La construcción de aplicaciones n-tier (n-capas) distribuidas ha emergido como la arquitectura predominante para la construcción de aplicaciones multiplataforma en la mayor parte de las empresas.
Este cambio radical en los modelos de computación, desde los sistemas monolíticos basados en mainframe y los tradicionales sistemas cliente-servidor, hacia sistemas distribuidos multiplataforma altamente modularles, representa el desarrollo rápido y avance de la investigación en el mundo del desarrollo de aplicaciones, tal y como se pone de manifiesto en las últimas tendencias de las grandes empresas de tecnología, como Sun con su estrategia Sun One, o Microsoft con DotNET (.Net).
El modelo presenta algunas ventajas entre ellas:
• Desarrollos paralelos (en cada capa).
• Aplicaciones más robustas debido al encapsulamient .
• Mantenimiento y soporte más sencillo (es más sencillo cambiar un componente que modificar una aplicación monolítica).
• Mayor flexibilidad (se pueden añadir nuevos módulos para dotar al sistema de nueva funcionalidad)
• Alta escalabilidad.
Este cambio radical en los modelos de computación, desde los sistemas monolíticos basados en mainframe y los tradicionales sistemas cliente-servidor, hacia sistemas distribuidos multiplataforma altamente modularles, representa el desarrollo rápido y avance de la investigación en el mundo del desarrollo de aplicaciones, tal y como se pone de manifiesto en las últimas tendencias de las grandes empresas de tecnología, como Sun con su estrategia Sun One, o Microsoft con DotNET (.Net).
El modelo presenta algunas ventajas entre ellas:
• Desarrollos paralelos (en cada capa).
• Aplicaciones más robustas debido al encapsulamient .
• Mantenimiento y soporte más sencillo (es más sencillo cambiar un componente que modificar una aplicación monolítica).
• Mayor flexibilidad (se pueden añadir nuevos módulos para dotar al sistema de nueva funcionalidad)
• Alta escalabilidad.
La principal ventaja de una aplicación distribuida bien diseñada es su buen escalado, es decir, que puede manejar muchas peticiones con el mismo rendimiento simplemente añadiendo más hardware. El crecimiento es casi lineal y no es necesario añadir más código para conseguir esta escalabilidad.
Como tecnología, las arquitecturas de n-capas proporcionan una gran cantidad de beneficios para las empresas que necesitan soluciones flexibles y fiables para resolver complejos problemas inmersos en cambios constantes.
Todas las aplicaciones basadas en n-capas permitirán trabajar con clientes ligeros, tal como navegadores de Internet, WebTV, Teléfonos Inteligentes, PDAs (Personal Digital Assistants o Asistentes Personales Digitales) y muchos otros dispositivos preparados para conectarse a Internet.
De este modo, las arquitecturas de n-capas se están posicionando rápidamente como la piedra angular de los desarrollos de aplicaciones empresariales y las compañías están adoptando esta estrategia a una velocidad de vértigo como mecanismo de posicionamiento en la economía emergente que tiene su base en la red (lo que se ha venido a denominar "Nueva Economía").
Actualmente, la Red (Internet, intranets y extranets) es el ordenador o, como diría Sun Microsystems, el ordenador es la Red. Este paradigma está creando un cambio fundamental en los modelos de computación que, a su vez, proporciona desafíos y oportunidades como nunca antes había se habían producido.
Realmente, los componentes distribuidos de una arquitectura de n-capas es una tecnología esencial para crear la siguiente generación de aplicaciones e-business, aplicaciones que son altamente escalables, fiables y que proporcionan un alto rendimiento y una integración sin fisuras con los sistemas de back-end heredados.
A diferencia de lo que se pudiera pensar, el desarrollo en n-capas no es un producto o un estándar, es un concepto estratégico que ayuda a la construcción y despliegue lógico de un sistema distribuido. Los sistemas de n-capas subdivididos ayudan a facilitar el desarrollo rápido de aplicaciones y su posterior despliegue, con beneficios incrementales fruto de los esfuerzos del desarrollo en paralelo coordinado y del outsourcing inteligente, resultando un enorme decremento del tiempo de desarrollo y de sus costes. Muchas de las aplicaciones de e-business que se utilizan actualmente simplemente utilizan un navegador de Internet como cliente ligero que implementa una interfaz universal. Una arquitectura basada en clientes ligeros desplaza la capa de presentación de la aplicación en el lado del cliente, mientras que la lógica de negocio y los datos residen en el middleware y los servidores de back-end. El diseño para clientes ligeros minimiza los problemas de despliegue de las aplicaciones, mientras que maximiza la accesibilidad a la misma desde una amplia variedad de plataformas heterogéneas. Los frameworks basados en n-capas se crean para obtener las ventajas de los estándares abiertos de la industria que permiten a las aplicaciones resultantes operar en entornos distribuidos multiplataforma.
Caracteristicas.
Las aplicaciones que se construyen con una arquitectura multicapa tienen entre otras las siguientes características:
• Acceso a bases de datos (BD) o Normalmente con BD relacionales
• Transaccionales o Propiedades ACID (Atomicity-Consistency-Isolation-Durability)
• Operaciones atómicas (Atomicity) son operaciones que se completan en su totalidad o no se completan en absoluto. Así, en el ejemplo anterior de la transferencia tanto el crédito como el débito deben haber sido exitosos para que el estado de transformación sea exitoso (para que haga efectos), de otro modo el estado de la transformación falla, y el sistema es regresado a su último estado conocido.
• Transformaciones consistentes (Consistency) preservan la integridad interna de los recursos involucrados. Por ejemplo, el borrar registros de una tabla primaria viola la integridad referencial de la base de datos si hay registros relacionados que concuerden.
• Transformaciones aisladas (Isolation) parecen ocurrir serialmente, una detrás de otra, creando la ilusión de que ninguna transformación está siendo ejecutada al mismo tiempo.
• La durabilidad (Durability) se refiere a la habilidad para almacenar los resultados de una transformación de estado, usualmente en un disco, de tal modo que los resultados de una transformación puedan ser recuperados en caso de una falla del sistema.
• Escalables.
• Acceso a bases de datos (BD) o Normalmente con BD relacionales
• Transaccionales o Propiedades ACID (Atomicity-Consistency-Isolation-Durability)
• Operaciones atómicas (Atomicity) son operaciones que se completan en su totalidad o no se completan en absoluto. Así, en el ejemplo anterior de la transferencia tanto el crédito como el débito deben haber sido exitosos para que el estado de transformación sea exitoso (para que haga efectos), de otro modo el estado de la transformación falla, y el sistema es regresado a su último estado conocido.
• Transformaciones consistentes (Consistency) preservan la integridad interna de los recursos involucrados. Por ejemplo, el borrar registros de una tabla primaria viola la integridad referencial de la base de datos si hay registros relacionados que concuerden.
• Transformaciones aisladas (Isolation) parecen ocurrir serialmente, una detrás de otra, creando la ilusión de que ninguna transformación está siendo ejecutada al mismo tiempo.
• La durabilidad (Durability) se refiere a la habilidad para almacenar los resultados de una transformación de estado, usualmente en un disco, de tal modo que los resultados de una transformación puedan ser recuperados en caso de una falla del sistema.
• Escalables.
- Deberían poder soportar más carga de trabajo sin necesidad de modificar el software (sólo añadir más máquinas)
• Disponibilidad o Idealmente no deben dejar de prestar servicio
• Seguras.
• Disponibilidad o Idealmente no deben dejar de prestar servicio
• Seguras.
- No todos los usuarios pueden acceder a la misma funcionalidad
• Integración.
• Integración.
- Es preciso integrar aplicaciones construidas con distintas tecnologías.
• Tipo de interfaz.
• Tipo de interfaz.
- De entorno de ventanas (clientes desktop): normalmente sólo tiene sentido en intranets.
- Web: En Internet y en intranets.
• Separación clara entre la interfaz gráfica y la Capa de componentes.
• Separación clara entre la interfaz gráfica y la Capa de componentes.
- Capa de componentes: encapsulan la lógica de negocio.
- Ejemplo => aplicación bancaria
Capa de componentes: conjunto de clases que nos permiten: crear cuentas, destruirlas, encontrarlas por distintos criterios, hacer transferencias bancarias, etc.
- La capa de componentes debería ser reusable con distintas interfaces gráficas
- En el ejemplo de la aplicación bancaria podría haber dos clientes: uno Web y otro desktop.
- En el ejemplo de la aplicación bancaria podría haber dos clientes: uno Web y otro desktop.
Aplicaciones de una Capa.
Las capas dentro de una arquitectura son nada más que un conjunto de servicios especializados que pueden ser accesibles por múltiples clientes y fácilmente reutilizables.
Este tipo de arquitectura se caracteriza por tener en una sola asociación lógica y en ella a la presentación, la lógica de negocios y los datos; que si los ponemos como servicios se convierten en capas, lo veremos más adelante.
Aplicaciones de 1 Capa
Ejemplos de esta arquitectura son desarrollos realizados en Excel, Access, Fox, entre otros.
Aplicaciones de dos capas.
Se caracterizan por tener 2 asociaciones lógicas, que prestan servicios y que a la final son capas.
Arquitectura de 2 capas.
En la primera capa se incluye a la presentación (Interface grafica) y a la lógica de negocios, toda la lógica la escribimos en las formas (en el onClick del botón por ejemplo), y accedemos a un servicio de datos para la gestión de los mismos, por lo general a un servidor de Base de Datos.
Esta arquitectura es comúnmente llamada cliente servidor, puesto que también el programa fuente puede residir en un servidor y muchos cliente pueden acceder a él para ejecutar una copia del programa.
Arquitectura Cliente – Servidor.
Pero se tubiese la siguiente problemática:
¿Qué podría suceder si tuviésemos que hacer cambios en la implementación de la lógica de negocios?
El resultado es la recompilación de toda la aplicación y reinstalación en todos y cada uno de los clientes; y….si los clientes suman como 200 máquinas?
La solución está en separar la lógica de negocios en un servicio aparte, allí es donde aparece la tercera capa.
Aplicaciones de 3 Capas.
Una aplicación de tres capas es una aplicación cuya funcionalidad puede ser segmentada en tres niveles lógicos (capas):
• Los servicios de presentación.
• Los servicios de negocios (Lógica de Negocios) .
• Los servicios de datos.
Arquitectura de Aplicaciones de 3 capas .
La capa de servicios de presentación es responsable de:
• Obtener información del usuario.
• Enviar la información del usuario a los servicios de negocios para su procesamiento.
• Recibir los resultados del procesamiento de los servicios de negocios.
• Presentar estos resultados al usuario.
El nivel de servicios de negocios es responsable de:
• Recibir la entrada del nivel de presentación.
• Interactuar con los servicios de datos para ejecutar las operaciones de negocios para los que la aplicación fue diseñada a automatizar (por ejemplo, la preparación de impuestos por ingresos, el procesamiento de ordenes y así sucesivamente).
• Enviar el resultado procesado al nivel de presentación.
El nivel de servicios de datos es responsable de:
• Almacenar los datos.
• Recuperar los datos.
• Mantener los datos.
• La integridad de los datos.
Arquitectura de 3 capas .
Al ser la primera capa un servicio, se puede inferir que las aplicaciones no solo podrían ser de escritorio, si quisiéramos que nuestra aplicación tenga una interface web, pues solamente bastaría con cambiar la capa de presentación y de allí en adelante nada tiene porque cambiar.
Entonces nuestras páginas web estarían alojadas en un Servidor Web las mismas que se conectan a la lógica de negocios y de allí a los servicios de datos.
Arquitectura de 3 capas con interface Web .
Aplicaciones de n Capas.
Podríamos ir separando nuestra aplicación en mas niveles lógicos, por ejemplo, vamos a querer que nuestra aplicación tenga múltiples interfaces, es decir interface gráfica (standalone o desktop) y también interface Web.
Lo aconsejado en esta circunstancia es separar al Servidor Web encargado de alojar las páginas Web en una capa más. En este caso se tendrían 4 capas.
Arquitectura de 4 capas
Mientras más servicios coloquemos a nuestra aplicación y mientras más escalable lo imaginemos, mas capas lógicas van a irse añadiendo a nuestra arquitectura; allí está el inicio del estudio de las siguientes secciones del curso, LOS PATRONES DE DISEÑO.
• La arquitectura en 3 capas es la más usada
• La arquitectura en 4 capas puede ser más escalable
http://faustol.files.wordpress.com/2007/09/construccion-de-aplicaciones-en-capas.doc.
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