategorie

Čtenář VýpůjčkaPoplatek

0..*1..*

1

0..*

0..*1

0..*1

1

0..*

10..*


34

Určení násobnosti vztahů


35

Přiřazení atributů

Značka : textNázev : textVydáno : datum

Publikace

Příjmení : textJméno : text

AutorZnačka : textPořízeno : datumCena : měna

Exemplář

Název : text

Kategorie

Značka : textPříjmení : textJméno : text

Čtenář

Půjčeno : datumVráceno : datum?

VýpůjčkaČástka : měnaRok : čísloZaplaceno : datum

Poplatek

0..*1..*

1

0..*

0..*1

0..*1

1

0..*

10..*

Doménový model aplikace (1/3)

Transformace identifikátorů

36

Mark : stringName : stringIssuedOn : DateTime

Publication

LastName : stringFirstName : string

AuthorMark : stringBoughtOn : DateTimePrice : decimal

Copy

Name : string

Category

Mark : stringLastName : stringFirstName : string

Reader

ProvidedOn : DateTimeReturnedOn : DateTime?

LoanPrice : decimalYear : intPaidOn : DateTime

Payment

0..*1..*

1

0..*

0..*1

0..*1

1

0..*

10..*


Vyznačeny (primární) průchodnosti

37

Mark : stringName : stringIssuedOn : DateTime

Publication

LastName : stringFirstName : string

AuthorMark : stringBoughtOn : DateTimePrice : decimal

Copy

Name : string

Category

Mark : stringLastName : stringFirstName : string

Reader

ProvidedOn : DateTimeReturnedOn : DateTime?

LoanPrice : decimalYear : intPaidOn : DateTime

Payment

0..*1..*

1

0..*

0..*1

0..*1

1

0..*

10..*

Relační model aplikace (1/2)

Vytvořen dle doménového modelu

38

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)Name : nvarchar(64)IssuedOn : datetime

Publication

«pk» Id : intLastName : nvarchar(32)FirstName : nvarchar(32)

Author

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)Price : moneyBoughtOn : datetime

Copy

«pk» Id : intName : nvarchar(64)

Category

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)LastName : nvarchar(32)FirstName: nvarchar(32)

Reader

«pk» Id : intProvidedOn : datetimeReturnedOn : datetime?

Loan«pk» Id : intAmount : moneyYear : intPaidOn : datetime

Payment

1

0..*

«fk» CategoryId

0..*1

«fk»PublicationId

«fk»ReaderId

0..*1

1

0..*

«fk» CopyId

«fk»ReaderId

10..*

Rank : int

Authorship

«pk»«fk»AuthorId

0..*1 11..*«pk»«fk»

PublicationId


Rozšířen o prvky podporující ORM

39

Id : intMark : nvarchar(8)Name : nvarchar(64)IssuedOn : datetimeCategoryId : int

Publication

Id : intLastName : nvarchar(32)FirstName : nvarchar(32)

AuthorId : intMark : nvarchar(8)Price : moneyBoughtOn : datetimePublicationId : int

Copy

Id : intName : nvarchar(64)

Category

Id : intMark : nvarchar(8)LastName : nvarchar(32)FirstName: nvarchar(32)

ReaderId : intProvidedOn : datetimeReturnedOn : datetime?CopyId : intReaderId : int

Loan

Id : intAmount : moneyYear : intPaidOn : datetimeReaderId : int

Payment

10..*

0..*1

0..*1

10..*

10..*

Id : intPublicationId : intAuthorId : intRank : int

Authorship

0..*1 11..*

Relační model aplikace (2/2)

Rozšířen o prvky podporující ORM

40

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)Name : nvarchar(64)IssuedOn : datetime

Publication

«pk» Id : intLastName : nvarchar(32)FirstName : nvarchar(32)

Author

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)Price : moneyBoughtOn : datetime

Copy

«pk» Id : intName : nvarchar(64)

Category

«pk» Id : intMark : nvarchar(8)LastName : nvarchar(32)FirstName: nvarchar(32)

Reader

«pk» Id : intProvidedOn : datetimeReturnedOn : datetime?

Loan«pk» Id : intAmount : moneyYear : intPaidOn : datetime

Payment

1

0..*

«fk» CategoryId

0..*1

«fk»PublicationId

«fk»ReaderId

0..*1

1

0..*

«fk» CopyId

«fk»ReaderId

10..*

«uq» Id : intRank : int

Authorship

«pk»«fk»AuthorId

0..*1 11..*«pk»«fk»

PublicationId

Závislosti jednotlivých projektů

41

Access.DatabaseDomain

Client

Access

Logic

DEMO 1

Projektová struktura

42

Přístup přes Repository

Typově nespecifický přístup Zapouzdření CRUD a dotazů Implementuje IRepositoryProvider Třída Repository jako Singleton

43

Přístup přes EntityBroker<T>

Typově specifický přístup Zapouzdření entitně-specifických dotazů Rozhraní IEntityBroker<T> Skeletální implementace IEntityBroker<T> Konkrétní třídy XxxBroker přístupné jako

Singleton

44

DEMO 2

Repository, EntityBroker

45

Implementace dekorátorů

Zabezpečení přístupu Logování změn Neinvazivní mazání záznamů

46

DEMO 3

Implementace dekorátorů

47

Jak na vícevláknový přístup

alokace SessionManageru dle přistupujícího vlákna

každé vlákno tak má k dispozici vlastní SessionManager

nutno řešit situaci, kdy se pracuje s transakcemi

48

DEMO 4

Ošetření vícevláknového přístupu

49

Shrnutí Tvorba datového modelu

konceptuální, doménový a relační model Vytvoření entitních tříd a mapování

preferována strategie Database First relační datové struktury jsou jednoznačné

Implementace Repository a dekorátorů zapouzdření datových služeb => modularita zabezpečení, mazání, auditing

Ošetření vícevláknového přístupu snadné použití např. v ASP.NET

50

Závěr


Dotazy?

51

Problematika datového přístupu v business aplikacích

Documents

Transcript of Problematika datového přístupu v business aplikacích