Somasegar S., Guthrie Scott. Руководство Microsoft по проектированию архитектуры приложений

Подождите немного. Документ загружается.

Общие принципы проектирования

При проектировании слоя представления необходимо учесть несколько основных факторов.

Чтобы создаваемая конструкция гарантированно отвечала требованиям приложения, следуйте

лучшим практикам и руководствуйтесь такими принципами:

 Выбирайте соответствующий тип приложения. От выбранного типа приложения

будут существенно зависеть доступные варианты реализации слоя представления.

Определитесь, будете ли вы реализовывать насыщенный (смарт) клиент, Веб-

клиент или насыщенное Интернет-приложение (rich Internet application, RIA).

Решение должно приниматься на основании требований, предъявляемых к

приложению, и ограничений, накладываемых организацией или средой. Более

подробно основные архетипы приложения, их преимущества и недостатки

рассматриваются в главе 20, «Выбор типа приложения».

 Выбирайте соответствующую технологию UI. Разные типы приложений

обеспечивают разные наборы технологий для разработки слоя представления.

Каждый тип технологии обладает индивидуальными преимуществами, которые

определяют возможность создания соответствующего слоя представления.

Технологии, доступные для каждого типа приложений, рассматриваются в

приложении А, «Матрица технологий слоя представления».

 Используйте соответствующие шаблоны. Шаблоны слоя представления (их список

приводится в конце данной главы) предлагают проверенные решения обычных

проблем, возникающих при проектировании слоя представления. Помните, что не

все шаблоны применимы в равной степени ко всем архетипам, но общий шаблон

Separated Presentation, в котором аспекты, касающиеся представления, отделены от

базовой логики приложения, подходит для всех типов приложений. Специальные

шаблоны, такие как MVC, MVP и Supervising Presenter, обычно используются в слое

представления насыщенных клиентских приложений и RIA. Разновидности

шаблонов Model-View-Controller (MVC) и Model-View-Presenter (MVP) могут

применяться в Веб-приложениях.

 Разделяйте функциональные области. Используйте специальные компоненты UI

для формирования визуального представления, отображения и взаимодействия с

пользователем. В сложных случаях, или если хотите обеспечить возможность

модульного тестирования, обратите внимание на специальные компоненты логики

представления для управления обработкой взаимодействия с пользователем.

Также применение специальных сущностей представления позволит представлять

бизнес-логику и данные в форме, удобной для использования компонентами UI и

логики представления. Сущности представления инкапсулируют бизнес-логику и

данные бизнес-слоя в рамках слоя представления и используют их во многом так

же, как используются бизнес-сущности в бизнес-слое. Разные типы компонентов

слоя представления более подробно рассматриваются в главе 11, «Проектирование

компонентов представления».

 Учитывайте рекомендации по проектированию пользовательского интерфейса.

При проектировании слоя представления придерживайтесь рекомендаций своей

организации по UI, включая такие аспекты, как удобство и простота доступа,

локализация и удобство использования. Для выбранных типа клиента и технологий

ознакомьтесь с установленными рекомендациями по интерактивности UI, удобству

использования, совместимости с системой, соответствию предъявляемым

требованиям, а также с шаблонами проектирования UI, и примените те из них,

которые соответствуют дизайну и требованиям создаваемого приложения.

 Придерживайтесь принципов ориентированного на пользователя

проектирования. До того, как приступать к проектированию слоя представления,

поймите своего потребителя. Используйте опросы, исследования удобства

использования, и интервью для выбора варианта пользовательского интерфейса,

наиболее соответствующего требованиям заказчика.

Специальные вопросы проектирования

Существует ряд общих вопросов, на которые следует обратить внимание при проектировании.

Эти вопросы можно сгруппировать по определенным областям дизайна. В следующих

разделах представлены рекомендации по областям проектирования, которые чаще всего

вызывают затруднения:

 Кэширование

 Сетевое взаимодействие

 Композиция

 Управление исключениями

 Навигация

 Взаимодействие с пользователем

 Пользовательский интерфейс

 Валидация

Кэширование

Кэширование – один из лучших механизмов повышения производительности приложений и

сокращения времени отклика UI. Кэширование данных в слое представления позволит

оптимизировать поиск данных и избежать повторных сетевых вызовов, а также обеспечит

возможность сохранять результаты ресурсоемких или часто повторяющихся процессов во

избежание ненужной повторной обработки. При разработке стратегии кэширования

руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Выберите подходящее размещение для кэша, например, в памяти или на диске.

Если приложение развертывается на Веб-ферме, избегайте применения локальных

кэшей, для которых необходима синхронизация. Для развертываний на Веб-фермах

и фермах серверов приложений рекомендуется использовать систему управления

транзакционными ресурсами, такую как Microsoft SQL Server®, или продукт,

поддерживающий распределенное кэширование, такой как технология Memcached

производства компании Danga Interactive или механизм кэширования Velocity

от

компании Microsoft. Тем не менее, если отличия между серверами не

существенные или данные изменяются очень медленно, подойдет кэширование в

памяти.

 При работе с кэшем в памяти применяйте кэширование данных в готовом к

использованию виде. Например, кэшируйте не просто необработанные данные

базы данных, а используйте необходимые приложению объекты. Однако избегайте

кэширования часто меняющихся данных, поскольку затраты на поддержание

актуальности кэша в этом случае могут превышать затраты на воссоздание или

повторный запрос таких данных.

 Не кэшируйте незашифрованные конфиденциальные данные.

 Не полагайтесь на кэшированные данные, они могут быть удалены. Также не

забывайте, что кэшированные данные могут устаревать. Например, использование

кэшированных данных недопустимо при выполнении коммерческих операций, для

которых требуется извлекать самые свежие данные.

 Позаботьтесь о правах доступа к кэшированным данным. В случае возможности

доступа к данным пользователей, выполняющих разные роли, кэшируйте только те

данные, для которых можете применить соответствующую авторизацию.

 При использовании множества потоков убедитесь, что любой доступ к кэшу

является потокобезопасным.

Более подробно методики кэширования рассматриваются в главе 17, «Сквозная

функциональность».

Сетевое взаимодействие

Обработка длительных запросов должна реализовываться с учетом времени отклика

пользователя, а также удобства обслуживания и тестируемости кода. При проектировании

обработки запросов руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Используйте асинхронные операции или фоновые потоки, чтобы избежать

блокировки UI при выполнении длительных действий в приложениях Windows

Forms и WPF. Применяйте AJAX для осуществления асинхронных запросов в

ASP.NET. Обеспечивайте пользователю обратную связь о ходе выполнения процесса

для длительных операций. Предоставьте пользователю возможность отменить

длительную операцию.

 Избегайте смешения логики обработки UI и формирования визуального

представления.

В ноябре 2009 года данный продукт вошел в состав Windows Server AppFabric (прим. научного

редактора).

 При выполнении ресурсоемких вызовов к удаленным ресурсам или слоям, таких

как вызов Веб-сервисов или запрос к базе данных, проведите анализ, возможно,

будет целесообразным делать эти запросы к сервису с детализированным

интерфейсом (много мелких запросов) либо с обобщенным интерфейсом (один

большой запрос). Если пользователь запрашивает большие объемы данных для

выполнения операции, первым делом извлекайте лишь то, что необходимо для

отображения и начала работы, а затем постепенно догружайте данные в фоновом

потоке или по мере необходимости (примерами такого подхода является

разделение данных на страницы и виртуализация UI). Используйте более

масштабные вызовы к обобщенному сервису, когда пользователю нет

необходимости ожидать завершения вызова.

Композиция

Подумайте, не упростится ли разработка и обслуживание приложения, если слой

представления будет использовать независимые модули и блоки представления,

компонуемые во время выполнения. Шаблоны композиции UI поддерживают создание

блоков представления и компоновку пользовательского интерфейса во время выполнения. Эти

шаблоны также помогают максимально сократить зависимости кода и библиотек, в противном

случае, каждое изменение зависимостей требовало бы проведения повторной компиляции и

развертывания модуля. Шаблоны композиции помогают реализовать совместное

использование, повторное использование и замещение логики представления и блоков

представления. При разработке стратегии композиции UI руководствуйтесь следующими

рекомендациями:

 Избегайте зависимостей между компонентами. Например, по возможности широко

используйте шаблоны абстракции во избежание проблем с обслуживанием.

Применяйте шаблоны, поддерживающие внедрение зависимостей во время

выполнения.

 Создавайте шаблоны с заполнителями. Например, используйте шаблон Template

View (Представление по шаблону) для компоновки динамических Веб-страниц,

чтобы обеспечить единообразие и возможность повторного использования.

 Используйте для создания представления модульные части, пригодные для

повторного использования, например, шаблон Composite View (Составное

представление) позволяет компоновать представление из модульных неделимых

составляющих. Реализуйте в своем приложении разделение, применяя

самостоятельные модули, добавление которых не составляет труда.

 Будьте внимательны при использовании компоновок, формируемых динамически

во время выполнения, что может вызывать сложности с загрузкой и

обслуживанием. Рассматривайте шаблоны и библиотеки сторонних

производителей, которые поддерживают динамическую компоновку и внедрение

визуальных блоков и представления во время выполнения.

 Для обмена данными между компонентами представления используйте шаблоны

связи со слабой связанностью, такие как Publish/Subscribe. Это обеспечит снижение

связанности компонентов и повышение тестируемости и гибкости.

Управление исключениями

Проектируйте для приложения централизованный механизм управления исключениями,

который обеспечит единый подход к перехвату и обработке непредвиденных исключений

(исключений, которые невозможно обработать локально). Особое внимание обратите на

исключения, распространяющиеся через границы слоев и уровней, а также исключения,

пересекающие границы доверия. При проектировании стратегии управления исключениями

руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Обеспечьте понятные пользователю сообщения об ошибках для уведомления об

ошибках приложения, но убедитесь, что не включаете конфиденциальные данные в

страницы ошибок, в сообщения об ошибках, файлы журналов и аудита.

Постарайтесь по возможности привести приложение в согласованное состояние

или, если это невозможно, обеспечьте завершение выполнения.

 Убедитесь, что перехватываете исключения, которые не будут перехвачены где-

либо в другом месте (например, глобальном обработчике ошибок), и очищайте

ресурсы и состояние после возникновения исключения. Глобальный обработчик

исключений, отображающий глобальную страницу ошибок или сообщение об

ошибке, пригодится для всех необрабатываемых исключений. Как правило,

необрабатываемые исключения указывают на то, что система находится в

несогласованном состоянии и, возможно, требует корректного завершения.

 Различайте системные исключения и ошибки бизнес-логики. Для ошибок бизнес-

логики выводите на экран понятное пользователю сообщение об ошибке и

предоставьте пользователю возможность повторить операцию. Для системных

ошибок проведите проверку причины возникновения исключения (например, сбой

сервиса или базы данных), выведите на экран понятное пользователю сообщение

об ошибке и запротоколируйте сообщение об ошибке, что будет полезным при

диагностике и устранении неисправностей.

 Перехватывайте только те исключения, которые можете обработать, и избегайте

использования собственных исключений без крайней надобности. Не применяйте

исключения для управления потоком логики приложения.

Более подробно методики управления исключениями рассматриваются в главе 17, «Сквозная

функциональность».

Навигация

Разрабатывайте стратегию навигации так, чтобы пользователи могли без труда перемещаться

по экранам или страницам приложения, и чтобы можно было отделить функциональность

навигации от формирования и обработки UI. Обеспечьте единообразное представление

навигационных ссылок и элементов управления во всем приложении, чтобы не запутывать

пользователя и скрыть сложность приложения. При проектировании стратегии навигации

руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Спроектируйте панели инструментов и меню, чтобы пользователи могли находить

функции, предоставляемые UI.

 Обеспечьте предсказуемость реализации навигации между формами с помощью

мастеров и определитесь с тем, как будете сохранять состояние навигации между

сеансами в случае необходимости.

 Избегайте дублирования логики для обработчиков событий навигации и по

возможности не указывайте в коде пути переходов. Для обработки обычных

действий из множества источников используйте шаблон Command (Команда).

Взаимодействие с пользователем

Хороший стиль взаимодействия с пользователем и пользовательский интерфейс – вот что

отличает хорошее приложение от плохого. Видимая производительность имеет намного

большее значение, чем фактическая, поэтому решающее значение имеют управление

ожиданиями и знание типовых схем взаимодействия с пользователем. Например, возможно,

пользователи не будут против немного дольше подождать загрузки страницы, если получают

обратную связь со сведениями о предположительных сроках загрузки, и это ожидание не

мешает продолжению их работы. В других ситуациях очень короткая задержка, для некоторых

действий UI даже доли секунды, может создать ощущение, что приложение не отвечает.

Изучите исследования удобства использования, опросы и интервью, чтобы понять, чего

пользователи хотят и ожидают от приложения, и на основании этих сведений спроектируйте

эффективный UI. При проектировании взаимодействия с пользователем руководствуйтесь

следующими рекомендациями:

 Не создавайте перегруженные или слишком сложные интерфейсы. Обеспечивайте

четкую схему работы с приложением для всех основных сценариев пользователя,

применяйте цвета и ненавязчивую анимацию для привлечения внимания

пользователя к важным изменениям в UI, таким как изменение состояния.

 Обеспечьте полезные и информативные сообщения об ошибках без

предоставления в них конфиденциальных данных.

 Избегайте блокирования пользовательского интерфейса при выполнении действий,

для завершения которых может потребоваться довольно длительное время. Как

минимум, обеспечьте обратную связь о ходе выполнения действия и продумайте

возможность отмены операции.

 Рассмотрите возможность предоставления пользователю дополнительных

возможностей по конфигурированию и, где это возможно, персонализации UI,

обеспечивая тем самым гибкий и настраиваемый UI.

 Продумайте, как будет обеспечиваться поддержка локализации и глобализации,

даже если это не является основным требованием на начальных этапах

проектирования. Добавление поддержки локализации и глобализации после

завершения проектирования может потребовать выполнения большого объема

переработки и реструктуризации.

Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс должен реализовывать требования, касающиеся ввода данных и

их вализации. Для обеспечения максимального удобства использования руководствуйтесь

установленными в организации рекомендациями и отраслевыми рекомендациями, которые

были выработаны в течение многих лет исследований проектирования и механизмов ввода.

При выборе стратегии компоновки пользовательского интерфейса учтите, кто будет

заниматься созданием UI: отдельная группа дизайнеров или группа разработки. Если UI будет

создаваться дизайнерами, выбирайте подход к компоновке, не требующий написания кода

или использования инструментов разработки. При проектировании пользовательского

интерфейса руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Используйте шаблон Separated Presentation, такой как MVP, для отделения

компоновки пользовательского интерфейса от его обработки. С помощью шаблонов

обеспечьте единообразие внешнего вида и взаимодействия со всеми окнами UI и

единый внешний вид и стиль взаимодействия для всех элементов UI, чтобы

обеспечить максимальное удобство доступа и простоту использования. Избегайте

слишком сложных компоновок.

 Используйте основанные на применении форм элементы управления для задач

сбора данных; механизм ввода на базе документов для ввода данных в более

свободной форме, таких как текстовые или графические документы; или подход с

применением мастеров для более упорядоченных или управляемых рабочим

процессом задач сбора данных.

 Избегайте применения жестко кодированных строк и внешних ресурсов для

текстовых данных или данных компоновки (например, для поддержки языков с

написанием справа налево), особенно если приложение будет подлежать

локализации.

 Учтите удобство и простоту доступа. При продумывании стратегии ввода следует

подумать о пользователях с ограниченными возможностями; например,

реализовать ПО для преобразования текста в речь для слепых пользователей или

увеличить текст и изображение для пользователей с проблемами зрения. По

возможности поддерживайте сценарии работы только через клавиатуру для

пользователей, которые не могут работать с координатно-указательными

устройствами.

 Принимайте во внимание наличие экранов разных размеров и с разными

разрешениями, существование разных типов устройств и разных типов ввода, таких

как мобильные устройства, сенсорные экраны и устройства с возможностью

рукописного ввода. Например, для сенсорных экранов обычно используются

большие кнопки с большими расстояниями между ними, чем для обычных UI,

предназначенных для ввода только с помощью мыши или клавиатуры. Для

создания компоновки Веб-приложения пользуйтесь Каскадными таблицами стилей

(Cascading Style Sheets, CSS). Это обеспечит более высокую производительность

формирования визуального представления и удобство обслуживания.

Валидация

Эффективная стратегия проверки пользовательского ввода и данных имеет критически важное

значение для безопасности и корректной работы приложения. Определите правила валидации

пользовательского ввода и бизнес-правила, существующие в слое представления. При

проектировании стратегии проверки пользовательского ввода и данных руководствуйтесь

следующими рекомендациями:

 Проверка пользовательского ввода должна проводиться в слое представления,

тогда как проверка на соответствие бизнес-правилам – в бизнес-слое. Однако если

бизнес-слой и слой представления разнесены физически, логика проверки на

соответствие бизнес-правилам должна дублироваться в слое представления для

улучшения удобства использования и уменьшения времени отклика. Этого можно

достичь с помощью метаданных или путем применения одинаковых компонентов

правил проверки в обоих слоях.

 Проектируйте стратегию проверки, руководствуясь целью ограничить,

предотвратить и очистить злонамеренный ввод. Рассматривайте шаблоны и

библиотеки сторонних производителей, которые могут помочь в реализации

проверки. Определяйте бизнес-правила, обеспечивающие проверку, такие как

границы транзакции, и реализуйте достаточно глубокую проверку, чтобы

гарантировать выполнение этих правил.

 Убедитесь, что правильно обрабатываете ошибки валидации и избегайте

предоставления конфиденциальных данных в сообщениях об ошибках. Кроме того,

обеспечьте протоколирование сбоев при проверке, что поможет при выявлении

злонамеренных действий.

Более подробно методики проверки рассматриваются в главе 17, «Сквозная

функциональность».

Выбор технологии

Следующие рекомендации помогут выбрать соответствующую технологию реализации слоя

представления для платформы Microsoft. Также они предлагают общие шаблоны, которые

будут полезны для определенных типов приложений и технологий.

Мобильные приложения

Рассмотрим рекомендации по проектированию мобильного приложения:

 Используйте Microsoft Windows Compact Framework для создания

полнофункциональных подключенных исполняемых приложений, приложений без

постоянного подключения или приложений без подключения с возможность

выполнения на широком диапазоне устройств, работающих под управлением

Microsoft Windows Mobile.

 Для создания подключенных приложений, поддерживающих широкий диапазон

мобильных устройств или требующих Wireless Application Protocol (WAP)

, compact

HTML (cHTML) либо подобные форматы формирования визуального представления,

используйте ASP.NET для мобильных устройств.

Насыщенные клиентские приложения

Руководствуйтесь следующими рекомендациями при проектировании насыщенных

клиентских приложений:

 Для создания приложений с поддержкой насыщенных мультимедийных и

графических возможностей используйте Windows Presentation Foundation (WPF).

 Для создания приложений, загружаемых с Веб-сервера и выполняемых на клиенте

Windows, используйте XAML Browser Applications (XBAP)

 Для создания приложений, предназначенных преимущественно для работы с

документами или для формирования отчетов, применяйте технологию Microsoft

Office Business Application (OBA)

 При желании воспользоваться преимуществами широкого набора элементов

управления сторонних производителей и инструментов быстрой разработки

приложений применяйте Windows Forms. При проектировании составного

приложения с использованием Windows Forms обратите внимание на предложение

группы patterns & practices Smart Client Software Factory.

 При построении приложения с использованием WPF рассмотрите следующие

возможности:

◦ Для составных приложений воспользуйтесь предлагаемым группой patterns

& practices руководством Composite Client Application Guidance (Руководство

по проектирования составных клиентских приложений).

◦ В случаях, когда созданием представления занимаются дизайнеры, а не

обычные разработчики, используйте шаблон Presentation Model (Model-

View-ViewModel), который является разновидностью шаблона Model-View-

Controller (MVC), специально приспособленной для платформ разработки

UI. Чтобы предоставить дизайнерам больше возможностей, реализуйте

шаблоны данных (DataTemplate) через пользовательские элементы

управления. Также для организации связи между представлением (View) и

Протокол беспроводного доступа (прим. переводчика).

Приложения браузера XAML (прим. переводчика).

Бизнес-приложения для Microsoft Office (прим. переводчика).

презентатором (Presenter) или моделью представления (View Model)

применяйте WPF Commands.

Насыщенные Интернет-приложения

При проектировании насыщенного Интернет-приложения (Rich Internet Application, RIA)

руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Для создания подключенных приложений, выполняющихся в браузере и

поддерживающих широкий диапазон платформ, насыщенных графикой и

поддерживающих богатые возможности работы с мультимедиа и представления,

используйте Silverlight.

 Если принято решение создавать приложение с использованием Silverlight,

рассмотрите следующие аспекты:

◦ Рассмотрите возможность применения шаблона Presentation Model (Model-

View-ViewModel), как описывалось ранее в данной главе.

◦ При проектировании приложения, для которого планируется длительный

срок эксплуатации и изменения в его ходе, воспользуйтесь предлагаемым

группой patterns & practices руководством Composite Client Application

Guidance.

Веб-приложения

При проектировании Веб-приложения руководствуйтесь следующими рекомендациями:

 Для создания приложений, доступ к которым будет осуществляться через Веб-

браузер или специальный агент пользователя, используйте ASP.NET.

 Если принято решения создавать приложение с использованием ASP.NET, обратите

внимание на следующие аспекты:

◦ Используйте шаблоны страниц, чтобы упростить разработку и реализовать

единообразный UI для всех страниц приложения.

◦ Применение AJAX с ASP.NET Web Forms позволит повысить интерактивность

и перенести больший объем обработки в фоновый режим с меньшим

числом обновлений страниц.

◦ Если требуется включить области насыщенного медиасодержимого и

интерактивности, используйте элементы управления Silverlight с ASP.NET.

◦ Повысить тестируемость приложения или реализовать более четкое

разделение между пользовательским интерфейсом приложения и бизнес-

логикой позволит использование ASP.NET MVC Framework. Эта

инфраструктура поддерживает подход на базе model-view-controller к

разработке Веб-приложений.