Если проводить аналогию со строительством, то в настоящее время наиболее перспективными представляются крупноблочные сборочные технологии. В программировании это направление развивается давно и под разными названиями - библиотеки стандартных программ, пакеты прикладных программ и т.п. Разработаны многочисленные "маги", реализующие фрагменты, специфичные для операционного окружения или предметной области.
Компонентные объектные среды - это наиболее современный и естественный фундамент для накопления и использования программистских знаний. Подобная среда базируется на компонентной объектной модели и включает в себя готовые компоненты, а также инструментальное окружение, позволяющее выбрать подходящие компоненты, настроить их и связать между собой, объединив в готовое приложение.
Компонентные объектные среды обладают всеми достоинствами, присущими объектно-ориентированному подходу:
JavaBeans - не единственная и не первая компонентная объектная среда, однако, учитывая огромную популярность Java-технологии, мы решили рассмотреть именно JavaBeans, сосредоточившись на компонентной объектной модели. Наше изложение основывается на версии спецификации JavaBeans [1] от 25 июля 1997 года. Используются также некоторые другие спецификации и их проекты [2, 3, 4, 5].
Java - объектно-ориентированный язык. В его основе лежит понятие класса. Класс является шаблоном для создания объектов; он может содержать данные и методы. Существуют различные режимы доступа к элементам класса - private, protected, public.
Java - полностью объектно-ориентированный язык, каждому понятию которого (класс, объект, метод и т.п.) соответствует класс, поддерживающий программную обработку соответствующих "понятийных" объектов.
Классы в языке Java объединяются в пакеты. Каждый пакет определяет отдельное пространство имен. Все классы, входящие в один пакет, являются дружественными по отношению друг к другу, то есть имеют взаимный доступ к переменным и методам, если противное не оговорено явно посредством спецификаторов private или protected.
Для обозначения наследования используется ключевое слово extends. Класс Object - это корень дерева наследования. Имеется предопределенная иерархия классов, описанная в пакете java.lang.
В языке Java отсутствует множественное наследование, однако наличие понятия интерфейса позволяет смягчить это ограничение. Интерфейс представляет собой набор описаний методов. Классы могут реализовывать интерфейсы. Этот факт обозначается ключевым словом implements в заголовке класса.
Класс Class используеятся для получения во время выполнения информации о "классовых" свойствах объектов. Типичные методы этого класса - forName (получение объекта класса Class по текстовому имени), newInstance (порождение нового объекта данного класса), getMethods (получение массива объектов, описывающих public-методы класса, в том числе унаследованные).
Java-классы могут быть абстрактными, то есть не до конца конкретизированными. Это означает, что в классе описаны методы, определения которых отсутствуют. Такие методы (как и сам класс) должны снабжаться описателем abstract и конкретизироваться в производных классах.
Для обработки исключительных ситуаций, возникающих во время выполнения программы, в языке Java используется конструкция try/ catch/finally. Для передачи информации об исключительной ситуации используются объекты классов - наследников класса Throwable.
Механизм потоков - обязательная черта современных операционных сред. В языке Java потоки представлены посредством класса Thread, интерфейса Runnable, спецификатора метода synchronized и методов класса Object wait и notify.
Java-программы подразделяются на два вида - самостоятельные приложения и аплеты. Последние выполняются в среде Web-навигатора и могут поступать по сети. Приложения и аплеты существенно различаются по мерам безопасности, принимаемым в процессе их работы (аплеты контролируются значительно жестче).
Java-компилятор транслирует исходные тексты программ в коды виртуальной Java-машины. Компилятор порождает файлы классов, содержащие интерпретируемые коды и дополнительную информацию, используемую на этапе выполнения. Спецификации Java-машины обеспечивают независимость скомпилированных программ от поддерживающей аппаратно-программной платформы.
Основой среды JavaBeans является компонентная объектная модель, представляющая собой совокупность архитектуры и прикладных программных интерфейсов. Архитектуру образуют основные понятия и связи между ними. Прикладные программные интерфейсы характеризуют набор сервисов, предоставляемых элементами среды. Они описываются в терминах синтаксиса и семантики Java-классов и интерфейсов.
К числу основных понятий архитектуры JavaBeans относятся компоненты и контейнеры. Контейнеры могут включать в себя множество компонентов, образуя общий контекст взаимодействия с другими компонентами и с окружением. Контейнеры могут выступать в роли компонентов других контейнеров.
Неформально компонент ("кофейное зерно" - Java Bean) можно определить как многократно используемый программный объект, допускающий обработку в графическом инструментальном окружении и сохранение в долговременной памяти. С реализационной точки зрения компонент - это Java-класс и, возможно, набор ассоциированных дополнительных классов.
Каждый компонент предоставляет набор методов, доступных для вызова из других компонентов и/или контейнеров.
Компоненты могут обладать свойствами. Совокупность значений свойств определяет состояние компонента. Свойства могут быть доступны на чтение и/или запись посредством методов выборки и установки.
Компоненты могут порождать события (быть источниками событий), извещая о них другие компоненты, зарегистрировавшиеся в качестве подписчиков. Извещение (называемое также распространением события) заключается в вызове определенного метода объектов-подписчиков.
Типичным примером события является изменение свойств компонента. В общем случае компонент может предоставлять подписку на получение информации об изменении и на право запрещать изменение.
Методы, свойства и события образуют набор афишируемых характеристик компонента, то есть характеристик, доступных инструментальному окружению и другим компонентам. Этот набор может быть выяснен посредством механизма интроспекции.
Состояние компонентов может быть сохранено в долговременной памяти. Наличие методов для подобного сохранения выделяет компоненты JavaBeans среди произвольных Java-классов.
Компоненты JavaBeans могут упаковываться для более эффективного хранения и передачи по сети. Описание соответствующего формата является частью спецификаций JavaBeans.
Жизненный цикл компонентов JavaBeans можно подразделить на три этапа:
Сборка приложений выполняется, как правило, в инструментальном окружении, позволяющем проанализировать афишируемые характеристики компонентов, настроить значения свойств, зарегистрировать подписку на получение событий, организовав тем самым взаимодействие компонентов. Разработчик компонента может реализовать специальные методы для использования исключительно в инструментальном окружении (например, редактор свойств).
Компоненты взаимодействуют между собой и с инструментальным окружением. Взаимодействие осуществляется двумя способами - вызывом методов и распространением событий.
Спецификации JavaBeans описывают только локальное взаимодействие компонентов, осуществляемое в пределах одной виртуальной Java-машины. (Напомним, впрочем, что Java-аплеты рассчитаны на передачу по сети, так что возможно собрать приложение из компонентов, первоначально распределенных по сети.) Удаленные объекты могут связываться по протоколам архитектуры CORBA [7], с помощью удаленного вызова методов (Remote Method Invocation - RMI) или иными способами, не относящимися к области действия спецификации JavaBeans