Автореферат (Инструменты аспектно-ориентированного программирования облачных веб-приложений в Microsoft Azure разработка и реализация в системе Aspect.NET)

На правах рукописиГРИГОРЬЕВА Анастасия ВикторовнаИНСТРУМЕНТЫ АСПЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГОПРОГРАММИРОВАНИЯ ОБЛАЧНЫХ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЙВ MICROSOFT AZURE: РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯВ СИСТЕМЕ ASPECT.NET05.13.11 — Математическое и программное обеспечениевычислительных машин, комплексов и компьютерных сетейАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена на кафедре информатики федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет».Научный руководитель:ТУЛУПЬЕВ Александр Львовичдокторфизико-математическихнаук,доцент,федеральноегосударственноебюджетноеобразовательное учреждение высшего образования «СанктПетербургский государственный университет», кафедра информатики, профессорОфициальные оппоненты:МУСАЕВ Александр Азеровичдоктортехническихнаук,профессор,федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегообразования«Санкт-Петербургский государственный технологическийинститут» (технический университет), факультет информационных технологий и управления, деканБУРАКОВ Вадим Витальевичдоктортехническихнаук,доцент,федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования«Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП), кафедра компьютерных технологий и программной инженерии институтавычислительных систем и программирования, профессорВедущая организация:федеральное государственное автономное образовательноеучреждение высшего образования «Санкт-Петербургскийнациональный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» (ИТМО)Защита состоится “22” сентября 2016 г.

в 17:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.232.51 на базе Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:198504. Санкт-Петербург. Старый Петергоф. Университетский пр., 28, математико-механическийфакультет, ауд. 405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., 7-9 и на сайте https://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonojstepeni/dis-list/details/14/994.htmlАвтореферат разослан “____” __________ 2016 г.Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.232.51, д.ф.-м.н., профессорДемьянович Юрий Казимирович2Общая характеристика работыАктуальность темы исследования.

В работе рассматриваются два перспективных направления в области развития информационных технологий:облачные вычисления на платформе Microsoft Azure и аспектноориентированное программирование (АОП). Перспективность облачныхприложений не вызывает сомнений: в настоящее время почти любая крупнаякомпания предлагает свои облачные продукты от хранения личных файлов(Dropbox) и до офисных процессоров (Microsoft Office 360), от программнойбиблиотеки распознавания образов (ABBYY Cloud OCR SDK) и до целыхсред разработки (Microsoft Visual Studio Online).В свою очередь, АОП применяется для выделения “сквозной функциональности” (распределенной по многим уровням объектно-ориентированнойиерархии классов целевой системы) в один модуль — аспект. После такойоперации улучшаются метрики качества исходного кода целевой системы,облегчается тестирование как аспекта, так и бизнес-логики.Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью повышения качества, производительности и облегчения сопровождения облачныхвеб-приложений.

При этом актуальной является задача идентификациисквозной функциональности (авторизация, кэширование, протоколированиеи пр.), которая встречается во многих веб-приложениях, а затем ее реализации: отделение от бизнес-логики в отдельные аспекты, пригодные для повторного использования. Таким образом, веб-приложение будет сфокусировано на выполнении задач предметной области, в то время как ряд нефункциональных требований переносится в сторонний проект — библиотеку аспектов. С учетом того, что для облачных веб-приложений уже существуетбиблиотека Microsoft Enterprise Library Integration Pack, компоненты которойоблегчают реализацию сквозной функциональности, также актуальной является реализация библиотеки аспектов с их помощью.Степень разработанности темы исследования. Для аспектноориентированной разработки программ применяется множество инструментов, самыми популярными из которых являются AspectJ и PostSharp (по данным Google Trends).

Однако анализ предметной области, проведенный в процессе написания работы, показал, что при изменении поведения программы спомощью современных АОП-инструментов для платформы Microsoft.NETотсутствует бесшовная интеграция аспектов и целевого исходного кода системы. Термин “бесшовная интеграция” можно раскрыть следующим образом:это такое расширение функциональности целевого кода, при котором не требуется вносить изменения в целевой проект, включая его код, файлы настроек и свойства проекта.В качестве примера инструмента АОП, обеспечивающего бесшовноеприменение аспектов, в работе описывается и анализируется система Aspect.NET(средааспектно-ориентированнойразработкипрограмм3для платформы Microsoft.NET), разработанная в лаборатории Javaтехнологии математико-механического факультета СПбГУ под научным руководством профессора В.

О. Сафонова.Впервые вопросы применения Aspect.NET к разработке веб-приложенийисследовал в 2010 г. Нгуен В.Д., аспирант кафедры информатики математико-механического факультета СПбГУ. Результатом его работы стала библиотека с универсальными аспектами для безопасности, криптографии и расширения пользовательского Web-интерфейса приложений на базе ASP.NET.Проведенные им оценки производительности результирующей сборки послеприменения Aspect.NET показали, что накладные расходы на вызовы действий аспектов минимальны и соразмерны со вставкой их в исходный кодвручную.Объектом исследования являются инфраструктура, программные компоненты и сервисы платформы облачных вычислений Microsoft Azure,а также модели, методы и алгоритмы применения аспектов на базе инструмента Aspect.NET.Предметом исследования является возможность улучшения качестваисходного кода облачных веб-приложений с помощью АОП-рефакторинга.Кроме того, исследуется процесс разработки, реализации и применения универсальных аспектов, предназначенных для бесшовного расширения облачных веб-приложений, в том числе с использованием стороннего фреймворкаMicrosoft Enterprise Library Integration Pack.Целью данной работы является повышение с помощью АОП качестваи производительности, а также улучшение сопровождаемости облачных вебприложений на платформе Microsoft Azure.Достижение поставленной цели осуществляется решением следующихзадач.1.

Разработать и реализовать библиотеку аспектов, расширяющуюоблачные веб-приложения следующими видами сквозной функциональности: перенаправление протоколирования в хранилище отладочнойинформации Microsoft Azure, кэширование информации, получаемой изSQL Azure, обработка исключений.2. Предложить методику, позволяющую перехватывать обратныевызовы методов от инфраструктуры Microsoft Azure, не затрагиваяпри этом целевой код.3. Найти способ публикации в облаке АОП-программ, разработанных с помощью Aspect.NET, а также обеспечить возможность их отладки в Microsoft Visual Studio.4. Разработать метод бесшовного расширения функциональностиоблачных веб-приложений с помощью библиотеки Microsoft EnterpriseLibrary и Aspect.NET.45. Разработать методику аспектно-ориентированного рефакторингадля улучшения метрик исходного кода веб-приложения с помощью системы Aspect.NET.Цель и задачи диссертации соответствуют области исследований паспорта специальности 05.13.11 «Математическое и программное обеспечениевычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей» – пункту 1 (модели, методы и алгоритмы проектирования и анализа программ и программныхсистем,ихэквивалентныхпреобразований,верификациии тестирования), пункту 2 (языки программирования и системы программирования, семантика программ), пункту 3 (модели, методы, алгоритмы, языкии программные инструменты для организации взаимодействия программ ипрограммных систем) и пункту 9 (модели, методы, алгоритмы и программнаяинфраструктура для организации глобально распределенной обработки данных).Методология и методы исследования.