O Desenvolvimento de Aplicações WEB

Joao Gualberto R. Araujo <jgra@ufba.br>

Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP)

Introducao
A Arquitetura de Serviços Intranet (WEB)
A Plataforma Ativa da Microsoft
Linguagens de Script
Os Componentes ActiveX
ActiveX Scripting
Carga de Componentes ActiveX
Características Principais dos Componentes ActiveX
JAVA e ActiveX
Common Gateway Interface (CGI)
Internet Server Application Program Interface (ISAPI)
Active Server Pages (ASP)
Conclusão
Referências
Sites Relacionados

Neste documento, trata-se de temas relativos ao desenvolvimento de aplicações para o ambiente WEB. O nome WEB vem do termo mais amplo World Wide Web (WWW) que representa um sistema de informações mundial distribuido, onde as informações são "ligadas" umas `as outras por links de hipertexto. Desenvolvimentos mais recentes desta tecnologia tem permitido distribuir, junto com as informações, objetos e programas que realizam atividades junto ao cliente consumidor da informação. Alem disto, os servidores estão ganhando novas capacidades que os tem permitido também executar programas, acessar bancos de dados corporativos e se comunicar com outros objetos da rede. Esta nova filosofia de trabalho e desenvolvimento de aplicações é que esta' sendo tratada neste material como Ambiente de Desenvolvimento WEB.

Introducao

O trabalho de desenvolvimento de aplicações para WEB modifica uma serie de conceitos que estamos acostumados a lidar no nosso dia a dia. A aplicação WEB executa num ambiente distribuido, onde cada parte que compõe o programa esta' localizada em uma maquina diferente. O programador, e o programa, nem sempre tem consciência deste fato.

As aplicações desenvolvidas utilizando o paradigma cliente-servidor ja' vivenciam hoje uma parte desta experiência, onde a parte relativa `a interface com o usuário reside na estação do cliente e a parte de acesso aos dados, no servidor de banco de dados. A lógica da aplicação pode ficar dividida entre o cliente e o servidor. Esta é uma arquitetura em dois níveis, como será' visto mais adiante.

As aplicações WEB utilizam uma arquitetura multinivel onde as funções executadas pelas aplicações podem estar distribuídas por uma rede de computadores. Elas fazem uso de uma infra-estrutura de rede que é o padrão atual adotado pela Internet.

Nas seções seguintes, são introduzidos os conceitos associados `arquitetura Internet/WEB, e são apresentadas às propostas da Microsoft para aumentar o poder de desenvolvimento de aplicações e distribuição nesta plataforma. Por fim, faz-se uma breve introdução ao uso de algumas ferramentas para a criação de aplicações WEB.

A Arquitetura de Serviços Intranet (WEB)

Conforme já é sabido, os serviços WEB utilizam a infra-estrutura de redes existente para disponibilizarão de informações e aplicações para o usuário. Para o cliente e o servidor WEB a topologia da rede é irrelevante pois isto e tratado pelo protocolo TCP/IP.

No nível de serviços, os elementos são organizados da seguinte forma: de um lado está o cliente WEB, ou browser, que solicita dados ao servidor WEB, recebe as respostas, formata a informação e a apresenta ao usuário. Do outro lado, está o servidor WEB que recebe as requisições, lê os dados (paginas HTML) do disco e as retorna para o cliente.

Esta é a forma original de funcionamento da WEB e que proporciona apenas paginas de conteúdo estático, ou seja, uma vez programadas, apresentam sempre a mesma informação.

A forma encontrada para modificar esta situação e permitir a criação de paginas dinâmicas foi a seguinte: o usuário entra com informações através do browser utilizando formulários HTML. O browser repassa as informações ao servidor WEB que executa um programa transferindo-lhe as informações vindas do cliente. O programa remoto (serve-rside gateway program) trata as informações e retorna uma pagina HTML criada dinamicamente. Esta pagina é passada ao servidor que a entrega ao cliente. O padrão para comunicação entre o servidor WEB e o "Server-side gateway program" é conhecido como CGI (Common Gateway Interface).

A Interface CGI explicita como os dados devem ser passados do servidor WEB para o programa e como o este deve devolver os dados ao servidor WEB. Alem disto, especifica variáveis de ambiente que devem ser criadas pelo servidor e que podem ser acessadas pelo programa. Estas variáveis contem o endereço IP do usuário remoto, o tipo de browser que ele utiliza, dados para autenticação do usuário, dentre outros.

Os programas escritos para ser executados por servidores WEB são também conhecidos como scripts CGI. Os scripts CGI implementam a lógica do negocio e, muitas vezes, o acesso aos dados de uma aplicação WEB, pois podem acessar dados armazenados no servidor ou fazer chamadas a um servidor de banco de dados local ou remoto, permitindo o acesso `as informações da empresa.

Nesta arquitetura, tem-se programas sendo executados no servidor WEB e em outras maquinas da rede, como o servidor de banco de dados. Só' falta agora serem colocados programas para executar no cliente. A execução de programas no cliente torna o browser mais independente do servidor. Sem isto, qualquer operação realizada pelo cliente tem que ser validada e executada pelo servidor, pois o browser não possui nenhuma inteligência.

Os programas que executam no browser, normalmente, são scripts (VBScript ou JavaScript) que tem a capacidade de perceber os eventos causados pelo usuário e responder de forma apropriada. Eles são embutidos no código HTML e o seu código fonte pode ser visualizado pelo usuário, pois não é um código compilado. Os scripts interagem muito com todos os elementos que formam uma pagina HTML.

Outro tipo de programa que pode ser executado no cliente são os programas escritos na linguagem JAVA, que será' descrita em maiores detalhes mais a frente.

Em JAVA, é possível escrever aplicações completas, inclusive acessando bancos de dados relacionais independentemente do servidor WEB, bem como é possível implementar os níveis de interface com o usuário e de lógica do negocio, utilizando um servidor de banco de dados para implementar o nível de acesso aos dados.

A Plataforma Ativa da Microsoft

A Microsoft, como parte da sua estratégia para Internet/Intranet, está lançando no mercado a idéia da Plataforma Ativa Microsoft. Segundo a própria fabricante, pelo menos na visão do seu departamento de Marketing, trata-se de uma arquitetura aberta de software, para disponibilizar conteúdo rico e aplicações através da Internet e Intranets.

Tecnicamente, a plataforma ativa combina uma serie de tecnologias para criar sistemas de software distribuídos baseados em componentes, ou objetos. Cada componente é um pedaço de software que possui informações e implementa serviços necessários a uma ou mais aplicações, podendo residir em uma maquina da rede e ser acessado por outros de forma independente da sua localização. Os componentes implementam serviços dos vários níveis de uma arquitetura multitier: apresentação, lógica do negocio e acesso aos dados.

O objetivo maior desta tecnologia é permitir, com o passar do tempo, o desenvolvimento de aplicações em escalas de tempo bastante reduzidas. Todo o desenvolvimento será calcado na idéia da reutilização de componentes já existentes para a criação de novas aplicações. Antes de implementar algo novo, os projetistas de software devem procurar verificar se já não existem componentes prontos para atender `aquela situação especifica. Estes componentes podem estar disponíveis dentro da própria organização ou podem ser adquiridos de terceiros.

Os componentes podem estar presentes nas interfaces com o usuário (browser), implementando a lógica do negocio junto ao servidor WEB ou distribuídos pela rede e realizando atividades de acesso aos dados, utilizando bases de dados em qualquer formato.

Este conjunto de tecnologias que vão permitir o desenvolvimento de aplicações distribuídas baseadas no conceito da WEB é normalmente chamado de ActiveX. Os componentes que aderem a estas especificações são conhecidos como componentes ActiveX.

O padrão para construção de componentes ActiveX é especificado pelo Component Object Model (COM). O COM especifica uma serie de serviços (interfaces) que devem ser implementadas pelos componentes para que eles possam se integrar com facilidade em qualquer tipo de aplicação. Um objeto COM pode, por exemplo, ser incorporado dinamicamente a uma aplicação como o Microsoft Word ou Internet Explorer, que são conhecidos como "containers" de objetos.

A Plataforma Ativa Microsoft utiliza recursos já existentes na WEB

e complementa-os com a idéia dos componentes ActiveX.

A arquitetura proposta é a seguinte: de um lado está o chamado cliente ativo, que e um browser, com a capacidade de apresentar paginas HTML, executar programas em JAVA, conter componentes ActiveX e executar scripts (VBScript ou JavaScript) que controlam todos estes elementos. As linguagens de script tem um papel extremamente importante, pois elas formam a cola que une os componentes (ActiveX e JAVA) para criar uma aplicação para o usuário. São elas que ativam os componentes ActiveX/JAVA solicitando-lhes serviços de acordo com as escolhas dos usuários.

Do outro lado, está o servidor ativo, que é um servidor WEB com a capacidade de ler e entregar paginas HTML estáticas e executar scripts que utilizam componentes ActiveX para realizar atividades.

Deve ser observada a simetria entre o cliente ativo e o servidor ativo. Ambos tem a capacidade de lidar com os mesmos elementos, sendo que o servidor não executa nenhuma atividade de apresentação de interface para o usuário. Os componentes que são utilizados pelo servidor implementam a lógica do negocio e o acesso aos dados. Já no cliente ativo, executam os componentes que implementam a interface da aplicação.

Os componentes ActiveX podem residir no mesmo servidor ou podem ser distribuídos pela rede. O padrão para criação de objetos distribuídos é conhecido como DCOM (Distributed Component Object Model).

Espera-se que esta tecnologia permita aos desenvolvedores de software criar aplicações distribuídas, utilizando um browser, que é independente de arquitetura, e reutilizando componentes pré-programados.

Linguagens de Script

As linguagens de script (script languages) são assim chamadas por serem linguagens de programação simples sem muitas das restrições associadas `as linguagens mais complexas. Nas linguagens de script, o tratamento dos tipos das variáveis é bastante simplificado para o programador, pois estas não possuem tipos fixos e assumem aqueles dos valores que lhes são atribuídos. Elas são interpretadas em tempo de execução ao invés de compiladas para posterior execução.

Muitas vezes, as linguagens de script são subconjuntos mais simples de linguagens existentes, como e o caso do VBScript e do JAVAScript. Ambas tem o mesmo potencial de utilização na WEB apesar de usarem sintaxes diferentes.

Programas feitos em VBScript/JAVAScript podem ser inseridos em

qualquer pagina HTML através do comando

Os Componentes ActiveX

Tratam-se de objetos programados de acordo com o padrão COM (Component Object Model) já mencionados. Este padrão define uma serie de interfaces (serviços) que os objetos devem implementar para que possam ser reutilizados em aplicações diversas. O padrão COM utiliza o formato de objetos OLE para implementar as suas interfaces.

Os objetos ActiveX expõem para o mundo externo um conjunto de atributos e operações (serviços) que ele pode realizar. Pelo fato de seguirem o padrão COM eles podem ser executados em qualquer aplicação que suporte este padrão. Hoje em dia, é possível utilizar objetos COM no Internet Explorer, Servidor WEB IIS ou no desktop do próprio WINDOWS.

Nem todas as interfaces especificadas no padrão COM são implementadas nos componentes ActiveX. Assim, estes tornam-se menores e mais rápidos, de forma que a sua transferência na rede e execução são otimizadas.

ActiveX Scripting

Os componentes ActiveX podem ser embutidos em paginas HTML e seus atributos e serviços podem ser acessados através das linguagens de script, como o VBScript. Os componentes ActiveX também podem ser utilizados no servidor WEB através das linguagens de script. A diferença maior entre os componentes ActiveX que rodam no browser dos que rodam no servidor é que os primeiros podem possuir interface com o usuário, enquanto que os últimos não devem possuir este recurso.

Cada objeto ActiveX, inserido em uma pagina HTML, recebe uma identificação e é acessado pelo VBScript através desta identificação, assim como qualquer campo de um formulário. O tratamento dos eventos que ocorrem nos componentes ActiveX também pode ser feito em VBScript na própria pagina HTML. O tratamento destes eventos é similar ao tratamento de eventos no Visual Basic: basta definirmos funções que tenham o mesmo nome do componente seguido do evento a ser tratado.

O objeto acima é identificado pelo nome CommandButton3. A função abaixo trata o evento do clique do mouse sobre o botão.

Neste exemplo, o pressionamento do botão fará' com que o browser carregue a Home Page da Universidade Federal da Bahia.

Carga de Componentes ActiveX

Quando um componente ActiveX é encontrado em uma pagina HTML, o browser verifica se aquele componente já encontra-se instalado na maquina do cliente e se a versão existente é compatível com a versão especificada na pagina. Se estas condições são satisfeitas, o browser utiliza o componente já instalado, sem a necessidade de transferências pela rede. Caso contrario, o browser inicia a transferência do objeto. Os componentes ActiveX podem ser disponibilizados em arquivos DLL (Bibliotecas de Ligação Dinâmica) ou arquivos OCX (ActiveX Component Object). Este arquivo é instalado na maquina do usuário, e o objeto é instanciado e colocado na apresentação da pagina HTML.

Os componentes ActiveX podem realizar qualquer operação na maquina do usuário. Por isto, algumas medidas de segurança devem ser tomadas para evitar possíveis desastres. Os componentes ActiveX possuem uma assinatura que identifica a sua procedência. O usuário tem a capacidade de aceitar ou rejeitar componentes ActiveX de procedência duvidosa. Este controle é feito através de opções de configuração do browser.

Características Principais dos Componentes ActiveX

Os componentes ActiveX podem ser implementados em qualquer linguagem de programação, seja JAVA, C++ ou Visual Basic, desde que atendam aos padrões especificados e implementem as interfaces necessárias.

Os componentes ActiveX podem ser reutilizados em inúmeras aplicações, trazendo vantagens não só no desenvolvimento de software, como também na sua manutenção. O desenvolvimento de aplicações tende a tornar-se uma atividade de reutilização do que de criação de novos componentes.

A manutenção destes sistemas pode ser feita de forma localizada através da alteração de seus componentes. A alteração de um componente que é utilizado em varias aplicações faz com que todas as aplicações sejam automaticamente atualizadas. O browser garante que serão utilizadas sempre as ultimas versões de cada componente.

Os componentes ActiveX podem ser distribuídos pela rede e utilizados como se fossem objetos locais. O padrão DCOM (Distributed Component Object Model) especifica as interfaces que os objetos devem implementar para poder funcionar de forma distribuída. A localização dos objetos na rede deverá ser transparente para as aplicações que os utilizam.

Cada componente ActiveX pode ser especializado para a realização de atividades referentes a cada um dos níveis da arquitetura cliente servidor multitier. Podemos ter componentes que implementam serviços de interface, lógica de negócios e acesso aos dados.

Os componentes de interface são objetos com representação visual

para interação com o usuário. Os objetos de interface serão utilizados no browser.

Os objetos que implementam a lógica do negocio serão utilizados por diversas aplicações, pois é neles que reside a "inteligência" dos programas. Alterações nas regras do negocio da empresa deverão ser feitas nestes objetos e estarão, automaticamente, disponíveis para todas as aplicações. Os objetos de negocio poderão residir no browser, no servidor Web ou poderão estar distribuídos pela rede.

Os objetos que implementam o acesso aos dados deverão esconder os detalhes de formato do armazenamento dos dados para os objetos de negocio, que serão os seus principais usuários. Os dados poderão vir de fontes diversas, tais como bancos de dados relacionais, arquivos texto, arquivos VSAM e outros, de forma transparente. Os objetos de acesso aos dados poderão residir no servidor WEB ou poderão estar distribuídos pela rede.

JAVA e ActiveX

JAVA é uma linguagem de programação orientada a objetos que permite a criação de aplicações que são independentes de arquitetura. Ou seja, é possível executar o mesmo programa JAVA (código binário) em maquinas com hardware e sistemas operacionais diferentes.

Uma aplicação em JAVA executa em cima de uma maquina virtual, que é chamada de Java Virtual Machine. A maquina virtual JAVA especifica os componentes de um computador, incluindo memória, registradores, pilha, etc. Os programas em JAVA, quando compilados, geram código que seria executado nesta maquina. Este código compilado é conhecido como byte code (Java Byte Codes).

Como não existe nenhum hardware que seja igual `a maquina virtual JAVA, esta maquina é implementada em software e embutida nos principais browsers da atualidade. Existem também implementações da maquina virtual JAVA, independente de browsers, para diversas plataformas. Isto faz com que um programa JAVA execute hoje nas principais plataformas existentes.

Para encaixar as applets JAVA (aplicações em JAVA que rodam em um browser) no paradigma ActiveX, elas estão sendo tratadas como componentes ActiveX. As applets podem ter atributos e operações disponíveis para ser utilizadas pelas linguagens de script.

Até aqui, foram discutidos os elementos que estão presentes do lado do cliente WEB, o browser. Foram vistas as linguagens de script, representadas pelo VBScript, os componentes ActiveX e as applets JAVA. A partir da próxima seção, serão vistos os elementos que trabalham do lado do servidor para compor as aplicações WEB.

Common Gateway Interface (CGI)

Quando um formulário HTML é preenchido por um usuário e os dados são enviados ao servidor WEB, algum programa deve ser executado para tratar aquela informação especifica. O valor do atributo ACTION do tag

Internet Server Application Program Interface (ISAPI)

A solução CGI para interatividade na WEB não e adequada para servidores muito requisitados. Cada execução de um script CGI implica na criação de um novo processo no sistema operacional. Para a criação de um novo processo varias tarefas (alocação de memória, criação de estruturas internas etc.) devem ser realizadas, o que consome bastante tempo da maquina. Alem disto, a transferência de dados entre processos, no caso o servidor WEB e o script CGI, também não é muito eficiente.

Para minimizar este problema, a Microsoft, criou um servidor WEB que pode carregar módulos adicionais, sob a forma de bibliotecas de ligação dinâmica (DLL). Estas DLLs uma vez carregadas, ficam na memória do servidor e funcionam como se fossem uma parte do software servidor WEB. As novas chamada para este modulo serão atendidas com mais rapidez e menos consumo de maquina pois os mesmos já estarão carregados e fazendo parte do processo servidor WEB. A transferência de dados também é otimizada, pois tudo acontece dentro de um mesmo espaço de endereçamento.

A criação destes módulos é feita através da implementação de uma interface padrão de comunicação com o servidor WEB. Este padrão de programação é conhecido como ISAPI.

Os módulos ISAPI podem funcionar como scripts CGI, recebendo dados do cliente, processando-os e retornando novas paginas HTML (ou outros tipos de documentos). Para o cliente WEB tudo continua funcionando como se fossem scripts CGI.

Os módulos ISAPI podem também funcionar como filtros, que tratam os dados que transitam entre o cliente e o servidor WEB. Podem ser notificados do acontecimento de determinados eventos e entrar em ação quando estes eventos acontecem.

Um filtro pode, por exemplo, solicitar ser notificado quando um cliente pedir um determinado tipo de arquivo. O filtro pode, então, tratar o arquivo interpretando scripts ou criptografando um documento antes do envio do mesmo ao cliente.

O ASP (Active Server Pages), que será' visto na próxima seção, funciona como um filtro que trata todas as solicitações de paginas com a extensão de arquivo .asp. As paginas com extensão .asp são paginas HTML contendo scripts (VBScript/JAVAScript) que são interpretados e executados pelo filtro antes de serem entregues aos clientes. Alem disto, este modulo disponibiliza outros componentes ActiveX para que sejam acessados pelos scripts, tais como objetos de acesso a dados.

Este mesmo esquema pode ser utilizado para a criação de outros filtros que interpretem diferentes linguagens de script como, por exemplo, PERL, que é uma linguagem muito utilizada para a criação de scripts CGI e que tem uma grande interação com o sistema operacional e grande capacidade de operar com strings.

Active Server Pages (ASP)

Active Server Pages é o nome dado `a tecnologia que permite a execução de scripts embutidos em paginas HTML no servidor WEB. Os scripts podem ser escritos em VBScript ou JAVAScript. Os scripts tem acesso a componentes ActiveX que residem no servidor.

A execução destes scripts fica a cargo de um filtro ISAPI que intercepta todas as requisições de arquivos com extensão .asp. As paginas são lidas pelo servidor e, antes de serem enviadas ao cliente, são tratadas pelo filtro ASP, que interpreta e executa os comandos encontrados na pagina. O resultado final é entregue ao cliente.

Os arquivos com extensão .asp quando solicitados, podem executar programas (server side scripts) embutidos no documento e utilizar serviços de componentes ActiveX. Estes programas geram as paginas HTML de forma dinâmica, podendo acessar bases de dados, que são repassadas ao browser.

Conclusão

Neste material, foi apresentada toda uma nova tecnologia de desenvolvimento de aplicações que está surgindo no mundo da informática. Os paradigmas estão sendo modificados a uma velocidade muito grande. Já encontram-se disponibilizados elementos que nos permitem criar aplicações realmente distribuídas e orientadas a objetos.

As maiores vantagens da utilização desta tecnologia são a possibilidade de reutilização de código em larga escala, utilizando os objetos, e aproveitamento do poder computacional, que está distribuido em redes de computadores de todo o mundo. Neste ambiente, todo software desenvolvido tem a capacidade de ser executado e utilizado em múltiplas plataformas de hardware e software, com total transparência para o usuário.

Em uma próxima oportunidade, será' apresentada a proposta da Sun Microsystems e seus parceiros (IBM, Borland, Apple etc.) para o desenvolvimento de software distribuido baseado em componentes, o JAVA Beans.

Referências

Corning, M., Elfanbaum, S e Melnick D. Working With Active Server Pages, QUE Corporation, 1997.

Coombs, T., Coombs J. e Brewer D. ActiveX Source Book, John Wiley & Sons Inc., 1996

Sites Relacionados

Microsoft Home Page: http://www.microsoft.com/activex

The Active Group Home Page: http://www.activex.org