das Java

Java Enterprise Edition Plattform

Java EE ist ein von der Entwickler-Gemeinschaft vorangetriebene Standard, welcher eine Sammlung von Spezifikationen über Softwarekomponenten, APIs und Dienste beinhaltet. Es beschreibt, wie die Dienste im Java-Umfeld entwickelt, betrieben und genutzt werden. Im Gegensatz zu Java Standard Edition (Java SE) ist Java EE speziell für die serverseitige Anwendungsentwicklung bestimmt. ¹   Die Weiterentwicklung des Java EE Standards wird durch Beiträge von Branchenexperten kommerzieller und gemeinnütziger Organisationen geleistet. Die neuen Java-Spezifikation-Anforderungen (JSR) sowie Änderungen an bestehenden Spezifikationen werden als Antrag im Rahmen eines Verfahrens zur Weiterentwicklung der Programmiersprache Java (JCP) an das von Oracle betriebene Program Management Office (PMO) eingereicht. PMO fungiert als ein Überwachungsorgan und kann daraufhin eine Neuentwicklung bzw. eine Weiterentwicklung von Spezifikationen initiieren. ²   Derzeit bietet Java EE Plattform über 20 spezifikationskonforme Implementierungen von Servern. ³   Die bekanntesten sind GlassFish Server Open Source Edition von Oracle Corparation und WildFly Application Servervon Red Hat.

Java Enterprise Edition ist eine Industrie-Technologie, die vor allem in hochproduktiven Entwicklungsprojekten eingesetzt wird, bei welcher viel Wert auf Plattformunabhängigkeit, Portabilität, Interoperabilität, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität gelegt wird. ^{4, 5}  Sie stellt dementsprechend einen allgemeinen Rahmen für Geschäftsanwendungen der mittleren bis hohe Komplexität dar und ermöglicht auf dieser Basis komponentenbasierte Entwicklung von verteilten und mehrschichtigen Geschäftsanwendungen. Die Schnittstellen zwischen den Komponenten sind in den Spezifikationen klar definiert, was zu Interoperabilität zwischen unterschiedlichsten Java-EE-Servern beiträgt. Die für die Implementierung des Patientenverwaltungssystems verwendeten Java-EE-Komponenten werden in weiteren Unterkapiteln im Einzelnen vorgestellt.

Zentrale Konzepte

Durch die Verwendung der Java-EE-Technologien wird ein serverseitiger Einsatz von Java ermöglicht. Damit werden Voraussetzungen geschaffen, global verfügbare Dienste über das Internet anbieten zu können. Gleichermaßen gilt das auch für Intranet-Anwendungen, die in einer abgeschotteten Umgebung zentrale Dienste für unterschiedlichen Clients bereitstellen. Damit wird eine Unabhängigkeit von dem Standort, vom Betriebssystem und von der Clientanwendung des Benutzers erreicht. Die Grundkonzepte der serverseitigen Java-Programmierung sind das Client-Server-Model und das Schichtenmodell. Diese Konzepte gibt es auch unter anderen Programmiersprachen und Technologien und sie haben sich im Laufe der Zeit etabliert und als praktikabel und effizient erwiesen. ¹

Abbildung 1: Das Client-Server-Modell.

Bei einem Client-Server-Modell stellt der Client die funktionale Einheit eines Systems dar, welche die Dienstleistungen eines Servers nutzt und dem Benutzer die angefragten Informationen bereitstellt. Dabei handelt es sich meistens um visuelle Darstellung von Informationen. Wenn wir auf das Schichtmodell zurückgreifen, dann kann der Client einer Darstellungsschicht zugeordnet werden, die zur Interaktion des Benutzers mit der Anwendung dient. Ein Server dagegen bietet diese Dienste an und bildet die Verarbeitungsschicht ab. Wenn eine Anfrage von dem Server nicht beantwortet werden kann, so kann sie an einen weiteren Server geschickt werden. In diesem Fall wird der angefragte Server die Rolle eines Clients einnehmen und den Auftrag an ihm bekannte Server weiterleiten. Die erhaltene Antwort sendet er seinem Auftraggeber zurück. ⁶  Nach diesem Prinzip können verteilte Systeme aufgebaut werden, die auf mehreren Rechnern mit jeweils eigenen virtuellen Maschinen (JVM) laufen. Das wird erst durch die in den Spezifikationen wohldefinierten Schnittstellen möglich. Hierdurch lassen sich abgeschlossene Aufgabebereiche wie die Datenspeicherung zentral implementieren. Weitere abgeschlossene Clientanwendungen oder Systemkomponenten können über Schnittstellen auf die Daten zugreifen, ohne zu merken, dass sie auf einem anderen Rechner und somit auf einer anderen virtuellen Maschine liegen.

Die Kommunikation zwischen Client und Server setzt auf einem Hypertext Transfer Protocol (HTTP) auf, welcher auf einem TCP/IP Übertragungsprotokoll aufbaut. Im Gegensatz zur klassischen Java-Programmierung findet hier eine rechnerübergreifende Interprozess-Kommunikation (ICP) statt. Das führt seinerseits zu einigen Einschränkungen der Interaktion des Benutzers mit dem Server. Moderne Betriebssysteme werden durch TCP/IP-Kommunikationssysteme standardmäßig unterstützt. ⁷  Demzufolge wird zwangsläufig eine Interoperabilität zwischen heterogenen Betriebssystemen gewährleistet.

Ein weiterer wichtiger Punkt der EE-Plattform ist die Sicherstellung einer hohen Modularität, die durch Schichtenmodell realisiert wird. Die einzelnen Aufgabebereiche werden in verschiedene Schichten aufgeteilt, die anschließend klar getrennte Aufgaben übernehmen. Durch modular aufgebaute Architektur können einzelne Schichten bzw. Komponente weiterentwickelt, angepasst oder ausgetauscht werden, ohne dabei das ganze System negativ zu beeinflussen. Auf der Abbildung 2 ist eine typische Drei-Schicht-Anwendung dargestellt. Jede Schicht stellt für alle darauf aufsetzende Schichten lediglich eine Schnittstelle zur Verfügung, die Implementierung bleibt dabei verborgen. Eine Datenhaltungsschicht stellt den darüber liegenden Schichten Daten aus der Datenbank in Form von Java-Objekten bereit, so dass diese nicht erkennen können, ob die Daten aus einer Datenbank stammen oder textbasiert gespeichert waren. Dieses Konzept wird als Kapselung bezeichnet, die bei Mehrschichtanwendungen den Austausch einzelner Implementierungen erleichtert und somit eine hohe Modularität der Anwendung sicherstellt. Enterprise Edition Plattform unterstützt dieses Konzept durch verschiedene Technologien, die durch Spezifikationen beschrieben sind und zu bestimmten Schichten zugeordnet werden.

Abbildung 2: Klassisches Drei-Schichten-Modell.

Als Beispiel ist die JSP-Technologie an der Präsentationsschicht angesiedelt und die EJB-Technologie ihrerseits ist für die Anwendungslogik verantwortlich und bildet damit einen Kern des Programms. Eine Trennung von Darstellungsschicht und Anwendungsschicht hat den Vorteil, dass die Benutzer mit Darstellungen arbeiten, die jeweils für ihre Bedürfnisse und ihre Umgebung optimiert werden. Die Präsentation von Daten kann dabei auf verschiedenen Wegen grafisch aufbereitet werden, wie z. B. über die Swing-Grafikbibliothek oder auch durch HTML-Darstellungen in einem Webbrowser. Die Präsentationsschicht ist somit eine Schnittstelle zwischen dem Anwender und der Anwendungslogik und stellt einen Einstiegspunkt zu dem Programm dar. Durch die Interaktion des Benutzers mit der grafischen Oberfläche (GUI) werden Daten oder Befehle aufgenommen und zu dem System (Anwendungsschicht an einem Server) als eine Anfrage übermittelt. Dort werden bestimmte Dienste erbracht und als Antwort kommt eine grafisch aufbereitete Präsentation von Informationen zurück. Auf dieser Architektur aufbauende Systeme werden als webbasierte Applikationen bezeichnet, bei denen Server und Client über das Netzwerk im Intra- bzw. Internet miteinander kommunizieren.¹

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¹Stark T. Java EE 5: Einstieg für Anspruchsvolle. 1 Aufl. München: Addison-Wesley Verlag; 2007.

²Oracle Corporation. General JCP Questions [Internet]. c2014 [cited 2015 March 9]. Available from: URL: https://www.jcp.org/en/introduction/faq#pmo

³Oracle Corporation. Overview: Java EE at a Glance [Internet]. c2015 [cited 2015 March 9]. Available from: URL: http://www.oracle.com/technetwork/java/javaee/overview/index.html

⁴Backschat M, Rücker B. Enterprise JavaBeans 3.0: Grundlagen – Konzepte – Praxis. 2 Aufl. München: Spektrum-Verlag; 2007.

⁵Matevska J, Rekonfiguration komponentenbasierter Softwaresysteme zur Laufzeit. 1 Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner; 2010.

⁶Heinisch C, Müller-Hofmann F, Goll J. Java als erste Programmiersprache: Vom Einsteiger zum Profi. 5 Aufl. Wiesbaden: Teubner Verlag; 2007.

⁷Mandl P. Grundkurs Betriebssysteme: Architekturen, Betriebsverwaltung, Synchronisation, Prozesskommunikation. 3 Aufl. Wiesbaden: Springer-Vieweg; 2013.

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