domingo, 8 de novembro de 2009

Melhorando Performance de JPA com Spring Web Flow

No TDC2009 realizado pela Globalcode em São Paulo eu apresentei um Lightning Talk sobre um problema específico de performance em aplicações Web com JPA e uma possível solução usando o Spring Web Flow.

Num período de 15 minutos, os slides a seguir foram apresentados e seguidos de alguns vídeos de demonstração de uma aplicação Web em execução.

Nesta apresentação foi dito que temos encontrado problemas de performance em aplicações Web que utilizam as tecnologias JSF + JPA + Ajax quando precisamos gerenciar um contexto de persistência (EntityManager). Este problemas se manifestam quando aplicamos uma resposta errada para a pergunta: Como gerenciar o contexto de persistência numa aplicação Web?

Se as aplicações não usam Ajax e limitam-se ao modelo orientado a requisições, a solução mais comum é o uso do design pattern chamado "Open Session In View Filter". Através deste design pattern, um contexto de persistência novo é aberto no início de uma requisição Web através de um filtro e fechado ao final desta requisição pelo mesmo filtro. Durante o processamento da requisição, as entidades persistente carregadas não geram erros (LazyInitializationException, por exemplo) porque o contexto de persistência ainda esta aberto. Mas se estas entidades são armazenadas no escopo de sessão, muitos erros podem acontecer quando estes objetos são usados numa outra requisição. Para resolver estes erros, muitos desenvolvedores utilizam o artifício de navegar nas associações, ou reinserir (merge) as entidades no novo contexto de persistência ou recarregar/salvar várias vezes estas entidades. Estas implementações degradam consideravelmente a performance da aplicação, além de inviabilizar o uso efetivo de cache de objetos, normalmente encontrado nas implementações de JPA.

O problema de performance é agravado quando a aplicação usa intensamente o modelo orientado a eventos. Este modelo é a tendência natural dos sistemas Web 2.0, principalmente pela mudança de paradigma de desenvolvimento Web proporcionado pelo JSF e Ajax. Ao longo de uma sessão de uso da aplicação e acesso às telas, muitas requisições assíncronas são enviadas para a aplicação no lado do servidor. A cada requisição, um novo contexto de persistência é aberto e fechado se o design pattern sugerido anteriormente é aplicado. Portanto, a resposta para a primeira pergunta não é o uso deste design pattern e muito menos os "workarounds" para os efeitos colaterais resultantes do uso deste padrão no novo modelo orientado a eventos.

Uma solução proposta e aplicada na prática está baseada no uso do conceito de escopo de conversação. Um escopo numa aplicação web define uma visibilidade e um tempo de vida dos objetos armazenados no servidor. Atualmente, um contâiner Web implementa os escopos de página, requisição, sessão e aplicação. O JSF 1.2 usa estes mesmos escopos e o JSF 2.0 adiciona os escopos View e Custom (que permite a criação de novos escopos). Já o Spring Framework disponibiliza os escopos singleton, prototype, request e session. Contudo, nenhum destes escopos tem a visibilidade por usuário e, ao mesmo tempo, o tempo de vida entre uma requisição e uma sessão como requerido pelo escopo de conversação. Mas, os frameworks Spring Web Flow, Seam Framework e Apache MyFaces Orchestra implementam este escopo e permitem o gerenciamento automático de um contexto de persistência neste escopo.

Então, uma solução efetiva para os problemas de performance e erros numa aplicação que usa JPA e o modelo orientado a eventos é o uso do escopo de conversação implementado por um dos frameworks sugeridos. Na aplicação web a ser demonstrada foi escolhido o Spring Web Flow por ser um dos produtos do Spring Portifolio, utilizar as mesmas boas práticas do Spring Framework, ter um baixo risco de se tornar um produto descontinuado e ser fácil de integrar numa arquitetura já baseada no Spring Framework + JSF + JPA.

O uso do Spring Web Flow (SWF) permitiu o fim dos erros de LazyInitializationException, o uso efetivo de cache das entidades persistentes, redução da quantidade de objetos na sessão, suporte a paginação, filtro e ordenação já na camada de apresentação com uma forte integração com o mecanismo de persistência JPA. Contudo, o SWF na versão atual (v.2) ainda requer o uso de XML para determinar quando uma conversação é iniciada e quando será destruída. Além de ser necessário realizar um "merge" das entidades ao final da conversação para atualizar na base de dados as possíveis alterações em memória.

Os vídeos de demonstração a seguir ilustram o funcionamento da uma aplicação web realizada através de uma implementação de referência que usa Spring Framework 2.5, JSF 1.2, JPA 1.0, Richfaces 3.3, Facelets 1.1.15, Spring Web Flow 2.0, Hibernate (JPA Provider) e MySQL 5.0.

TDC2009 Video Demo 1


TDC2009 Video Demo 2


TDC2009 Video Demo 3


Este último vídeo demonstra o poder do Lazy Loading a medida que os painéis são abertos e fechados. Como o contexto de persistência permanece disponível durante o período do escopo de conversação aberto, tornou-se possível carregar da base de dados somente alguns objetos e depois os outros objetos a medida que os painéis são expandidos. Os logs apresentados através do NetBeans neste vídeo ilustram a carga sob demanda dos objetos. Também ilustra o uso do cache nos objetos já carregados quando painéis que já foram expandidos são abertos novamente. Neste caso, nenhum log de consulta ao banco de dados aparece no NetBeans.

O TDC2009 em São Paulo foi fantástico!
By Spock

3 comentários:

Victor disse...

Show de bola o post e parabéns pela apresentação no TDC!!! mas carinha, me ficou uma dúvida, levar o gerenciamento do contexto de persistencia para a web não pode gerar tamb;em uma série de outros problemas, como excesso de consultas no banco??? Por exemplo, quando há necessidade de trazes dados de vários relacionamentos na tela o desenvolvedor pode muito bem só ir dando um monte de get e aí vai gerando um monte de consulta no banco, outro exemplo é se utilizado algum método que varre um objeto utilizando reflexão, para cada get, um possível select no banco. Nunca trabalhei com a sessão até a web justamente por achar que isso poderia quebrar as camadas de acesso aos dados e a camada de negócio da aplicação, deixando a camada web livre para manipular os dados...

Victor disse...

Outro problema também, e em um ambiente distribuído, isso funciona? Digo, em um ambiente onde os dados vem acessos a EJBs... Abraço.

Daniel F. M. disse...
Este comentário foi removido pelo autor.