Paradigmen der Programmierung Nebenlufigkeit Prof Dr Christian Kohls

Paradigmen der Programmierung Nebenläufigkeit Prof. Dr. Christian Kohls Informatik, Soziotechnische Systeme 4. Frameworks für nebenläufige Anwendungen • Actors mit akka • Play Framework • Node. js HINWEIS: Die Inhalte dieser Folien sind NICHT klausurrelevant. Sie dienen der Anregung, sich mit diesen Frameworks zu beschäftigen.

akka. io

Akka • Actor-Framework für Java und Scala • Ersetzt die bisherigen Actors in Scala – Funktioniert konzeptionell genau wie bisher gesehen – Etwas aufwändigere Einarbeitung: http: //doc. akka. io/docs/akka/2. 3. 8/intro/getting-started. html – Effizienter und robuster

Hello Word mit alten (deprecated) Scala Actors

Hello Word mit akka (von Typesafe Website)

Receive Methode

Become

Akka: Robuster und effizienter Actor. System und Actors • Actor System ist schwergewichtig und verwaltet 1. . N Threads • Mehrere Actor Systeme gleichzeitig möglich, ein System ist eine logische Einheit • Actors sind leichtgewichtig und teilen sich Threads • Standardmäßig verhalten sich akka Actors wie die react Methode • Ereignis-gesteuerte Schleife: Nachrichten werden verteilt wenn sie eintreffen • Millionen von Actors gleichzeitig möglich (Overhead pro Actor ca. 300 Bytes) Jeder Actor wird durch eine Actor. Reference gekapselt • Hierarchie von Actors • Actors gehören immer zu einem übergeordneten Actor • Actors können auf Fehler ihrer Kind-Actors reagieren • „Let it crash“ Modell: System kann sich selbst heilen

Actors in akka Zu einem akka Actor gehören: • Actor Reference: kapselt den eigentlichen Actor • State: interner Zustand • Behavior: Verhalten • Mailbox: Verschiedene Strategien (FIFO, Priorität) möglich • Children: untergeordnete Actors • Supervisor Strategy: Übergeordneter Actor muss sich um Fehlerbehandlung kümme Strategien für übergeordneten Actor: - Untergeordneten Actor wieder anstoßen und akkumulierten internen Zustand beibehalten - Untergeordneten Actor neu starten und akkumulierten internen Zustand verwerfen - Untergeordneten Actor dauerhaft aufgeben - Fehler eskalieren, d. h. selbst scheitern

Actors Hierarchie system. actor. Of() context. actor. Of() -> erzeugt Kind von user -> erzeugt Kind innerhalb eines Actors

Play web-site https: //www. playframework. com/

Play Framework • • • Framework für Webanwendungen Direkte Unterstützung für Java und Scala Basiert auf akka Leichtgewichtige, zustandslose Architektur Geringe Ressourcennutzung (CPU, Speicher, Anzahl Threads) • Typsicherheit bei der Datenverarbeitung • Große Entwicklercommunity • Viele erfolgreiche Anwendungen

Beispiel: Extreme Collaboration

Play Framework • Optimiert für asynchrone Programmierung • Nicht-blockierende Verarbeitung von Anfragen I/O Operationen • Unterstützung asynchroner Kommunikation mit Clients mit Web. Sockets • Unterstützung asynchroner Verarbeitung serverseitig • Gute Template-Lösung • Kosequente Umsetzung des Model View Controller Ansatzes

Bestandteile

Projekt in Eclipse öffnen

Activator UI • Verändern von Model, View, Controller im Browser • Automatisches Kompilieren

Actions und Controller Requests werden von einer Aktion beantwortet Aktionen sind Java Methoden, die - Request Paramter erhalten und verarbeiten - Ein Resultat an den Client zurücksenden Mehrere Aktionen werden zu Controllern zusammengefasst Controller Action Result

Resultate Redirects Auch Redirects sind Resultate

Asynchrone Controller mit Promise Jeder Request wird asynchron und nicht-blockierend behandelt Controller sollten möglichst auch asynchron arbeiten Action Code sollte nicht blockieren Kritische Beispiele: Datenbankaufrufe, Abrufen von Daten via Web Services, lange Berechnungen Statt eines Resultats wird das Versprechen auf ein Resultat geliefert: Promise <Result> Das Versprechen auf ein Resultat wird später eingelöst - Das Resultat wir dann an den Client geschickt wenn es vorliegt - Der Action-Code ist längst abgearbeitet und hat nicht blockert Beim Warten auf das Ergebnis wird nur der Web-Client blockiert, nicht der Server

Promise<Result> statt Result wiedergeben

Actions werden immer asynchron behandelt Auch hier wird Result intern in ein Promise verpackt Intern werden also Promise<Result> und Result gleich behandelt Man könnte sagen, dass beim direkten zurückgeben von Result das Versprechen schneller eingelöst wird. In jedem Fall wird das Resultat asynchron empfangen

Von Routes zu Controller-Actions Von Controller-Actions zu Views …und mittendrin das Datenmodell

Controller und Views - HTTP Request ist ein Event - Routes leiten die Anfrage an einen Action-Handler eines Controller weiter - Action-Handler verändert gffs. das Datenmodel - Weitergeleitet wird an einen View - Views können unabhängig voneinander existieren und verschiedene Sichten auf die gleichen Daten liefern

Views erzeugen mit Templates Scala Templates sind Textdateien mit kleinen Scala Code-Blöcken Erzeugt werden textbasierte Formate, z. B. HTML, XML, CSV, … Beispiel-Template: Template Parameter Beginn eines dynamischen Ausdrucks Iteration

Anforderungen an die Seitengestaltung Vorlagen-Bausteine unabhängig anpassen Unterschiedliche Inhalte in gleiche Vorlagen einbauen Trennung von Inhalt und Layout ist erforderlich! Gleiche Inhalte in unterschiedlichen Vorlagen nutzen

Das Modell • Business-Logik in package model festlegen • Playframework ist zustandslos • Persistente Datenhanltung über – Datenbank – Cache (möglicher Datenverlust) – Flash/Session Scrope (via Cookies, daher nur Strings und max 4 KB)

Model View Controller (MVC) Verändern, bearbeiten Aktualisieren Model Controller View nutzt sieht User

Vorteile MVC • Ermöglicht Wartung und Entwicklung des Designs unabhängig von der Codebasis • Emöglicht schrittweisen Aufbau einer Webanwendung • Ermöglicht neue Repräsentation der gleichen Daten • Ermöglicht Arbeitsteilung im Projekt • Ermöglicht die Wiederverwendung von Funktionalitäten einer Webanwendung • Ermöglicht Skalierbarkeit

Fallbeispiel: e-teaching. org Umfangreiche Inhalte 1200+ Inhaltsseiten 80+ PDF Dokumente 100+ Produktsteckbriefe 150+ Referenzbeispiele 500+ Glossarbegriffe 2000+ Blogeinträge Community-Funktionen -Visitenkarte -Vernetzung der Mitglieder -Forum und Blog -Linklisten -Projektdatenbank Verschiedene Anwender -Nutzer -Mitglieder -Partnerhochschulen -Redakteure -Landesportale

e-teaching. org Angepasst an die verschiedenen Nutzer

e-teaching. org Angepasst an die verschiedenen Nutzer Community-Mitglieder e-teaching. org-Redaktion Hochschul-Redakteure Landesportal

e-teaching. org Sichten auf spezielle Inhaltstypen Produktsteckbriefe Projektdatenbank Referenzbeispiele Community-Events Veranstaltungen E-Teacher Weiterbildung Audio-Pod

Realisierung e-teaching. org mit Plone / ZOPE und Python

Webframework basierend auf Java. Script

Node. js und Express Framework • • Serverseitige Plattform für Netzwerkanwendungen Basiert auf der Java. Script Laufzeitumgebung „V 8“ Ereignisgesteuerte Architektur Optimiert für verteilte, daten-intensive Echtzeitanwendung

Struktur Eigene Module Öffentliche Dateien: Java. Script, CSS, Bilder… Model View Controller Hauptanwendung Externe Module

Single Thread Event Loops

Server starten > node myappserver. js

Programm-Logik

Clientseitiges Javascript

Idea. Wall. js (client-seitig)

Synchroner vs. asynchroner Seitenaufbau Web-Server Benutzeraktionen ändern die Seite ohne Zugriff auf den Server Xjdooi dof Oidufio df pifdp Web-Server Aktualisierung von Seitenteilen statt Ganzer Seiten Asynchrone Verarbeitung auch auf dem Server

Ausblick Visuelle Programmierung Entwurfmuster (Softwaredesign)