Software modular bauen - Architektur von langlebigen Softwaresystemen - Grundlagen und Anwendung mit OSGi und Java

von: Ulf Fildebrandt

dpunkt, 2012

ISBN: 9783864911835

Sprache: Deutsch

332 Seiten, Download: 6989 KB

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Software modular bauen - Architektur von langlebigen Softwaresystemen - Grundlagen und Anwendung mit OSGi und Java

	Inhaltsverzeichnis	7
	1 Einleitung	11
	1.1 Über dieses Buch	12
	1.1.1 Zielgruppe	12
	1.1.2 Aufbau	13
	1.1.3 Herangehensweise	14
	1.2 Motivation	14
	1.3 Nachstellen der Beispiele	16
	1.3.1 Voraussetzungen	16
	1.3.2 Synchronisieren von Projekten	17
	1.3.3 Ausführen der Projekte	18
	1.4 Regeln	18
	2 Grundlagen	21
	2.1 Definitionen	21
	2.2 Grundthese	22
	2.2.1 Komponenten und Module	23
	2.2.2 Selbstähnlichkeit von Architektur	23
	2.2.3 Schnittstelle und Implementierung	25
	2.3 Prinzipien und Konzepte	26
	2.4 Modularity Patterns	31
	2.4.1 Modularity Patterns in der Coding-Architektur	31
	2.4.2 Modularity Patterns in der Komponentenarchitektur	32
	2.4.3 Modularity Patterns in der Systemarchitektur	33
	2.5 Vorgehen zur Definition modularer Architektur	35
	2.5.1 Anforderungsanalyse	35
	2.5.2 Sichten	36
	2.5.3 Vorgehensmodelle während der Entwicklung	37
	2.6 Modularitätsmodell (Modularity Maturity Model)	39
	3 Coding-Architektur: Erweiterbarkeit	43
	3.1 Hintergrund von Coding Best Practices	43
	3.1.1 Design Patterns	44
	3.1.2 SOLID	45
	3.1.3 Modularity Patterns in diesem Kapitel	46
	3.2 Beschreibung des Anwendungsbeispiels	46
	3.3 Factory Pattern	50
	3.3.1 Umsetzung im Beispiel	52
	3.4 Decision Map	55
	3.4.1 Umsetzung im Beispiel	55
	3.4.2 Cyclomatic Complexity	57
	3.5 Single Responsibility	59
	3.5.1 Umsetzung im Beispiel	60
	3.6 Nachstellen des Beispiels	61
	3.7 Exkurs: Adapter und Facade	61
	3.7.1 Facade in Coding	62
	3.7.2 Traditionelle Adapter	63
	3.7.3 Modulare Adapter im Coding	64
	3.7.4 Nachstellen des Beispiels	67
	3.8 Zusammenfassung	67
	4 Komponentenarchitektur: Grundlagen	69
	4.1 Hintergrund eines modularen Laufzeitsystems	69
	4.1.1 Module	69
	4.1.2 Services zur Kommunikation	71
	4.1.3 Zusammenspiel von Modulen und Services	73
	4.1.4 Kohäsion	73
	4.1.5 Modulare Laufzeitsysteme im Vergleich	77
	4.1.6 Modularity Patterns in diesem Kapitel	81
	4.2 Umsetzung der Grundkonzepte am Beispiel OSGi	81
	4.2.1 Moduldefinition	82
	4.2.2 Sichtbarkeit von Klassen	83
	4.2.3 Services	87
	4.2.4 Versionierung von Bundles	89
	4.3 Auswirkungen eines modularen Laufzeitsystems auf Patterns	90
	4.3.1 Facade	91
	4.3.2 Adapter	93
	4.4 Umsetzung von Modularität in verschiedenen Laufzeitumgebungen	95
	4.4.1 Eingebettete OSGi-Container	96
	4.4.2 Eigenständiger OSGi-Container	98
	4.4.3 Vergleich	99
	4.5 Modularisierung durch Refactoring	99
	4.5.1 Kohäsion am Refactoring-Beispiel	104
	4.6 Zusammenfassung	106
	5 Komponentenarchitektur: Entkopplung	109
	5.1 Hintergrund modularisierter Software	109
	5.1.1 Schnittstelle von Modulen	109
	5.1.2 Dependency Injection	110
	5.1.3 Modularität ohne Schnittstellen	112
	5.1.4 Modularity Patterns in diesem Kapitel	114
	5.2 Grundlagen von Declarative Services	114
	5.2.1 Declarative Services als Dependency-Injection-Framework	116
	5.3 Entkopplung in der Beispielanwendung	116
	5.3.1 Entkopplung der Datenquellen	119
	5.3.2 Nachstellen des Beispiels	122
	5.3.3 Laufzeitdynamik von Datenquellen	122
	5.4 Exkurs: Zwei weitere SOLID-Prinzipien	125
	5.4.1 Single-Responsibility-Prinzip für Module	126
	5.4.2 Open-Closed-Prinzip für Module	126
	5.5 Hierarchien in der Beispielanwendung	129
	5.6 Schnittstellen in Modulen	131
	5.7 Zusammenfassung	132
	6 Systemarchitektur: Schichten	135
	6.1 Hintergrund von Schichten in der Architektur	135
	6.1.1 Schichtenarchitektur	136
	6.1.2 Schichten in den Ebenen der Architektur	137
	6.1.3 Modularity Patterns in diesem Kapitel	138
	6.2 Entkoppelte Komponenten in der Beispielanwendung	138
	6.2.1 Arbeit mit der OSGi Service Registry	143
	6.2.2 Nachstellen des Beispiels	144
	6.3 Gruppierung von Bundles	144
	6.3.1 Eclipse Feature	145
	6.3.2 Application im Apache-Aries-Projekt	145
	6.3.3 OSGi-Subsystem-Spezifikation	146
	6.3.4 Vergleich	146
	6.4 Schichtenarchitektur mit OSGi	147
	6.4.1 Arten der Abhängigkeiten zwischen Schichten	149
	6.4.2 Schichten in der Beispielanwendung	152
	6.4.3 Data Transfer Objects (DTO) in den Schichten	154
	6.4.4 Testen der einzelnen Schichten	155
	6.5 Exkurs: Testbarkeit	158
	6.5.1 Prinzip: Dependency Injection	159
	6.5.2 Prinzip: Vermeidung von globalem Zustand	160
	6.5.3 Prinzip: Law of Demeter	161
	6.6 Zusammenfassung	162
	7 Systemarchitektur: Erweiterbarkeit	163
	7.1 Hintergrund von Schnittstellen	163
	7.1.1 Schnittstellendesign	164
	7.1.2 Ersetzbarkeit	169
	7.1.3 Modularity Patterns in diesem Kapitel	169
	7.2 Schnittstellen in der Beispielanwendung	170
	7.2.1 Beispiel des API-Designs	172
	7.2.2 Anwendung auf OSGi	174
	7.3 Erweiterung der Schnittstellen	176
	7.3.1 Abstrakte Klassen	177
	7.3.2 Data Transfer Object (DTO)	179
	7.3.3 Schnittstellenevolution	180
	7.3.4 Unterschiede zwischen API- und SPI-Evolution	182
	7.4 Erweiterbarkeit mit OSGi	182
	7.4.1 Design von Schnittstellen in Modulen	183
	7.5 Ersetzbarkeit von Implementierungen	184
	7.6 Kohäsion in der Beispielanwendung	186
	7.7 Zusammenfassung	188
	8 Systemarchitektur: Wiederverwendbarkeit entkoppelter Komponenten	191
	8.1 Hintergrund entkoppelter wiederverwendbarer Komponenten	191
	8.1.1 Abhängigkeiten zu externen Komponenten	192
	8.1.2 Gemeinsam genutzte Aspekte	192
	8.1.3 Modularity Patterns in diesem Kapitel	196
	8.2 Entkopplung von externen Abhängigkeiten	196
	8.2.1 Ein Adapter für eine externe Komponente in der Beispielanwendung	198
	8.2.2 Weiterentwicklung mit externen Komponenten	201
	8.2.3 Nachstellen des Beispiels	202
	8.3 Gemeinsam genutzte Aspekte	203
	8.3.1 Validierung	204
	8.3.2 Transaktionen	206
	8.4 Zusammenfassung	207
	9 Systemarchitektur: Funktionale Entkopplung	209
	9.1 Hintergrund funktionaler Entkopplung	209
	9.1.1 Parallele Verarbeitung im System	210
	9.1.2 Versionierung von Modulen	216
	9.1.3 Modularity Patterns in diesem Kapitel	218
	9.2 Parallele Verarbeitung in der Beispielanwendung	218
	9.2.1 Nachrichtenbasierte Verarbeitung	219
	9.2.2 Nachstellen des Beispiels	224
	9.2.3 Exkurs: Weitere Konzepte der parallelen Verarbeitung	225
	9.3 Versionierung in der Beispielanwendung	229
	9.3.1 Neue Implementierungen	230
	9.3.2 Änderungen an einer Schnittstelle	232
	9.3.3 Umsetzung im Projekt	238
	9.3.4 Vorteile der Versionierung	241
	9.3.5 Nachstellen des Beispiels	241
	9.4 Zusammmenfassung	242
	10 Komponentenarchitektur: Frameworks	243
	10.1 Hintergrund der Frameworks	244
	10.1.1 Geschichte der Frameworks	244
	10.1.2 Frameworks für Dependency Injection	246
	10.1.3 Java EE	247
	10.1.4 Maven	249
	10.1.5 Vergleich der Frameworks bezüglich Modularität	250
	10.2 Umsetzung der Beispielanwendung mit CDI	257
	10.2.1 Struktur der Beispielanwendung	258
	10.2.2 Anpassungen an Weld	258
	10.3 Umsetzung der Beispielanwendung mit Spring	263
	10.3.1 Struktur der Beispielanwendung mit Spring	263
	10.4 Umsetzung der Beispielanwendung mit Maven	267
	10.5 Nachstellen des Beispiels	268
	10.6 Exkurs: Verwendung von OSGi	269
	10.6.1 Eclipse	269
	10.6.2 JBoss Application Server	269
	10.6.3 GlassFish	269
	10.6.4 IBM WebSphere	270
	10.7 Zusammenfassung	270
	11 Systemarchitektur: Product Line Engineering	273
	11.1 Hintergrund zu Product Line Engineering	273
	11.1.1 Domänen- und Anwendungsentwicklung	274
	11.1.2 Variabilität	275
	11.1.3 Variabilität und Schnittstellen	276
	11.2 Anwendung von PLE auf die Beispielanwendung	276
	11.2.1 OSGi und PLE	278
	11.2.2 Core Assets in OSGi	279
	11.2.3 Variabilität in OSGi – Extension Point	280
	11.2.4 Variabilität in OSGi – Konfiguration	282
	11.2.5 Variabilität in OSGi – DSL	283
	11.3 Mehrere Produkte	283
	11.4 Nachstellen des Beispiels	286
	11.5 Zusammenfassung	287
	12 Systemarchitektur: Repository	289
	12.1 Hintergrund von Repositories	289
	12.1.1 Anwendungsfälle für ein Repository	290
	12.1.2 Modularity Patterns in diesem Kapitel	291
	12.2 Ein Repository für OSGi	291
	12.2.1 Verwendung von p2 in Eclipse	292
	12.3 Das p2-Repository für die Beispielanwendung	294
	12.3.1 Abhängigkeiten zwischen Features	295
	12.3.2 Eclipse-Support für Update-Site und Features	297
	12.4 Verschiedene Einsatzmöglichkeiten	298
	12.4.1 Verwendung von p2 per API	299
	12.5 Maven-Repository	301
	12.6 Zusammenfassung	302
	13 Schlusswort	305
	13.1 Zusammenfassung	305
	13.1.1 Anwendung der Modularitätsstufen	306
	13.1.2 Einordnung von OSGi bezüglich Produktivität	308
	13.2 Ausblick	309
	A Appendix A: Tools zur Architekturvalidierung	311
	A.1 Korrektheit	311
	A.1.1 FindBugs	312
	A.1.2 PMD	312
	A.2 Metriken	312
	A.2.1 Eclipse Metrics	313
	A.3 Redundanz	313
	A.3.1 CPD	313
	B Appendix B: Projekt Jigsaw	315
	B.1 Designprinzipien	315
	B.2 Definitionen	316
	B.2.1 Modul	316
	B.2.2 Auflösung	316
	B.2.3 Phasen	316
	B.3 Moduldeklaration	316
	B.3.1 Exports	317
	B.3.2 Abhängigkeiten	318
	B.3.3 Services	318
	B.4 Vergleich mit OSGi	319
	C Appendix C: OSGi in der Praxis	321
	C.1 Lifecycle von Bundles	321
	C.2 Statusinformationen eines OSGi-Laufzeitsystems	323
	Referenzen	325
	Index	329
	A	329
	B	329
	C	329
	D	329
	E	329
	F	329
	G	330
	I	330
	J	330
	K	330
	L	330
	M	330
	N	330
	O	330
	P	330
	R	331
	S	331
	T	331
	V	331
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von: Ulf Fildebrandt

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