автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Создание приложений для сети Интернет на основе корпоративных технологий

Введение.

1 Анализ существующих технологий и систем построения web-приложений

1.1 Типовые требования к системам, функционирующим на основе сетевых технологий.

1.2 Классификация существующих web-технологий, анализ достоинств и недостатков

1.3 Анализ технологий, используемых для построения распределенной системы, осуществляющей функционирование web-приложений.

1.4 Выводы.

2. Разработка универсальной технологии высокоэффективного построения web-приложений.

2.1 Математический аппарат для описания функционирования web-приложений.

2.2 Структура распределенного приложения.

2.3 Выводы.:.:.

3. Методы корпоративного построения web-приложений.

3.1 Разработка механизма внутреннего функционирования web-приложений.

3.2 Структуры объектов web-приложений.

• ■ • I '

3.3 Алгоритм построёния web-приложения на базе универсальной платформы.

3.4 Выводы.

4. Реализация web-приложений, разработанных с использованием методов корпоративной разработки.

4.1 Практическое сравнение классического подхода к построению web-приложений и подхода, основанного на использовании корпоративной технологии.

4.2 Исследование эффективности применения методики проектирования web-приложений с использованием корпоративных технологий.

4.3 Выводы.'.;.'.

Актуальность темы

Широкое использование сети Интернет как среды для передачи информации и технологии World-Wide-Web как средства для ее обработки и отображения на экране пользователей, в последнее время приводит к увеличению разработок web-приложений (программ, для работы в глобальной сети передачи данных) [29]. В первую очередь, это связано с обеспечением возможности их использования широким кругом пользователей, не ограниченным какими-либо территориальными рамками, а также тем, что значительно сокращаются требования к ресурсам персонального компьютера пользователя и программному обеспечению, установленному на нем. Иначе говоря, достаточно иметь лишь компьютер, подключенный к сети Интернет, и любую свободно-распространяемую программу для просмотра Интернет-страниц, установленную на нем [61,70].

Однако разработка таких информационных систем требует проектирования и использования дополнительных модулей для обеспечения их функционирования. Указанное обстоятельство обусловило выбор объекта исследования диссертации, который может быть охарактеризован, как программный комплекс для разработки и сопровождения интерактивных информационных систем в среде Интернет на базе web-технологий.

Изначально . WWW создавался только как средство, предоставляющее графический интерфейс в Интернет и упрощающее доступ к информации, распределенной! по миллионам компьютеров по всему миру. При этом основными компонентами являлись страницы, узлы, браузеры и сервера Web

5]. Основой для навигации по Интернет стало использование технологии гипертекста, поддерживаемой протоколом HTTP [75] (Hypertext Transfer Protocol) и стандартом языка HTML [55] (Hypertext Markup Language). Однако возможности данной технологии обеспечивают много большую функциональность, чем просто навигация, в ней имеются практически все необходимые свойства и элементы для создания полноценного, графического пользовательского интерфейса.

Появление технологии CGI (Common Gateway Interface) решило проблему обмена информацией между сервером Web [22] и такими программами, как базы данных, которые не могут непосредственно обмениваться данными с web-браузерами.- В результате появилась возможность реализации интерактивного' взаимодействия конечного пользователя с программами, работающими на стороне Web-сервера, которые обрабатывали информацию, введенную пользователем в браузере, и в качестве результата возвращали сформированную HTML-страницу. Практически все такие программы (web-приложения) требуют использования базы данных, а существующие решения доступа к БД в среде Интернет основаны именно на данном подходе.

Появление i языка Java предоставило разработчикам информационных систем абсолютно новые технологические решения построения приложений в среде Internet/Intranet, при этом технологии WWW, базирующиеся на языке HTML, протоколе HTTP и CGI, не являются приоритетным направлением языка Java, позволяющим решать задачи гораздо более широкого класса [30]. Было разработано множество способов создания алгоритмов web-программ и методов организации вычислительных процессов [10, 27, 41]. Но все они имеют ряд недостатков. Во-первых, разработка практически любого web-приложения требует от программиста специальных знаний по всем задействованным в работе программным продуктам. Во-вторых, при проектировании алгоритма существует ряд операций, которые являются рутинными, но их приходится разрабатывать заново. В-третьих, текст программы получается громоздким и трудночитаемым, что обусловлено необходимостью использования функций, отвечающих за представление результатов в формате языка HTML. Это влечет за собой значительное повышение трудности задачи модификации приложения. Но самое главное -это сложность обеспечения возможности корпоративной разработки, т.е совместной работы нескольких разработчиков, т.к. все модули настолько тесно связаны между-собой, а каждая такая связь настолько индивидуальна, что определить четкий набор и структуру данных, пересылаемых из одного модуля в другой, становится возможным только по окончании проектирования модуля. ! V < Указанное обстоятельство обусловило выбор предмета исследований диссертации, который может быть охарактеризован, как методы корпоративной разработки алгоритмов приложений на основе Web-технологий, сводимые к определению взаимодействия между компонентами.

Целью диссертационной работы является сокращение времени проектирования интерактивных web-приложений за счет распараллеливания процесса разработки между несколькими программистами и универсализации программного кода. >

В соответствии с поставленной целью автором решены следующие задачи:

- разработана методика построения web-приложений, упрощающая создание программ за счет распараллеливания работы между несколькими разработчиками;

- предложен механизм внутреннего функционирования web-приложений, поддерживающий взаимодействие компонент и комплексов, задействованных в работе web-приложения;

- созданы методы построения web-приложений в соответствии с разработанным алгоритмом их внутреннего функционирования;

- разработан комплекс алгоритмов и программных средств для создания и администрирования web-приложений;

- проведены ; экспериментальные исследования, подтверждающие эффективность разработанной методики.

•. . - •• t

Методы исследования. Проведенные исследования основаны на методах теории алгоритмов и теории графов. Разработка алгоритмов и программ . . i i : осуществлялась на основе объектно-ориентированного подхода к организации т * • • ' данных и алгоритмов с учетом специфики построения сервер

•• ' • : lit,. ориентированных клиент-серверных систем.

• , . . i. • К ■ ' I: .

Научная новизна работы заключается в следующем:

- на основе анализа особенностей технологии программирования в глобальной сети передачи данных разработана методика проектирования web-приложений с использованием объектно-ориентированного подхода;

- разработан математический аппарат для описания функционирования web-приложений, позволяющий разделять программу на отдельные части, что обеспечивает корпоративность разработки, а, соответственно, и сокращение сроков проектирования web-приложений;

- решена задача эффективного поиска компонент приложений, используемого при их разработке;

- определены структуры и методы основных базовых классов, необходимых для реализации алгоритмов web-приложений

Практическая ценность работы заключается в разработке алгоритмического и программного обеспечения, осуществляющих взаимосвязь между комплексами и компонентами, используемых при разработке и модификации web-приложений.

Реализация результатов диссертационной работы. Прикладные результаты диссертационной работы использовались при выполнении гранта РФФИ; №03-07-96395 "Создание информационно-справочной системы в рамках региональной компьютерной сети TPNet" и сотрудничестве с компаниями ЗАО ''Тульские Ай-Ти Лаборатории" и ЗАО ИПП "Гриф и К".

Теоретические результаты работы используются при изучении в дисциплинах "Системы и сети передачи информации" и "Сети ЭВМ и телекоммуникации" кафедры ЭВМ Тульского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях. 1. IV Конференция ассоциации научных и учебных' организаций-пользователей сетей передачи данных Relarn

1 • " .;/)' с;

IV (Нижний Новгород, 1997); 2. V Международная научно-методическая конференция "Телематика - 1997" (Санкт-Петербург, 1997); 3. Конференция ассоциации научных и учебных организаций-пользователей сетей передачи данных Relarn V (Самара, 1998); 4. VI Международная научно-методическая конференция "Телематика - 1998" (Санкт-Петербург, 1998); 5. Международная конференция ИОЛ-99 (Санкт-Петербург , 1999); 5. VII Международная научно-методическая конференция "Телематика - 1999" (Санкт-Петербург, 1999); 6. VIII Международная научно-методическая конференция "Телематика - 2000 (Санкт-Петербург, 2000); 7. X Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика 2003"; 8. Международная молодежная научная конференция "XXVII Гагаринские чтения" (г. Москва, МАТИ, 2001 г.); 9. Международная молодежная научная конференция "XXVIII Гагаринские чтения" (г. Москва, МАТИ, 2002 г.); 10. Научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г.Тула 2000-2003).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ из них 5 статей и 5 тезисов докладов.

I • ' V' i >

Характеристика работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех, разделов ,;и , заключения, изложенных на 120 страницах машинописного, текста, содержит 23 рисунка, 1 таблицу и список использованной литературы из 85 наименований.

4.3 Выводы г 14 •;••/. 77- у : к ' •

• Ч.1 ;.-«О Г. . • 1. Рассмотрена реализация типичного web-приложения ("Доска пм.\ : л. гл плети; объявлений"). л- ■!:, ' л г: . 2.-1, Проведено: .-сравнение программного кода, полученного при использовании.1 новой методики программирования, и программного кода, полученного, в результате использования традиционной методики. * • , , ■ ' . 3. При' помощи алгоритма построения алгебраических моделей конструктивной логики AMKJI проведено исследование статистики значений параметров web-приложений, построенных при использовании новой методики, основанной на корпоративной технологии. 4. В результате исследований был сделан вывод о том, что методика имеет значительное преимущество при разработке или модификации больших л ч- л.л: ' i; и сложных проектов и, в первую очередь, тех, в которых участвуют несколько программистов.

Заключение

В целом, по диссертационной работе можно сформулировать основные выводы.

1. Приведено обоснование использования выбранных компонент и комплексов при разработке web-приложений для соответствия последних современным требованиям.

2. Произведено математическое описание технологии разделения задачи проектирования web-приложений на подзадачи, которые могут решаться отдельными программистами для сокращения сроков разработки web-приложений.

3. Для сокращения временных затрат на разработку web-приложений, разработана методика построения алгоритмов с использованием объектно-ориентированного подхода.

I 1 i П. . i. 1.4 С ' i 1 > I ■ . ■ J '

4. Для снижения временных затрат и вычислительных ресурсов разработана методика поиска компонент, используемых при разработке web-цриложений, основанная на информационно-графовой модели данных. , .5.Введены t понятия класса страницы и класс объекта, разработаны основные. компоненты, данных классов для упрощения задачи реализации JioraigsдеЬ-приоджерш. г , 6. Предложены методы проектирования web-приложений, основанные на разделении программы на части, отвечающие за структуры данных, реализацию ( алгоритма , web-приложения и обеспечения визуального представления результатов работы web-приложения. s j , Зр .Сформулирована, методика построения web-приложений, в основе которой . лежат . предложенные методы разделения элементов логики и элементов, отвечающих. за графическое представление пользовательского интерфейса. , (. , . г л' ; л.}'.;.-.,

8. Построен программный комплекс для разработки web-приложений и их администрирования.

9. Прикладные результаты работы внедрены в рамках научно-технического сотрудничества с компаниями "Тульские Ай-Ти лаборатории" и "Гриф и К". Одним из направлений в работе указанных предприятий является проектирование сложных информационных систем, основанных на web-технологиях. Результатом внедрения стало уменьшение затрат вследствие значительного сокращения среднего времени разработки проектов. Теоретические результаты работы изучаются в учебных курсах "Системы и сети передачи информации" и "Сети ЭВМ и телекоммуникации" на кафедре ЭВМ Тульского государственного университета. • > • •••»! -,} р ; . : ' ■■ • ■ . ': li :. i -'р. ; !•. г.

-5[ 'jv. • Пi£:. . . i»'; '.Г?; ::.U - .: • . • i t <" Г г i I >' 1 - • t t.' C.'ii < . ■' . " ч 'и : : • v' !i.Л: ••

•;: i" ii крл . f'.i ; .реч . '

B->1 iTj }v и'ч^ио'гб^^р'Л- ' ■ ; ■ ■

1. Ахтырченко К.В., Леонтьев В.В. Распределенные объектные технологии в информационных системах. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 г. - 416 С.

2. Бобровски С. Oracle 8. Архитектура. М.: Изд-во ЛОРИ, 1999 г. - 207 С.

3. Брюхов ДО., Задорожный В.И., Калиниченко Л.А., Курошев М.Ю., Шумилов С.С. Интероперабельные информационные системы:'архитектуры и технологии. СУБД, 1995 г., № 4.

4. Тасанов • Э.Э: Информационно-графовая модель данных. "Математические.вопросы кибернетики": М.- "Физматлит", 2002 г. 3281. С.• '• '• 1 c'Xriw» ■ >

5. Гасанов ^Э.Э., ^Кудрявцев В.Б. Теория хранения и поиска информации: -■ И. М.- "Физматлит",'2002 г. 288 С. ' ■

6. Ю.Громов А. -Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow // Открытые системы ,№1.1997 г.

7. П.Дунаев С. Доступ к базам данных и техника работы в сети. Практические приемы современного программирования. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 г.-416 С.

8. Дуров И. Современное состояние языков и средств разметки документов //Jet Info, 1,2000 С.

9. З.Карпов Н.А., Кулагина О.С. Математические вопросы кибернетики: сборник статей, вып.6: М., Наука, 1997 С.

10. Кречетов Н., Петухова Е., Скворцов В., Умников А., Щукин Б. Постреляционная технология Cache для реализации объектных приложений. М.:, МИФИ, 2001 г. - 459 С.

11. Кристиансен Т., Торкингтон Н. Perl: библиотека программиста СПб: Издательство "Питер", 2000 г. - 736 С.

12. Луни'К. Oracle 8. Настольная книга администратора. М.: Изд-во ЛОРИ," 1999 г. 500 С. '

13. Панов' Д.О., Никитин В.И., Решетников С.О. Вопросы безопасности распределенных' . вычислительных систем. // Тезисы докладов.

14. Шагариндйе^ёнйя, г. Москва, МАТИ, 2001 г. С. 76.

15. Панов Д.О., Никитин В.И., Решетников С.О. Программная реализация деловых игр с использованием технологии Интернет. // Тезисы докладов. Гагаринские чтения, Тула, ТулГУ, 2001 г. С. 102.

16. Петерсен P. Linux: руководство по операционной системе: в 2 т: Пер с англ. 2-е изд., перераб. и доп. - К. Издательская группа BHV, 1998 г. -640 С.

17. Пэтчетт К., Райт М. CGI/Perl: создание программ для Web: Пер. с англ. -К.: Издательская группа BHV, 1999 г. 480 С.

18. Решетников С.О. Объектно-ориентированный подход к написанию web-приложений // Труды X Всероссийской научно-методической

19. О. конференции'' >'; "Телематика-2003". Санкт-Петербург: СПбГИТМО, 2003 г.-С.306-307.

20. Решетников С.О. Объектный подход к построению web-приложений //- VI- Всероссийская научная конференция с международным участием

21. Решетников С.О., Никитин В.И., Мерцалов А.А. Система автоматаческогоформирования разделов web-cepBepa. // Сборник трудов RELARM-2000. - Самара, 2000 г. - С. 9.

22. Решетников С.О., Никитин В.И., Панов Д.О. Разработка программных средств создания Internet-приложений основанных на web-технологиях. // Тезисы докладов, Тула, ТулГУ, 2001 г. С. 29.

23. Решетников С.О. Разработка программных средств систем дистанционного образования на базе Internet-приложений // Тезисы докладов. Гагаринские чтения, г. Москва, МАТИ, 2001 г. С. 57.

24. Таранов Александр, Цишевский Владимир Java в три года // Jet Info, 1998 г.-11-12 С.

25. Урман С. Oracle 8. Программирование на языке PL/SQL М.: Изд-во ЛОРИ, 1999.-607 С.

26. Фаронов В.В.; Шумаков П.В. Delphi 4. Руководство разработчика баз данных -Мл ЯНолидж", 1999 г. 560 С.

27. Хансен'Г.,' Хансен Д. Базы данных: разработка и управление: Пер. с . англ. - М.: ЗАО "Издательство БИНОМ", 1999 г. - 704 С.

28. Холзнер С.'Perl: специальный справочник СПб: Издательство "Питер",1.,2000 г.-760 С,: / . 35;Albertson Т.;Best.practices in distributed object application devbelopment: RMI,; CORBA and DCOM,i .http://www.developer.coni/news/techfocus/022398distl.html;

29. Abiteboul '$>. arid Duschka O. Complexity of answering queries using >: ^materializedvi^vs. In Proc. of the ACM SIGACT-SIGMOD-SIGART ; Symposium on Principles of Database Systems (PODS), Seattle, WA, 1998.

30. Abiteboul S. and Vianu V. Queries and computation on the Web. In Proc. of the Int. Conf. on Database Theory (ICDT), Delphi, Greece, 1997.

31. Adali S., Candan K., Papakonstantinou Y., and Subrahmanian V.S. Query caching and optimization in distributed mediator systems. In Proc. of ACM SIGMOD Conf. on Management of Data, Montreal, Canada, 1996.

32. Alex Borgida, Ronald Brachman, Deborah McGuinness, and Lori Resnick. CLASSIC: A structural data model for objects. In Proc. of ACM SIGMOD Conf. on Management of Data, pages 59-67, Portland, Oregon, 1989.

33. Beeri C. and Kornatzky Y. A logical query language for hypertext systems. In Proc. of the European Conference on Hypertest, pages 67-80. Cambridge University Press, 1990.

34. Bowman C.; M.j Peter B. Danzig, Darren R. Hardy, Udi Manber, and Michael F. Schwartz.'The harvest information discovery and access system. Computer Networks' and ISDN Systems, 28(1-2): 119-125, December 1995.

35. Buneman P.:, Davidson S., Hillebrand G., and Suciu D. A query language and optimization techniques for unstructured data. In Proc. of ACM SIGMOD Conf.1 on Management of Data, pages 505-516, Montreal, Canada, 1996.

36. David Billard. Transactional services for the web. In Proceedings of the International Workshop on the Web and Databases, pages 11-17, Valencia, Spain, 1998.

37. Distributed object application development: The DCOM solution, http://www.developer.com/news/techfocus/031698dist4.html.

38. Distributed object application development: The Java-CORBA solution, http://www.developer.com/news/techfocus/030998dist3.html;

39. Distributed object application development: The Java-RMI solution, http://www.developer.com/news/techfocus/030298dist2.html";

40. Document Object Model (DOM) Level 1 Specification Version 1.0 W3C ■ Recommendation 1 'October, 1998 href=http://www.w3.org/TR/REC-DOM; .iievd^I/nv. ; .' •

41. Extensible ^Markup Language (XML) 1.0 W3C Recommendation 10' • February-1998 http://www.w3.org/TR/1998/REC-xml-19980210

42. Gustavo- Arocena and Alberto Mendelzon. WebOQL: Restructuring ' documents', databases and webs. In Proc. of Int. Conf. on Data Engineeringj(ICDE), Orlando', Florida, 1998. :

43. Gustavo Aroceria.WebOQL: Exploiting document structure in web queries. Master's thesis* University of Toronto, 1997.

44. Gustavo O. -iArocena, Alberto O. Mendelzon, and George A. Mihaila. Applications of a web query language. In Proc. of the Int. WWW Conf., April Л997: '55:HTML'4;0 Specification W3С Recommendation, revised on 24-Apr-1998 http://www.w3 .org/TR/REC-html40/

45. ISO 8879. Information Processing-Text and Office Systems Standard Generalized Markup Language (SGML), 1986.

46. James Clark, "XSL Transformations (XSLT) Version 1.0", W3C Recommendation, Ноябрь 1999; http://www.w3.org/TR/xslt

47. James Clark, Steve DeRose, "XML Path Language (XPath) Version 1.0", W3C Recommendation, Ноябрь 1999; http://www.w3.org/TR/xpath

48. Krishna- Bharat and Monika Henzinger. Improved algorithms for topic distillation in hyperlinked environments. In Proc. 21st Int'l ACM SIGIRу'Conference,1998i ^ i

49. Laurent Amsaleg, Michael Franklin, and Anthony Tomasic. Dynamic query ' operator scheduling for wide-area remote access. Distributed and Parallel

50. Mowbray, T.J., and Zahavi, R., The Essential CORBA: Systems Integration 5Using Distributed Objects. John Wiley & Sons, Inc., 1995

51. Proceedings of the.AAAI Workshop on Intelligent Data Integration, Madison, Wisconsin, July: 1998.

52. RFC 2616. Hypertext Transfer Protocol-HTTP/1.1 http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616.html

53. Scott Guelich, Shishir Gundavaram, Gunther Birznieks. CGI Programming with Perl, 2nd Edition, July 2000.

54. Serge Abiteboul and Victor Vianu. Regular path queries with constraints. In Proc. of the ACM SIGACT-SIGMOD-SIGART Symposium on Principles of Database Systems (PODS), Tucson, Arizona, May 1997.

55. Serge Abiteboul, Dalian Quass, Jason McHugh, Jennifer Widom, and Janet Wiener. The Lorel query language for semistructured data. International Journal on Digital Libraries, l(l):68-88, April 1997.

56. Serge Abiteboul, Jason McHugh, Michael Rys, Vasilis Vassalos, and Janet Weiner. Incremental maintenance for materialized views over semistructured data. In Proc; of the Int. Conf. on Very Large Data Bases (VLDB), New York City, USA,-19981

57. Serge Abiteboul,; Sophie Cluet, and Tova Milo. Querying and updating the file. InProc/ of the Int. Conf. on Very Large Data Bases (VLDB), Dublin, Ireland, 1993. т;

58. Serge Abiteboul. Querying semi-structured data. In Proc. of the Int. Conf. on Database Theory (ICDT), Delphi, Greece, 1997.

59. Sergey Brin and':Lawrence Page. The anatomy of a large-scale hypertextual web search engine* In Proc. of the Int. WWW Conf., April 1998.

60. Tim; Bray, Jean Paoli, Sperberg-McQueen С. M., "Extensible Markup Language • (XML) 1.0", W3C Recommendation, Октябрь 2000; http://www.w3iorg/TR/REC-xml1. Bi Г: > i ' «:! ■ •i ■

61. W3C Data Formats W3C NOTE 29-October-1997 http://www.w3.org/TR/NOTE-rdfarch

62. XML-QL: A Query Language for XML Submission to the World Wide Web Consortium 19-August-1998 http://www.w3.org/TR/1998/NOTE-xml-ql-19980819/r' ■ ■; ; " .•■ ' ■ 1-; I): :'■>" ' : ■ '

63. Комиссия кафедры ЭВМ Тульского государственного технического университета в составе:

64. Карпов B.C. председатель комиссии, заведующий кафедрой, доктор технических наук, профессор,

65. Мерцалов А.Н. кандидат технических наук, доцент кафедры ЭВМ,

66. Комиссия констатирует следующее.

67. Теоретические результаты исследований включены в конспект лекций по курсам «Системы и сети передачи информации» и «Сети ЭВМ и телекоммуникации», использованы в методических указаниях по практическим и лабораторным занятиям по данному курсу.

68. Внедрение осуществлено на основании учебно-методического плана кафедры ЭВМ Тульского государственного технического университета.

69. Председатель комиссии (// ' ^ B.C. Карпов