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

sábado, 22 de agosto de 2009

Hello Arduino World: Parte 3

Na segunda parte deste tutorial mostrei o uso de 6 LEDs ligados ao Arduino e o programa necessário para acender e apagar em sequência estes LEDs. Depois o exemplo foi evoluído para receber um sinal digital de uma chave para controlar a direção ao apagar e acender os LEDs. Agora vamos à terceira parte do exemplo "Hello Arduino World".

Nesta terceira parte vou evoluir o programa usado para controlar a velocidade que os LEDs acendem e apagam ao fazer a leitura de uma informação analógica vindo de um potenciômetro (resistor com resistência variável a partir de um botão). Para mudar a velocidade, o potenciômentro será ligado a uma porta de entrada analógica para receber um tensão variável de 0 a 5 volts que resultará num valor inteiro entre 0 e 1023 no programa rodando no Arduino.

O potenciômetro tem 3 pinos, onde a resistência entre um dos pinos da borda e o pino central varia de 0 ohm ao máximo possível (10k ohms para o potenciômetro usado neste tutorial). Ao aplicar 5 volts num dos pinos da borda (fio vermelho) e 0 volt ao outro pino da borda (fio preto), teremos uma voltagem variável no pino central. Este pino central (fio laranja) é ligado à entrada analógica 0 do Arduino.
#define QTD_LEDS 6
#define portaChave 8
#define portaPot 0

int porta[QTD_LEDS] = {2,3,4,5,6,7};
int pausa = 500;

void setup() {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
pinMode(porta[i],OUTPUT);
}
pinMode(portaChave,INPUT);
}

void loop() {
pausa = analogRead(portaPot);
if (digitalRead(portaChave) == HIGH) {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
} else {
for(int i = QTD_LEDS - 1;i >= 0; i--) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
}
}

O programa acima, a ser instalado no Arduino, define uma constante com o nome portaPot com o valor 0. Este valor indica a porta analógica a qual está ligado o portenciômetro. Como as portas analógicas sempre são para entrada de um sinal analógico, não é necessário adicionar uma linha de configuração dentro da função "setup()". Mas, na primeira linha da função "loop()" é usada a função "analogRead()" para ler o valor atual na porta analógica indicada pela constante "portaPot". Esta função retornará um valor inteiro entre 0 e 1023 de acordo a tensão aplicada na porta analógica (entre 0 e 5 volts). Este valor é armazenado na variável global "pausa". Esta variável é usada nas linhas 20 e 26 para determinar o tempo em milisegundos entre o acender e apagar de um LED.

O video a seguir mostra a execução do programa implementado acima já instalado e rodando dentro do Arduino.



O próximo exemplo, que será apresentando num novo post, ilustrará uma evolução do código acima para receber um sinal analógico vindo de um LDR (Resistor Dependente de Luz) para controlar o tempo que cada LED permanece aceso.

domingo, 2 de agosto de 2009

Anotações, Áudio e Video sobre Robótica na Globalcode

No último Casual Class realizado na Globalcode no dia 24 de julho, pedi a Ana Abrantes que usasse a caneta mágica que roda Java para registrar todo o evento. Agora fiz o upload do áudio e do conteúdo anotado por ela.

Abaixo está o flash que permite reproduzir o áudio e ver algumas anotações. Não sei o aconteceu, mas a ferramenta Livescribe Desktop associou uma página a mais neste pencast. Então, para ver exatamente as anotações realizadas durente o evento, selecione a página 2 ou 3. Para isso, basta clicar no número que indica a página (no número 1) e selecionar a página 2. Para pular o áudio para um ponto específico basta clicar em qualquer parte da anotação.


Clique no play ou na seta superior para full screen


O pessoal da Globalcode preparou um video que foi disponibilizado no youtube. Este video contem algumas cenas gravadas durente o evento. Vocês poderão encontrar algumas participações do velho Spock.



Este video foi originalmente publicado no site da Globalcode.

Then, enjoy it!

quarta-feira, 22 de julho de 2009

Hello Arduino World: Parte 2

Na primeira parte deste simples tutorial mostrei uma unidade de uso do Arduino ao ilustrar o uso de um LED e um resistor conectados a uma porta digital. Depois um simples programa implementado na IDE Processing, compilado e instalado no Arduino fez este LED acender e apagar. Agora Vamos à segunda parte do exemplo "Hello Arduino World".

Nesta segunda parte vou evoluir o programa usado para controlar vários LEDs usando um loop baseado na instrução "for" suportada pelo microcontrolador do Arduino.

Clique para ampliarOs LEDs estão ligados da porta 2 até a porta 7, num total de 6 LEDs. Como ilustra a figura ao lado, foram usados LEDs vermelhos e verdes dispostos de maneira intercalada. Cada um ligado a um resistor de 10k e 1k ohms, respectivamente.

O código a seguir contem as instruções necessárias para configurar as portas digitais como saída e acender/apagar os LEDs ligados a estas portas em sequência.

#define QTD_LEDS 6

int porta[QTD_LEDS] = {2,3,4,5,6,7};
int pausa = 500;

void setup() {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
pinMode(porta[i], OUTPUT);
}
}

void loop() {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
for(int i = QTD_LEDS - 1;i == 0; i--) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
}

Na linha 3 do código acima é definido um array contendo em cada posição o número de cada porta ocupada por um LED. O uso da estrutura array facilita e simplifica o acesso em sequência ao número de cada porta usada para fazer a respectiva configuração na função "setup()" e o controle de cada LED em loop na função "loop()".

Na função "setup()", implementada a partir da linha 7, cada porta é configurada dentro da instrução "for" que permite a execução da linha 8 num número conhecido de vezes. A cada execução uma das portas indicadas pelo array "porta" é configurada como saída (OUTPUT) através da execução da função "pinMode()".

A função "loop()", que será executada infinitas vezes pelo microcontrolador do Arduino, usa duas vezes a instrução "for" para acender e apagar o LED conectado em cada porta. No primeiro uso, os LEDs acendem e apagam na sequência crescente e no segundo uso, os LEDs acendem e apagam na sequência decrescente.

O video a seguir mostra a execução do programa implementado acima já instalado e rodando dentro do Arduino.



Agora vamos fazer uma pequena evolução neste exemplo para incorporar uma chave que permite mandar um bit para o programa através de porta digital 8. Usando este bit podemos controlar a direção que os LEDs acendem/apagam ao aplicar a instrução "if" sobre as linhas de código que realizam o loop dentro da função "loop()".

O programa ilustrado a seguir configura na linha 11 a porta digital 8 do Arduino como entrada digital. Na linha 15 deste programa o valor fornecido pela chave digital é lido através da chamada à função "digitalRead()". Se o valor retornado por esta função for igual a HIGH, os LEDs acendem/apagam na ordem da porta 2 até 7. Se o valor for LOW, os LEDs acendem/apagam na ordem da porta 7 até 2.
#define QTD_LEDS 6
#define portaChave 8

int porta[QTD_LEDS] = {2,3,4,5,6,7};
int pausa = 500;

void setup() {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
pinMode(porta[i],OUTPUT);
}
pinMode(portaChave,INPUT);
}

void loop() {
if (digitalRead(portaChave) == HIGH) {
for(int i = 0;i < QTD_LEDS; i++) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
} else {
for(int i = QTD_LEDS - 1;i >= 0; i--) {
digitalWrite(porta[i], HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(porta[i], LOW);
}
}
}

Na figura ao lado, a chave de duas posições e três pares de pinos é ligada ao aterramento (GND), à porta 8 (pino central) e à porta de 5v (fio laranja). Assim, quando mudamos a chave para uma posição, a porta 8 é ligada ao aterramento e estaremos enviando o bit 0 (LOW). Quando mudamos a chave para a outra posição, a porta 8 passa a ser ligada à tensão de 5v (bit igual a 1 ou HIGH).

O video abaixo apresenta a execução do programa dentro do Arduino após compilar através da IDE na máquina desktop. Este video mostra os LEDs acendendo/apagando num sentido e após a mudança da posição da chave o sentido é invertido.



O próximo exemplo, que será apresentando num novo post, ilustrará uma evolução do código acima para receber um sinal analógico vindo de um potenciômetro para controlar o tempo que cada LED permanece aceso.

terça-feira, 21 de julho de 2009

Novidades do JavaOne 2009

A entrevista a seguir foi publicada originalmente no site da Globalcode.

1. Como foi o JavaOne 2009 ?

Como diria o velho mister Spock: Fascinating!. Foi incrível participar deste mega evento lá nos USA. Pude ver os gurus do Java, aqueles que só conhecemos como autores de livros e de APIs do Java. Pude notar que são pessoas tão normais e mortais como nós, além de estarem numa faixa etária um pouco além da maioria dos nossos desenvolvedores. Todos estavam sempre dispostos a promover networking e responder as nossas questões sobre a tecnologia Java. Contudo, fantástico mesmo foi participar da entrevista com o Rod Johnson (o criador do Spring Framework). As considerações dele sobre o Java EE e o Spring foram legais. Breve veremos novamente as opiniões dele na Java Magazine.

2. Quais foram os assuntos mais falados no evento ?

Não vi algum anúncio de novidade bombástica da tecnologia Java neste JavaOne. Contudo, a palavra chave foi "Cloud Computing" com muitas palestras suportando este tema, tanto no JavaOne quanto no CommunityOne (versão gratuita do JavaOne realizado no primeiro dia). Também notei que o JavaFX foi bastante reforçado pela Sun através de diversas palestras e demonstrações nas "general sessions". Os mesmos assuntos relacionados a Java EE 6 foram discutidos, como EJB 3.1, JSF 2.0, Servlets 3, JPA 2 e muitos comentários sobre modularização e OSGi. Mas, a palestra sobre Spring 3.0 lotou e bombou, resultando logo em seguida no comentário do Rod Johnson no seu twitter: " (...) Pity so many people who wanted to attend couldn't get in". A novidade veio mesmo do conhecimento sobre o chamado Spring Roo que permite a geração de código para aplicações baseadas em Spring a partir de templates. Esta ferramenta poderá se tornar um grande concorrente ou parceiro do SuperCRUD, quem sabe?!

3. Sobre o que foi a apresentação de vocês ?

O objetivo da nossa apresentação foi mostrar e consolidar os resultados dos nossos projetos de Trainamentoring realizados no ano de 2008 e 2009 na Globalcode. Ou seja, apresentamos o resultado da nossa experiência na modelagem de arquiteturas de aplicações baseadas em Java com Java EE e frameworks. Com isso comentamos os requisitos não-funcionais normalmente importantes para um projeto e para empresas do nosso mercado. Tratamos de como as arquiteturas aplicadas por nós nos projetos puderam ajudar a endereçar estes requisitos. Cada arquitetura foi caracterizada com as suas vantagens, desvantagens e cenários recomendados para uso. Finalizamos esta apresentação com a demonstração do SuperCRUD como uma ferramenta "open source" que permite trabalhar com templates de código e todas as arquiteturas apresentadas para gerar uma aplicação CRUD numa velocidade quase superluminal.

4. Como vocês se prepararam para a apresentação ?

Esta preparação foi um trabalho árduo. Tudo começou quando recebemos a notícia da aprovação do trabalho no evento. Comecei revisando o inglês com um professor particular e aula diária de 1 hora. Preparamos os slides e o professor ajudou a revisar e preparar a fala em inglês. Criamos várias versões dos slides, fizemos vários códigos e demos nas várias arquiteturas e no SuperCRUD. Além de tudo isso, enquanto estávamos nos USA e até mesmo durante o evento, fizemos vários ensaios (alguns desses ensaios foram no Yerba Buena Garden, junto ao Moscone Center). Não posso deixar de citar que vários colegas e amigos americanos nos ajudaram a fazer uma revisão técnica e do texto em inglês dos slides. Agradecimentos especiais para o Joe Coha, Reza Rahman, Ed Burns e Felipe Leme. Também participamos do chamado "speaker coaching" promovido pela organização do evento. Um profissional em apresentações em público foi disponibilizado para os palestrantes fazer uma prévia da apresentação e corrigir detalhes de pronúncia em inglês, vícios corporais e movimentação, slides, etc.

5. Como foi o coaching ?

Para mim o "speaker coaching" foi muito bom. Saí de lá muito mais tranquilo para apresentar. O orientador deu várias dicas e nos falou que o inglês estava bom e o nosso comportamento em palco estava muito bom. Isso nos tranquilizou bastante. O curioso deste 'coaching' é que foi gravado pelo orientador e depois repassado num telão da sala onde nós pudemos nos observar e ouvir as orientações.

6. Qual feedback vocês tiveram depois da apresentação ?

Os feedbacks foram muito positivos. Tivemos várias perguntas ao final. Muitos desenvolvedores interessados nos nossos resultados (consolidados num slide final e comparativo das arquiteturas), além do interesse especial pelo SuperCRUD. O retorno foi tão imediato que a nossa palestra e o SuperCRUD foram comentados em blogs. Isto resultou num crescimento imediato do número de inscritos na comunidade do SuperCRUD.

7. Qual foi a melhor coisa do JavaOne 2009 ?

Na verdade duas coisas foram as melhores no JavaOne. A primeira foi a oportunidade de networking com vários desenvolvedores da tecnologia Java que atuam nos diversos cantos do mundo. A segunda foi a possibilidade de me atualizar com as informações mais recentes e com os profissionais responsáveis por criar e desenvolver as tecnologias Java. Mas, o melhor de tudo foi ter participado de uma feira de nerds e geeks chamada de "Maker Faire" que aconteceu em San Mateo/CA no final de semana antes do JavaOne. Infelizmente não tem nada a ver com o JavaOne nem com o Java. Então não considero exatamente uma resposta para essa pergunta. Mas eu não poderia deixar de citar e finalizar dizendo: Fascinating!

domingo, 19 de julho de 2009

Hello Arduino World: Parte 1

Para ilustrar o funcionamento básico do Arduino preparei uma sequência de exemplos com alguns códigos, fotos e videos. Neste post apenas tratarei do primeiro exemplo que implementa um programa bem simples e representa uma unidade de código que usa uma porta digital como saída do Arduino conectado a um LED (diodo emissor de luz). O programa que será instalado no Arduino apenas acenderá e apagará este LED ininterruptamente com uma pequena pausa.

Clique aqui para ampliar!A foto ao lado ilustra os dois componentes usados neste primeiro exemplo. O LED vermelho está à esquerda e um resistor de 10k ohms está à direita. O LED tem polaridade, onde o fio metálico mais comprido é o positivo e o curto é o negativo. O resistor não tem polaridade.

Clique aqui para ampliar!Com um barramento para montar circuitos eletrônicos (protoboard) uma das pontas do resistor está ligada ao fio metálico de polaridade negativa do LED. A polaridade positiva do LED será ligada à porta digital de numero 9 do Arduino. O outro fio metálico do resistor será ligado à porta de aterramento (GND - ground).

Clique aqui para ampliar!A programação para o Arduino é realizada através da IDE implementada em Java chamada de Processing que pode ser baixada do site arduino.cc. Como ferramenta é implementada em Java, pressupõe-se ter um JRE devidamente instalado na máquina e com a variável PATH configurada para localizar este JRE. Contudo, os programas rodam dentro do microcontrolador do Arduino. Portanto, um compilador C externo a esta IDE é usado. Então, será necessário instalar o compilador avr-gcc antes de tentar escrever e compilar qualquer código para o Arduino através da IDE. Todos os passos necessários para configurar este ambiente estão disponíveis no site do Arduino.

A figura abaixo é um snapshot desta ferramenta com o código usado para controlar a porta 9 do Arduino para acender e apagar o LED.

Clique aqui para ampliar!
Um programa simples para rodar no Arduino deve ter as funções "setup()" e "loop()". A primeira função será executada apenas uma vez pelo Arduino no início da execução do programa. Esta função é usada para conter instruções para inicialização. Pode inicializar variáveis ou configurar as portas do Arduino. A segunda função será executada num loop infinito. Esta será a parte principal do programa.

#define portaLED 9

int pausa = 500;

void setup() {
pinMode(portaLED, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(portaLED, HIGH);
delay(pausa);
digitalWrite(portaLED, LOW);
delay(pausa);
}

Clique aqui para ampliar!O código da função "setup()" ilustrada acima chama a função "pinMode(...)" que configura a porta 9 como saída digital. Com esta configuração será possível ativar esta porta para mudar o estado de ligado para desligado ou vice-versa (do estado 1 para 0 ou HIGH para LOW). A função "loop()" usa as funções "digitalWrite()" e "delay()" para mudar o estado da porta 9 e realizar uma pequena pausa para que a mudança de estado seja percebida. Como o programa roda numa velocidade aproximada de 16KHz, sem a pausa não seria possível observar o LED conectado a esta porta acender e apagar. A linha 10 deste código muda o estado da porta 9 para HIGH. Ou seja, a porta 9 passa a ter a tensão de 5 volts que representa o bit igual a 1. Em seguinda, ocorre uma pausa de 500 milissegundos antes de mudar o estado da porta para LOW (equivalente a zero volts). Daí uma nova pausa antes de voltar a acender o LED quando o Arduino executa novamente a função "loop()".

O video a seguir ilustra a execução do programa já compilado e instalado no Arduino através da IDE.


Na parte 2 (num novo post) será ilustrada uma evolução deste exemplo ao adicionar uma sequência de LEDs e um programa com loop para acender e apagar esta sequência.