Разработка сервера мобильных клиентов

Введение

Не открою секрета, что разработка мобильных приложений в тренде – этому способствует стремительное техническое развитие: мобильные устройства с каждым годом улучшаются по всем характеристикам и становятся доступнее для широкого круга людей. Почти каждый, кто имеет на руках мобильный гаджет (будь то смартфон, коммуникатор или планшет) пользуется приложениями: браузером, клиентом электронной почты и мгновенных сообщений, играми, бизнес или финансовыми программами. И зачастую от пользователей скрыто то, что многие из приложений взаимодействуют с удаленным сервером: обмениваются с ним данными через Интернет.
По роду деятельности (Java разработчик серверных приложений) мне в команде приходится разрабатывать сервера для мобильных клиентов (за последние 2 года участвовал в реализации 3-х таких проектов для зарубежных компаний). Определился набор Java-технологий для решения задач такого рода, который варьируется в зависимости от требований и целесообразности (другими словами — желания), благо свобода при выборе технологий позволяет экспериментировать. Сформировавшейся точкой зрения и опытом хотел бы поделиться с сообществом.

Требования

Особенностью является то, что формируются требования и для серверного, и для клиентского приложения, которые в ряде случаев взаимосвязаны. Для начала опишу базовые требования в контексте механизма обмена данными:
• кроссплатформенность клиента: зачастую важно обеспечить поддержку разных платформ — Android, iOS, Windows Phone и пр. Редко заказчик довольствуется одним видом устройств.
• быстродействие: должна обеспечиваться достаточная для workflow скорость работы, комфортный отклик на графическом интерфейсе пользователя;
• простота: чем проще API протокола, тем меньше времени уходит на реализацию и поддержку кода, тем меньше может быть квалификация разработчика;
• эффективность: чем сложнее реализация протокола, тем больше потребляется ресурсов мобильного устройства, которые ограничены.

Дополнительные требования зависят от специфики приложения:
• масштабируемость сервера – для SaaS, социальных приложений, где в идеале ожидается большой поток посетителей, это условие обязательно. Для бизнес приложений, где есть ограничения по числу пользователей или численность прогнозируется, данное свойство не требуется;
• интерактивность: ряд приложений нужно обеспечить механизмом нотификаций – сообщить приложению (пользователю) о наступлении определенных событий, передать сообщение пользователю. Данным свойством должна обладать, например, биржевая система или автоматический диспетчер такси.
• открытое API: предполагается, что сторонние разработчики могут воспользоваться функционалом системы посредством документированного протокола. Ведь клиентом может быть как мобильное, так и внешнее серверное приложение.
• другие требования…

Команда

Состав проектной команды для разработки системы в идеале может быть следующим:
• менеджер проекта: управляет, контролирует проект, напрямую взаимодействует с заказчиком;
• разработчик серверного приложения: разрабатывает сервер бизнес логики, базу данных, сетевой протокол;
• разработчик приложения администратора: разрабатывает Web приложение, пользовательский интерфейс для настройки и управления серверным приложением;
• разработчик клиентского приложения для Android;
• разработчик клиентского приложения для iOS;
• разработчик клиентского приложения для …
• тестировщик: тестирует приложение администратора и клиентские приложения.

Внимательный читатель заметит, что в случае написания серверного приложения с графическим интерфейсом, например, на HTML5, можно сэкономить. В этом случае не требуется разработка клиентских приложений – интерфейс пользователя предоставляет браузер. Данная статья не рассматривает такой случай, идет речь о разработке ”родных” (native) приложений для мобильных устройств.

Мне доводилось работать в команде с полным составом, но будет реалистами – не всегда человеческие ресурсы и бюджет позволяет собрать такую команду. И иногда роли приходится совмещать: менеджер проекта + разработчик серверного приложения, разработчик клиентского приложения + тестировщик.

Технологии, инструменты, библиотеки

Для разработки сервера мобильных клиентов обычно использую следующий стек “свободных” технологий:
• Apache Tomcat – контейнер сервлетов;
• MySQL – СУБД;
• Subversion – система версионного контроля;
• Maven – фреймворк для автоматизации сборки проектов;
• JUnit – обеспечит эффективность автоматического тестирования приложений;
• Apache Log4j – библиотека логгирования;
• Jenkins – система непрерывной интеграции;
• Hibernate – ORM (настройки, конфигурация в properties, xml файлах и в аннотациях);
• hibernate-generic-dao – реализация DAO от Google, реализует основные методы для работы с данными базы данных, упрощает реализацию фильтрации и сортировки в методах;
• Spring – реализация аутентификации и авторизации (security), контейнер сервисов и бинов (конфигурация в xml файлах и в аннотациях), используем также при создании тестов.

В зависимости от специфики системы и требований к ней использую один из 2-ух вариантов реализации протокола обмена данными.
Когда требуются кроссплатформенность, быстродействие, простота, эффективность, масштабируемость, открытое API, то беру Jersey – реализацию Web-сервисов REST (RESTful Web services). Эта библиотека позволяет использовать сериализацию данных в формате JSON или(и) XML. Конфигурация REST ведется посредством аннотаций. Для обмена с мобильными устройствами взят формат JSON по причине того, что имеет более простую реализацию на стороне клиента (по этой причине не используем “классические” Web-сервисы), генерируется меньший объем трафика. Jersey позволяет настроиться на наиболее подходящий “вид” JSON.
В ином случае, если необходимы кроссплатформенность, высокое быстродействие, простота, эффективность, интерактивность, то беру
• Apache MINA – framework для создания сетевых приложений,
• Google protobuf – библиотека кодирования и декодирования структурированных данных. Структура данных определяется заголовочными файлами *.proto, компилятор генерирует из них Java классы (также есть возможность генерации для других языков программирования: C++, Objective-C и т. д., что обеспечивает свойство кроссплатформенности);
• java.util.concurrent – используем стандартный пакет.
Данный вариант может масшабироваться, но на это требуется закладываться на этапе проектирования на уровне архитектуры, учитывая бизнес логику.

Рассмотрим гипотетическую задачу на примере выбора технологий для реального SaaS сервиса – “Аукцион услуг “Аукнем”, который позволяет людям сформировать заказ на выполнение требуемых услуг или работ, а организациям в свою очередь оставить для них свои предложения. Берем все базовые требования по умолчанию. Ввиду того, что регистрация в этой системе свободная и бесплатная, то однозначно к ним требуется добавить масштабируемость. А что на счет интерактивности? Было бы здорово сообщать подрядчикам (исполнителям) о создании новых заказов, а заказчиков информировать о поступивших предложениях в тот же миг в приложении, а не только по электронной почте. На основания этого возьмем для реализации Apache MINA, Google protobuf. Смотрим следующее свойство — открытое API. Сервис общедоступный, потому предположим, что внешние разработчики могут проявить интерес к интеграции с ним. Постойте! Не все так просто. Протокол на базе Apache MINA достаточно сильно зависит от реализации и интеграция без знания нюансов отнюдь не прозрачна. В такой ситуации придется взвесить, какой фактор важнее и сделать выбор.

Заключение

Мне интересно было бы узнать, а какие Вы использовали технологии, библиотеки при разработке сервера мобильных устройств или подобных систем? Все меняется, ничто не вечно, на каждом уровне имеются альтернативы со своими преимуществами и недостатками: MySQL — PostgreSQL, Subversion – Git, Apache Tomcat – Jetty, Apache MINA – Netty…