Applicazioni Web in Java -...

15/05/2017

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Applicazioni Web

Applicazioni Web in Java

Programmazione di Applicazioni Data Intensive

Laurea in Ingegneria e Scienze Informatiche DISI – Università di Bologna, Cesena

Giacomo Domeniconi, Gianluca Moro, Roberto Pasolini

DISI Università di Bologna, Cesena [email protected]

Applicazioni Web

Ripasso: Applicazioni Web

• Un’applicazione web è un insieme di risorse fruibile attraverso un browser web con capacità di elaborazione lato web browser e/o lato web server

• Qualsiasi utente, eventualmente autenticato, può usufruire dell’applicazione conoscendone il relativo URL

• L’applicazione si basa su tecnologie standard W3C implementate dai browser e utilizzate nel World Wide Web – protocollo HTTP per lo scambio di informazioni (richiesta-risposta)

– linguaggi HTML e CSS per la presentazione

– linguaggio JavaScript per l’interattività e la logica lato client

• Lato server si usano linguaggi quali PHP, Python, Java, …

Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e Scienze Informatiche - DISI Università di Bologna, Cesena

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Applicazioni Web

Ripasso: Vantaggi delle applicazioni Web

Rispetto ad applicazioni tradizionali compilate ed eseguite localmente al dispositivo in cui sono installate, ad es. “app” per smartphone)...

• Un’applicazione Web si scrive una volta per tutte le piattaforme utilizzando tecnologie standard – Gli standard (in particolare HTML5) stanno progressivamente fornendo

funzionalità che in precedenza erano specifiche per ogni OS (localizzazione, notifiche ecc.)

• Si può usare da qualsiasi dispositivo dotato di un browser – PC, smartphone, tablet, smart TV ecc.

• L’avvio iniziale e gli aggiornamenti dell’applicazione non richiedono installazioni o altri interventi sui client

3 Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e

Scienze Informatiche - DISI Università di Bologna, Cesena

Applicazioni Web

Ripasso: modello client-server e HTTP

• Le applicazioni web si basano sul modello client-server – Un server ospita una o più applicazioni

– Molteplici client si connettono al server per utilizzarne le applicazioni

• La comunicazione avviene attraverso HTTP (HyperText Transfer Protocol), basato su scambio di richieste e risposte – Il client invia una richiesta al server per una risorsa (es. una pagina)

– Il server risponde inviando la risorsa o un errore (es. “404 Not found”)

• HTTP è stateless: ogni richiesta è indipendente dalle precedenti poiché non mantiene lo stato della connessione – Nella pratica, si usano le sessioni per mantenere memoria dello stato

Internet Server Client richiesta

risposta



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Applicazioni Web

Ripasso: tecnologie lato client

• Esistono diversi linguaggi interpretati dal browser (client) che permettono la fruizione di contenuti e servizi del WWW

• HTML (HyperText Markup Language) è usato per strutturare e definire il contenuto di una pagina – Può includere anche altri aspetti (stile di presentazione ecc.), che però

sono per buona prassi gestiti in file separati

• CSS (Cascading Style Sheet) si usa per definire lo stile di presentazione e il layout della pagina

• JavaScript fornisce capacità computazionale alla pagina web, pagine dinamiche (animazioni, contenuto interattivo ecc.) – AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) prevede l’uso di JavaScript

per aggiornare in modo asincrono singole parti di una pagina



Applicazioni Web

Ripasso: tecnologie lato server

• I siti web più semplici (“Web 1.0”) sono statici, ossia senza capacità computazionale – Le pagine sono file passivi non aggiornati in modo automatico

– Il loro contenuto è gestito da chi amministra il sito

• La maggior parte dei siti moderni (“Web 2.0”) sono dinamici – Le pagine web sono generate con elaborazioni lato server e/o client

– Gli utenti forniscono dei contenuti mediante piattaforme di blogging, social network ecc. che le elaborano e le pubblicano

• Nei siti dinamici, il server deve generare una pagina di risposta ad ogni richiesta – La risposta dipende dallo stato dell’applicazione: la stessa richiesta in

tempi diversi può generare risposte diverse

– Varie tecnologie per generare pagine: PHP, ASP.NET, JSP, Python ecc.



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Applicazioni Web

Sviluppo Web in Java

• Java è tra i linguaggi utilizzati per lo sviluppo server-side di applicazioni web – Poco adatto per applicazioni semplici, per cui soluzioni più ad alto

livello consentono uno sviluppo rapido (es. Ruby on Rails, Python, ...)

– Appropriato invece per applicazioni enterprise: complesse e con stringenti requisiti di affidabilità, efficienza, sicurezza, scalabilità

– Es.: Twitter è migrato da Ruby on Rails a tecnologie Java per migliorare la scalabilità [https://blog.twitter.com/2011/twitter-search-is-now-3x-faster]

• Diverse tecnologie Java sono utilizzate nello sviluppo Web – Alcune tecnologie sono di basso livello: sono state introdotte per

prime e forniscono le funzionalità di base (servlet e JSP)

– Su queste sono state poi costruite tecnologie ad alto livello per facilitare lo sviluppo di applicazioni complesse: Expression Language (EL), JSP Standard Tag Library (JSTL), JavaServer Faces (JSF), ...


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Applicazioni Web

Java Enterprise Edition

• Java Enterprise Edition (Java EE) è una piattaforma basata su Java SE per lo sviluppo di applicazioni server-based complesse – Sviluppata inizialmente da Sun Microsystems, oggi rilasciata da Oracle

– Architettura multi-tier: client ↔ Web e EJB Container ↔ DB

• Definisce un insieme di API per gestire diversi servizi di base – transazioni, scambio di messaggi tra moduli, persistenza etc.

• Le applicazioni Java EE girano su appositi application server, che implementano le API EE per fornirne i servizi alle app – GlassFish è l’implementazione di

riferimento rilasciata da Oracle



https://blog.twitter.com/2011/twitter-search-is-now-3x-faster











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Applicazioni Web

Applicazioni Web Java

• Java EE definisce concetti specifici per applicazioni Web – Le servlet accettano le richieste dai client e generano risposte ad esse

– JSP e specifiche correlate si usano per realizzare pagine dinamiche

• Un’applicazione Web Java è costituita da servlet, pagine JSP, classi Java e altre risorse interdipendenti tra loro – È distribuita in forma di file WAR (Web Archive), simile a JAR

• Un servlet container (o web container) è un server su cui è possibile caricare ed eseguire applicazioni Web Java – Utilizzato anche come componente negli application server Java EE

• Il container riceve richieste dai client e le inoltra alla specifica applicazione in grado di gestirla (se disponibile) – Java EE definisce le modalità d’interazione tra container e applicazioni


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Applicazioni Web

Laboratorio: sviluppo del caso di studio

• Realizzeremo un sito di e-commerce semplificato, ma con dati reali, come caso di studio di applicazioni data intensive – secondo metodi, modelli e algoritmi tipici di queste applicazioni

• Nelle esercitazioni di lab, vedremo le parti di cui il sito è composto e ne completeremo design e implementazione

• Tecnologie impiegate: JSP, Java e l’ambiente di esecuzione Apache Tomcat, un servlet container tra i più diffusi

• L’estensione Web Tools Platform di Eclipse fornisce supporto specifico per lo sviluppo e deployment di applicazioni Web Java su diversi servlet container, incluso Tomcat

• Le applicazioni realizzate sono indipendenti dal browser, pertanto possono essere testate su uno qualsiasi (es. Firefox)


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Applicazioni Web

Pagina iniziale della webapp


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Header (mostrato in tutte le pagine) con form di

autenticazione

Ricerca testuale di prodotti

Albero delle categorie: cliccare sui pulsanti +/- per

espandere/comprimere i nodi

Applicazioni Web

Model-View-Controller

• Il pattern MVC prevede la netta separazione dei componenti di un’applicazione in questi tre aspetti – model: rappresentazione dei dati dell’applicazione

– view: presentazione dei contenuti

– controller: elaborazione dei dati e dei contenuti (business logic)

• Questa divisione facilita lo sviluppo e il mantenimento dell’applicazione – È possibile separare e parallelizzare il lavoro, assegnando lo sviluppo

dei componenti a personale con ruoli distinti

• In un’applicazione Java Web tipica i tre aspetti si trovano in... – model: classi Java, in particolare bean

– view: pagine JSP+HTML, CSS (cascading style sheet), JavaScript

– controller: servlet e altre classi Java Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e

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Organizzazione generale del progetto

• Un package Java model contiene le classi che modellano le entità gestite dell’applicazione (prodotto, utente, ...)

• La parte controller include il package servlet con le servlet che rispondono ai client e altri package di supporto – dao: interfaccia per astrarre l’accesso al database

– dao.jdbc: implementazione di dao basata su JDBC

– session: gestione dei dati di sessione (autenticazione e carrello)

• La parte view è costituita da pagine JSP invocate dalle servlet e da risorse statiche usate nelle pagine generate (es. file CSS)

• L’applicazione contiene inoltre dei file di configurazione, letti dal container per eseguirla correttamente


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Applicazioni Web

UML: package del progetto


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servlet model

session dao

dao.jdbc

SessionManager

(metodi gestione sessione)

SessionManagerImpl

GeneralDAO

(metodi accesso database)

JDBCGeneralDAO

implementa implementa

usa / crea

usa / crea

usa / crea

usa

usa usa

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Tomcat: Contesto

• Tomcat esegue ciascuna applicazione in un contesto diverso – Ciascun contesto costituisce uno scope separato da altre applicazioni

ed è utile ad es. per evitare conflitti tra risorse con lo stesso nome

• A ciascun contesto è associato un percorso, il context path

• Tomcat inoltra ciascuna richiesta HTTP all’applicazione il cui percorso coincide col prefisso dell’URL richiesto – L’applicazione invocata dal server sceglie poi come rispondere in base

alla parte dell’URL successiva (servlet path)

http://localhost:8080/EStore/home

• Le proprietà del contesto, incluso il percorso, sono configurate in un file context.xml incluso nella webapp – <Context path="/EStore" …> … </Context>


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indirizzo e porta del server context path servlet path

Applicazioni Web

Configurazione dell'Applicazione Web

• Ogni applicazione Web contiene la sua configurazione in un file web.xml, detto anche deployment descriptor

• Il formato del file è standard, dettato da Java EE e letto da qualsiasi servlet container al caricamento dell’applicazione – al contrario di context.xml, specifico di Tomcat

• Il file può includere diversi elementi, tra cui – definizione delle servlet e loro mapping ai servlet path

– definizione dei filtri servlet e loro associazioni alle servlet

– configurazione delle pagine JSP, ad es. possibilità di scripting e applicazione di intestazione e piè di pagina

– massimo tempo di inattività nelle sessioni

• Alcuni di questi elementi possono in alternativa essere configurati tramite annotazioni nelle opportune classi Java


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Applicazioni Web

Configurazione Applicazione: Elementi Principali

• Il file web.xml contiene un tag web-app come elemento radice, che contiene i vari dettagli della configurazione

<web-app [elementi standard XML] > elementi configurazione... </web-app>

• Col tag display-name si indica il nome della webapp – usato ad es. nella GUI di amministrazione del servlet container

<display-name>EStore</display-name>

• In welcome-file-list si indica il percorso dell’home page della webapp, (usato se il servlet path richiesto è vuoto)

<welcome-file-list>

<welcome-file>home</welcome-file>

</welcome-file-list>


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Applicazioni Web

Risorse della Web App accessibili ai Client

• Ogni applicazione contiene una directory webapp di file che il container rende accessibili ai client tramite richieste HTTP

• Quando richiesti, i file JSP (pagine dinamiche) nella directory sono elaborati dal servlet container, come spiegato in seguito

• Gli altri file costituiscono risorse statiche, che sono restituite ai client così come sono, spesso usate all’interno delle pagine – Ad es. un file CSS style.css usato da tutte le pagine dell’app

• Ad ogni file è associato in automatico un URL dato dal nome – Il nome nell’URL è preceduto dal context path dell’applicazione

– es.: http://localhost:8080/EStore/style.css

• Alcuni file (dentro le directory WEB-INF e META-INF) sono privati all’applicazione, non accessibili via HTTP


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Modello del dominio: classi bean

• Nel design di applicazioni object-oriented è buona prassi definire classi apposite per rappresentare gli oggetti del dominio applicativo – Ben distinte da classi con altre funzioni, ad es. per l’interfaccia utente

– Nel nostro caso di studio: utenti, prodotti, ordini, categorie, ...

• Queste classi costituiscono il model nello schema MVC

• I bean sono uno standard in Java per oggetti di questo tipo – Detti anche POJO (Plain Old Java Object)

– lo standard definisce convensioni per metodi, loro nomi, semantica ...

• I bean espongono proprietà di vari tipi che incapsulano le caratteristiche di un oggetto – Ad es. le proprietà di un prodotto sono il nome, la descrizione, la

marca, il prezzo ecc. Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e


Applicazioni Web

UML: classi del package Model

Cat egory

Product

+ name: st ring+ descript ion: st ring...

Invoice

+ date: date

InvoiceEnt ry

+ quant ity: int

Review

+ score: int+ summary: st ring+ text : st ring

User

+ name: st ring+ password: st ring+ mailAddress: st ring

ShoppingCartEnt ry

+ quant ity: int0..1

0..n

parent

0..n0..n

1..n1

0..n

1

0..110..n1

0..n1 10..n


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CartEntry

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Convenzioni da usare nelle classi bean

• Le classi bean devono avere un costruttore senza argomenti – Opzionalmente possono definirne altri per comodità

• Per ogni proprietà prop di tipo T, devono essere definiti – un metodo getProp per ottenerne il valore (getter) public T getProp() { ... }

• per proprietà di tipo boolean, il metodo può avere nome isProp

– un metodo setProp per impostarne il valore (setter) public void setProp( T newValue ) { ... }

• si può omettere per avere una proprietà in sola lettura

• L’uso di queste convenzioni garantisce compatibilità con tutte le librerie basate sul modello dei bean – Java fornisce API per l’introspezione, ovvero l’estrazione dei metadati

dei bean (quali proprietà sono definite, di che tipo, ...)


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Applicazioni Web

Esempio: classe bean per i prodotti

• Un oggetto della classe Product rappresenta un prodotto – Definiamo una proprietà id

di tipo int per il numero identificativo (chiave primaria nel DB), una name di tipo String per il nome del prodotto e varie altre (vedi codice completo nel progetto)

– Per memorizzare i valori delle proprietà, si usano dei campi privati (non accessibili dall’esterno della classe)

public class Product {

// campi privati con valori proprietà

private int id;

private String name;

private String description;

campi per altre proprietà...

// costruttore pubblico senza argomenti

public Product() {}

// getter e setter per la proprietà id

public int getId() {

return id; // leggo valore dal campo

}

public void setId( int newId ) {

id = newId; // aggiorno il campo

}

altri getter e setter...

}


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Accesso al database: DAO

• Il resto dell’applicazione delega l’accesso al database ad un oggetto specifico, detto Data Access Object (DAO)

• L’uso del DAO serve ad astrarre l’accesso al database – Un’interfaccia è definita con le operazioni possibili di lettura e scrittura

– Possono esistere diverse implementazioni di questa interfaccia

– I controller ottengono un DAO e lo usano in modo indipendente dall’implementazione specifica

• Nel progetto è definita l’interfaccia GeneralDAO, di cui è già fornita un’implementazione basata su JDBC

• Il DAO è una soluzione semplice per l’object-relational mapping (ORM), che sarà oggetto di una prossima lezione



Applicazioni Web

Esempi di metodi dell’interfaccia DAO

/** Interfaccia unica per tutti gli oggetti del Model. Questa interfaccia usa il package model poiché i metodi elencati hanno come output e input oggetti del package model */

public interface GeneralDAO {

/** Restituisce il prodotto con ID dato. */

public Product getProduct( int id );

/** Restituisce l’utente con nome dato. */

public User getUserByName( String name );

/** Ottiene la lista di categorie di primo livello. */

public List<Category> getTopLevelCategories();

/** Registra un ordine nel database, restituendone l’ID. */

public int insertInvoice( Invoice invoice );

e altri metodi del genere ...

}


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Controller

• In un’applicazione MVC, i controller ne contengono la business logic, l’insieme delle operazioni che può compiere

• Le classi controller sono dipendenti dalle classi model, in quanto ne utilizzano gli oggetti (li creano, li restituiscono, ...)

• Nel caso di un’applicazione Web, la parte controller definisce quali richieste sono accettate dai client e come rispondere

• Nel seguito, distingueremo due tipi di richieste – con richieste di sola lettura si ottengono informazioni dall’applicazione

senza alterarne lo stato (es. richiesta della pagina di un prodotto)

– con altre richieste, se accettate dall’applicazione, si cambia lo stato dell’applicazione stessa e/o del database sottostante (es. salvataggio di una recensione, che apparirà nella pagina del prodotto relativo)


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Servlet

• Una servlet è in generale un oggetto Java di tipo Servlet che accetta richieste e genera risposte ad esse

• Si usa per implementare le funzionalità di un’applicazione web, costituendone un controller

• Java EE definisce l’interfaccia delle servlet e le loro interazioni con il servlet container (package javax.servlet) – Le servlet sono inizializzate e finalizzate dal servlet container

contestualmente all’applicazione che le contiene

• Tramite la configurazione dell’applicazione, si indica quali servlet devono rispondere a ciascuna possibile richiesta

• Per ciascuna richiesta, alla servlet sono forniti due oggetti – ServletRequest: fornisce tutte le informazioni sulla richiesta

– ServletResponse: permette di definire la risposta da inviare


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Servlet HTTP

• Le servlet generiche astraggono il mezzo attraverso cui richieste e risposte sono scambiate

• Le HttpServlet sono servlet che gestiscono nello specifico richieste e risposte in HTTP, usate nelle applicazioni Web

• Queste servlet forniscono funzionalità specifiche di HTTP, ad es. la gestione delle sessioni (che vedremo in seguito)

• La risposta data da una servlet può dipendere dal metodo HTTP usato nella richiesta, per il quale vediamo due possibilità – GET è il metodo più comune, usato per ottenere dati senza causare

alcun side effect (variazione dello stato) → richieste di sola lettura

– POST richiede al server di immagazzinare dei dati forniti nel corpo della richiesta → operazioni di scrittura che modidficano lo stato


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Applicazioni Web

View

• In un’applicazione MVC, le parti di view sono quelle che realizzano l’interfaccia grafica presentata all’utente

• La view visualizza informazioni contenute in oggetti definiti nel model e generalmente forniti dal controller

• In un’applicazione Web, l’interfaccia è costituita da pagine Web, spesso generate dinamicamente dal server – Le pagine usano lo standard WWW consortium (W3C): HTML, CSS,

JavaScript

• L’approccio tipico consiste nello scrivere modelli di pagine (template), che definiscono la struttura delle pagine generate e contengono dei “segnaposto” dove inserire i dati del model

• Per scrivere i modelli di pagine ci basiamo su JSP, parte di Java EE e supportato dai servlet container


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JavaServer Pages (JSP)

• JSP è una tecnologia per sviluppare pagine Web dinamiche elaborate lato server

• Un file JSP può contenere un mix di codice eseguibile (di solito Java) e contenuto statico (di solito HTML) – Dei delimitatori (es. “<% ... %>”) separano il codice dal contenuto

– Sono definiti azioni e tag speciali per funzionalità di uso comune

• Un apposito compilatore converte i file JSP in servlet – La compilazione avviene una sola volta per ogni modifica del file JSP

– Ad ogni richiesta, la servlet esegue le parti di codice della pagina e restituisce il contenuto in output nella risposta

• L’uso di Java in JSP è deprecato perché non favorisce la separazione tra contenuto e logica dell’applicazione


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Applicazioni Web

Modelli di Pagine Web in JSP

• Dopo le prime versioni, a JSP sono state aggiunte nuove specifiche per evitare l'uso diretto di codice Java

• Expression Language (EL) definisce una semplice sintassi per integrare risultati di espressioni nella pagina

• JSP Standard Tag Library (JSTL) è un insieme di tag che forniscono funzionalità solitamente implementate in Java – Contiene ad es. tag per il controllo del flusso che selezionano ed iterano

parti di contenuto, sostituendo costrutti come if e for

• Nell’applicazione abbiamo usato questi standard per definire i modelli delle pagine Web mostrate all’utente – Ogni pagina ricevuta dai client della nostra webapp è una combinazione

tra un modello di pagina JSP (view) e i dati forniti da un controller


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Applicazioni Web

Gestione delle richieste di lettura

• In genere la maggioranza delle richieste dei client sono per pagine che mostrano i dati dell’applicazione senza modificarli

• Le richieste di sola lettura utilizzano il metodo HTTP GET – usato dal browser quando si clicca su un link o si digita un URL

• Queste richieste sono gestite in due passaggi distinti: – una servlet ottiene gli oggetti (bean) che rappresentano i dati

d’interesse, di solito reperendoli dal database attraverso il DAO

– il controllo è quindi ceduto tramite forwarding ad una pagina JSP, che mostra i dati reperiti dal controller in una pagina HTML

• il forward è interno alla webapp → accesso a risorse private (WEB-INF)

• Ci sono quindi due componenti con responsabilità separate – la servlet (controller) recupera i dati, non influisce sulla visualizzazione

– JSP (view) mostra i dati in modo user-friendly senza usare codice Java



Applicazioni Web

Gestione delle richieste di scrittura

• Altre richieste dai client comportano esplicitamente (salvo errori) dei side effect sull’applicazione – modifica dei dati nel database (es. registrazione di un nuovo ordine)

– modifica dello stato della sessione (es. aggiunta di prodotto al carrello)

• Queste richieste usano il metodo HTTP POST

• Anche queste richieste sono gestite in due passaggi: – un controller esegue le azioni richieste, manipolando oggetti del

model e interagendo col DAO (es. aggiunta di prodotto al carrello)

– il client è poi reindirizzato (redirect) ad una delle pagine di sola lettura

• al contrario del forwarding, il redirect è una risposta inviata al client che comporta l’esecuzione di una nuova richiesta

• così l’utente ottiene una pagina dove sono visibili i risultati dell’azione e può aggiornarla senza rieseguire l’azione (es. pagina di conferma di prodotto inserito nel carrello)



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applicazione

Schema delle interazioni nell’applicazione

JSP HTML (view)

Servlet lettura

(controller)

Oggeti modello

dati (model)

Servlet scrittura

(controller)

Accesso ai dati (DAO) database

client new, get, set

forward



Applicazioni Web

Implementazione di una Servlet HTTP

• Una servlet HTTP deve estendere la classe HttpServlet

• Va implementato il metodo doXxx a seconda del metodo HTTP supportato (nei nostri casi doGet o doPost) – doGet per le servlet di sola lettura

– doPost per le servlet che alterano i dati e/o lo stato della sessione

• Entrambi questi metodi hanno per parametri – una HttpServletRequest (la richiesta)

– una HttpServletResponse (la risposta da inviare)

public class MyServlet extends HttpServlet { // gestione specifica per il metodo GET public void doGet( HttpServletRequest request, HttpServletResponse response ) { ... } }


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Mapping di una Servlet ad un Percorso

• La configurazione dell’applicazione deve indicare quali servlet sono definite ed a quali richieste deve rispondere ciascuna

• Ad ogni servlet si associa un percorso (servlet path), che insieme al context path dell’applicazione ne determina l’URL

• È possibile configurare le servlet nel descriptor web.xml – <servlet> dichiara una classe servlet e gli associa un nome

– <servlet-mapping> associa una servlet ad un percorso

• Per maggiore comodità, possiamo dichiarare una servlet e specificarne il path annotando la classe con @WebServlet – Il container scansiona in automatico le annotazioni di tutte le classi

@WebServlet( "/mypage" )

public class MyServlet extends HttpServlet { ... }


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Applicazioni Web

Servlet: parametri della richiesta

• Ciascuna richiesta HTTP può contenere dei parametri – Nel caso di richiesta GET, i parametri sono accodati all’URL

• es.: http://localhost:8080/EStore/item?id=49032

– Nel caso di POST, i parametri si trovano nel corpo della richiesta

– Quando si conferma (submit) un form HTML, viene inviata una richiesta GET o POST che ha per parametri i dati immessi nel form

• La servlet accede ai parametri di ciascuna richiesta col metodo getParameter di HttpServletRequest – String id = request.getParameter( "id" );

• I valori dei parametri sono restituiti in forma di stringa: vanno convertiti in numeri o altri tipi dove necessario – es.: int id = Integer.parseInt( request.getParameter( "id" ) );


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Applicazioni Web

Servlet: output

• Le servlet possono eseguire il forwarding ad una risorsa, ovvero il trasferimento del controllo della richiesta – request.getRequestDispatcher( percorso ) .forward( request, response );

• La risorsa va specificata in forma di percorso – Può essere una servlet o una risorsa nella cartella webapp, sono

accessibili in questo caso anche i file privati nella cartella WEB-INF

• Si possono passare dati alla servlet di destinazione, impostandoli come attributi della richiesta – request.setAttribute( "user", currentUser )

• Come destinazione usiamo una pagina JSP, che avrà accesso agli attributi per costruire la pagina risultante


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Applicazioni Web

Servlet: redirezioni ed errori

• La servlet può inviare come risposta una redirezione, a cui il client reagisce inviando un’altra richiesta ad un URL dato – response.sendRedirect( url );

– Usiamo questo nei controller di scrittura (POST) per redirezionare il browser ad uno di lettura che visualizzi i risultati

• La servlet può inviare un errore nel caso sia impossibilitata a soddisfare la richiesta – response.sendError( codice, messaggio );

– Se non è l’ultima istruzione del metodo, va seguita da return

– I possibili codici sono definiti come costanti in HttpServletResponse (ad es. SC_NOT_FOUND = 404)

– Il servlet container genera automaticamente una pagina d’errore sia in questo caso che nel caso in cui la servlet generi un’eccezione


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Applicazioni Web

Esempio: servlet per la ricerca di prodotti (SearchServlet)

// indico il servlet path, che determina l’URL a cui è accessibile la servlet

@WebServlet( "/search" )

public class SearchServlet extends HttpServlet {

// implemento il metodo doGet per gestire richieste HTTP GET

public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {

// reperisco il valore del parametro “q”: la stringa da cercare

String query = request.getParameter( "q" );

// ottengo il DAO per l’accesso al database

GeneralDAO dao = DataAccess.getGeneralDAO( request );

// eseguo l’interrogazione sul databse

List<Product> results = dao.searchProducts( query );

// imposto i dati da visualizzare sulla pagina come attributi della richiesta

request.setAttribute( "query", query );

request.setAttribute( "results", results );

// eseguo il forwarding alla pagina JSP che mostra i risultati

request.getRequestDispatcher( "/WEB-INF/view/SearchResults.jsp" ) .forward( request, response );

}

}



esempio URL : http://localhost:8080/EStore/search?q=movie

input

elaborazione

output Oggetti passati alla view (vedi

dopo)

URL base applicazione (server+contesto) servlet parametri

Applicazioni Web

Pagine JSP view

• Le pagine JSP view costituiscono l’interfaccia grafica dell’applicazione vista dall’utente sul browser

• La view riguarda solamente la visualizzazione all’utente dei dati: non contiene codice per elaborarli o reperirli dal DB

• Nel progetto dato non possono essere oggetto di una richiesta esterna, in quanto sono tra le risorse private (WEB-INF)

• Sono invece richiamate per forward dalle servlet controller, che forniscono i dati che devono visualizzare

• Sono costituite principalmente da HTML, con integrati costrutti JSP per inserire e formattare correttamente i dati – I file JSP della webapp contengono solo la parte centrale della pagina,

senza intestazione: vedremo in seguito come è aggiunta in automatico


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Applicazioni Web

JSP: sintassi ed elementi di base

• Tutto il contenuto di un file JSP, eccetto tag ed elementi speciali, è statico ed restituito così com’è ai client

• Si possono inserire commenti con: <%-- commento --%> – I commenti JSP non appaiono nella pagina risultante e nemmeno nel

relativo sorgente (al contrario di commenti HTML )

• Le direttive si scrivono con “<%@ nome parametri %>” e danno istruzioni specifiche al compilatore JSP – es.: <%@ page contentType="text/html" pageEncoding="UTF-8" %>

• Non useremo elementi per includere codice eseguibile – <% … %> scriptlet (parti di codice da eseguire)

– <%! … %> dichiarazioni di variabili o metodi

– <%= … %> espressioni il cui risultato è riportato in output


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informazioni sulla pagina contenuto: HTML codifica caratteri: UTF-8 (Unicode)

Applicazioni Web

JSP: Expression Language

• Le espressioni EL sono usate all’interno di una pagina JSP per estrarre informazioni da oggetti Java accessibili da essa – attributi della richiesta o della sessione, oggetti impliciti JSP, …

• Un’espressione EL si scrive nella forma “${espressione}” – Si può accedere alle proprietà dei bean: ${bean.proprietà}

– Sono disponibili operatori tipici, espressi a simboli e/o parole chiave

– Non si può scrivere codice Java (ma gli operatori sono simili)

• Le espressioni EL si possono utilizzare – in mezzo al contenuto statico, per riportare dati nella pagina risultante

– all’interno di tag della JSP Standard Tag Library (JSTL), ad es. per esprimere condizioni (vediamo dopo)

• Tramite EL accediamo agli attributi della richiesta, impostati dalla servlet che ha ceduto il controllo alla pagina


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Esempi di espressioni EL

• ${item.name} valore della proprietà name o ${item["name"]} dell’oggetto bean item – equivalente a item.getName() in Java

– es. per ottenere proprietà innestate: ${item.category.name}

• ${x[0]} 1° elemento dell’array o lista x

• ${x+y} somma di x e y – altri operatori aritmetici: -, *, / div, % mod

• ${x>y} o ${x gt y} true se x è maggiore di y – altri operatori di confronto: == eq, != ne, < lt, <= le, >= ge

• ${x&&y} o ${x and y} true se sia x che y lo sono – altri operatori logici: || or, ! not

• ${empty x} true se x è null oppure se è una stringa, lista o array vuoto


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Applicazioni Web

JSP Standard Tag Library

• JSTL è una collezione di tag utilizzabili in JSP che forniscono funzionalità ricorrenti, altrimenti realizzate con codice Java – si possono anche creare tag personalizzati per uso interno alla webapp

• In particolare, utilizziamo i tag per il controllo del flusso della pagina e per il formato di stampa dei dati

• I tag JSTL sono divisi funzionalmente in librerie – core contiene i tag principali, tra cui quelli per il controllo del flusso

• Ogni libreria usata in un file JSP va dichiarata indicando l’URI (uniform resource identifier) ed un prefisso per riferirsi ad essa – <%@ taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %>

• In seguito si possono usare i tag indicandone prefisso e nome – <c:if parametri> contenuto </c:if>


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Applicazioni Web

JSTL: controllo del flusso

• Il tag if incapsula un contenuto che viene riportato in output solo se la condizione data (espressa in EL) è soddisfatta – <c:if test="${condizione}"> contenuto </c:if>

• choose, when, otherwise selezionano uno di più blocchi

– <c:choose> <c:when test="${cond1}">...</c:when> (uno o più when)

<c:otherwise> ... </c:otherwise> (facoltativo) </c:choose>

• forEach ripete il contenuto per ogni elemento di una collezione (es. List), accessibile in EL all’interno del tag – <c:forEach items="${collezione}" var="elem"> <p>The list contains ${elem}.</p> </c:forEach>


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Applicazioni Web

JSTL: formattazione

• La libreria fmt contiene funzioni utili per formattare in modo leggibile valori di diversi tipi (numeri, date ecc.) – <%@ taglib prefix="fmt" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/fmt" %>

• formatNumber formatta un numero – ad es. per stampare un prezzo espresso in euro € 14,99: <fmt:formatNumber value="${product.price}" type="currency" currencySymbol="€" />

• formatDate formatta una data – ad es. per stampare una data per esteso (“4 marzo 2016”): <fmt:formatDate value="${invoice.date.time}" type="date" dateStyle="long" />

(“.time” converte da Calendar a Date)


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Applicazioni Web

JSTL: altre funzioni

• La libreria functions contiene un assortimento di funzioni utilizzabili in EL, in particolare per la manipolazione di stringhe – <%@ taglib prefix="fn" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/functions" %>

• La funzione length restituisce il numero di caratteri di una stringa o di elementi in una collezione – <p>There are ${fn:length(reviews)} reviews.</p>

• La funzione escapeXml converte i caratteri speciali di HTML/XML in corrispondenti sequenze di escape – Importante per evitare che i testi (in particolare quelli scritti dagli

utenti) siano interpretati come codice HTML o JavaScript

– <p>${fn:escapeXml(review.text)}</p>

– es.: “List<Product>” → “List<Product>”

• Altre funzioni: toUpperCase, toLowerCase, trim, ... Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e


Applicazioni Web

Esempio: pagina JSP con i risultati della ricerca (SearchResults.jsp)

<%-- importo le librerie core e functions di JSTL --%>

<@% taglib prefix="c" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/core" %>

<@% taglib prefix="fn" uri="http://java.sun.com/jsp/jstl/functions" %>

<%-- riporto nell’intestazione la stringa cercata --%>

<h1>Search results for ${fn:escapeXml(query)}</h1>

<c:choose>

<%-- se sono stati trovati uno o più prodotti ... --%>

<c:when test="${not empty results}">

<%-- ... riporto i link uno per uno in un elenco puntato ... --%>

<ul>

<c:forEach items="${results}" var="item">

<li><a href="item?id=${item.id}">${item.name}</a></li>

</c:forEach>

</ul>

</c:when>

<%-- ... altrimenti indico che non è stato trovato alcun prodotto --%>

<c:otherwise><p>No results!</p></c:otherwise>

</c:choose>



Le variabili query e results sono passate

come attributi della richiesta dalla SearchServlet

vista in precedenza

HTML JSP JSTL EL

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Applicazioni Web

Accesso al DB: Pooling delle Connessioni

• L’accesso al database si gestisce tramite le API JDBC, ma diversamente dalle applicazioni desktop (utente singolo)

• Per non lasciare connessioni aperte, ad ogni richiesta di una pagina si dovrebbe aprire, usare e chiudere una connessione

• Aprire una connessione è però costoso in termini di tempo

• soluzione: riutilizzare connessioni esistenti in più richieste

• Il server può gestire un pool di connessioni allo stesso database da riutilizzare – Ad ogni accesso al database, il server fornisce all’applicazione una

connessione già stabilita (o la apre sul momento se necessario)

– Chiudendo la connessione (metodo close), questa viene in realtà “restituita” al pool per poter essere riutilizzata



Applicazioni Web

Sorgenti dati

• La classe DataSource (package javax.sql) rappresenta il concetto generale di sorgente dati in forma relazionale

• Comunemente (come nel nostro caso), la sorgente è un database con riferimenti definiti per la connessione – indirizzo, autenticazione, nome del database

– uso: Connection conn = dataSource.getConnection()

• Data una sorgente dati, Tomcat può essere configurato per gestire un pool di connessioni ad essa

• Il pool di connessioni è visto a sua volta come sorgente dati – il codice dell’applicazione rimane lo stesso

• Ogni sorgente dati ha un nome, che si usa nell’applicazione per riferirsi ad essa ed ottenere una connessione dal pool



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Applicazioni Web

Tomcat: Configurazione Pool di Connessioni

• Un pool va dichiarato come risorsa nel file context.xml

• Tomcat lo renderà disponibile all’interno dell’applicazione <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<Context path="/EStore">

<Resource

name="psqlpool"

auth="Container"

type="javax.sql.DataSource"

driverClassName="org.postgresql.Driver"

url="jdbc:postgresql://localhost/dia"

username="dia" password="123"

maxActive="100" maxIdle="30" maxWait="10000"

/>

</Context>

Nome del pool di connessioni, usato per riferirsi ad esso

Tipo di risorsa (specifica che si tratta di una sorgente dati)

num. massimo di connessioni inattive

Parametri per la connessione (driver JDBC,

URL e autenticazione)



num. massimo di connessioni

attive

max attesa in ms per restituire una

connessione

Applicazioni Web

Accesso alle Risorse dall’Applicazione

• Un riferimento alla risorsa va dichiarato nel file web.xml

<resource-ref> <res-ref-name>psqlpool</res-ref-name> <res-type>javax.sql.DataSource</res-type> <res-auth>Container</res-auth> </resource-ref>

• In seguito, è possibile ottenere la risorsa dal suo nome usando l’API JNDI (Java Naming and Directory Interface)

// 1) ottengo il contesto dell’applicazione InitialContext initCtx = new InitialContext(); Context ctx = (Context) initCtx.lookup( "java:comp/env" ); // 2) dal contesto ottengo la sorgente dato il nome DataSource ds = (DataSource) ctx.lookup("psqlpool");



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Applicazioni Web

Gestione delle connessioni

• Un’applicazione web può gestire più richeste alla volta

• Ogni richiesta necessita di una connessione al database

• E’ importante accertarsi che – ciascuna connessione sia utilizzata da una sola richiesta alla volta

– alla fine della richiesta, la connessione venga chiusa (restituita al pool)

• Per associare una singola connessione per richiesta, si può “salvare” la connessione in un attributo della richiesta

• Per garantire in automatico la corretta gestione delle connessioni in ogni richiesta, è possibile applicare un filtro apposito a tutte le servlet



Applicazioni Web

Filtri Servlet

• Un filtro è un oggetto Filter che intercetta l’invocazione di una servlet, modificando la richiesta e/o la risposta

• Per ciascun filtro dichiarato nell’applicazione è possibile stabilire su quali URL deve essere attivato

• I filtri attivi per una richiesta formano una catena costruita e invocata dal servlet container che si chiude con la servlet

• I filtri possono essere usati per implementare operazioni che devono essere eseguite sistematicamente su diverse richieste – Vedremo ad es. come usarli per gestire le connessioni ad ogni richiesta

Container Filtro Filtro Servlet



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Applicazioni Web

Implementazione di un filtro servlet

• Un filtro servlet va implementato in una classe Filter

• Il metodo doFilter è eseguito ad ogni richiesta filtrata – Il metodo è invocato dal container o dal filtro precedente della catena

– Per cedere il controllo all’elemento successivo (servlet o altro filtro), va invocato il metodo doFilter sull’oggetto FilterChain dato

– Prima e/o dopo si può intervenire sulla richiesta e/o sulla risposta, ad esempio impostando attributi utilizzabili negli elementi successivi

• Il metodo init è invocato dal container una sola volta per inizializzare il filtro, di solito all’avvio dell’applicazione – Utilizzabile per inizializzare risorse usate poi dal filtro in ogni richiesta

• Analogamente, il metodo destroy è invocato una sola volta per disattivare il filtro, in genere all’arresto dell’applicazione – Utilizzabile per rilasciare le risorse inizializzate in init


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Applicazioni Web

Codice: filtro servlet per gestire la connessione JDBC al database

public class JDBCRequestFilter implements Filter {

private DataSource connectionPool;

public void init( FilterConfig config ) throws ServletException {

try {

Context context = (Context) new InitialContext().lookup( "java:comp/env" );

connectionPool = (DataSource) context.lookup( "psqlpool" );

} catch ( NamingException ex ) { throw new ServletException( ex ); }

}

public void doFilter( ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain ) throws IOException, ServletException {

try ( Connection conn = connectionPool.getConnection() ) { // auto-chiusura

conn.setAutoCommit( false );

JDBCGeneralDAO dao = new JDBCGeneralDAO( conn );

request.setAttribute( DataAccess.ATTR_DAO, dao );

chain.doFilter( request, response );

} catch ( SQLException ex ) {

throw new ServletException( "error opening JDBC connection", ex );

}

}

}

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All’inizializzazione del filtro, ottengo il riferimento al pool di

connessioni tramite JNDI

Ad ogni richiesta utilizzo una connessione del pool, la incapsulo in un DAO e la rilascio dopo che la richiesta è stata servita

con

tain

er

serv

let

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Applicazioni Web

Configurazione del filtro servlet per gestione connessioni JDBC

• I filtri usati e le associazioni alle servlet si dichiarano in web.xml

– Si potrebbe usare l’annotazione @WebFilter, ma non si avrebbe controllo sull’ordine dei filtri nella catena

• Ogni classe filtro va dichiarata in un tag filter con un nome

– <filter> <filter-name>jdbcController</filter-name> <filter-class>it.….jdbc.JDBCRequestFilter</filter-class> </filter>

• Usando i nomi, i filtri vanno associati ai percorsi delle servlet su cui applicarli usando tag filter-mapping (“*” = qualsiasi percorso)

– L’ordine delle dichiarazioni determina l’ordine di applicazione

– <filter-mapping> <filter-name>jdbcController</filter-name> <url-pattern>*</url-pattern> </filter-mapping>


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Applicazioni Web

Sessioni HTTP

• Come anticipato, il protocollo HTTP è stateless: ogni richiesta è gestita a se e la risposta ad essa è indipendente dalle altre

• La webapp deve però tenere traccia dell’attività di un utente – Dopo che l’utente si è autenticato, il server deve ricordare la sua

identità e decidere di conseguenza quali azioni gli sono consentite

– Per eseguire un ordine, un utente deve poter inserire articoli in un “carrello” virtuale e il server deve memorizzarne il contenuto

• Il server può tenere traccia delle sessioni HTTP: ciascuna è una sequenza di richieste e risposte con lo stesso client – Il servlet container gestisce il mantenimento delle sessioni con i client

– Ciascun client può essere identificato ad es. usando i cookie HTTP

• Ad ogni sessione possono essere associati dei dati



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Applicazioni Web

Gestione delle sessioni HTTP

• Una sessione è rappresentata da un oggetto HttpSession

• Durante la gestione di una HttpServletRequest, si può ottenere la sessione corrente col metodo getSession – La sessione viene creata e inizializzata automaticamente se necessario

• In ogni sessione possono essere salvati degli oggetti, che persistono attraverso molteplici richieste nella stessa sessione – setAttribute salva con nome un oggetto nella sessione

– getAttribute reperisce un oggetto dalla sessione dato il suo nome

• Una sessione può scadere, comportando la perdita degli oggetti salvati in essa e il rilascio di risorse da parte del server – manualmente, invocando il metodo invalidate

– in automatico, dopo un periodo di inattività (impostabile in web.xml)


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Applicazioni Web

Gestore delle sessioni

• Per facilitare la gestione dei dati di sessione, utilizziamo nella webapp un apposito oggetto SessionManager

• Questo oggetto fornisce metodi di alto livello per gestire i dati – Astrae la Servlet API e i nomi assegnati agli oggetti

– È in pratica un “DAO per gli oggetti di sessione”

• Nello specifico sono forniti metodi per – verificare l’identità dell’utente autenticato: getCurrentUser

– dichiarare o invalidare l’identità: logUserIn, logUserOut

– reperire o impostare il contenuto del carrello: getCart, setCart

• L’implementazione è data in SessionManagerImpl

• Per ottenerne un’istanza usiamo la classe Session passando la richiesta corrente – SessionManager sm = getSessionManager(request);


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Applicazioni Web

Autenticazione e Autorizzazione

• Nell’arco di una sessione, vogliamo tenere traccia di quale utente registrato nel database stia usando il sito

• Tramite la LoginServlet (path “/login”), l’utente si può autenticare fornendo nome e password – L’utente col nome dato viene cercato nel database: se esiste e la

password corrisponde, viene impostato come utente corrente

– Per semplicità ignoriamo aspetti di sicurezza, es. uso di funzioni hash

• L’header delle pagine cambia se un utente si è autenticato

• Le servlet che trattano dati di uno specifico utente (ordini e recensioni) rifiutano la richiesta se l’utente non è autenticato

• La LogoutServlet (path “/logout”) imposta l’utente corrente a null, annullando l’autenticazione


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Applicazioni Web

Header e footer delle pagine

• Abbiamo visto che i file JSP dell’applicazione contengono solo il codice HTML relativo al contenuto principale di ogni pagina

• Non sono presenti la struttura dei documenti HTML (tag <html>, <head>, ...) e l’header della pagina col form di autenticazione o i contenuti per l’utente connesso

• Le parti iniziali e finali da applicare a tutte le pagine restituite dal server sono definite in file JSPF (JSP Fragment) – I file sono contenuti in webapp/WEB-INF/jspf (privati)

• header.jspf è inserito in testa ad ogni pagina JSP – apre <html>, contiene <head>, apre <body> e contiene l’header

• footer.jspf è inserito in coda ad ogni pagina JSP – contiene il piè di pagina e chiude i tag <body> e <html>


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Applicazioni Web

Applicazione di header e footer alle pagine

• L’applicazione di header e footer alle pagine JSP va dichiarata nel file web.xml definendo un gruppo di pagine JSP

<web-app ...> ...

<jsp-config>

<jsp-property-group>



<display-name>View</display-name>



<url-pattern>/WEB-INF/view/*</url-pattern>



<scripting-invalid>true</scripting-invalid>



<include-prelude>/WEB-INF/jspf/header.jspf</include-prelude>



<include-coda>/WEB-INF/jspf/footer.jspf</include-coda>

</jsp-property-group>

</jsp-config>


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Applicazioni Web

Filtro servlet di supporto all’header

• Per visualizzare nell’header delle pagine il nome dell’utente connesso, abbiamo bisogno che questo sia accessibile con EL

• L’utente corrente va però reperito dal SessionManager

• Utilizziamo un filtro servlet HeaderInfoRequestFilter che renda disponibile questa informazione in header.jspf come attributo della richiesta

• Il filtro va applicato dopo JDBCRequestFilter, in modo che possa accedere alle informazioni dell’utente dal database

• Il file web.xml è configurato per applicare i due filtri in ordine corretto – l’ordine dei tag filter-mapping è rilevante


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Applicazioni Web

HTTPS

• Di default usiamo l’applicazione tramite il protocollo HTTP: le informazioni transitano in chiaro attraverso la rete

• Ciò non è idoneo per la trasmissione di dati sensibili, quali ad esempio le credenziali di autenticazione, carte di credito ecc.

• Il protocollo HTTPS consiste nell’incapsulamento di HTTP in una connessione cifrata tramite i protocolli SSL/TLS – SSL = Secure Sockets Layer, TLS = Transport Layer Security

• Garantisce privacy e integrità: solo il server può leggere i dati e solo il client specifico può averli generati (o viceversa)

• Il server dichiara la sua identità tramite un certificato che ne garantisce l’identità e indica la chiave pubblica di cifratura – Il certificato è di norma firmato da una Certification Authority che ne

garantisce l’autenticità Applicazioni Web Java - Data Intensive Applications - Laurea in Ingegneria e


Applicazioni Web

Utilizzo di HTTPS

• Tomcat (come altri container) normalmente utilizza un connettore (porta server) HTTP per comunicare con i client

• È possibile abilitare (anche) un connettore HTTPS, che può servire le stesse pagine ma usando connessioni sicure (cifrate) – Questo richiede di fornire al server un certificato ed una relativa

coppia di chiavi di cifratura: possono essere generati con appositi tool

• Una webapp ha controllo sul tipo di connessione utilizzata – Le servlet possono verificare se la connessione usata è sicura

• tramite il metodo isSecure di ServletRequest

– La webapp può essere configurata in modo da obbligare l’uso di connessioni sicure per alcune o per tutte le richieste

• In laboratorio vedremo come abilitare il supporto ad HTTPS in Tomcat ed impostare che la webapp ne imponga l’uso


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Applicazioni Web

Carrello della spesa

• Per poter eseguire ordini con più prodotti, è opportuno tenere traccia di una lista di prodotti durante la navigazione

• E’ prassi nei siti di e-commerce mantenere un carrello virtuale – I prodotti possono essere aggiunti al carrello in determinate quantità

– Una pagina mostra il contenuto del carrello e permette di modificarlo

– Se il carrello non è vuoto, col checkout si può confermare l’ordine dei prodotti attualmente nel carrello (che viene svuotato)

• Nella parte finale dell’esercitazione di laboratorio, vediamo come implementare la gestione di un carrello della spesa – modellazione del contenuto del carrello

– implementazione della logica per le richieste di modifica del contenuto (aggiunta e rimozione di prodotti) e per il checkout

– aggiunta/modifica di pagine per la visione e gestione del carrello



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