Từng bước lập trình cho DTDD J2ME – Phần 8




Các vấn đề thiết kế ứng dụng Enterprise không dây áp dụng công nghệ Java
Mô hình lập trình cơ bản

Hình 1 biểu diễn cấu trúc tổng quát của một ứng dụng enterprise không dây điển hình, bao gồm một thiết bị J2ME và một server J2EE.

Hình 1. Kiến trúc mức cao của một ứng dụng enterprise Java không dây.

Kiến trúc của một ứng dụng enterprise phục vụ các client không dây cũng tương tự như của một ứng dụng J2EE chuẩn:

Một client ứng dụng sử dụng MIDP hay được gọi là MIDlet client, cung cấp giao diện người dùng trên thiết bị di động. MIDlet giao tiếp với một Java servlet, thường là thông qua HTTP, và trên một kênh truyền bảo mật khi cần thiết.

Servlet dịch yêu cầu từ MIDlet, và tới lượt nó, gởi yêu cầu đến các thành phần EJB. Khi các yêu cầu được thỏa mãn, servlet phát sinh một hồi đáp cho MIDlet.

Các thành phần EJB, hay các enterprise beans, bao bọc logic nghiệp vụ của ứng dụng. Một trình chứa EJB cung cấp các dịch vụ chuẩn như giao tác, bảo mật, và quản lý tài nguyên để các nhà phát triển có thể tập trung vào việc thực hiện logic nghiệp vụ.

Các thành phần servlet và EJB có thể sử dụng các API bổ sung để truy xuất dữ liệu và dịch vụ. Ví dụ, chúng có thể sử dụng JDBC API để truy xuất cơ sở dữ liệu quan hệ, hay JavaMail API để gởi e-mail cho người dùng.

Hỗ trợ nhiều loại client

Nền tảng J2EE nhấn mạnh vào các thành phần có thể tái sử dụng. Ứng dụng có thể dùng các thành phần này để hỗ trợ nhiều loại client mà không (hay ít) ảnh hưởng đến logic nghiệp vụ chính của ứng dụng. Hình 2 biểu diễn kiến trúc của một ứng dụng với client J2ME và client trình duyệt.

Hình 2. Kiến trúc mức cao của một ứng dụng J2EE hỗ trợ client J2ME và client trình duyệt

Các vấn đề khi thiết kế và thực hiện
Ta xem xét một số vấn đề khi thiết kế và thực hiện các ứng dụng enterprise không dây.

Xây dựng ứng dụng không dây có những ràng buộc đặc thù. Và khi thiết kế các ứng dụng không dây, ta sẽ gặp phải ba vấn đề sau: ràng buộc thiết kế (design constraint), thông điệp (messaging), và trình diễn (presentation).

Ràng buộc thiết kế (Design Constraint)
Hạn chế của các thiết bị di động dẫn đến nhiều ràng buộc khi thiết kế các ứng dụng không dây. Các ứng dụng này phải cung cấp các giao diện có ích và tiện lợi trong khi phải đối mặt với kích thước màn hình, khả năng nhập liệu, sức mạnh xử lý, bộ nhớ, lưu trữ, và thời gian sử dụng nguồn pin bị hạn chế.

Nhất là các ứng dụng enterprise không dây càng bị ràng buộc, bởi vì chúng dựa vào mạng. Các hạn chế do mạng di động ảnh hưởng đến ứng dụng di động nhiều hơn so với trình duyệt Web thông thường. Nói chung, các thiết bị di động sẽ gặp phải các vấn đề sau:

Độ trễ cao

Băng thông hạn chế

Kết nối không liên tục

Để giải quyết các ràng buộc này, client MIDP có thể sử dụng các cách sau:

Chỉ kết nối vào mạng khi cần thiết.

Chỉ sử dụng dữ liệu đúng mức cần thiết.

Phải có khả năng sử dụng khi đã ngắt kết nối.

Truyền thông điệp
Mặc dù MIDP không có các cơ chế truyền thông client/server phức tạp, như Java Remote Method Invocation (RMI) hay Java API for XML-based Remote Procedure Calls (JAX-RPC), các nhà phát triển vẫn có thể thiết kế một giao thức truyền thông điệp sử dụng định dạng và cách trao đổi theo ý mình.

Đối với hầu hết các ứng dụng, HTTP xứng đáng là một giao thức truyền thông điệp cơ bản, và nó được ưa chuộng hơn so với các phương thức truyền thông khác (ví dụ như dựa trên socket hay datagram) vì các lý do sau đây:

Tất cả các thiết bị MIDP phải hỗ trợ lập trình mạng MIDP. Do đó, các ứng dụng chỉ dựa vào HTTP sẽ có tính khả chuyển trên các thiết bị khác nhau. Mặt khác, không phải tất cả các thiết bị MIDP đều hỗ trợ truyền thông dựa trên packet hay datagram, do đó các ứng dụng sử dụng các phương thức này không bảo đảm tính khả chuyển.

HTTP có khả năng bảo mật tường lửa (firewall). Hầu hết server được tách biệt khỏi client di động bằng firewall, và HTTP là một trong số ít các giao thức mà hầu hết các firewall đều cho phép đi qua.

Các API lập trình mạng của Java làm cho lập trình HTTP dễ dàng hơn. MIDP hỗ trợ HTTP 1.1 và các API để phát sinh các GET, POST và HEAD request, các thao tác header cơ bản, và cơ chế luồng cho thông điệp. Trong khi đó, API cho Java servlet, cung cấp khả năng xử lý HTTP request và sinh các HTTP response khá mạnh.

Khi một MIDP client liên lạc với một Java servlet thì các sự việc sau xảy ra:

Client mã hóa application request và đóng gói nó vào một HTTP request. Các Content-Type và Content-Length header phải được thiết lập để bảo đảm các gateway trung gian xử lý request đúng đắn.

Servlet nhận HTTP request và giải mã application request. Server hay một thành phần khác (ví dụ như enterprise bean) thực hiện công việc xác định bởi application request.

Servlet mã hóa application response và đóng gói nó vào một HTTP response. Content-Type và Content-Length header cũng phải được thiết lập đúng để bảo đảm các gateway trung gian xử lý response đúng đắn.

Client nhận HTTP response và giải mã application response chứa trong đó. Client có thể thiết lập một hoặc nhiều đối tượng và thực hiện một số công việc trên các đối tượng cục bộ này.

Thiết kế định dạng thông điệp (Message Format)
Cách định dạng application request và response là tùy thuộc vào lập trình viên. Các lựa chọn rơi vào hai cách sau:

Một cách là dùng định dạng nhị phân. Các thông điệp nhị phân có thể được đọc và ghi sử dụng các lớp DataInputStream và DataOutputStream trong gói java.io.

Trên thực tế, sử dụng các thông điệp này đạt được hiệu quả trao đổi bởi vì tải được rút gọn. Chú ý rằng để tiết kiệm không gian, các thông điệp phải thỏa mãn tính tự miêu tả (self-descriptive). Do đó, định dạng của thông điệp phải được biết cả ở client và server, và do đó chúng gắn chặt với nhau.

Cách khác là sử dụng Extensible Markup Language (XML). Trong khi nền tảng J2EE cung cấp rất nhiều hỗ trợ cho XML (đặc biệt là trong Web service), thì đặc tả MIDP không yêu cầu hỗ trợ XML, mặc dù các nhà phát triển có thể thêm hỗ trợ XML vào ứng dụng MIDP bằng cách kết hợp các thư viện bổ sung.

Để phân tích và xử lý tài liệu XML, các nhà phát triển có thể lựa chọn nhiều cách thực hiện, bao gồm hai mô hình xử lý phổ biến, Document Object Model (DOM) và Simple API for XML (SAX). (SAX và các bộ phân tích dựa trên sự kiện khác thích hợp hơn DOM khi áp dụng cho các thiết bị di động với bộ nhớ và tốc độ xử lý bị hạn chế). Các thư viện RPC dựa trên XML cũng được cung cấp, bao gồm các bộ phân tích dựa trên đặc tả Simple Access Object Protocol (SOAP).

Tuy nhiên khi sử dụng định dạng XML, ngoài việc chi phí cho kích thước và băng thông, còn có chi phí không nhỏ về bộ nhớ, xử lý và lưu trữ.

Liên quan đến truyền thông điệp, ta có các vấn đề sau:

Liên lạc an toàn (Communicating Securely)
Các client MIDP có thể dựa vào một số cơ chế giống các cơ chế dùng để hỗ trợ liên lạc an toàn giữa các ứng dụng J2EE và các client trình duyệt Web.

Server ứng dụng J2EE và nhiều thiết bị MIDP hỗ trợ HTTP trên Secure Sockets Layer (SSL). Các thiết bị MIDP sử dụng secure HTTP để xác thực với server và tiến hành trao đổi an toàn với server đó. Khung kết nối tổng quát (Generic Connection Framework) trong MIDP cho phép người lập trình mở kết nối secure HTTP chỉ đơn giản bằng cách gọi phương thức Connector.open() với URL bắt đầu bằng https.

Để xác thực ở phía client, các MIDP client dựa vào việc xác nhận do ứng dụng quản lý, có thể dựa vào cơ chế tự đăng ký. Nói cách khác, MIDP client gởi thông tin ủy nhiệm (ví dụ như tên đăng nhập và mật khẩu) đến ứng dụng J2EE, và ứng dụng sẽ xác nhận các thông tin này, có thể bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu.

Quản lý giao tác
Nền tảng J2EE hỗ trợ giao tác theo nhiều cách. Các nhà phát triển có thể quản lý giao tác một cách thủ công sử dụng Java Transaction API, hoặc dựa vào server J2EE để quản lý các giao tác đó một cách tự động. Enterprise bean thông thường có thực hiện giao tác, nhưng các thành phần nghiệp vụ trong tầng Web cũng có thể thực hiện giao tác.

Khi thiết kế một MIDP client, nhà phát triển nên quan tâm đến việc giao tác không thể trải qua nhiều HTTP request (Các client trình duyệt cũng bị ảnh hưởng bởi giới hạn này). Nếu một request xác định bất kỳ hoạt động nào yêu cầu một giao tác, thì các hoạt động được xử lý như một đơn vị nguyên tử; trước khi trả về response, tất cả các hoạt động đều đã được thực hiện, hoặc không có hoạt động nào được thực hiện.

Do đó, nếu một MIDP client muốn hoàn lại một request, thì nó không thể đưa ra một rollback trong request kế tiếp, bởi vì request kế tiếp sẽ nằm trong một ngữ cảnh giao tác khác. Thay vào đó, ứng dụng phải sử dụng một giao tác bù (compensating transaction) để hoàn lại request đó.

Quản lý lỗi
Khi server J2EE không thể thực hiện request cho MIDP client, nó cần phải thông báo điều này cho client. Mặc dù chương trình của server có thể sử dụng cơ chế quản lý ngoại lệ của Java để xử lý lỗi cục bộ, nó không thể sử dụng cơ chế này để thông báo lỗi cho MIDP client khi liên lạc trên mạng. Nói cách khác, lập trình viên không thể cài đặt một khối try-catch trong mã client để bắt trực tiếp ngoại lệ được ném ra từ server. Thay vào đó, họ phải tổ chức một cơ chế thông báo lỗi vào giao thức truyền thông điệp của họ.

Một cách là dành một phần cố định trong mỗi response của ứng dụng cho một mã trạng thái thể hiện là request của ứng dụng có thành công hay không. Ví dụ, khi sử dụng truyền thông điệp nhị phân, hai byte đầu tiên có thể dành cho mã trạng thái số nguyên. Khi sử dụng HTTP, các nhà phát triển ứng dụng có thể dùng mã trạng thái của HTTP response để thể hiện thành công hay thất bại ở mức truyền thông. Ví dụ, mã trạng thái của 200 (“OK”) có thể dùng để chỉ thành công, trong khi mã trạng thái 500 (“Internal Server Error”) có thể dùng để chỉ thất bại.

Các chiến lược về trình diễn (presentation)
Người dùng tương tác với ứng dụng càng tập trung và trực tiếp, thì người dùng càng có dễ dàng sử dụng. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quyết định cho các ứng dụng không dây do màn hình hiển thị và khả năng nhập liệu của các thiết bị di động bị hạn chế.

Các nhà phát triển có thể sử dụng một vài chiến lược để làm cho các ứng dụng không dây có kết nối mạng tăng tính hữu dụng hơn: thực hiện kiểm tra ở phía client, cung cấp biểu thị diễn tiến, cho phép ngắt các hoạt động, và cá nhân hóa ứng dụng. Ta sẽ nghiêng cứu các chiến lược này.

Thực hiện kiểm tra ở phía client
Việc kiểm tra nhập liệu ở phía client là một phương thức tốt để giảm việc gọi đến server. Xét một form đặt hàng, có các trường thông tin thẻ tín dụng. Một MIDlet có thể không thể kiểm tra thông tin này một mình nó được, nhưng chắc chắn nó có thể áp đặt một số phương cách kiểm tra đơn giản để xác định thông tin đó có hợp lệ hay không. Ví dụ, nó có thể kiểm tra tên chủ thẻ không thể là null, hoặc chỉ số thẻ phải có đủ các con số. Nếu dữ liệu nhập được qua các bước này, client sẽ chuyển chúng đến server. Server có thể xử lý các công việc phức tạp hơn, ví dụ như kiểm tra số thẻ tín dụng đó có thật sự thuộc về chủ thẻ hay không hoặc chủ thẻ đó còn đủ tiền hay không.

Bằng cách thực hiện việc kiểm tra nhập liệu ở phía client, các MIDlet có thể tránh việc liên lạc không cần thiết đến server. Các MIDlet có thể chủ động hơn để tránh việc nhập liệu không hợp lệ. Ví dụ có thể giới hạn việc nhập số điện thoại bằng cách sử dụng trường nhập ràng buộc số, do đó các số điện thoại không phải là số sẽ không thể được gởi đến server.

Cung cấp biểu thị diễn tiến (process indicator)
Bởi vì các hoạt động kết nối mạng tốn nhiều thời gian, ứng dụng nên cung cấp cho người dùng một thông tin phản hồi về diễn tiến của hoạt động đó. Ví dụ có thể đưa ra một hoạt hình hoặc gauge để biểu thị diễn tiến. Biểu thị diễn tiến này dùng cho các hoạt động kéo dài, ví dụ như khi download danh sách các trường trên mạng.

Cho phép ngắt hoạt động
Cho phép người dùng có khả năng ngắt các hoạt động kéo dài giúp họ giữ việc điều khiển ứng dụng. Các biểu thị diễn tiến có thể có thêm một nút nhấn ngừng. Biểu thị này sẽ lắng nghe sự kiện của nút nhấn ngừng, và khi nhấn nút ngừng màn hình hiển thị sẽ ngay lập tức chuyển sang màn hình trước đây.

Cần chú ý rằng, không phải tất cả các hoạt động đều có thể dừng. Ví dụ, không nên dừng việc tạo một tài khoản người dùng trên server và lưu lại trên client. Hai công việc này nên thực hiện như là một hoạt động chung hoặc là không thực hiện cả hai. Nếu hoạt động bị ngắt, sẽ có thể dẫn đến sự không thống nhất giữa dữ liệu của client và server.

Cá nhân hóa ứng dụng
Khái niệm cá nhân hóa (personalization) chỉ khả năng một dịch vụ thích ứng với thông tin mà nó biết về người dùng. Thông thường, nhiều thông tin của người dùng, chẳng hạn như địa chỉ, mã ZIP, hay màu sắc ưa thích, sẽ không thay đổi từ phiên làm việc này sang phiên làm việc khác. Bởi vì các dữ liệu này là ổn định, ứng dụng có thể dùng nó để cá nhân hóa việc sử dụng của người dùng.

Việc cá nhân hóa một dịch vụ là có lợi vì hai lý do sau:

Nó giảm việc yêu cầu nhập liệu. Người dùng sẽ chán nếu phải nhập đi nhập lại các thông tin này mỗi lần sử dụng dịch vụ.

Nó sẽ rút ngắn dòng chảy công việc (workflow). Người dùng có thể nhập thông tin tài khoản vào lần đầu, và client sẽ giữ lại thông tin đăng nhập của họ. Trong các lần sử dụng sau đó, người dùng có thể lựa chọn tự động đăng nhập mà không phải qua màn hình đăng nhập.

Trong khi trạng thái phiên làm việc có thể xem là thông tin tạm thời, thì dữ liệu cá nhân hóa sẽ có tính bền vừng. Lưu dữ liệu bền vững này ở đâu là tùy vào người phát triển ứng dụng.

Khi quyết định lưu trữ dữ liệu cá nhân hóa, các nhà phát triển phải xem xét các câu hỏi sau:

Dữ liệu cá nhân hóa có thường xuyên ảnh hưởng đến client request không? Ví dụ, ứng dụng đặt vé sẽ liệt kê các rạp dựa vào mã vùng của người dùng. Server lưu trữ mã vùng này, do đó client không cần phải gởi lại mã vùng mỗi lần nó gởi yêu cầu. Tuy nhiên cũng nên cho phép người dùng có thể bỏ qua mã vùng này, ví dụ khi họ sang thăm một vùng khác.

Thông tin cá nhân hóa có khả năng sử dụng giữa nhiều loại client hay không? Ví dụ, người dùng sử dụng ứng dụng đặt vé trên điện thoại di động có thể muốn truy xuất cùng ứng dụng đó qua Web. Khi đó, họ có thể muốn dữ liệu cá nhân sẽ có sẵn để tránh việc nhập lại nó qua Web.

Quyết định nơi để lưu dữ liệu cá nhân hóa không phải luôn luôn là một quyết định lựa chọn một trong hai. Dữ liệu cá nhân hóa có thể được lưu chồng ở cả client và server. Khi dữ liệu cá nhân hóa được lưu chồng trên cả client và server, ứng dụng có thể cần phải có thêm một số tính năng để đồng bộ hóa dữ liệu này. Các nhà phát triển được khuyên là nên cân nhắc đến chi phí của việc thực hiện các tính năng này.

Lê Ngọc Quốc Khánh (step2 – JavaVietnam.org)

Gửi phản hồi

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s