Файл: СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ (Структура современной системы программирования).pdf

Лучших результатов можно добиться, если не выполнять на сервере уже скомпилированный и готовый объектный код, а интерпретировать код программы, написанной на некотором языке. При интерпретации исходного кода сервер, конечно, будет иметь производительность ниже, чем при исполнении готового объектного кода, но чаще всего этим можно пренебречь, поскольку производи­тельность серверов Интернета ограничивает ни мощность вычис­лительной системы, а пропускная способность кайала обмена данными. Тогда зависимость кода сервера от архитектуры вычислительной системы будет мини­мальной, а изменить содержимое порождаемой HTML-страницы можно будет сразу же, как только будет изменен порождающий ее исходный код (без допол­нительной перекомпиляции).

Существует несколько языков и соответствующих им интерпретаторов, которые нашли применение в этой области и успешно служат цели порождения HTML-страниц. Среди них можно назвать язык Peri, лежащий в основе различных версий Web-технологии РНР (Personal home pages), и язык сценариев, на котором основана Web-технология ASP (Active server pages), – последний предложен и поддерживается известным производителем программного обеспечения – фирмой Microsoft. Компонент, интерпретирующий ASP, появился в составе версии US (Internet information server) 3.0. В результате разработчики получили более простые в применении и вместе с тем более мощные средства создания Web-приложений.

Текст на интерпретируемых языках, которые поддерживаются такими Web-технологиями, как ASP или РНР представляет собой часть текста обычных HTML-страниц со встроенными в них сценариями (script). Эти сценарии можно писать на любом языке, поддерживаемом сервером; Интернет-сервер обрабатывает их при поступлении запроса о URL-адресе соответствующего файла. Он разбирает текст HTML-страницы, находит в нем тексты сценариев, вырезает их и интер­претирует в соответствии с синтаксисом и семантикой данного языка. В резуль­тате интерпретации получается выходной текст на языке HTML, который сервер вставляет непосредственно в то место исходной страницы, где встретился сценарий. Так обрабатывается динамическая Web-страница на любом интерпретируемом языке, ориентированном на работу в глобальной сети. Естественно, для работы со страницей сервер должен иметь в своем составе интерпретатор соответствующего языка.

Все эти языки сценариев обладают присущими им характерными особенно­стями. Во-первых, они имеют мощные встроенные функции и средства для работы со строками, поскольку основной задачей программ, написанных с помощью таких языков, является обработка входных параметров (строковых) и порождение HTML-кода (который также является текстом). Во-вторых, все они имеют средства для работы в архитектуре «клиент-сервер» для обмена информацией с серверами БД, а многие современные версии таких языков (например, язык, под­держиваемый Web-технологией ASP) – средства для функционирования в трех­уровневой архитектуре для обмена данными с серверами приложений.

Технологии интерпретируемых языков сценариев, отделившие процесс написания кода HTML от процесса создания прикладных компонентов, способствовали более эффективному сотрудничеству между дизайнерами Web-страниц и разработчиками программ. Благодаря тому, что динамические данные и приложения генерируются с помощью интерпретируемых языков непосредственно на Интер­нет-сервере, информация остается там, где ею легче всего управлять.

Недостаток всех перечисленных методов заключается в том, что сначала сервер вынужден строить HTML-описание, собирая его некоторым образом из каких-то своих данных, а затем Интернет-клиент на своей стороне разбирает (интерпрети­рует) полученное описание HTML-страницы. Таким образом, выполняется как бы двойная работа по генерации, а затем интерпретации текстов языка HTML. Кроме того, между клиентом и сервером по сети передаются довольно громозд­кие описания HTML-страниц, что может значительно увеличивать трафнк сети.

Тем не менее, несмотря на недостатки, данные методы довольно распространены в глобальной сети, поскольку они очень просты, а кроме того, не требуют от кли­ентского компьютера ничего, кроме способности интерпретировать тексты HTML. Эта особенность довольно существенна.

Есть и другие варианты генерации динамических HTML-страниц. Рассмотренные далее методы, хотя и снижают нагрузку на сеть, но предъявляют определен­ные требования к клиентской части, что не всегда приемлемо.

2.5.3. Языки Java и Java Script. Программирование динамических Web-страниц

Язык Java был разработан компанией Sun в качестве средства Web-программирования. Этот язык, в отличие от языка описания гипертекста HTML, является полноценным языком программирования. Он содержит в себе все основные операторы, конструкции и структуры данных, присущие языкам программирования. Синтаксические конструкции и семантика языка Java большей частью были заимствованы из языков программирования С и C++.

Основная идея, отличающая язык Java от многих других языков программирова­ния, не ориентированных на применение в глобальной сети, заключается в том что Java не является полностью компилируемым языком. Исходная программа, созданная на языке Java, не преобразуется в машинные коды. Компилятор языка порождает некую промежуточную результирующую программу на специальном низкоуровневом двоичном коде (эта результирующая программа называется Java-апплетом, а код, на котором она строится, – Java байт-кодом). Именно этот код интерпретируется при исполнении результирующей Java-программы. Такой ме­тод исполнения кода, основанный на интерпретации, делает его практически независимым от архитектуры целевой вычислительной системы.

Таким образом, для исполнения Java-программы необходимы две составляющие: компилятор промежуточного двоичного кода, порождающий его из исходного текста Java-программы, и интерпретатор, исполняющий этот промежуточный двоичный код. Такой интерпретатор получил название виртуальной Java-машины

Одной из отличительных особенностей данного языка является использование специального механизма распределения памяти (менеджера памяти). В языке Java не могут быть использованы функции динамического распределения памяти и связанные с ними операции над адресами и указателями, поскольку они за­висят от архитектуры вычислительной системы. Динамическая память в языке может выделяться только под классы и объекты самого языка. Для этого менеджер памяти должен сам организовывать своевременное выделение областей па­мяти при создании новых классов и объектов, а затем освобождать области памяти, которые уже больше не используются. В последнем случае должна решаться непростая задача сборки мусора - поиска неиспользуемых фрагментов в памяти и их освобождение. Причем, поскольку в языке Java за распределение памяти отвечает не пользователь, а интерпретатор кода, эти задачи должны решаться независимо от хода выполнения самой Java-программы.

Менеджер памяти входит в состав виртуальной Java-машины и, безусловно, зависит от архитектуры вычислительной системы, где функционирует эта машина, но интерпретируемые ею программы при этом остаются независимыми от архитектуры. Хороший менеджер памяти - важная составляющая виртуальной Java-машины наряду с быстродействующим интерпретатором промежуточного низ­коуровневого кода.

При выполнении Java-программы в глобальной сети компилятор, порождающий промежуточный низкоуровневый код, находится на стороне Интернет-сервера, а интерпретатор, выполняющий этот код, - на стороне клиента. По сети от сер­вера к клиенту передается только уже скомпилированный код. С этой точки зре­ния использование языка Java для исполнения программ в сети и организации динамических Web-страниц дает преимущества по сравнению с использованием других языков, выполняемых на стороне сервера. Преимущество заключается в том, что по сети не надо передавать громоздкие HTML-опи­сания страниц, что значительно снижает трафик в сети.

Однако отсюда проистекают и основные недостатки, присущие языку Java. Глав­ный из них заключается в том, что на клиентской стороне должна присутствовать виртуальная Java-машина для интерпретации поступающего из сети кода. Это значит, что так или иначе интерпретатор языка Java должен входить в состав архитектуры целевой вычислительной системы, а без его наличия функционирование такой схемы становится невозможным. Кроме того, промежуточный код языка исполняется на стороне клиента, а значит, скорость его выполнения и возможности Java-программы во многом зависят от производительности клиент­ского компьютера, которая может оказаться недостаточно высокой у машины, ориентированной только на подключение к глобальной сети. Речь идет не только о скорости интерпретации команд, но и о том, что клиентская система должна быть способна работать со всеми базовыми классами, присущими языку Java. Таким образом, требования к производительности клиентского компьютера для выполнения на ней Java-программ могут оказаться непомерно высокими.

Еще одна особенность связана с необходимостью обеспечения безопасности при исполнении Java-программ. Поскольку код исполняемой программы поступает из глобальной сети, то нет никакой гарантии, что этот код не содержит фатальную ошибку. Кроме того, такой код может быть преднамеренно создан со злым умыслом. Имея все возможности языка программирования (в отличие от текста HTML) и исполняясь в среде вычислительной системы клиента, он может при­вести к выходу из строя этой системы или к повреждению хранящихся в ней данных. Потому при построении интерпретатора виртуальной Java-машины нужно целенаправленно выделять и отслеживать потенциально опасные команды (та­кие, как выполнение программ или обращение к файлам на клиентской маши­не). Несмотря на то что большинство производителей виртуальных Java-машин считаются с этим правилом, проблема безопасности остается актуальной при использовании языка Java.

Язык Java быстро завоевал популярность и занял значительное место на рынке языков программирования и связанных с ними средств разработки. По сути, этот язык явился первой удачной реализацией двухэтапной модели выполнения про­грамм, построенной на использований компилятора промежуточного кода с по­следующей интерпретацией полученного кода. Независимость выполнения Java-программ от архитектуры целевой вычислительной системы способствовала росту популярности языка, который стал применяться не только как удобное средство Web-программирования, но и как средство разработки прикладных программ, ориентированных на различные вычислительные архитектуры.

Росту популярности языка программирования Java и построенных на его основе систем программирования способствовал также тот факт, что в его состав вхо­дят встроенные средства поддержки интерфейса с серверами БД, ориентирован­ные на разработку приложений, выполняющихся в архитектуре «клиент-сервер». Системы программирования языка Java совместимы также с известной группой стандартов, ориентированной на разработку результирующих программ, выполняющихся в трехуровневой архитектуре – CORBA.

Основной проблемой языка Java остается его производительность. При прочих равных условиях интерпретируемая программа, построенная на основе системы программирования для Java, будет уступать в скорости откомпилированной программе, созданной в любой другой современной системе программирования. Поэтому язык Java практически не применяется в программах, требующих сложных расчетов и математических функций. Но во многих прикладных программах, где производительность не играет столь принципиального значения, он вполне может быть использован, так как дает преимущества в независимости результирующей программы от архитектуры целевой вычислительной системы. Большинство современных ОС допускают наличие в своем составе виртуальных Java-машин для интерпретации результирующего кода Java-программ.

Необходимость иметь в составе архитектуры вычислительной системы клиент­ского компьютера виртуальную Java-машину, а также довольно высокие требо­вания к производительности компьютеров на клиентской стороне в ряде случаев ограничивают возможности применения языка Java. С другой стороны, зачастую для организации динамической Web-страницы достаточно лишь выполнить ряд простых действий, не укладывающихся в рамки статического HTML. Для этого нет необходимости создавать, компилировать и передавать по сети полноценную Java-программу.

Чтобы решить эти проблемы, был предложен командный язык Java Script, кото­рый можно назвать упрощенным вариантом языка Java.

Фрагменты кода, написанные на Java Script, передаются непосредственно внутри текста HTML-страниц. Синтаксис и семантика Java Script в целом соответст­вуют языку Java, но возможности его выполнения сильно ограничены - они не выходят за рамки той программы, которая интерпретирует HTML-страницу. В таком случае эта программа выступает и в роли виртуальной Java-машины для выполнения операторов Java Script. Чаще всего это программа навигации по сети - браузер. Он находит в тексте HTML-страницы операторы языка Java Script, выделяет их и исполняет по всем правилам языка Java. Однако выполне­ние Java Script происходит только в рамках адресного пространства программы-навигатора. Это, с одной стороны, ограничивает его возможности, но, с другой стороны, увеличивает безопасность выполнения операторов, так как в худшем случае при наличии некорректных операторов языка неработоспособной окажется только запущенная программа-навигатор, но не вся клиентская система в целом. Операторы Java Script сейчас широко используются для организации динами­ческих Web-страниц. Их выполнение (интерпретация) обеспечивается всеми современными программами-навигаторами в глобальной сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Системы программирования в современном мире доминируют на рынке средств разработки.

Для популярных языков программирования на IBM PC существует множество систем программирования. Естественно, что программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм) и мощные возможности для отладки разрабатываемых программ. В качестве примеров таких систем программирования можно назвать Turbo С, Turbo C++, Turbo Pascal, Microsoft С, Microsoft Basic. В последнее время стали появляться системы программирования на языке Java, они позволяют создавать программы, вызываемые при просмотре Web-страниц в глобальной электронной сети Internet.