La estrategia tradicional de utilizar aplicaciones compactas causa gran cantidad de problemas de integración en sistemas software complejos como pueden ser los sistemas de gestión de una empresa o los sistemas de información integrados consistentes en más de una aplicación. Estas aplicaciones suelen encontrarse con importantes problemas de escalabilidad, disponibilidad, seguridad, integración...
Para solventar estos problemas se ha generalizado la división de las aplicaciones en capas que normalmente serán tres: una capa que servirá para guardar los datos (base de datos), una capa para centralizar la lógica de negocio (modelo) y por último una interfaz gráfica que facilite al usuario el uso del sistema.
Si establecemos una separación entre la capa de interfaz gráfica (cliente), replicada en cada uno de los entornos de usuario, y la capa modelo, que quedaría centralizada en un servidor de aplicaciones, según el diagrama que podemos ver en la Figura 3.1, “Arquitecura en tres capas”, obtenemos una potente arquitectura que nos otorga algunas ventajas:
Centralización de los aspectos de seguridad y transaccionalidad, que serían responsabilidad del modelo.
No replicación de lógica de negocio en los clientes: esto permite que las modificaciones y mejoras sean automáticamente aprovechadas por el conjunto de los usuarios, reduciendo los costes de mantenimiento.
Mayor sencillez de los clientes.
Si intentamos aplicar esto a las aplicaciones web, debido a la obligatoria sencillez del software cliente que será un navegador web, nos encontramos con una doble posibilidad:
Crear un modelo de 4 capas, tal y como puede verse en la Figura 3.2, “Arquitectura web en cuatro capas”, separando cliente, servidor web, modelo y almacén de datos. Esto nos permite una mayor extensibilidad en caso de que existan también clientes no web en el sistema, que trabajarían directamente contra el servidor del modelo.
Mantener el número de capas en 3, como se ve en la Figura 3.3, “Arquitectura web en 3 capas”, integrando interfaz web y modelo en un mismo servidor aunque conservando su independencia funcional. Ésta es la distribución en capas más común en las aplicaciones web.
La arquitectura utilizada por el proyecto ONess define tres capas bien diferenciadas, si bien gracias al soporte que proporciona en framework Spring permite la implantación de una capa de modelo basada en Enterprise JavaBeans (EJB) que posibilitase una arquitectura de cuatro capas y unas funcionalidades más orientadas a grandes sistemas o sistemas críticos como pueden ser replicación, trabajo en cluster,...
La arquitectura Model-View-Controller surgió como patrón arquitectónico para el desarrollo de interfaces gráficos de usuario en entornos Smalltalk. Su concepto se basaba en separar el modelo de datos de la aplicación de su representación de cara al usuario y de la interacción de éste con la aplicación, mediante la división de la aplicación en tres partes fundamentales:
El modelo, que contiene la lógica de negocio de la aplicación.
La vista, que muestra al usuario la información que éste necesita.
El controlador, que recibe e interpreta la interacción del usuario, actuando sobre modelo y vista de manera adecuada para provocar cambios de estado en la representación interna de los datos, así como en su visualización.
Esta arquitectura ha demostrado ser muy apropiada para las aplicaciones web y especialmente adaptarse bien a las tecnologías proporcionadas por la plataforma J2EE, de manera que:
El modelo, conteniendo lógica de negocio, sería modelado por un conjunto de clases Java, existiendo dos claras alternativas de implementación, utilizando objetos java tradicionales llamados POJOs (Plain Old Java Objects) o bien utilizando EJB (Enterprise JavaBeans) en sistemas con unas mayores necesidades de concurrencia o distribución.
La vista proporcionará una serie de páginas web dinámicamente al cliente, siendo para él simples páginas HTML. Existen múltiples frameworks que generan estas páginas web a partir de distintos formatos, siendo el más extendido el de páginas JSP (JavaServer Pages), que mediante un conjunto de tags XML proporcionan un interfaz sencillo y adecuado a clases Java y objetos proporcionados por el servidor de aplicaciones. Esto permite que sean sencillas de desarrollar por personas con conocimientos de HTML. Entre estos tags tienen mención especial la librería estándar JSTL (JavaServer Pages Standard Tag Library) que proporciona una gran funcionalidad y versatilidad.
El controlador en la plataforma J2EE se desarrolla mediante servlets, que hacen de intermediarios entre la vista y el modelo, más versátiles que los JSP para esta función al estar escritos como clases Java normales, evitando mezclar código visual (HTML, XML...) con código Java. Para facilitar la implementación de estos servlets también existe una serie de frameworks que proporcionan soporte a los desarrolladores, entre los que cabe destacar Struts, que con una amplia comunidad de usuarios se ha convertido en el estándar de facto en este rol.
Con todo lo anterior, el funcionamiento de una aplicación web J2EE que utilice el patrón arquitectural MVC se puede descomponer en una serie de pasos:
El usuario realiza una acción en su navegador, que llega al servidor mediante una petición HTTP y es recibida por un servlet (controlador). Esa petición es interpretada y se transforma en la ejecución de código java que delegará al modelo la ejecución de una acción de éste.
El modelo recibe las peticiones del controlador, a través de un interfaz o fachada que encapsulará y ocultará la complejidad del modelo al controlador. El resultado de esa petición será devuelto al controlador.
El controlador recibe del modelo el resultado, y en función de éste, selecciona la vista que será mostrada al usuario, y le proporcionará los datos recibidos del modelo y otros datos necesarios para su transformación a HTML. Una vez hecho esto el control pasa a la vista para la realización de esa transformación.
En la vista se realiza la transformación tras recibir los datos del controlador, elaborando la respuesta HTML adecuada para que el usuario la visualice.
Esta arquitectura de aplicaciones otorga varias ventajas clave al desarrollo de aplicaciones web, destacando:
Al separar de manera clara la lógica de negocio (modelo) de la vista permite la reusabilidad del modelo, de modo que la misma implementación de la lógica de negocio que maneja una aplicación pueda ser usado en otras aplicaciones, sean éstas web o no.
Permite una sencilla división de roles, dejando que sean diseñadores gráficos sin conocimientos de programación o desarrollo de aplicaciones los que se encarguen de la realización de la capa vista, sin necesidad de mezclar código Java entre el código visual que desarrollen (tan sólo utilizando algunos tags, no muy diferentes de los usados en el código HTML).
Sun Microsystems, creadora de la plataforma Java, acuñó el término Model 2 para referirse al modelo arquitectural recomendado para las aplicaciones web desarrolladas sobre J2EE.
Dicha arquitectura consiste en el desarrollo de una aplicación según el patrón Model-View-Controller, pero especificando que el controlador debe estar formado por un único servlet, que centralice el control de todas las peticiones al sistema, y que basándose en la URL de la petición HTTP y en el estado actual del sistema, derive la gestión y control de la petición a una determinada acción de entre las registradas en la capa controlador. Esta centralización del controlador en un único punto de acceso se conoce como patrón front controller.
Las ventajas que este patrón ofrece provienen de la capacidad de gestionar en un único punto la aplicación de filtros a las peticiones, las comprobaciones de seguridad, la realización de logs, etc.