Текст книги "Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework"

Автор книги: Иво Салмре

сообщить о нарушении

Текущая страница: 51 (всего у книги 69 страниц)

Резюме

Как и в случае задач повышения производительности, управления памятью и построения пользовательского интерфейса, создание удачной модели данных для мобильного приложения требует одновременно и планомерного подхода, и экспериментирования. Хорошая новость состоит в том, что многое из вашего опыта организации доступа к данным на настольных компьютерах вы сможете использовать при проектировании кода для доступа к данным в мобильных приложениях. Плохой же новостью является то, что вы сможете непосредственно использовать лишь небольшую часть уже имеющегося кода для настольных компьютеров, а для создания замечательных мобильных приложений вам придется учитывать специфику мобильных устройств.

При организации доступа к данным самое важное – это определить, каким образом ваша стратегия доступа к данным будет удовлетворять потребности пользователей при работе в автономном режиме. Реалии таковы, что соединение между вашим мобильным приложением и серверами баз данных будут часто разрываться, иногда по причине того, что "так было задумано", а иногда – из-за сбоев в сети. Работе в условиях периодически разрывающихся соединений специально посвящена следующая глава, но этот момент является ключевым и при проектировании стратегии доступа к данным. Если пользователю требуется немедленный доступ к данным, они должны кэшироваться локально на устройстве.

В зависимости от того, как будет использоваться ваше мобильное приложение, ему может потребоваться соединение с источниками данных посредством самых различных моделей подключения. Некоторые модели подключения, например Wi-Fi, отличаются высокой скоростью передачи данных и небольшой стоимостью, тогда как другие работают медленно и обладают высокой стоимостью. Дополнительные требования к разрабатываемому проекту могут появиться из-за необходимости поддержки соединений через общедоступные или виртуальные частные сети. В процессе проектирования модели доступа к данным для мобильного приложения важно представлять себе, какими могут быть сценарии подключения, и каким образом это может отразиться на ваших потребностях доступа к данным и их синхронизации. Важно продумать, какие данные будут храниться локально на устройстве, как будет организовано хранение этих данных и доступ к ним, и каким образом эти данные будут синхронизироваться с серверами.

В средах программирования доступа к данным часто предлагают многоуровневые подходы для организации работы с данными. Как и при работе с XML-ориентированными средами, существуют низкоуровневые модели однонаправленного доступа к данным, которые не имеют состояния, и построенные поверх них полнофункциональные модели, хранящие очень подробную информацию о своем состоянии. ADO.NET предлагает возможность выбора между этими типами моделей. Как разработчик, вы можете работать либо на высоком уровне абстракции, используя объекты ADO.NET DataSet для управления данными в памяти, либо на низком уровне, используя непосредственно классы DataReader и DataConnection, которые напрямую связываются с базами данных. Как и на заправках, полный сервис – это, разумеется, неплоxo, но за все услуги надо платить; в случае доступа к данным дополнительной платой за использование высокоуровневых служб будет необходимость хранения состояния в памяти, а это, в конечном счете, означает снижение производительности.

Если вы решите работать на низком уровне абстракции, то сможете хранить загруженные данные в наиболее эффективном для нужд вашего приложения формате, но тогда вам придется взять на себя все заботы по эффективному управлению данными.

В случае данных небольшого объема, данных, которые требуют интенсивной поддержки динамического обновления или данных, характеризующихся сложными взаимосвязями, вам будет очень полезна полнофункциональная модель, основанная на использовании объектов ADO.NET DataSet. При работе с объектами DataSet убедитесь в том, что вы используете наиболее эффективные способы доступа к данным. В случае работы с объектами DataRow в объектах DataTable это означает использование кэшированных индексов объектов DataColumn для доступа к полям.

Для достижения максимально возможной производительности при работе с большими объемами данных вы должны продумать для своего приложения пользовательскую модель данных, в наибольшей степени оптимизированную под решаемую задачу. Результатом этого может быть как непосредственное повышение производительности, так и снижение общего объема памяти, потребляемой вашим приложением. Если вы остановились на пользовательском низкоуровневом подходе, то по возможности постарайтесь воспользоваться наиболее простой и эффективной в отношении использования памяти моделью. Всегда осуществляйте мониторинг выполнения кода и тестируйте производительность вашего варианта проекта по сравнению с существующими высокоуровневыми моделями доступа к данным!

Существует две рекомендованных модели локального хранения долговременных данных на устройствах, одна из которых предполагает хранение данных в виде XML-файлов, а вторая – использование локальной базы данных устройства, например SQL СЕ. Каждый из этих вариантов доступен как при использовании высокоуровневой модели ADO.NET DataSet, так и при использовании адаптированных низкоуровневых механизмов для работы с данными. Коль скоро объем данных, с которыми приходится работать, остается сравнительно небольшим (например, порядка 50 Кбайт в случае XML-данных), то отличные и гибкие возможности вам предоставят XML-файлы. С увеличением же объемов данных все более привлекательным будет становиться использование процессоров баз данных. И вновь следует подчеркнуть, что единственным способом проверки того, что вы приняли верные проектные решения, является мониторинг выполнения кода и получение количественных показателей, которые можно сравнивать между собой.

Как и в случае проектирования пользовательских интерфейсов, лозунг "пишется однажды – выполняется везде" – не более чем призрачная цель при проектировании доступа к данным в мобильных приложениях. Для достижения максимально возможной производительности вы должны специальным образом настраивать модели доступа к данным и использования памяти применительно к конкретным устройствам, на которых будет выполняться приложение. Если вы создаете несколько версий приложения, ориентированные на различные классы устройств, то вам, вероятно, придется выбрать для каждого класса устройств свою модель хранения данных, зависящую от возможностей устройства и потребностей приложения.

В случае современных мобильных устройств, обладающих широчайшими возможностями, применение технологий доступа к данным является не только необходимым, но и чрезвычайно плодотворным. Выбор наиболее подходящей модели, способной удовлетворить потребности вашего приложения и в то же время оставаться достаточно гибкой, чтобы ее можно было настраивать в соответствии с требованиями реальной практики, является увлекательнейшей задачей проектирования.

ГЛАВА 15
Шаг 4: выбор подходящей коммуникационной модели

"Информация решает все…"

Маршалл Мак-Луган (Marshall McLuhan) (1911–1980), теоретик в области связи

(Encarta 2004, Quotations)

"И-Ти звонить семья…"

Пришелец, который просто хотел поговорить с родными (кинофильм "Пришелец" ("The Extra-Terrestrial"), 1982)

"Если что-то может пойти не так, то это обязательно произойдет, причем именно тогда, когда вы меньше всего этого ожидаете."

Закон Мэрфи

Введение в технологии связи с помощью мобильных приложений

Хотя между приведенными выше цитатами, на первый взгляд, нет ничего общего, каждая из них характеризует определенный аспект стратегий связи, используемых мобильными приложениями.

Суть пророческого высказывания Маршалла Мак-Лугана ("Информация решает все") состоит в том, что развитие технологий связи оказывает на человеческое общество радикальное влияние. В этой цитате утверждается, что облик общества в значительной мере определяется уровнем развития коммуникационных средств. Иначе говоря, технологии связи – это не просто средства, которые состоят на службе у общества, скорее, именно то, какие технологии связи применяются заметным образом воздействует на сам характер общества. Точно та же аналогия справедлива и в отношении программного обеспечения; приложение не просто использует средства связи, но сама его природа в значительной степени определяется тем, какие способы коммуникации в нем используются. Это вдвойне справедливо в отношении программного обеспечения, выполняющегося на мобильных устройствах. Способ коммуникации вашего мобильного приложения с внешним миром является его фундаментальной характеристикой. Применяемые приложением средства коммуникации – это не просто "набор технических средств", но фундаментальный атрибут поведения самого приложения.

В настоящее время разработчики мобильных приложений могут выбирать между многими технологиями связи, причем с каждым годом список этих технологий только увеличивается. В одних случаях коммуникационные средства встраиваются в оборудование, как это сделано, например, в мобильных телефонах, в других – это обеспечивается различными механизмами расширения, например съемными картами. Каждая очередная версия технологий связи не только работает быстрее и обходится дешевле по сравнению с предшествующими технологиями, но и представляет собой сложную систему со своими достоинствами и недостатками, которая борется за свое эволюционное выживание в коммуникационных джунглях. Очень важно хорошо понимать особенности различных разновидностей технологий связи, которые вы решаете использовать в проекте своего мобильного приложения. Например, поведение приложения, для удовлетворения коммуникационных потребностей которого используется технология Wi-Fi, в некоторых существенных аспектах будет иным, нежели поведение приложения, в котором для связи с мобильным GRPS-телефоном с целью доступа к сети используется протокол Bluetooth; в свою очередь, оба эти варианта значительно отличаются от работы в условиях кабельного подключения к сети и использования таких протоколов нательных сетей (body-area network), как ZigBee (для получения более подробной информации по этому вопросу посетите Web-сайт http://www.zigbee.org/).

Точно так же как не существует наилучшего универсального транспортного средства, не существует и единственного способа коммуникации, которое будет являться наиболее подходящим для вашего мобильного приложения во всех возможных ситуациях. Даже если не принимать во внимание денежные соображения, мул принесет вам гораздо больше пользы, чем вездеход, если необходимо взобраться вверх по крутому скалистому склону, а путешествие поездом будет гораздо эффективнее перелета на самолете, если необходимо добраться до соседнего города. То же самое можно сказать и в отношении средств коммуникации; самая дорогая, быстрая и современная технология связи вовсе не обязательно окажется наилучшим решением для вашего мобильного приложения. Важно понимать природу открывающихся перед вами возможностей выбора и принимать взвешенные решения, которые позволят полностью удовлетворить потребности вашего приложения в связи.

Что касается второй цитаты, то у нас есть все основания сомневаться в том, что семейный фильм 80-х годов о визите космического пришельца способен научить нас чему-либо в области мобильной связи. За цитатой скрывается простой намек: даже у представителей высокоразвитых цивилизаций иногда могут возникать трудности с тем, чтобы просто "сделать звонок домой". Чтобы связаться со своими родными, пришельцу потребовалось при помощи кабеля подключить обычный телефон через дешифратор к своему оборудованию; к счастью, нам (как мы надеемся!) будет немного легче. В любом случае для организации эффективной связи мы должны подготовить достаточно гибкий и надежный проект, позволяющий справляться с неожиданно возникающими проблемами.

Чтобы обеспечить доступ к сетевым ресурсам, в которых нуждается ваше мобильное приложение, вам придется преодолеть такие препятствия, как ненадежные соединения, недружественные брандмауэры и мобильные сети, которые, похоже, так и хотят извести вас всевозможными "усовершенствованными" пакетами, НТТР-заголовками или потоками, используемыми для передачи данных. Мобильные коммуникационные сети являются и будут оставаться более неоднородными по сравнению со стационарными сетями, и, как и в случае других аспектов проектирования мобильных приложений, весьма маловероятно, чтобы подход, основанный на принципе "пишется однажды – выполняется везде", привел вас к успеху при решении коммуникационных задач. Для того чтобы все работало так, как надо, вы должны провести множество экспериментов, во многом разобраться, создать качественный проект, надежно протестировать его и при этом, скорее всего, проявить, подобно упомянутому пришельцу, немалую долю изобретательности, ибо только тогда вы сможете быть уверены в том, что ваше приложение будет способно в любых ситуациях обеспечить связь "с домом".

Что касается третьей цитаты, то формулировка этого закона Мэрфи говорит сама за себя. Если существует хоть малейшая вероятность сбоя связи, то, как показывает практика, этот сбой обязательно наступит, причем это произойдет неожиданно и в самый неподходящий момент. Это вовсе не означает, что конечным пользователям вашего мобильного приложения остается только смириться с ненадежностью его работы. Тем не менее, отсюда следует, что вы должны приложить все усилия к тому, чтобы предусмотреть в логике работы приложения вероятность возникновения подобных сбоев и по возможности сгладить их отрицательные последствия. Устойчивая связь при ненадежных соединениях вполне возможна. Важно только заранее предполагать вероятность возникновения проблем подобного рода и прибегать к соответствующим защитным мерам.

Написание кодов программ для работы с мобильными сетями

Во всех случаях, представляющих практический интерес, приложения взаимодействуют с ресурсами, находящимися вне самого приложения. Приложения взаимодействуют с операционной системой, локальными ресурсами устройства и сетевыми ресурсами. Чем выше уровень взаимодействия, тем шире возможности приложения, но тем меньше вы можете их контролировать. Усиление взаимодействия с ресурсами вне устройства сопровождается увеличением вероятности возникновения сбоев при подключении к ним. Самое главное, о чем вы всегда должны помнить при написании кода, обеспечивающего взаимодействие через сеть, – это то, что вы не можете полностью контролировать конечный результат попытки установления соединения.

Ниже приводится краткое описание нескольких возможных уровней взаимодействия, перечисленных в порядке усиления степени зависимости мобильного приложения от ресурсов окружения.

■ Замкнутые вычислительные системы. При написании алгоритмов обработки данных, принадлежащих только вашему приложению, его судьба находится полностью в ваших руках. Все, что происходит в такой системе, происходит в результате выполнения кода, который вы знаете до мелочей и всегда можете проверить. Если ваш алгоритм распределяет и освобождает память, то часть контроля в процессе управления памятью он уступает среде выполнения, но вы по– прежнему можете быть достаточно уверены в том, что сохраняете контроль над всей системой. Такая ситуация в значительной мере соответствует замкнутой системе, поведение которой является для вас полностью предсказуемым.

■ Кооперативные вычисления совместно с операционной системой. При написании кода, взаимодействующего со средой выполнения и операционной системой, вы уступаете им несколько больше контроля в обмен на получение расширенных услуг с их стороны. В качестве типичного примера можно привести представление пользовательского интерфейса на современных вычислительных устройствах; пользовательский интерфейс является результатом совместной работы кода приложения и операционной системы. Базовая операционная система и среда выполнения приводят пользовательский интерфейс в действие и посылают вашему приложению события и сообщения, когда происходит нечто, что может представлять для него интерес. При разработке такого класса систем вы уже не располагаете возможностями столь полного контроля, как в случае замкнутых систем; теперь вы имеете дело с кооперативной системой, в которой комфортные условия работы пользователя обеспечиваются совместными усилиями вашего приложения и среды выполнения. Хотя вы и не можете точно сказать, что именно происходит в операционной системе, но вы все еще в состоянии делать достаточно надежные предположения относительно того, как будет вести себя приложение в целом. Например, в то время как ваше приложение уступает контроль над низкоуровневыми деталями функционирования пользовательского интерфейса, можно достаточно уверенно говорить о том, что оно по-прежнему сохраняет полный контроль над всем, что происходит с интерфейсом, и не разделяет этот ресурс ни с какими другими приложениями.

■ Кооперативные вычисления совместно с другими приложениями, выполняющимися на том же устройстве. Ваше мобильное приложение обладает полным контролем над своим пользовательским интерфейсом постольку, поскольку операционная система и среда выполнения устанавливают логические границы между индивидуальными ресурсами различных приложений; мое – это мое, а ваше – это ваше. Когда приложение начинает работать с глобальными ресурсами устройства, например, локальными файлами или базами данных, оно должно учитывать, что не только оно одно может использовать эти ресурсы. Роль честного посредника, распределяющего эти ресурсы, играет операционная система, но она не может гарантировать вашему приложению права исключительного полного доступа к данному ресурсу в любой момент времени. Кроме того, существует вероятность превышения допустимых пределов расхода ресурсов; например, если другие приложения исчерпали все доступное пространство файловой системы, то в вашем приложении должны быть предусмотрены адекватные способы выхода из подобных ситуаций. При работе с разделяемыми ресурсами очень важно предусматривать в коде соответствующие защитные меры, исходя из того непреложного факта, что любая попытка доступа к разделяемому ресурсу может оказаться неудачной. Необходимо также продумать, что будет происходить в тех случаях, когда к ресурсу будут пытаться получить доступ одновременно несколько приложений; одни типы ресурсов разрешают лишь одиночный доступ, другие допускают параллельный доступ, но не гарантируют согласования данных в процессе обновлений, тогда как третьи обеспечивают атомарное выполнение операций чтения и записи данных. Понимание поведения глобальных ресурсов устройства в условиях состязательного доступа к ним играет очень важную роль в обеспечении устойчивой работы приложения.

■ Кооперативные вычисления с интенсивным использованием сети. Если ваше приложение зависит от услуг, предоставляемых по сети, то появляются два дополнительных источника потенциальной неустойчивости. Доступ к сетевым ресурсам может оказаться невозможным из-за неготовности компьютера на другом конце сети к совместной работе. Что-то может нарушиться из-за того, что одно из звеньев сетевой цепочки, соединяющей два компьютера между собой, может повести себя не так, как ожидалось.

Ситуацию дополнительно осложняет тот факт, что сбой сетевых ресурсов может происходить во время сеанса связи; в случае локальных взаимодействий в пределах устройства такое происходит очень редко. Например, хотя наступление сбоя в процессе чтения из локальной файловой системы и возможно, но вероятность этого пренебрежимо мала; жесткий диск может разрушиться, но такое случается крайне редко, и если это произойдет, то у вас возникнут более крупные проблемы, чем просто невозможность считать данные из файла. Вероятность таких сбоев настолько мала, что многие операционные системы регулярно выполняют локальные операции чтения/записи, даже не уведомляя об этом выполняющиеся поверх операционную систему приложения. При чтении файлов через сеть вероятность возникновения сбоев в процессе выполнения этой операции резко возрастает, что часто наблюдается в случае беспроводных сетей и становится еще более заметным, если при чтении файлов мобильным устройством требуется осуществлять сетевой роуминг. Сбои не обязательно происходят постоянно, но случаются настолько часто, что к этому надо быть готовым и заранее предусматривать принятие соответствующих мер.

Ниже приводятся рекомендации по созданию отказоустойчивых сетевых мобильных приложений.