Шрифт:
■ Кооперативные вычисления совместно с другими приложениями, выполняющимися на том же устройстве. Ваше мобильное приложение обладает полным контролем над своим пользовательским интерфейсом постольку, поскольку операционная система и среда выполнения устанавливают логические границы между индивидуальными ресурсами различных приложений; мое — это мое, а ваше — это ваше. Когда приложение начинает работать с глобальными ресурсами устройства, например, локальными файлами или базами данных, оно должно учитывать, что не только оно одно может использовать эти ресурсы. Роль честного посредника, распределяющего эти ресурсы, играет операционная система, но она не может гарантировать вашему приложению права исключительного полного доступа к данному ресурсу в любой момент времени. Кроме того, существует вероятность превышения допустимых пределов расхода ресурсов; например, если другие приложения исчерпали все доступное пространство файловой системы, то в вашем приложении должны быть предусмотрены адекватные способы выхода из подобных ситуаций. При работе с разделяемыми ресурсами очень важно предусматривать в коде соответствующие защитные меры, исходя из того непреложного факта, что любая попытка доступа к разделяемому ресурсу может оказаться неудачной. Необходимо также продумать, что будет происходить в тех случаях, когда к ресурсу будут пытаться получить доступ одновременно несколько приложений; одни типы ресурсов разрешают лишь одиночный доступ, другие допускают параллельный доступ, но не гарантируют согласования данных в процессе обновлений, тогда как третьи обеспечивают атомарное выполнение операций чтения и записи данных. Понимание поведения глобальных ресурсов устройства в условиях состязательного доступа к ним играет очень важную роль в обеспечении устойчивой работы приложения.
■ Кооперативные вычисления с интенсивным использованием сети. Если ваше приложение зависит от услуг, предоставляемых по сети, то появляются два дополнительных источника потенциальной неустойчивости. Доступ к сетевым ресурсам может оказаться невозможным из-за неготовности компьютера на другом конце сети к совместной работе. Что-то может нарушиться из-за того, что одно из звеньев сетевой цепочки, соединяющей два компьютера между собой, может повести себя не так, как ожидалось.
Ситуацию дополнительно осложняет тот факт, что сбой сетевых ресурсов может происходить во время сеанса связи; в случае локальных взаимодействий в пределах устройства такое происходит очень редко. Например, хотя наступление сбоя в процессе чтения из локальной файловой системы и возможно, но вероятность этого пренебрежимо мала; жесткий диск может разрушиться, но такое случается крайне редко, и если это произойдет, то у вас возникнут более крупные проблемы, чем просто невозможность считать данные из файла. Вероятность таких сбоев настолько мала, что многие операционные системы регулярно выполняют локальные операции чтения/записи, даже не уведомляя об этом выполняющиеся поверх операционную систему приложения. При чтении файлов через сеть вероятность возникновения сбоев в процессе выполнения этой операции резко возрастает, что часто наблюдается в случае беспроводных сетей и становится еще более заметным, если при чтении файлов мобильным устройством требуется осуществлять сетевой роуминг. Сбои не обязательно происходят постоянно, но случаются настолько часто, что к этому надо быть готовым и заранее предусматривать принятие соответствующих мер.
Ниже приводятся рекомендации по созданию отказоустойчивых сетевых мобильных приложений.
Не допускайте того, чтобы работа приложения всецело зависела от возможности подключения к сети
Точно так же как группа людей, действующих согласованно, может достигнуть гораздо большего, чем один человек, действующий в одиночку, возможности мобильного приложения, взаимодействующего с окружающими его сетями, намного превышают возможности изолированного приложения. Чтобы группа людей в некоторой организации могла успешно справляться с поставленными задачами, должны быть предусмотрены меры, позволяющие корректно разрешать ситуации, соответствующие перебоям в связи между членами группы и перебоям в работе каждого из них. Ни одно звено взаимодействия не должно быть критическим, иначе при его сбое наступит сбой в работе организации в целом. То же самое справедливо и в случае мобильных устройств.
Мобильные устройства значительно выигрывают от взаимодействия с внешним миром, но они никогда не должны всецело зависеть от такого рода взаимодействий. Несмотря на всю очевидность этой истины, ею часто пренебрегают.
Каждая удачная попытка доступа к сетевым ресурсам должна рассматриваться в вашем приложении скорее как счастливая случайность, а не как закономерная необходимость. Для большинства мобильных устройств сеансы взаимодействия с сетью осуществляются "почти по требованию" в том смысле, что хотя пользователь мобильного приложения, как правило, и может перейти в то физическое место, где сеть является доступной, но он не может рассчитывать на то, что устройство сможет оставаться постоянно подключенным к сети. В этом отношении мобильные устройства значительно отличаются от настольных компьютеров, имеющих постоянное кабельное подключение к сети, и лэптопов, подключение которых к сети в условиях стационарной работы не составляет большого труда. Если увидеть человека, склонившегося над клавиатурой своего лэптопа в зале ожидания железнодорожного вокзала, можно не так уж часто, то людей, манипулирующих клавишами своих мобильных телефонов, на том же вокзале встретится довольно много. И хотя количественные оценки этих показателей могут колебаться в зависимости от обстоятельств, различия между обеими ситуациями налицо.
Следствием подхода, в соответствии с которым сетевой доступ необходимо рассматривать лишь как нерегулярный, являются две полезные рекомендации, касающиеся проектирования мобильных приложений:
1. Полезные данные необходимо загружать и кэшировать заблаговременно, когда доступно сетевое соединение. Очень важно определить, какие виды информации будут наиболее полезными для вашего приложения при его работе в автономном режиме, и сделать все для того, чтобы соответствующие данные были заблаговременно загружены и доступны, когда в них возникнет потребность. В то время как при работе с локальными ресурсами устройства целесообразно откладывать их размещение в памяти до тех пор, пока они не потребуются, информацию, хранящуюся вне устройства, целесообразно заранее загружать и накапливать, чтобы подготовиться к работе приложения в автономном режиме. Например, подключение к локальной базе данных устройства может быть отложено до момента, когда в этом возникнет действительная необходимость. В отличие от этого, нужные данные следует загружать из внешней базы данных заблаговременно, когда будет доступно соединение с сетью. В идеальном случае загрузка данных должна выполняться как фоновая задача, которая не блокирует пользовательский интерфейс. Кроме того, предварительная загрузка информации позволяет существенно повысить производительность приложения, особенно в тех ситуациях, когда приложению или пользователю эти данные требуются часто, но иначе их пришлось бы каждый раз загружать по требованию.
2. Организуйте очередь данных, подлежащих выгрузке, и выгружайте их, как только становится доступным сетевое соединение. При работе с локальными приложениями пользователи устройства хотят ощущать их обратную реакцию. Если для обновления данных приложению, выполняющемуся на мобильном телефоне, требуется установить соединение с сервером, то это может сопровождаться определенной задержкой, и пользователь будет чувствовать себя неуверенно. Гораздо лучше организовать надежную очередизацию обновлений на клиенте и предложить пользователю пакетную выгрузку обновляемых данных на сервер, осуществляемую автоматически или вручную в те периоды времени, когда это становится возможным. Код, с помощью которого выполняется выгрузка данных, также должен быть достаточно отказоустойчивым, чтобы в случае невозможности установления надежного соединения с сервером эту работу можно было отложить на более позднее время.
Синхронизация данных расписания встреч, списка контактов и электронной почты, хранящихся на мобильном устройстве
Хорошим примером применения двух описанных выше принципов является модель синхронизации, используемая Microsoft на устройствах Smartphone и Pocket PC Phone. На устройствах обоих типов имеется приложение электронной почты, допускающее периодическую синхронизацию электронной почты, данных расписания встреч (календаря) и списка контактов с сервером обмена сообщениями Exchange Server.
Запросы и предпочтения различных пользователей в отношении синхронизации этих данных различны. С целью минимизации потока данных мобильные приложения предоставляют пользователям возможность задавать, какие виды данных подлежат локальной синхронизации на устройстве. Например, я могу решить, что мне необходима синхронизация только расписания встреч и списка контактов, оставляя задачу синхронизации электронной почты для своего лэптопа. Можно также ограничивать объем синхронизируемой информации, указав, например, что данные обо всех предстоящих встречах должны синхронизироваться полностью, тогда как синхронизация данных о прошлых встречах должна охватывать информацию не более чем 2-недельной давности, а при загрузке электронных сообщений должны загружаться только первые 3 Кбайт данных.
Развернутое на устройстве приложение для работы с электронной почтой, информацией о контактах и расписанием встреч позволяет также указывать, с какой периодичностью и в каком режиме должна осуществляться синхронизация — автоматически или вручную. Наиболее подходящие для каждого пользователя установки определяются видом синхронизируемых данных и потребностями в их обновлении. У большинства пользователей расписание встреч изменяется реже, чем появляются новые входящие электронные сообщения, а список контактов изменяется еще реже. Лично я предпочитаю синхронизировать данные во время поездок на работу и с работы и, если это необходимо, на протяжении рабочего дня; другие люди, насколько мне известно, предпочитают синхронизировать свои данные чаще, используя автоматическое обновление. Модель синхронизации в значительной степени определяется тем, какой режим использования приложения является для пользователя привычным.
Для синхронизации этой информации устройства используют специальную службу, которая называется ActiveSync. Механизм ActiveSync периодически устанавливает через мобильную сеть соединение с Internet для подключения пользователя к серверу Exchange Server и последующей синхронизации данных. Процесс синхронизации состоит из двух операций:
1. Загрузка всех пакетных обновлений. Синхронизируются все локальные изменения, связанные с расписанием встреч, электронной почтой и списком контактов.
2. Загрузка данных, удовлетворяющих условиям локального фильтра. Соответствующим образом загружается информация о новых встречах и контактных лицах, а также заголовки электронной почты.
Эта модель позволяет сохранять разумный баланс между объемом обновляемых данных и пропускной способностью сети. Если бы информация о назначенных встречах загружалась по запросу индивидуально для каждой даты при ее выборе пользователем в календаре своего мобильного устройства, то во многих случаях сделать это было бы невозможно из-за отсутствия соединения с мобильной сетью или выключения сервера электронной почты. Но даже и при наличии соединения пользователь испытывал бы значительные неудобства от задержек при доступе к данным или их выгрузке. С другой стороны, если бы во время синхронизации с сервера загружалась вся возможная информация, то это происходило бы слишком медленно и неэффективно с точки зрения использования полосы пропускания. Совершенно очевидно, что достижение необходимого баланса указанных факторов требует вмешательства пользователя
Хорошо продуманное кэширование данных на устройстве, разумное их обновление в соответствии с потребностями пользователя и предоставление пользователю возможности самостоятельно определять, когда и какие именно данные должны синхронизироваться, создает все предпосылки для нормальной работы, не сопровождающейся неожиданными сбоями.
Отправка и получение SMS-сообщений с помощью мобильного телефона
SMS-сообщения — это короткие текстовые сообщения, пересылаемые между мобильными телефонами. SMS — многообещающая технология, используя которую пользователи мобильных телефонов могут легко обмениваться между собой несколькими строками текста. Устанавливая фиксированную плату за пересылку одного сообщения, операторы сетей мобильной связи получают огромные прибыли за счет предоставления лишь узкой полосы пропускания; SMS-сообщения с побитовой оплатой гораздо прибыльнее речевой связи! Таким образом, приложения для обработки SMS — это приложения-приманки, и вряд ли можно сомневаться в том, что изготовители мобильных телефонов и операторы сетей мобильной связи постарались отладить эту технологию идеальным образом.
Обмен SMS-сообщениями обладает одним большим достоинством и одним большим недостатком:
1. Преимущества SMS: разделение передачи и приема сообщений. Если SMS-сообщение пересылается с одного мобильного телефона на другой, то телефон, принимающий сообщение, во время его передачи не обязан быть подключенным к сети. Если вы совершаете перелет через Атлантику, и в этот момент кто-то отправляет вам SMS-сообщение, инфраструктура сети мобильной связи поместит сообщение в очередь на своих серверах и доставит его вам, когда вы приземлитесь и включите свои мобильный телефон. Точно так же будут развиваться события и в том случае, если принимающий телефон находится вне зоны досягаемости поскольку его владелец в данный момент находится в метро, лифте или катается на лыжах на той части склона, которая скрыта от сотового передатчика. По указанным причинам данный механизм прекрасно подходит для отправки кратких текстовых сообщений наподобие: "Встретимся в Лонгхорн Грилл в 17:00. Иво". Отправитель и получатель могут общаться между собой краткими предложениями, не соединяясь друг с другом.
2. Недостаток SMS: немые клиентские приложения, не имеющие возможности кэшировать сообщения в автономном режиме. В настоящее время большинство мобильных приложений не имеют автоматизированного механизма очередизации исходящих SMS-сообщений. Когда пользователь набирает сообщение и пытается его отправить, делая это обычно несколько раз, то при отсутствии доступа к сети сообщение не может быть отправлено. Эта ситуация служит примером модели синхронного приложения, в котором попытка соединения осуществляется немедленно и завершается либо удачно, либо неудачно, прежде чем управление возвращается пользователю. Гораздо более эффективной является модель клиентского приложения в соответствии с которой предпринимается попытка синхронной отправки сообщения, и если сделать это немедленно не удается, то сообщение помещается в очередь исходящих сообщений, отсылка которых будет произведена тогда, когда доступ к сети будет восстановлен. Когда SMS-сообщение, в конце концов, поступит на сервер, пользователь, отправивший сообщение, может быть извещен об этом по телефону.
Как и в предыдущем примере, отсюда можно извлечь важные уроки. Вы не задумывались над тем, почему в современных мобильных телефонах на клиентской стороне SMS-технологии действует подобное ограничение? Объясняется это тем, что создать асинхронную коммуникационную модель значительно сложнее; это требует написания для клиентской стороны логики, которая будет осуществлять фоновую отправку SMS- сообщений, обрабатывать повторные попытки отправки сообщений и формировать очередь исходящих сообщений, а в довершение всего неплохо было бы также предоставить пользовательский интерфейс, который после окончательной отправки SMS- сообщений, помещенных в очередь, известит об этом пользователя. Модели приложений, используемые предыдущими поколениями мобильных телефонов, отличались сравнительной простотой, и создание подобного рода систем считалось неоправданным, ибо вносило дополнительные сложности. Однако современные мобильные телефоны располагают как более мощными пользовательскими интерфейсами, так и моделями приложений, облегчающими выполнение фоновой обработки. Поэтому разумно предположить, что операционные системы и приложения будущих поколений мобильных телефонов будут поддерживать кэширование исходящих SMS-сообщений точно так же, как многие нынешние телефоны поддерживают синхронизацию с сервером кэшируемых исходящих сообщений электронной почты, контактной информации и расписания встреч.