VÝVOJ PODNIKOVÝCH APLIKACÍ NA PLATFORMĚ JAVA EE Zbyněk Šlajchrt Část 2.

Protokol HTTP - Princip Webový server Odpověď Dotaz 2 Webová aplikace

Protokol HTTP  Request-response protokol (nebo také client-server)  Původně navržen na přenos hypertextových dokumentů – HTML (Tim-Berners Lee)  Aktuální verze 1.1 – lepší správa připojení k serveru  Obvykle provozován nad TCP/IP, není však podmínkou  Dokumenty jsou identifikovány URI – Uniform Resource Identifier  Typickým klientem je webový prohlížeč 3

Protokol HTTP  Bezstavový protokol  Server neví, zda zpracovávaný dotaz souvisí s předchozím  "Stavovost" řeší aplikace pomocí cookies (default) či tzv. přepisování URL (údaje o relaci jsou serverem zakódovány do všech URL v HTML dokumentu)  Původně navržen ke stažení jednoho dokumentu v rámci jednoho připojení  Výhody: jednoduchost, minimální zátěž síťě  Nevýhody: absence konverzačního kontextu 4

HTTP Request - příklad GET /en/html/dummy.php HTTP/1.1 Host: User-Agent: Mozilla/5.0 Accept: text/xml,text/html;text/plain;image/png Accept-Language: en-gb,en;q=0.5 Accept-Encoding: gzip,deflate Accept-Charset: ISO ,utf-8 Connection: keep-alive Referer: 5

HTTP Request  Skládá se ze třech částí  Řádka dotazu na dokument (Request line) HTTP/ GET /mypage.html HTTP/1.1  Hlavičky – různorodé doplňující informace Např. Accept-Language: en  Tělo zprávy (nepovinné) Obsahuje data odeslané metodou POST Často pole formuláře, nahrávaný soubor, SOAP XML 6

Metody dotazování - základní  GET (idempotent - should)  požaduje reprezentaci specifikovaného zdroje  neměla by mít vedlejší efekt! (tzv. idempotence)  POST  odesílá data z klienta na server ke zpracování  je určena k modifikaci stavu odkazovaného zdroje  PUT (idempotent - must)  zakládá nový zdroj v aplikaci  DELETE (idempotent - must)  odstraňuje zdroj z aplikace 7

Metody dotazování - pokračování  HEAD (idempotent - should)  Jako GET, server však vrací pouze hlavičky bez těla  TRACE (idempotent - should)  server vrací příchozí dotaz jako tělo odpovědi  kontrola modifikace dotazu mezilehlými servery  OPTIONS (idempotent - should)  vrací seznam metod podporovaných serverem pro specifikovaný zdroj  CONNECT  otevře transparentní TCP/IP tunel pro SSL komunikaci 8

HTTP Response - příklad HTTP/ OK Date: Wed, 16 Aug 2000, 13:25:54 GMT Server: NCSA/1.5.2 Last-modified: Sat, 22 Jan 2000, 05:15:43 Content-type: text/html Content-length: Hello! 9

HTTP Response  Odpověď se skládá ze tří částí:  Řádka se stavovým kódem HTTP/ HTTP/ OK HTTP/ Not Found Možnost customizace  Hlavičky odpovědi Informace o serveru a obsahu odeslaném na klienta Kódování, MIME typ, datum poslední změny atp.  Tělo odpovědi Vlastní data 10

Stavové kódy  1xx – informační  100 Continue – výzva klientovi, aby poslal další data  2xx – úspěch  200 OK – standardní odezva úspěšných dotazů  3xx – přesměrování  303 See Other – přesměrování pomocí GET  4xx – chyba u klienta  401 Unauthorized – neautorizovaný přístup  418 I'm a teapot -  5xx – chyba na serveru  503 Service Unavailable – server je nedostupný 11

Webová aplikace v Javě Webový server Servletový kontejner Servlet1 Servlet2 odpověď dotaz 12

Co je servlet?  Javovská komponenta spravovaná kontejnerem, která generuje dynamický obsah.  Servlety jsou standardní Java třídy  Interagují s klienty prostřednictvím request/response paradigmatu  Analogie k CGI skriptům  Servlety jsou obecně mnohem výkonnější (vlákna)  Oddělení logiky aplikace od systémových operací  Servlet API Serv let1

Co je servletový kontejner?  Součást webového nebo aplikačního serveru  Poskytuje síťové služby pro  příjímání a dekódování dotazů  odesílání a zakódování odpovědí  správa životního cyklu servletů  bezpečnostní aspekty (ověření identity, autorizace)  Default je HTTP protokol  může podporovat HTTPS (HTTP over SSL)  Musí implementovat HTTP 1.0 i HTTP

Typický servlet 15

Příklad HTTP komunikace 1. Prohlížeč odešle HTTP dotaz na webový server 2. Webový server předá dotaz kontejneru. Ten může běžet ve stejném procesu, jako server, ale i jinde. 3. Kontejner určí na základě konfigurace servlet pro předání požadavku 4. Servlet zpracuje parametry a hlavičky dotazu a vygeneruje odpověď 5. Kontejner ověří, že dotaz je správně uzavřen a předá řízení webovému serveru 16

Rozhraní servletu  javax.servlet.Servlet  Základní rozhraní pro všechny servlety  Principiální metoda service  obsluha příchozích požadavků a generování odpovědi  Dvě abstraktní implementace  javax.servlet.GenericServlet základ pro různé protokolově závislé implementace  javax.servlet.http.HttpServlet dědí z GenericServlet nejčastěji používaná implementace 17

Rozhraní servletu 18 javax.servlet.Servlet > javax.servlet.Servlet > javax.servlet.GenericServlet > javax.servlet.GenericServlet > javax.servlet.http.HttpServlet > javax.servlet.http.HttpServlet > cz.vse.javaee.SampleServlet

Metody pro obsluhu HTTP dotazu  HttpServlet implementuje metodu service jako šablonovou metodu (GoF – Template Method)  Příchozí požadavek deleguje na jednu z řady prázdných metod podle metody odeslání HTTP dotazu  doGet  doPost  doPut  atd...  Ve většině případů se používají pouze doGet a doPost 19

Podpora podmíněného GET  Zabraňuje zbytečnému přenosu dat po síti  Klient říká: "Pošli mi data pouze pokud byl zdroj modifikován od datumu, který ti posílám v hlavičce If- Modified-Since."  Pozn.: Kromě této hlavičky existují i další: If-Unmodified- Since, If-Match, If-None-Match, or If-Range  Metoda getLastModified vrací čas poslední modifikace požadovaného zdroje  Návratová hodnota se použije v implementaci podmíněného GET v třídě HttpServlet. 20

Instance servletu  Kontejner vytváří vždy právě jednu instanci servletu na jednu jeho deklaraci  Deklarace je uvedena  v deployment deskriptoru  anotací  Výjimkou je  Distribuované prostředí (clustery)  Single Thread Model servletu kontejner může vytvářet více instancí při velkém zatížení 21

Single Thread Model servletu  Deprecated  Implementací SingleThreadModel značkovacího rozhraní je zaručeno, že metoda service bude vždy běžet pouze v jednom vlákně.  Tato vlastnost má velmi neblahý vliv na výkon serveru, proto se velmi nedoporučuje  Servlety musí jinak počítat s tím, že metoda obsluha dotazu bude prováděna ve více vláknech  Pečlivě synchronizovat přístupy kódu k atributům! 22

Životní cyklus servletu  Definuje, jak je servlet vytvářen, inicializován, používán k obsluze požadavků a ukončován.  Životní cyklus je vyjádřen v rozhraní Servlet metodami  init voláno při inicializaci servletu  service voláno při obsluze požadavku klienta  destroy voláno, když má být servlet zrušen 23

Inicializace servletu  Probíhá před vlastním zpracováním požadavků  Účelem je např.:  Načíst konfigurační parametry  Inicializovat jednorázová náročná připojení k jiným systémům  Různé jednorázové akce  Kontejner volá na servletu metodu  void init(javax.servlet.ServletConfig servletConfig) throws javax.servlet.ServletException;  Předává se konfigurační objekt, který nese informace o konfiguraci servletu ve formě párů jméno-hodnota 24

Konfigurace servletu 25

Načtení konfigurace 26

Přehled metod ServletConfig  getInitParameter(name)  vrací hodnotu parametru  getInitParameterNames()  vrací enumeraci názvů parametrů  getServletContext()  vrací instanci aplikačního kontextu  getServletName()  vrací název servletu 27

Zpracování požadavků  Probíhá v metodě servletu  service(ServletRequest request, ServletRequest response) throws ServletException, IOException  Kontejner zapouzdří dotaz do objektu ServletRequest  Servlet generuje odpověď prostřednictvím objektu ServletResponse  Pro každé volání je vytvářena nová dvojice těchto objektů 28

Zpracování HTTP požadavků  Probíhá v metodách  doGet  doPost  a dalších, nazvaných analogicky (doPut, atp.)  Jako parametry jsou předávány objekty reprezentující dotaz a odpověď  HttpServletRequest  HttpServletResponse 29

Zpracování ve více vláknech  Kontejner může volat metodu service souběžně ve více vláknech  Je třeba korektně synchronizovat přístupy ke sdíleným datům  Takto ne!!!  protected synchronized void doGet(...)  Velmi negativní dopad na výkonnost serveru  V podstatě analogické SingleThreadModelu 30

Zpracování ve více vláknech Operace ++ není atomická Přičtení a použití počítadla musí být atomické 31

Zpracování ve více vláknech Správně 32

Vyhazování výjimek  Servlet může vyhazovat dvě výjimky  ServletException signalizuje chybu ve zpracování požadavku kontejner provede čistící aktivity aplikační chyby – instance servletu zůstává v činnosti  UnavailableException signalizuje, že servlet není schopen dočasně či permanentně zpracovat požadavek – metoda isPermanent na výjimce permanentní problém vede k odstranění instance servletu – volá se destroy – vrací se stavový kód 404 (Not Found) dočasný vede k 503 (Service Unavailable) po dobu trvání problému – metoda getUnavailableSeconds na výjimce 33

Asynchronní zpracování  Novinka v Java EE 6  Stává se, že servlet musí čekat na odpověď od např. webové služby či JDBC připojení  Počet vláken je velmi omezený – thread pool  velikost řádově jako počet procesorů či jader  Čekání zbytečně blokuje vlákno, které by mohlo obsluhovat jiné požadavky  Servlet 3.0 umožňuje, aby se obslužné vlákno vrátilo do poolu, přičemž zpracování požadavku si převezme jiné vlákno či callback 34

Diagram asynchronního zpracování 35

Ukončení obsluhy zpráv servletem  Kontejner se může kdykoliv rozhodnout, že odstraní servlet  Volá na servletu metodu destroy  V této metod servlet uvolňuje všechny prostředky systému, které využíval  Kontejner musí nechat doběhnout všechna vlákna, ve kterých běží metoda service  Poté je objekt servletu k dispozici garbage collectoru 36

HTTP Request  Zapouzdřuje veškeré informace získané z dotazu  Parametry  Atributy  Hlavičky  Cestu  Cookies  SSL atributy  Locale  Encoding 37

Parametry v GET dotazu GET /index.html?userid=joe&password=guessme HTTP/1.1 Host: User-Agent: Mozilla/4.0 38

Parametry v POST dotazu POST /login.jsp HTTP/1.1 Host: User-Agent: Mozilla/4.0 Content-Length: 27 Content-Type: application/x-www-form-urlencoded userid=joe&password=guessme 39

Parametry dotazu  Předávány klientem jako řetězce v HTTP dotazu  typicky pole formulářů  Uchovávány jako páry klíč-hodnota  vícenásobný výskyt možný  V případě GET metody jsou v URL (za ?)  Parametry jsou kontejnerem načteny ze vstupního proudu (socketu) pouze tehdy, když:  HTTP metoda je POST  typ obsahu je application/x-www-form-urlencoded  servlet zavolal na počátku zpracování jednu z metod: getParameterXXX metody 40

Parametry dotazu  Pokud uvedené podmínky nejsou splněny, POST data jsou stále ve vstupním proudu. 41

File upload  Dotaz má typ obsahu  multipart/form-data  Servlet musí být  Objekt dotazu zpřístupní metody  Collection getParts()  Part getPart(String name)  Třída Part reprezentuje jeden soubor posílaný na server  getInputStream, getContentType, getName, getSize... 42

Atributy  Atributy jsou objekty asociované s dotazem  Mohou být nastaveny kontejnerem, ale i servletem  Nesou informace, které nejsou v API  Mohou sloužit pro komunikaci mezi servlety v rámci jednoho dotazu  Metody  getAttribute, getAttributeNames, setAttribute  Klíče atributů, které začínají na java, javax, sun, com.sun jsou rezervované 43

Hlavičky  Objekt dotazu obsahuje také hlavičky z HTTP dotazu  Seznam na   Metody  getHeader, getHeaders, getHeaderNames  getIntHeader, getDateHeader 44

Cesty v dotazu  Cesta v dotazu je složena z několika částí  Context Path - getContextPath prefix asociovaný s kontextem aplikace (servlet kontext)  Servlet Path - getServletPath Část cesty, která odpovídá mapování servletu  PathInfo - getPathInfo Zbytek cesty, která není ani Context Path ani Servlet Path 45

Cookies  Metoda getCookies na HttpServletRequest vrací seznam cookies obsažených v dotazu  Cookies se posílají s každým dotazem  Jsou to páry klíč-hodnota s dobou platnosti, po kterou mají být uchovány u klienta  Na klienta se posílají prostřednictvím metody  HttpServletResponse.addCookie(Cookie) 46

Internacionalizace  I18N  Klient může indikovat, ve kterém jazyce si přeje komunikovat  Metody  getLocale preferované jazykové prostředí  getLocales seznam jazykových prostředí seřazených podle priority 47

ServletContext  Představuje prostředí aplikace, ve které servlet běží  Pomocí tohoto objektu může servlet  logovat události  získávat URL k prostředkům  číst konfigurační parametry celé aplikace  nastavovat a číst atributy sdílené napříč aplikací  Vrací ho metoda servletu  getServletContext 48

ServletContext - konfigurace  Konfigurace v souboru WEB-INF/web.xml 49

Užitečné metody v ServletContext  getInitParameter  setAttribute, getAttribute, getAttributeNames, removeAttribute  getResource, getResourceAsStream, getRealPath  log  getRequestDispatcher  popis viz JavaDoc k Java EE 6  50

HTTP Response  Zapouzdřuje veškeré informace, které se mají poslat na klienta, tj. hlavičky + tělo  Skupiny metod  Buffering řízení vyrovnávací paměti, ve které se uchovává odpověď  Hlavičky a cookies metody pro nastavování hlaviček a cookies v odpovědi  Usnadnění sendRedirect, sendError  I18N setLocale 51

Filtry  Filtry jsou komponenty, které umožňují transformovat data přicházející k servletu a odcházející ke klientovi  Přiřazují buď přímo k servletu v konfiguraci web.xml  Nebo se vážou k nějaké URI  Příklady:  autentikační filtry  logovací a auditní filtry  konverzní filtry  komprimační/dekomprimační filtry 52

Filtry - interakce servlet filtr2 filtr1 53

Filter - implementace 54

Filtry – konfigurace ve web.xml 55

Sessions  HTTP je bezstavový protokol  Často je nutné, aby aplikace rozpoznala dotazy, které patří stejnému klientovi  potřebujeme tedy tzv. konverzační kontext  stavová funkce  Session – sezení, relace  Session tracking mechanismy  Cookies – JSESSIONID cookie udržuje ID session  SSL Sessions – SSL již obsahuje takový mechanismus  URL Rewriting – používá se, když klient odmítá cookies 56

Vytváření session  Metody v HttpServletRequets  HttpSession getSession() Vrací aktuální session, nebo vytváří novou, pokud neexistuje.  HttpSession getSession(boolean create) Vrací aktuální session. Parametr create určuje, zda se bude vytvářet nová session v případě, že ještě neexistuje.  Často je třeba zjistit, že se jedná o novou session  boolean HttpSession::isNew()  Aplikace musí počítat se situací, že klient odmítne přidružit se k session 57

Důležité metody HttpSession  get/set/removeAttribute, getAttributeNames  operace s atributy – páry (klíč, hodnota)  takto lze sdílet data napříč aplikací v rámci session  invalidate  zneplatňuje session a odpojí všechny hodnoty atributů  setMaxInactiveInterval  specifikuje interval mezi dotazy, po jehož překročení kontejner zneplatní session  getId  vrací jednoznačné ID session 58