Когда осуществлять настройку

Как было упомянуто в разделе "Преимущество простого текста", рекомендуется представлять метаданные о настройке в формате простого текста – это делает жизнь проще.

Но когда программа должна осуществлять считывание этой настройки? Многие программы осуществляют просмотр только при неудачном запуске. Если вам необходимо изменить настройку, это вынуждает вас перезапускать приложение. Более гибким подходом является написание программ, которые могут перезагружать свои настройки во время выполнения. Но эта гибкость обходится недешево: она более сложна в реализации.

Рассмотрим, как будет использоваться приложение: если это продолжительный серверный процесс, то вам понадобится некий механизм для повторного считывания и применения метаданных в ходе выполнения программы. Для небольшого клиентского приложения с графическим интерфейсом, которое перезапускается достаточно быстро, это может и не понадобиться.

Данное явление не ограничивается прикладными программами. Все мы раздражаемся, если операционные системы заставляют нас проводить перезагрузку при установке простых приложений или изменении совершенно безвредного параметра.

Пример: пакет Enterprise Java Beans

Пакет EJB (Enterprise Java Beans) является интегрированной средой, предназначенной для упрощения программирования в распределенной среде, основанной на транзакциях. Этот пакет упоминается в связи с тем, что он иллюстрирует использование метаданных для настройки приложений и упрощения процедуры написания программы.

Предположим, что вы хотите создать некоторую программу на языке Java, которая будет принимать участие в транзакциях на различных машинах, с базами данных от различных производителей и с разными моделями потоков и распределения нагрузки.

Хорошая новость: вам не нужно беспокоиться обо всем этом. Вы пишете так называемый bean-элемент – отдельный объект, который следует определенным соглашениям, и помещаете его в контейнер bean-элементов, управляющий многими низкоуровневыми средствами от вашего имени. Вы можете писать программу для bean-элемента, не включая какие-либо транзакционные операции или управление потоками; пакет EJB использует метаданные для указания способа обработки транзакций.

Назначение потока и распределение нагрузки указываются как метаданные для основной службы транзакций, используемой контейнером. Это разделение допускает большую гибкость при динамической настройке среды во время работы.

Контейнер bean-элемента может управлять транзакциями от имени bean-элемента одним из нескольких различных способов (включая вариант управления собственными обновлениями и отменой транзакций). Все параметры, воздействующие на поведение bean-элемента, указаны в описателе развертывания последнего – объекте, преобразованном в последовательную форму и содержащем нужные метаданные.

Распределенные системы, подобные EJB, прокладывают путь в новый мир – мир настраиваемых, динамичных систем.

Совместная настройка

Выше уже говорилось о пользователях и разработчиках, настраивающих динамические приложения. Но что происходит, если вы позволяете приложениям настраивать друг друга? Речь идет о программах, которые адаптируются к операционной среде. Незапланированная, импровизированная настройка существующего программного обеспечения является мощной концепцией.

Операционные системы уже способны подстраивать себя при загрузке под аппаратное обеспечение, a web-браузеры автоматически обновляются, инсталлируя новые компоненты.

Большие приложения, с которыми вы работаете, имеют проблемы с управлением различными версиями данных и различными версиями библиотек и операционных систем. Возможно, здесь будет полезен более динамичный подход.

Не пишите нежизнеспособных программ

В отсутствие метаданных ваша программа не является столь адаптируемой или гибкой, какой она могла бы стать в противном случае. Плохо ли это? В реальном мире виды, которые не могут адаптироваться, умирают.

Птицы додо не смогли приспособиться к присутствию людей и домашних животных на острове Маврикий и быстро вымерли [29]. Это было первое документально подтвержденное исчезновение вида от рук человека.

Не дайте вашему проекту (или карьере) повторить судьбу птицы додо.

Другие разделы, относящиеся к данной теме:

• Ортогональность

• Обратимость

• Языки, отражающие специфику предметной области

• Преимущества простого текста

Вопросы для обсуждения

• Работая над текущим проектом, подумайте о следующем: какая часть программы может быть убрана из нее и перемещена в область метаданных. Как в итоге будет выглядеть «ядро» программы? Сможете ли вы повторно использовать это ядро в контексте иного приложения?

Упражнения

28. Что из нижеследующего лучше представить в виде фрагмента программы, а что вывести за ее пределы в область метаданных?

1. Назначения коммуникационных портов

2. Поддержка выделения синтаксиса различных языков в программе редактирования

3. Поддержка редактора для различных графических устройств

4. Конечный автомат для программы синтаксического анализа или сканера

5. Типовые значения и результаты, используемые в тестировании модулей

Временное связывание

Временное связывание – о чем это? – спросите вы. Это – о времени.

Время – аспект, который часто игнорируется в архитектуре программного обеспечения. Единственный временной параметр, который занимает наш ум – это время выполнения проекта, время, оставшееся до отправки продукта заказчику, но здесь разговор не об этом, а о роли временного фактора как элемента проектирования самого программного обеспечения. Существует два временных аспекта, представляющих для нас важность: параллелизм (события, происходящие в одно и то же время) и упорядочивание (относительное положение событий во времени).

Обычно мы не приступаем к программированию, держа в голове тот или иной аспект. Когда люди садятся за проектирование, разработку архитектуры или написание программы, события стремятся к линейности. Это и есть способ мышления большинства людей – сначала сделать «это», а потом всегда сделать «то». Но этот способ мышления приводит к связыванию во времени. Метод А всегда вызывается перед методом В; одновременно должен формироваться только один отчет; необходимо подождать перерисовки экрана до получения отклика на щелчок мыши. «Тик» обязан происходить раньше, чем "так".

Этот подход не отличается большой гибкостью и реализмом.

Нам приходится учитывать параллелизм [30] и думать о несвязанности любых временных или упорядоченных зависимостей. При этом мы выигрываем в гибкости и уменьшаем любые зависимости, основанные на времени во многих областях разработки: анализе последовательности операций, архитектуре, проектировании и развертывании.

Последовательность операций

При работе над многими проектами, нам приходится моделировать и анализировать последовательности операций пользователей, что является частью анализа требований. Мы хотели бы выяснить, что может происходить одновременно, а что – в строгой последовательности. Одним из способов осуществить задуманное является создание диаграммы последовательностей, с помощью системы обозначений наподобие языка UML (унифицированного языка моделирования) [31].

Диаграмма состоит из совокупности действий, изображенных в виде прямоугольников с закругленными уголками. Стрелка, выходящая из одной операции, идет либо к другой операции (которая может начаться после того, как первая закончится) либо к жирной линии, называемой полосой синхронизации. Как только все операции, направленные к полосе синхронизации, завершаются, можно перемещаться по стрелкам, идущим от полосы синхронизации. Операция, на которую не указывают никакие стрелки, может быть начата в любой момент.

Вы можете использовать диаграммы, чтобы добиться максимального параллелизма, определив те процессы, которые могли бы осуществляться параллельно, но не осуществляются.

Подсказка 39: Анализируйте последовательность операций для увеличения параллелизма

Например, в проекте блендера для коктейлей (упражнение 17) пользователи могут вначале описать последовательность операций следующим образом:

1. Открыть блендер

2. Открыть упаковку со смесью "Пинаколада"

3. Засыпать смесь в блендер

4. Отмерить полчашки белого рома

5. Влить ром

6. Добавить 2 чашки льда

7. Закрыть блендер

8. Перемешивать в течение 2 мин

9. Открыть блендер

10. Взять бокалы

11. Украсить

12. Налить

Хотя они описывают эти операции последовательно (и даже могут выполнять их последовательно), заметим, что многие из них могли бы выполняться параллельно, как показано на блок-схеме (см. рис. 5.2).

Это может открыть вам глаза на реально существующие зависимости. В этом случае задачи высшего уровня приоритета (1, 2, 4, 10 и 11) могут выполняться параллельно, как бы авансом. Задачи 3, 5 и 6 могут выполняться параллельно, но позже.

Если бы вы участвовали в конкурсе по приготовлению коктейлей «Пинаколада», эти оптимальные решения выгодно отличали бы вас от всех остальных.

Рис. 5.2. Диаграмма на языке UML: приготовление коктейля "Пинаколада"

Архитектура

Несколько лет назад мы написали систему оперативной обработки транзакций (OLAP – on-line transaction processing). В простейшем варианте все, что должна была сделать система, – это принять запрос и обработать транзакцию в сравнении с БД. Но мы написали трехзвенное, многопроцессорное распределенное приложение: каждый компонент представлял собой независимую единицу, которая выполнялась параллельно со всеми другими компонентами. Хотя при этом возникает впечатление большой работы, это не так: при написании этого приложения мы использовали преимущество временной несвязанности. Рассмотрим этот проект более подробно.

Система принимает запросы от большого числа каналов передачи данных и обрабатывает транзакции в рамках БД.

Проект налагает следующие ограничения:

• Операции с БД занимают сравнительно большое время.

• При каждой транзакции мы не должны блокировать коммуникационные службы в момент обработки транзакции БД.

• Производительность базы ухудшается за счет слишком большого числа параллельных сеансов.

• Множественные транзакции осуществляются параллельно на каждой линии передачи данных.

Решение, обеспечивающее наилучшую производительность и самый четкий интерфейс, выглядит подобно представленному на рисунке 5.3.

РИС. 5.3. Общая схема архитектуры системы оперативной обработки транзакций

Каждый прямоугольник обозначает отдельный процесс; процессы связываются через очереди работ. Каждый входной процесс отслеживает состояние одного входного канала связи и осуществляет запросы к серверу приложения. Все запросы являются асинхронными: как только входной процесс осуществляет текущий запрос, он сразу же возвращается к отслеживанию канала на наличие трафика. Точно так же сервер приложения осуществляет запросы процесса БД [32] и уведомляется в момент завершения отдельной транзакции.

На этом примере также демонстрируется способ быстрого и грубого распределения нагрузки между множественными потребительскими процессами: это так называемая модель голодного потребителя.

В модели голодного потребителя центральный планировщик заменяется на несколько независимых задач потребителя и централизованную очередь работ. Каждая задача потребителя захватывает некий фрагмент очереди работ и продолжает заниматься своим делом – его обработкой. Как только задача заканчивает свою работу, она возвращается к очереди за новой порцией. В этом случае, если выполнение какой-либо задачи срывается, другие задачи могут "натянуть поводья" и каждый отдельный компонент может продолжаться в своем собственном темпе. Происходит временная несвязанность одного компонента с другими.

Подсказка 40: Проектируйте, используя службы

На самом деле, вместо компонентов мы создали службы – независимые, параллельные объекты, скрытые за четко определенными, непротиворечивыми интерфейсами.