Событийно-ориентированное программирование
Как правило, в реальных задачах оказывается недопустимым длительное выполнение обработчика события, поскольку при этом программа не может реагировать на другие события. В связи с этим при написании событийно-ориентированных программ часто применяют автоматное программирование.
Сфера применения событийно-ориентированного программирования
Событийно-ориентированное программирование, как правило, применяется в следующих случаях:
Применение событийно-ориентированного программирования в серверных приложениях
Серверное приложение при событийно-ориентированном программировании реализуется на системном вызове, получающем события одновременно от многих дескрипторов (мультиплексирование). При обработке событий используются исключительно неблокирующие операции ввода-вывода, чтобы ни один дескриптор не препятствовал обработке событий от других дескрипторов.
Мультиплексирование в событийно-ориентированного программирования
Примеры реализаций событийно-ориентированного программирования
Применение событийно-ориентированного программирования в настольных приложениях
В современных языках программирования события и обработчики событий являются центральным звеном реализации графического интерфейса пользователя. Рассмотрим, к примеру, взаимодействие программы с событиями от мыши. Нажатие правой клавиши мыши вызывает системное прерывание, запускающее определенную процедуру внутри операционной системы. В этой процедуре происходит поиск окна, находящегося под курсором мыши. Если окно найдено, то данное событие посылается в очередь обработки сообщений этого окна. Далее, в зависимости от типа окна, могут генерироваться дополнительные события. Например, если окно является кнопкой (в Windows все графические элементы являются окнами), то дополнительно генерируется событие нажатия на кнопку. Отличие последнего события в том, что оно более абстрактно, а именно, не содержит координат курсора, а говорит просто о том, что было произведено нажатие на данную кнопку.
Обработчик события может выглядеть следующим образом (на примере C#):
Здесь обработчик события представляет собой процедуру, в которую передается параметр sender, как правило содержащий указатель на источник события. Это позволяет использовать одну и ту же процедуру для обработки событий от нескольких кнопок, различая их по этому параметру.
Языки событийно-ориентированного программирования
В языке C# события реализованы как элемент языка и являются членами классов. Механизм событий здесь реализует шаблон проектирования Publisher/Subscriber. Пример объявления события:
Здесь EventHandler — делегат, определяющий тип процедуры обработчика событий. Подписка на событие производится следующим образом:
Здесь myClass — экземпляр класса MyClass, Handler — процедура-обработчик. Событие может иметь неограниченное количество обработчиков. При добавлении обработчика события он добавляется в специальный стек, а при возникновении события вызываются все обработчики по их порядку в стеке. Отписка от события, то есть удаление обработчика производится аналогично, но с использованием оператора «-=».
Остальные языки, в большей их части, поддерживают события как обработку исключительных ситуаций.
Событийно-ориентированное программирование
Шаблон: Просмотр • англ. event-driven programming ; в дальнейшем СОП) — парадигма программирования, в которой выполнение программы определяется событиями — действиями пользователя (клавиатура, мышь), сообщениями других программ и потоков, событиями операционной системы (например, поступлением сетевого пакета).
СОП можно также определить как способ построения компьютерной программы, при котором в коде (как правило, в головной функции программы) явным образом выделяется главный цикл приложения, тело которого состоит из двух частей: выборки события и обработки события.
Как правило, в реальных задачах оказывается недопустимым длительное выполнение обработчика события, поскольку при этом программа не может реагировать на другие события. В связи с этим при написании событийно-ориентированных программ часто применяют автоматное программирование.
Содержание
Сфера применения
Событийно-ориентированное программирование, как правило, применяется в трех случаях:
Применение в серверных приложениях
Событийно-ориентированное программирование применяется в серверных приложениях для решения проблемы масштабирования на 10000 одновременных соединений и более.
В серверах, построенных по модели «один поток на соединение», проблемы с масштабируемостью возникают по следующим причинам:
Серверное приложение при событийно-ориентированном программировании реализуется на системном вызове, получающем события одновременно от многих дескрипторов (мультиплексирование). При обработке событий используются исключительно неблокирующие операции ввода-вывода, чтобы ни один дескриптор не препятствовал обработке событий от других дескрипторов.
Мультиплексирование
Для мультиплексирования соединений могут быть использованы следующие средства операционной системы:
Примеры реализаций
Применение в настольных приложениях
В современных языках программирования события и обработчики событий являются центральным звеном реализации графического интерфейса пользователя. Рассмотрим, к примеру, взаимодействие программы с событиями от мыши. Нажатие правой клавиши мыши вызывает системное прерывание, запускающее определенную процедуру внутри операционной системы. В этой процедуре происходит поиск окна, находящегося под курсором мыши. Если окно найдено, то данное событие посылается в очередь обработки сообщений этого окна. Далее, в зависимости от типа окна, могут генерироваться дополнительные события. Например, если окно является кнопкой (в Windows все графические элементы являются окнами), то дополнительно генерируется событие нажатия на кнопку. Отличие последнего события в том, что оно более абстрактно, а именно, не содержит координат курсора, а говорит просто о том, что было произведено нажатие на данную кнопку.
Обработчик события может выглядеть следующим образом (на примере C#):
Здесь обработчик события представляет собой процедуру, в которую передается параметр sender, как правило содержащий указатель на источник события. Это позволяет использовать одну и ту же процедуру для обработки событий от нескольких кнопок, различая их по этому параметру.
Языки программирования
В языке C# события реализованы как элемент языка и являются членами классов. Механизм событий здесь реализует шаблон проектирования Publisher/Subscriber. Пример объявления события:
Разные языки программирования поддерживают СОП в разной степени. Наиболее полной поддержкой событий обладают следующие языки (неполный список):
Остальные языки, в большей их части, поддерживают события как обработку исключительных ситуаций.
Инструменты и библиотеки
См. также
Англоязычные источники
Материалы на русском
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Событийно-ориентированное программирование» в других словарях:
Событийно-управляемое программирование — объектно ориентированное программирование, при котором задаются реакции программы на различные события. См. также: Объектно ориентированное программирование Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь
Объектно-ориентированное программирование — Эта статья во многом или полностью опирается на неавторитетные источники. Информация из таких источников не соответствует требованию проверяемости представленной информации, и такие ссылки не показывают значимость темы статьи. Статью можно… … Википедия
Аспектно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Субъектно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Компонентно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Событийно-ориентированная архитектура — Архитектура, управляемая событиями (Event driven architecture EDA) является шаблоном архитектуры программного обеспечения, позволяющим создание, определение, потребление и реакцию на события. Событие можно определить как «существенное… … Википедия
Парадигма (программирование) — Парадигма программирования это совокупность идей и понятий, определяющая стиль написания программ. Парадигма, в первую очередь, определяется базовой программной единицей и самим принципом достижения модульности программы. В качестве этой единицы … Википедия
Автоматное программирование — Автоматное программирование это парадигма программирования, при использовании которой программа или её фрагмент осмысливается как модель какого либо формального автомата. В зависимости от конкретной задачи в автоматном программировании… … Википедия
Отражение (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Отражение. Для улучшения этой статьи желательно?: Перевести текст с иностранного языка на русский. Н … Википедия
Структурное программирование — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Событийно-ориентированное программирование. Введение
Первая статья из цикла по событийно-ориентированному программированию
Данная статья будет первой в цикле статей по СОП (событийно-ориентированному программированию). Конечной целью данного цикла является понимание того, как работают EV и AnyEvent изнутри и как их применять более эффективно в реальных приложениях.
Первая часть цикла будет использовать C, чтобы показать, как работают:
Вторая часть цикла будет использовать Perl для того, чтобы описать работу модулей EV и AnyEvent, и, возможно, новый модуль UV.
Согласно Википедии, серверное приложение при использовании СОП (в нашем случае это AnyEvent+EV) реализуется на системном вызове, получающем события одновременно от многих дескрипторов (мультиплексирование). При обработке событий используются исключительно неблокирующие операции ввода-вывода, чтобы ни один дескриптор не препятствовал обработке событий от других дескрипторов. Далее рассмотрим мультиплексирование ввода-вывода.
Мультиплексирование ввода-вывода
Как сказано в книге Роберта Лава «Linux: системное программирование» (2-е издание, стр. 82), мультиплексированный ввод-вывод позволяет приложениям параллельно блокировать несколько файловых дескрипторов и получать уведомления, как только любой из них будет готов к чтению или записи без блокировки. По умолчанию файловые дескприторы (например, сокеты, каналы) блокируют выполнение процесса. Это означает, что когда мы вызываем на файловом дескрипторе функцию, которая не может выполниться немедленно, наш процесс переходит в “спящее” состояние и ждет, когда будет выполнено определенное условие. Для того, чтобы использовать неблокируемый ввод-вывод, необходимо использовать флаг O_NONBLOCK для функций open или fcntl. Пример неблокирующего ввода-вывода мы рассмотрим в следующей статье, когда будем рассматривать сокеты и клиент-серверные приложения.
Для того, чтобы понять, как работают функции для мультиплексирования ввода-вывода, рассмотрим простой пример — программа блокируется, дожидаясь поступления ввода на стандартный ввод (stdin), блокировка может продолжаться вплоть до 5 секунд. Эта программа отслеживает всего один файловый дескриптор, поэтому здесь отсутствует мультиплексный ввод-вывод как таковой. Однако данный пример должен прояснить использование этих системных вызовов:
Функция select()
Функция poll()
Функция epoll()
Функция kqueue()
Я не буду расписывать, как работают функции для каждого примера, думаю по комментариям в коде должно быть все ясно. Лишь вкратце опишу, как работает epoll и kqueue, т.к. они описаны в книгах и статьях меньше всего.
Аналогичный пример на AnyEvent можете посмотреть в статье «Всё, что вы хотели знать об AnyEvent, но боялись спросить» из выпуска 1 данного журнала.
Системный вызов kqueue() аналогичен вызову epoll — сначала регистрируем фильтр событий с помощью функции kqueue(), затем с помощью макроса EV_SET настраиваем структуру change для отслеживания ввода на stdin, затем с помощью kevent отслеживаем события.
Помимо приведенных примеров создания таймера для блокирующего ожидания с помощью мультиплексирования ввода-вывода имеется еще два способа, как это сделать:
Ссылки, где можно почитать про мультиплексирование ввода-вывода:
Каркас для Event-Driven программирования
Немного лирики
Чем дольше я программирую, тем больше мне нравятся слабосвязанные системы, которые состоят из большого числа разрозненных единиц (модулей), ничего не знающих друг о друге, но предполагающих существование других. Такие системы в идеале должны собираться подобно конструктору, без зависимостей и без адаптирования друг к другу. В идеале, в процессе работы такой системы, все необходимые задачи должны выполняться без остановки системы, простым введением нового модуля в мир (скажем, вбросом jar’ника в classpath), и система немедленно начнет взаимодействовать с новым модулем.
В связи с этим, очень привлекательно выглядит парадигма event-driven (или Событийно-ориентированное) программирование.
Его бесспорным плюсом является то, что не нужно править существующий код при добавлении или удалении какого-то модуля, система безостановочно продолжит работать, мы просто обретем или потеряем часть функциональности.
Надо оговориться, минусом является его же плюс — непредсказуемость поведения при изменениях, а также ослабление контроля над системой в целом (кто виноват, почему работает не так?) — в отличие от традиционного программирования, где система реагирует на подобные аномалии немедленно и жестко, с указанием причин (нужный модуль не найден).
Зачем менять традиции
В какой-то мере событийно-ориентированное программирование проявляется везде — от современных многозадачных ОС, до всяческих фреймворков. Вместо того, чтобы каждый участник (модуль) слушал все события, он подписывается только на те, какие ему интересны, тем самым потребляя меньше машинных ресурсов. Вообще-то, даже вызов метода на объекте можно воспринимать как синхронную посылку-прием сообщений с гарантией доставки и получения. Так зачем лишние сложности?
Ответ в том, чтобы все работало при любом исходе. Нас не интересует, кто получил наше сообщение, сколько получателей, и ответит ли он вообще. Мы просто мягко уведомляем. Никому не интересно — и ладно. Интересно — вот и отлично, работаем дальше.
Реалии
Например, та же событийная система в Java Swing. Чтобы слушать какие-то события, для каждого компонента есть методы addXXXListener, removeXXXListener. Для посылки таких сообщений есть метод fireXXXEvent. Все прекрасно. Но, скажем, мы в той же философии пишем свой компонент. И хотим посылать разнообразные события или реагировать на них, с сохранением инкапсуляции. Следовательно, приходится каждый раз реализовывать эти методы для каждого ХХХ события, для каждого компонента…
Решение
Код всегда до отвращения похожий, потому хотелось бы его заменить на несколько строчек. Подумал я, и в итоге не одного дня реализовал хелпер для таких задач. Это будет класс со статическими методами, который можно вызывать из любой точки программы. Итак, что нам нужно?
Во-первых, мы хотим реагировать на любые события. Пусть, для определенности, наши события будут реализовывать стандартный интерфейс java.util.EventObject, а слушатели будут реализовывать интерфейс java.util.EventListener. Так, с одной стороны, мы ничем не ограничены, а с другой — максимально просто связать это с событийной парадигмой AWT\Swing. Тогда, пожалуй, подписка на событий должна выглядеть так:
Так мы выразили свое желание быть в курсе событий какого-то подкласса EventObject, пообещав, что реализуем интерфейс EventListener (он не определяет методов, об этом позже). Но нас точно уведомят, если конкретное событие произойдет.
Далее, для чистого выхода нам нужна способность отписаться от события, подойдет
А также для совсем чистого выхода (хотя здесь спорный момент):
Хорош при выходе. Вроде бы и все. А, нет, не все — еще нужно однострочно же во многих местах уведомлять о каких-то тех или иных событиях, выглядит это так:
Объектно-событийное программирование (ООП-2)
История возникновения ОСП
Другим фундаментальным понятием является класс.
Следующими важнейшими принципами ООП являются наследование и полиморфизм.
Другим важнейшим принципом ООП является модульность.
Развитием объектно-орниентированной парадигмы (методологии), стала объектно-событийная парадигма, опирающаяся на понятия объекта и события. Эта парадигма позволяет конструировать, программировать распределенные вычислительные среды, в том числе среды реального времени, SCADA и пр.
Первый ряд примеров событий доставляет собственно сам жизненный цикл объекта:
Более сложные примеры событий возникают тогда, когда у объекта появляются внутренние состояния, которые описываются соответствующей диаграммой переходов (из одного состояния в другое).
Современными языками объектно-ориентированного программирования являются С++ и Java. С середины 90-х годов многие объектно–ориентированные языки реализуются как системы визуального программирования, в которых интерфейсная часть программного продукта создается в диалоговом режиме, практически без написания программных операторов. К объектно – ориентированным системам визуального проектирования относятся Visual Basic, Delphi, C++ Builder, Visual C++. Язык VBA (Visual Basic for Applications) – язык приложений Microsoft Office (Excel, Word, Access, Power Point и др). VBA соблюдает основной синтаксис языка и правила программирования языков Basic – диалектов, позволяет создавать макросы для автоматизации выполнения некоторых операций и графический интерфейс пользователя, интеграцию между различными программными продуктами.
Целью курса является дать представление студентам об основных принципах объектно-ориентированного программирования на различных языках. Основной задачей курса является подготовка специалистов, владеющих современными методами и средствами разработки алгоритмов и программ, знающих современную технологию программирования и умеющих применять ее при решении сложных прикладных задач. Курс лекций расчитан на студентов, имеющих подготовку по информатике и программированию на языке С.