Informatik II – Vorlesungstag 11

Informatik II – Vorlesungstag 11 

Dr. Christian Kuhlmann 

Vorlesung Informatik II Seite 1

Agenda 

Wiederholung 

Kommunikation mit Java 

- RMI 

Datenbankanwendungen mit Java 

Klausurtraining 

- Aufgabe 4 



Hoher Grad der Systemvernetzung impliziert großen Bedarf an Kommunikation zwischen 

Anwendungen 

Kommunikation wird durch Protokolle und Datenaustauschformate sichergestellt, die von den 

beteiligten Systemen verstanden und akzeptiert werden 

Beispiele von Protokollen/Diensten auf der Anwendungsebene 

- HTTP (Hypertext Transport Protocol) Übertragung von Webseiten 

- FTP (File Transport Protocol) Übertragung von Dateien 

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Übertragung von Emails 

- CORBA/IIOP (Common Object Request 

Broker Architecture) Definition plattformübergreifende Protokolle und Dienste 

- RMI (JRMP) (Remote Methode Invocation) Kommunikation verteilter Java-Anwendungen (Aufruf von 

Methoden von Objekten, die auf einem entfernten System 

existieren) 

- ... 

Beispiele von Datenaustauschformaten 

- Text Austausch (unstrukturierter Texte) 

- CSV (Comma Separated Values) Austausch einfach strukturierter (mit Komma 

separierter) Texte 

- EDIFACT (United Nations Electronic 

Data Interchange For Administration, 

Commerce and Transport) branchenübergreifender internationaler Standard für das 

Format elektronischer Daten im Geschäftsverkehr 

- XML (Extensible Markup Language) Darstellung hierarchisch strukturierter Daten (sehr flexible 

und populäre Art des Datenaustausches) 

- ... 

Wiederholung 


Wie werden Daten transportiert? 

Protokoll-Ebenen 

Anwendungsebene 

Transportebene 

SOAP 

Wiederholung 

HTTP FTP SMTP IIOP RMP 

TCP/IP 


XML 

Aufbau von XML 

- Tags: 

Christian 

- Variablen: 

 

- Verarbeitungsanweisungen: 

 

- Kopfdefinition (als spezielle Verarbeitungsanweisung): 

 

- Kommentare: 

 

- Sonderzeichen: 

Wiederholung 

< > & " ‘ (werden durch &lt, &gt, &amp, &aquot, &apos 

im text dargestellt) 


XML 

Beispiel 

 

 

 

Opel 

Opel 

Corsa 

Corsa 

 

 

20070406 

20070406 

26000 

26000 

Alles 

Alles 

in 

in 

Ordnung 

Ordnung 

 

 

 

 

20080506 

20080506 

74000 

74000 

Zahnriemen 

Zahnriemen 

erneuert 

erneuert 

 

 

 

 

XML gibt die Struktur/Notation/Syntax vor 

Wiederholung 

Die Semantik (Bedeutung der Tags) muss individuell festgelegt werden (Absprache 

der Kommunikationsparteien) 


Kommunikation 

Kommunikation auf Transportschichtebene (TCP/IP) via Sockets: 

datenstrombasierte Programmierschnittstelle zur Kommunikation 

zweier Rechner in einem TCP/IP-Netz 

- Server 

- Client 

ServerSocket erzeugen, um den Port „abzuhören“ 

Socket erzeugen mit Adresse und Port des Servers 

- Server 

Socket zu einer Anfrage eines Clients erzeugen 

- Client/Server 

Senden/Empfangen von Daten 

Wiederholung 

Verbindung trennen, Socket schließen 


Kommunikation 

Kommunikation 

- via HTTP: Übertragung von Daten, Überwiegend von Webseiten, 

um sie in einen Web-Browser zu laden 

- via FTP: Mit diesem Protokoll lassen sich Dateien von einem 

System zum anderen übertragen 


Agenda 

Wiederholung 


- RMI 



- Aufgabe 4 


Remote Method Invocation (RMI) 

Ziel: Programmcode verteilen und von unterschiedlichen 

Anwendungsteilen im Netz aufrufen 

Vorteil: Delegation von Aufgaben an geeignete Server und somit 

eine gleichmäßigere Verteilung und höhere Skalierbarkeit von 

Anwendungen 

Grundsätzliche Arbeitsweise 


- Definition von extern aufrufbaren Diensten als Methoden in Remote- 

Interfaces 

- Implementierung des Interfaces durch eine Serverklasse 

- Erzeugung von Objekten der Serverklasse ( Remote-Objekte) 

- Registrierung der Remote-Objekte bei einem Namens-Service (RMI- 

Registry), der von potentiellen Nutzern (Clients) abgefragt werden kann 

- Clients rufen virtuell die gewünschten Methoden auf (über den Name- 

Service erhalten sie den Zugriff auf das gewünschte Remote-Objekt) 

- Rückübermittlung der Rückgabewerte an den Client 



CLIENT 

RMI-Registry 

Suche Registrierung 

virtueller 

Aufruf 

Remote-Objekte 


SERVER 

Quelle: Krüger, Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison Wesley, Version 5.0.1 

Vorlesung Informatik II Seite 11


Lookup: 

TimeService ts = 

(TimeService)Naming. 

lookup(url); 

extends Remote 

 

TimeService 

Methode: getTime(); 

TimeServiceImpl_Stub 

Erstellen eines Dienstes TimeService 

Dienst: RMI-Registry 

host: rmiReg, port: 1099 

tsi 

(Objekt vom Typ 

TimeServiceImpl) 

CLIENT SERVER 

„Stellvertreterobjekt“ 

ts 

(Objekt vom Typ 

TimeServiceImpl_Stub) 

Stub-Skeleton 

Verbindung 

Registrierung: 

Naming.rebind("TimeService", tsi); 

Objekt vom Typ 

TimeServiceImpl_Skel 

TimeServiceImpl 

extends 

UnicastRemoteObject 

Impl. Methode: getTime() 

generiert 

(über rmic) 

TimeServiceImpl_Skel 



Client 

Stub 

Remote 

Reference 

Layer 

Virtuelle Kommunikation 

Netzwerkverbindung 


Server 

Skeleton 

Remote 

Reference 

Layer 

Quelle: Krüger, Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison Wesley, Version 5.0.1 



Implementierung 

Verwendete Packages 

import 

import 

java.rmi.*; 

java.rmi.*; 

import 

import 

java.rmi.server.*; 

java.rmi.server.*; 

Schritt 1: Definition des Remote-Interfaces 

public 

public 

interface 

interface 

TimeService 

TimeService 

extends 

extends 

Remote 

Remote 

{ 

{ 

 

 

} 

} 



Schritt 2: Implementierung des Remote-Interfaces anschl. Erzeugen von Stub und Skeleton 

public 

public 

class 

class 



extends 

extends 



implements 

implements 

TimeService 

TimeService 

Schritt 3: Erzeugung und Registrierung des Remote-Objektes Dienst RMI-Registry muss laufen! 

System.setSecurityManager(new 

System.setSecurityManager(new 

RMISecurityManager()); 

RMISecurityManager()); 



tsi 

tsi 

= 

= 

new 

new 

TimeServiceImpl(); 

TimeServiceImpl(); 

Naming.rebind("TimeService", 

Naming.rebind("TimeService", 

tsi); 

tsi); 

Schritt 4: Zugriff auf das Remote-Objekt 


String 

String 

host 

host 

= 

= 

"ph01"; 

"ph01"; 

String 

String 

port 

port 

= 

= 

"1099"; 

"1099"; 

String 

String 

srv 

srv 

= 

= 

"TimeService"; 

"TimeService"; 

String 

String 

url 

url 

= 

= 

"rmi://" 

"rmi://" 

+ 

+ 

host 

host 

+ 

+ 

":" 

":" 

+ 

+ 

port 

port 

+ 

+ 

"/" 

"/" 

+ 

+ 

srv; 

srv; 

TimeService 

TimeService 

ts 

ts 

= 

= 

(TimeService)Naming.lookup(url); 

(TimeService)Naming.lookup(url); 


Agenda 

Wiederholung 


- RMI 



- Aufgabe 4 



Datenbanken (DB bzw. DB-Systeme) sind dafür da, 

- Daten elektronisch auf effiziente Art dauerhaft und zuverlässig 

zu speichern 

- die Daten den Benutzen bzw. Anwendungssystemen nach 

Bedarf effizient bereitzustellen 

Eigentliche Datenbank 

(Einheit zur Speicherung 

der Daten und deren 

Beschreibung (Datenkatalog)) 

DBMS 

(Datenbankmanagementsystem) 

Datenbanksystem 

DB 

Verwaltungskomponente, 

stellt Schnittstelle bereit. 

Das ist i.A. eine Sprache 

zur Behandlung von Daten, d.h. 

lesen, schreiben, ändern, 

löschen. 

organisiert intern die strukturierte 

Speicherung 


Relationale DB-Systeme 

Relationale Datenbanken 

- Speicherung der Daten erfolgt mittels Relationen, d.h. Tabellen, in 

denen Datensätze in Form von Tabelleneinträgen (Zeilen) mit ein oder 

mehr Attributen (Spalten) vorgehalten werden 

- Als Schnittstelle bzw. Datenselektionssprache wird SQL verwendet 

Auto 

Auto 

Schlues 

sel 

4711 

2873 

9872 

Herstell 

er 

Opel 

Volvo 

BMW 

Typ 

Corsa 

V50 

314 


Person Adresse 

Baujahr 

1999 

2005 

1996 

Kmstand 

54.000 

123.000 

210.000 



Lesen 

SELECT 

SELECT 

[ALL|DISTINCT] 

[ALL|DISTINCT] 

ColList 

ColList 

FROM 

FROM 

TabName 

TabName 

[,TabName]... 

[,TabName]... 

[WHERE SearchCond] 


[GROUP 

[GROUP 

BY 

BY 

ColName 

ColName 

[,ColName]...] 

[,ColName]...] 

[HAVING 

[HAVING 

SearchCond] 

SearchCond] 

[UNION SubQuery] 

[UNION SubQuery] 

[ORDER 

[ORDER 

BY 

BY 

ColName 

ColName 

[ASC|DESC] 

[ASC|DESC] 

[,ColName 

[,ColName 

[ASC|DESC]]...] 

[ASC|DESC]]...] 

Einfügen, Ändern, Löschen 

INSERT 

INSERT 

INTO 

INTO 

TabName 

TabName 

[( ColName [,ColName] )] 

[( ColName [,ColName] )] 

VALUES 

VALUES 

(Expr 

(Expr 

[,Expr]...) 

[,Expr]...) 

UPDATE TabName 

UPDATE TabName 

SET 

SET 

ColName 

ColName 

= 

= 

{Expr|NULL} 

{Expr|NULL} 

[,ColName = {Expr|NULL}]... 

[,ColName = {Expr|NULL}]... 



DELETE FROM TabName 

DELETE FROM TabName 

[WHERE 

[WHERE 

SearchCond] 

SearchCond] 



Überblick SQL 

Datenbankanfrage in SQL 

Bsp. 

Schlues 

sel 


2873 

9872 

SELECT Hersteller, Typ FROM auto WHERE 

baujahr > 2000; 

Ergebnis: 

Herstell 

er 

Opel 

Volvo 

BMW 

Volvo V50 

Typ 

Corsa 

V50 

314 


Baujahr 

1999 

2005 

1996 

Kmstand 

54.000 

123.000 

210.000 


Überblick SQL 

Datenbankabfragen in SQL 

Schlues 

sel 


2873 

9872 

- Mittels SQL lassen sich auch Informationen aus mehreren Tabellen extrahieren 

Herstell 

er 

Opel 

Volvo 

BMW 

Typ 

Corsa 

V50 

314 

SELECT auto.Hersteller, auto.typ, person.Name FROM 

auto, person WHERE auto.Besitzer==person.ID; 

Ergebnis 

Baujahr 

1999 

2005 

1996 

Kmstand 

54.000 

123.000 

210.000 

Opel Corsa Meier 

Volvo V50 Schulz 

BMW 314 Schulz 


Besitzer 

1234 

1236 

1236 

1234 

1235 

1236 

Vorlesung Informatik II Seite 21 

ID 

Name 

Meier 

Schmidt 

Schulz


Tabellen, Index erzeugen 

CREATE 

CREATE 

TABLE 

TABLE 

TabName 

TabName 

(ColName 

(ColName 

DataType 

DataType 

[DEFAULT 

[DEFAULT 

ConstExpr] 

ConstExpr] 

[ColName DataType [DEFAULT ConstExpr]]...) 

[ColName DataType [DEFAULT ConstExpr]]...) 

ALTER 

ALTER 

TABLE 

TABLE 

TabName 

TabName 

ADD (ColName DataType 

ADD (ColName DataType 

[ColName 

[ColName 

DataType]...) 

DataType]...) 

CREATE 

CREATE 

[UNIQUE] 

[UNIQUE] 

INDEX 

INDEX 

IndexName 

IndexName 

ON 

ON 

TabName 

TabName 

(ColName 

(ColName 

[ASC|DESC] 

[ASC|DESC] 

[, 

[, 

ColName 

ColName 

[ASC|DESC]]...) 

[ASC|DESC]]...) 

DROP 

DROP 

TABLE 

TABLE 

TabName 

TabName 

DROP 

DROP 

INDEX 

INDEX 

IndexName 

IndexName 



JDBC 

Situation 

- Es gibt viele relationale Datenbanksysteme unterschiedlicher 

Hersteller 

Wunsch 

- Anbindung von Datenbanken an Anwendungen bzw. den 

Datenzugriff auf Datenbanken standardisieren 

Nutzen 

- Einfachere Implementierung 


- Geringere Kosten bei Portierung von einem zum anderen DB- 

System 


JDBC 

Lösung 


- Java stellt mit JDBC (Java Database Connectivity) ein 

einheitliches Transportprotokoll zwischen der Java-Anwendung 

und dem Datenbanksystem zur Verfügung 

- Die meisten Datenbankhersteller stellen mittlerweile 

entsprechende „full-Java“ JDBC-Treiber bereit, welche die 

Anfragen der Java-Anwendung entgegennehmen und an das 

DBMS weiterleiten (sog. Typ-3 bzw. Typ-4 Treiber) 

- alternativ „Bridges“ zwischen JDBC und ODBC (Open DB 

Connectivity) bzw. proprietären Schnittstellen (Sog. Typ1 bzw. 

Typ-2 Treiber) 


JDBC 

Ist damit die Austauschbarkeit von DB-Systemen 

problemlos? 

- Anbindung ist mit JDBC standardisiert 


- Über JDBC lassen sich SQL-Statements an das jeweilige DB- 

System übertragen. JDBC legt zunächst nicht fest, welche 

Anfragen übertragen werden 

- Treiberhersteller erfüllen den SQL-2 Entry-Level-Standard als 

allgemeingültige SQL-Spezifikation. 

- Die Funktionalität großer DB-System geht i.A. weit darüber 

hinaus (jedes DB-System hat seine Spezifika und „Dialekte“). 

- Daher: Vorsicht bei der Portierung von DB-Systemen! 


JDBC – Zugriff auf DB-System 

Zugriff auf DB-Systeme in Java ermöglichen die Klassen und 

Methoden des packagesjava.sql 

Schema des DB-Zugriffs aus einer Anwendung heraus 

- Laden und initialisieren eines DB-Treibers 

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance(); 

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance(); 

- Aufbau einer DB-Verbindung (Connection) 

Connection conn = DriverManager.getConnection( 

Connection conn = DriverManager.getConnection( 

"jdbc:mysql://localhost:3306/test","usr","pwd"); 

"jdbc:mysql://localhost:3306/test","usr","pwd"); 

- Erzeugen und ausführen von Anweisungsobjekten (Statement) 

Statement stmt = conn.createStatement(); 

Statement stmt = conn.createStatement(); 

ResultSet 

ResultSet 

rs 

rs 

= 

= 

stmt.executeQuery("SELECT 

stmt.executeQuery("SELECT 

columns 

columns 

FROM 

FROM 

table"); 

table"); 

- Auswertung der zurück gelieferten Ergebnisse (ResultSet) 

rs.next(); 

rs.next(); 

rs.getString("columnname"); 

rs.getString("columnname"); 




Die Connection 

- Ein Objekt vom Typ Connection repräsentiert eine Verbindung zur 

Datenbank 

- Sie stellt u.a. Methoden zur 

Erzeugung von Statements (createStatement) 

Erzeugung von PreparedStatements (Parametrisierte im DB- 

System vorkompilierte Statements) 

Zur Steuerung von Transaktionen* ( setAutoCommit, commit(), 

rollback()) 

Zum Trennen der Verbindung 

zur Verfügung. 


* Die Gewährleistung der Transaktionssicherheit (sichere Ausführung einer Folge von DB- 

Operationen) ist einer der entscheidenden Vorteile bei DB-Systemen 



Das Statement 

- mit einem Objekt vom Typ Statement werden SQL-Statements 

an die Datenbank gesendet, i.d.R. durch die Methode 

executeQuery (Datenbankabfragen) und executeUpdate 

(Datenbankänderungen) 

- Als Argument von executeQuery können beliebige SQL- 

Statements übergeben werden 

- Beispiel 

ResultSet 

ResultSet 

rs 

rs 

= 

= 

stmt.executeQuery( 


"SELECT typ, bezeichnung FROM auto WHERE baujahr > 2000"); 

"SELECT typ, bezeichnung FROM auto WHERE baujahr > 2000"); 

// 

// 

Liefert 

Liefert 

ResultSet 

ResultSet 

zurück 

zurück 


int 

int 

r 

r 

= 

= 



"INSERT INTO Auto VALUES (1234, ‘Mercedes', ‘E 200’, 2000, 20000)"); 

"INSERT INTO Auto VALUES (1234, ‘Mercedes', ‘E 200’, 2000, 20000)"); 

// 

// 

Liefert 

Liefert 

Int 

Int 

Anzahl 

Anzahl 

der 

der 

erfolgreich 

erfolgreich 

eingefügten 

eingefügten 

Datensätze 

Datensätze 

zurück 

zurück 



Das ResultSet 


- Objekte vom Typ ResultSet repräsentieren die Ergebnismenge 

einer Anfrage (als Liste von Datensätzen) 

- mit der Methode next() kann die Liste der Datensätze 

schrittweise durchlaufen werden (Vorsicht: initial steht der 

Satzzeiger vor dem ersten Datensatz) 

- zu jedem Datensatz können mit den Methoden getString, getInt, 

... (automatische Typkonvertierung da, wo möglich und sinnvoll) 

die einzelnen Daten eines Datensatzes extrahiert werden 

(anhand der Spaltennummer oder der Spaltenbezeichnung der 

von dem SQL-Statement angeforderten Tabelle) 



SQLException 

- fehlgeschlagene DB-Methoden lösen i.d.R. Ausnahme des Typs 

SQLException aus. Beispiel 

Fehlende DB-Verbindung bei getConnection 

SQL-Syntaxfehler bei executeQuery 

- Methoden von SQLException 


int getErrorCode(): herstellerspezifische Fehlercode 

String getSQLState(): interner SQL-Zustandscode 

SQLException getNextException(): Liefert Liste von 

“Ausnahmeverkettung” 

- Methoden müssen entsprechend mit try-catch-Block behandelt 

werden bzw. die Exception nach oben propagieren 


Übung 


- Wir erstellen eine Anwendung, die Daten aus einer KFZ- 

Datenbank liest 


Architekturen 

2-Schichten Architektur: Aufteilung der Anwendung in Client (Arbeitsplatz) und 

Server (Datenbank), d.h. die Client-Anwendung kommuniziert direkt (etwa über 

JDBC) mit der Datenbank 

3-Schichten Architektur: Aufteilung in 

- Präsentationsschicht (Front-End): i.W. für Darstellung der Daten und Interaktion mit dem 

Benutzer zuständig 

- Logikschicht (Zwischen- oder Applikationsserver-Schicht): kapselt komplexe Operationen 

Stellt höherwertige Dienste (Anwendungslogik, komplexe Business-Transaktionen) dem 

Client zur Verfügung (via HTTP, RMI, CORBA, ...) und kapselt insbes. die Kommunikation 

mit der Datenbank. 

- Datenhaltungsschicht (Back-End): Ist für die Datenhaltung zuständig (Datenbank) 

n-Schichten Architektur: Applikationsserver ist wiederum unterteilt in mehrere 

Schichten, die jeweils spezifische Aufgaben übernehmen (Business-Layer, 

Persistenz-Layer). Standards: EJB (Enterprise Java Beans) standardisierte 

Komponenten innerhalb eines JEE-Applikationsservers 

Client-Anwendung 

JDBC 

DB-System 


Client-Anwendung 

Applikationsserver 

JDBC 

DB-System 

HTTP, RMI, CORBA, ... 


Agenda 

Wiederholung 


- RMI 



- Aufgabe 4 


Klausur-Training 

Aufgabe 4: Polymorphismus 

- Gegeben seien Geometrische Figuren Kreis, Dreieck, Viereck, 

die jew. durch eine Klasse mit einer Methode getFläche() 

implementiert sind. In einer Klasse Zeichnung werden alle in 

einem Objekt verwendeten geometrischen Figuren in einem 

Vector verwaltet. Die Klasse implementiert außerdem 

getGesamtflaeche(), welche die Summe aller Flächen der 

geom. Figuren ist. 

Erläutern Sie, wie die Methode getFlaeche() auf Objekte 

unterschiedlichen Typs angewendet werden kann 

Geben Sie eine Implementierung der Methode 

getGesamtflaeche() an 


Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 

☺

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