Зачем и как использовать контейнеры: разбираемся с Docker, Kubernetes и другими инструментами
В контейнеры упаковывают приложение со всеми необходимыми для его работы зависимостями. Разбираемся с основыными инструментами и принципами контейнеризации, которая сейчас так популярна.
Цитируя разработчиков Docker, «контейнер — это стандартная единица программного обеспечения, в которую упаковано приложение со всеми необходимыми для его работы зависимостями — кодом приложения, средой запуска, системными инструментами, библиотеками и настройками».
Контейнеры используются уже более десяти лет и на сегодняшний день примерно четверть компаний-лидеров в сфере IT задействуют контейнерные решения в продакшене, а ещё столько же, согласно опросам, планировали приступить к этому в 2019-м году.
На рынке существует немало решений, представляющих среды запуска контейнеров и оркестрации, таких как CoreOS rkt, LXC, OpenVZ, containerd, Apache Mesos и Docker Swarm. Однако более 4/5 контейнеров запускается в среде Docker, а для оркестрации более половины пользователей выбрали Kubernetes. Об этих системах мы и поговорим.
Чем полезны контейнеры
Легковесность, быстродействие и возможность работать на высоком уровне абстракции, делегируя проблемы с железом и ОС провайдеру, — это преимущества контейнеров, позволяющие снизить операционные расходы, связанные с разработкой и эксплуатацией приложений, делающих решения на их базе столь привлекательными для бизнеса.
Техническим же специалистам контейнеры прежде всего полюбились за возможность упаковать приложение вместе с его средой запуска, решая тем самым проблему зависимостей в разных окружениях. Например, различие версий языковых библиотек на ноутбуке разработчика и в последующих окружениях рано или поздно приведёт к сбоям, и нужно будет как минимум потратить время на их анализ, а как максимум — решать проблему проникших в продакшен багов. Использование контейнеров устраняет проблему «А на моей машине все работало! ¯\_(ツ)_/¯».
Также контейнеры позволяют сократить время разработки приложения и упрощают управление им в продакшене благодаря лёгкости в настройке и изменении конфигурации, возможности версионировать её вместе с кодом приложения и удобным инструментам оркестрирования, позволяющим быстро масштабировать инфраструктуру. Кроме того, фактическое отсутствие привязки контейнеров к хостинговой платформе даёт огромную гибкость при выборе или смене провайдера — вы можете запускать их без принципиальных отличий в конечном результате на личном компьютере, bare metal серверах и в облачных сервисах.
Чем контейнеры отличаются от виртуальных машин
Наиболее частым вопросом при выборе среды запуска приложения является вопрос о различии между контейнерами и виртуальными машинами — двумя самыми популярными опциями на текущий момент. Между ними есть принципиальная разница. Контейнер, в сущности, является ограниченным внутри ОС пространством, использующим для доступа к аппаратным ресурсам ядро host-системы. ВМ представляет собой машину целиком со всеми необходимыми для её работы устройствами. Из этого образуются отличия, имеющие практическое значение:
- Контейнеры требуют значительно меньше ресурсов для своей работы, что положительно сказывается на производительности и бюджете.
- Контейнеры можно запускать только в той же операционной системе, что стоит на host-системе — то есть запустить Windows-контейнер на host-системе с Linux не получится (на персональных устройствах это ограничение обходится с помощью технологии виртуализации). Однако это не относится к разным дистрибутивам одной и той же ОС, например Ubuntu и Alpine Linux.
- Контейнеры предоставляют меньшую степень изоляции, поскольку используют ядро host-системы, что потенциально создаёт бóльшие риски в эксплуатации при небрежном отношении к безопасности.
Основные принципы контейнеризации приложений
Для эффективной работы приложения в контейнерах недостаточно просто создать образ контейнера и запустить его. Нужно позаботиться о том, чтобы архитектура приложения и контейнера соответствовала базовым принципам контейнеризации, которые хорошо изложила компания RedHat.
1 контейнер — 1 сервис
Контейнер должен выполнять только одну функцию — не следует помещать в него все сущности, от которых зависит приложение. Следование этому принципу позволяет добиться большей переиспользуемости образов и, что самое главное, позволяет более тонко масштабировать приложение — узким местом вашего сервиса может оказаться только какая-то часть используемого стэка технологий, и разведение всех его частей по разным контейнерам позволит точечно увеличивать производительность вашего сервиса.
Неизменность образа
Все изменения внутри контейнера должны вноситься на стадии сборки образа — соблюдение этого принципа страхует вас от утраты данных при уничтожении контейнера. Неизменность контейнера также даёт возможность выполнять параллельные задачи в CI/CD системах — например, можно одновременно запустить разного рода тестирования, ускоряя тем самым процесс разработки продукта.
Утилизируемость контейнеров
Этот принцип являет собой яркий пример современной концепции «Обращайся с инфраструктурой как со скотом, не как с питомцами». Это значит, что любой контейнер может быть в любой момент уничтожен и заменён на другой без остановки обслуживания. Конфигурация контейнера в виде его образа сущностно отделена от непосредственно выполняющего работу экземпляра контейнера, что позволяет «пускать под нож» экземпляры, когда потребуется — при сбое проверки состояния контейнера, масштабировании на понижение и т. д. Соответствие этому принципу означает, что выход контейнеров из строя не должен быть новостью для вашего приложения: ротация контейнеров должна стать одним из требований к разработке.
Отчётность
Контейнер должен иметь точки проверки состояния его готовности (readiness probe) и жизнеспособности (liveness probe), предоставлять логи для отслеживания состояния запущенного в нём приложения.
Управляемость
Приложение в контейнере должно иметь возможность взаимодействовать с контролирующим его процессом — например для корректного завершения своей работы по команде извне. Это позволит аккуратно закрывать транзакции, препятствуя потере пользовательских данных в результате остановки или уничтожения контейнера.
Самодостаточность
Образ с приложением должен обладать всеми необходимыми зависимостями для работы — библиотеками, конфигами и прочим. Сервисы же к этим зависимостям не относятся, иначе это противоречило бы принципу «1 контейнер — 1 сервис». Связность контейнеров, зависящих друг от друга, можно определить с помощью инструментов оркестрирования, о чём будет рассказано ниже.
Лимитирование ресурсов
К лучшим практикам эксплуатации контейнеров относится настройка ресурсных лимитов (CPU и RAM): следование этой практике позволяет сохранять внимательное отношение к экономии ресурсов и вовремя реагировать на их избыточное потребление.
Docker
Когда мы говорим о контейнерах в современных IT-системах, прежде всего мы подразумеваем Docker — open-source-технологию, благодаря своей популярности ставшую в IT синонимом слова «контейнер».
Основные сущности Docker
Dockerfile
Текстовый файл, используемый для создания образа контейнера. Содержит в себе ссылку на базовый образ, служащий отправной точкой при формировании нового образа и набор инструкций для сборки, таких как установка зависимостей, компиляция приложения и копирование конфигов. Также он содержит точку входа в контейнер — команду, выполняемую при его запуске.
Image
Готовая файловая система, сформированная по инструкциям из Dockerfile и служащая прообразом для запускаемых контейнеров.
Instance
Запущенный экземпляр образа, минимальная единица деплоя в Docker.
Volume
Подключаемая к контейнерам файловая система, не являющаяся их неотъемлемой частью и существующая независимо от образа. С помощью объектов Volume решается проблема сохранности данных, записанных в процессе работы контейнеров в локальной файловой системе после их уничтожения.
Registry
Репозиторий, используемый для хранения Docker-образов. Registry может быть как публичным, так и приватным, защищённым механизмом аутентификации.
Процесс разработки в среде Docker
Типичный процесс разработки в среде Docker выглядит следующим образом: разработчики устанавливают на свои машины Docker, загружают собранный заранее образ с установленной средой сборки и выполнения приложения, а затем запускают контейнер командой, которая также пробросит в него директорию с исходниками. Для установки Docker не требуется особого железа — он может быть установлен на вполне заурядной машине. Однако у него имеются ограничения по версиям ОС — Windows 7 64bit или выше для ПК с поддержкой Hyper-V, macOS Sierra 10.12 для устройств от Apple и версией ядра 3.10 для систем с Linux. Контейнеры Docker являются родной технологией для ОС Linux и запускаются на других с помощью виртуальных машин под её управлением.
Инструкции по установке Docker на разных платформах: Windows, Mac, Linux Ubuntu.
Чтобы запустить ваш первый контейнер на Docker, после его установки введите в командной строке docker run hello-world — эта команда загрузит образ hello-world с Docker hub’а (публично доступный Docker registry), создаст контейнер, используя этот образ, и выдаст приветственную фразу:
Hello from Docker!This message shows that your installation appears to be working correctly.
Оркестрирование контейнеров: Kubernetes
Оркестрирование — это в высокой степени автоматизированный процесс управления связанными сущностями, такими как группы виртуальных машин или контейнеров.
Kubernetes (также встречается в виде акронима K8s) — это совокупность сервисов, реализующих контейнерный кластер и его оркестрирование. Kubernetes не заменяет Docker — он серьёзно расширяет его возможности, упрощая управление развертыванием, сетевой маршрутизацией, расходом ресурсов, балансировкой нагрузки и отказоустойчивостью запускаемых приложений.
Основные сущности, которыми оперирует Kubernetes
Node (master и slave)
Узлы, из которых состоит кластер Kubernetes. Master-нода осуществляет контроль над кластером через планировщик и менеджер контроллеров, обеспечивает интерфейс взаимодействия с пользователями посредством API-сервера и содержит хранилище etcd, где находится конфигурация кластера, статусы его объектов и метаданные. Slave-нода предназначена исключительно для запуска контейнеров, для этого на ней установлены два сервиса Kubernetes — сетевой маршрутизатор и агент планировщика.
Namespace
Структурный объект, позволяющий разграничивать ресурсы кластера между пользователями и командами.
Pod
Минимальная единица развёртывания в Kubernetes, группа из одного или более контейнеров, собранных для совместного деплоя на ноде. Группировать контейнеры разного вида в Pod имеет смысл, когда они зависят друг от друга и потому должны быть запущены на одной ноде, чтобы сократить время отклика при их взаимодействии. Пример — контейнеры с веб-приложением и кэширующим его сервисом.
ReplicaSet
Объект, описывающий и контролирующий соответствие запущенного на кластере количества реплик Pod’ов. Установка количества реплик больше одной требуется для повышения отказоустойчивости и масштабирования приложения. Общепринято создавать ReplicaSet с помощью Deployment.
Deployment
Объект, декларативно описывающий Pod’ы, количество реплик и стратегию их замены при обновлении параметров.
StatefulSet
Действует по тому же принципу, что и ReplicaSet, однако дополнительно позволяет описывать и сохранять при перезапуске уникальный сетевой адрес Pod’ов или их дисковое хранилище.
DaemonSet
Объект, обеспечивающий контроль за тем, что на каждой ноде (или нескольких выбранных) будет запущено по экземпляру указанного Pod’а.
Job и CronJob
Объекты, запускающие соответственно однократно и регулярно по расписанию указанный Pod и отслеживающие результат завершения его работы.
Label и Selector
Метки, позволяющие маркировать ресурсы и тем самым упрощать групповые манипуляции, связанные с ними.
Service
Инструмент для публикации приложения в качестве сетевого сервиса, в том числе реализующий балансировку нагрузки между Pod’ами приложения.
Если сравнить объекты Docker и Kubernetes, то станет понятна разница в задачах, решаемых этими инструментами: можно сказать, что Docker управляет контейнерами, в то время как Kubernetes управляет самим Docker.
Управление конфигурацией (Configuration/Complexity Management)
Развитие IT-систем ведёт ко всё большему их усложнению, и это порождает проблемы управления — даже на небольшом количестве серверов или контейнеров ручное управление приложением превращает практически любое изменение конфигурации в трудовой подвиг, а на десятках или сотнях делает его абсолютно невозможным. К счастью, новые проблемы ведут и к новым решениям — в этом разделе мы расскажем о некоторых инструментах управления конфигурацией (configuration management) или, как ещё принято говорить, управления сложностью (complexity management). Они используются для установки, управления и обновления приложений Kubernetes: например, с их помощью можно описать приложение, состоящее из фронтенда, бэкенда и всех необходимых для их работы сервисов, таких как объекты Kubernetes, контейнеры с веб-серверами, базами данных, серверами очередей и т. д.
Перечисленные в этом разделе инструменты обладают обширными сообществами и множеством готовых пользовательских конфигураций, что поможет сэкономить массу времени при начальной настройке сервисов, переиспользуя и адаптируя уже написанный другими пользователями код.
Kustomize
Благодаря популярности у пользователей и своей простоте, начиная с версии Kubernetes 1.14, Kustomize является встроенным инструментом управления конфигурацией. Для описания приложений использует чистый язык разметки YAML без возможности шаблонизации и использования параметров, что является одновременно его сильной и слабой сторонами, упрощая процесс настройки и вместе с тем сильно его ограничивая.
Ansible
Многофункциональный инструмент, для которого конфигурация Kubernetes-приложений — лишь одно из великого множества применений, реализованная с помощью специального модуля интеграции. Например, Ansible может быть использован для настройки виртуальных машин, развертывания облачной инфраструктуры, выполнения бэкапов и т.д. Его универсальность позволяет решать разнообразные задачи, связанные с IT-проектами, одним инструментом – но ценой меньшей функциональности в отношении управления конфигурацией приложений Kubernetes. Для описания использует YAML и язык шаблонов Jinja2.
Jsonnet
Также как и Ansible, Jsonnet не является чем-то специфичным для Kubernetes, однако многие знакомы с ним именно благодаря K8s. Jsonnet описывает объекты с помощью расширенного JSON, включающего комментарии, текстовые блоки, параметры, переменные, условные включения и функции. Очень мощный и гибкий инструмент.
Helm
Пакетный менеджер приложений Kubernetes. Этот инструмент описывает приложения в виде декларативных диаграмм (charts), создающихся с помощью языка разметки YAML и шаблонов Golang. Helm обладает широкой базой готовых диаграмм, даёт возможность версионировать конфигурации и переключаться между версиями релизов, т. е. откатывать конфигурацию. Из всех приведенных здесь инструментов является наиболее функциональным в отношении управления приложениями Kubernetes и одновременно обладает наиболее сложным способом описания конфигурации из-за шаблонов Golang, весьма требователен к пользовательским навыкам.
В этой статье перечислены лишь те инструменты, что наиболее заслуживают внимания по нашему мнению. Помимо них существует ещё с добрый десяток решений для задач управления конфигурацией в Kubernetes: такие как Kapitan, Ksonnet, Replicated Ship и т. д. При выборе менеджера управления конфигурацией мы рекомендуем определиться с требованиями, предъявляемыми к нему, и руководствоваться принципом разумной достаточности, не используя без нужды излишне сложный инструмент – хорошим путем будет начать с чего-то простого, дополнительно задействуя более мощный инструмент, когда возникнет необходимость.
Платформы для хостинга контейнеров
Одним из основных моментов при выводе в продакшен контейнерного приложения является выбор того, где же в конечном счёте это приложение будет запущено. В этой части статьи мы постараемся помочь вам, описав два основных на сегодняшний день варианта, их сильные и слабые стороны.
Своё железо (bare metal)
Этот подход можно назвать консервативным — выбрав его, вы покупаете или арендуете серверы, нанимаете специалистов и строите свой собственный кластер. Очевидные его плюсы — тонкая настройка, возможность полного контроля над инфраструктурой и, как следствие, превосходящая производительность с более высокой отдачей от бюджета в долгой перспективе. Из минусов можно отметить большие финансовые (в том числе капитальные) и временные затраты на конфигурацию и поддержку, а также зависимость от специалистов по её поддержке. Как правило, этот вариант выбирают компании, имеющие выверенные долгосрочные планы, уже обеспеченные солидным бюджетом.
Облачные решения (SaaS)
Крупные облачные провайдеры предоставляют своим клиентам сервисы для запуска контейнеров — готовые среды, обёрнутые удобным интерфейсом управления. Построенные по такому принципу решения называются Software as a Service (SaaS). Они не требуют никаких капитальных затрат, поскольку вся инфраструктура арендуется, а конфигурация создаётся в минимальном объёме, относящемуся исключительно к запускаемому приложению. Сами же кластеры настраиваются провайдером по указанному пользователем небольшому объему параметров. SaaS-решения — оптимальный вариант для стартап-компаний, небольших и развивающихся проектов. Самым большим минусом этого решения можно назвать повышенную в сравнении с bare metal стоимость при условии многолетнего использования.
Тремя наиболее популярными облачными платформами на сегодня являются Amazon Web Services, Microsoft Azure и Google Cloud. Все три провайдера имеют доступный в виде сервиса Kubernetes, и все три из них предлагают пробный период пользования сервисами, выдавая депозит на сумму 200–300 $. Чтобы оценить удобство и качество облачных решений и сравнить друг с другом их поставщиков, вам даже не придется тратить свои деньги.
Заключение
Ещё недавно не смолкали дебаты на тему оправданности использования контейнеров в продакшене, то и дело были слышны обвинения в их ненадежности. Однако время не стоит на месте, индустрия оценила их перспективность, сделала свой выбор, и инвестиции в контейнерные решения потекли широкой рекой, с каждым днем делая решения на их базе всё удобнее и привлекательнее. На сегодняшний день примитивную настройку кластера и деплой приложений в него можно выполнить используя один лишь веб-интерфейс, предварительно прочитав несколько страниц документации — настолько это стало просто. А их низкая по сравнению с виртуальными машинами стоимость откусывает у ВМ всё большую долю рынка, забирая то, что не требует для своей работы специфики устройства ВМ. Безусловно, контейнеры зарекомендовали себя как жизне- и конкурентоспособное решение, сокращающее время вывода продукта на рынок, стоимость его разработки и эксплуатации.
Контейнер (программирование)
- Конте́йнер в программировании — тип, позволяющий инкапсулировать в себе объекты других типов. Контейнеры, в отличие от коллекций, реализуют конкретную структуру данных.
Связанные понятия
По́ле кла́сса или атрибу́т (переменная-член, data member, class field, instance variable) в объектно-ориентированном программировании — переменная, связанная с классом или объектом. Все данные объекта хранятся в его полях. Доступ к полям осуществляется по их имени. Обычно тип данных каждого поля задаётся в описании класса, членом которого является поле.
Коллекция в программировании — программный объект, содержащий в себе, тем или иным образом, набор значений одного или различных типов, и позволяющий обращаться к этим значениям.
Ме́тод в объектно-ориентированном программировании — это функция или процедура, принадлежащая какому-то классу или объекту.
Примитивный (встроенный, базовый) тип — тип данных, предоставляемый языком программирования как базовая встроенная единица языка.
Каламбур типизации является прямым нарушением типобезопасности. Традиционно возможность построить каламбур типизации связывается со слабой типизацией, но и некоторые сильно типизированные языки или их реализации предоставляют такие возможности (как правило, используя в связанных с ними идентификаторах слова unsafe или unchecked). Сторонники типобезопасности утверждают, что «необходимость» каламбуров типизации является мифом.
Упоминания в литературе
Современные технологии электронного документооборота и архива предполагают использование файлов-контейнеров, соответствующих сложной структуре современного электронного документа, который может включать не только несколько файлов самого документа, но и файл (файлы) электронной подписи, файл (файлы) с метаданными документа и другие элементы. Реализация контейнера должна обеспечивать целостность данных и возможность идентификации источника данных. В этой связи важно упомянуть международный стандарт ISO/IEC 21320-1: 2015 «Информационные технологии – Файл – контейнер документа. Часть 1: Ядро» (Information technology – Document Container File – Part 1: Core) [238]. В этом стандарте предусмотрена реализация контейнера в виде zip-файла (сжатой zip-папки) и описан состав его компонентов.
Одной из основных функций библиотек является обеспечение сохранности накопленных обществом книжных богатств, представляющих собой огромную культурную и духовную ценность. Одним из способов обеспечения сохранности фондов является фазовая консервация. Разработанная в Библиотеке РА Н Программа фазовой консервации зарекомендовала себя как универсальный гарантированный способ и эффективный превентивный метод обеспечения сохранности документов. К настоящему времени в форму фазового хранения переведено более 60 000 документов. До 2000 г. микроклиматические контейнеры изготавливались в Библиотеке РА Н на специальном оборудовании с программным обеспечением из архивного гофрированного картона американского производства.
Оригинальная возможность xplorer2 – помещение файлов в специальный контейнер (Scrap Container), который можно сравнить с виртуальной папкой. В нем могут храниться файлы, расположенные в разных местах, при этом они не перемещаются в контейнер, на них лишь создается ссылка. Такой контейнер удобно использовать, если нужно обращаться к файлам, которые находятся в разных папках и на разных дисках. Например, это пригодится при сортировке изображений, упорядочении аудиоколлекции и т. д. Контейнеры также удобно использовать для сравнения файлов и синхронизации папок. Вы можете создать неограниченное количество контейнеров с группами файлов и сохранить их в формате США для дальнейшего использования.
8. OptionButton. Компонент, обеспечивающий выбор только одного из нескольких зависимых параметров, объединенных в группу. Если не считать функционального назначения, то свойства компонента OptionButton практически не отличаются от свойств CheckBox. Еще одно важное отличие состоит в том, что любой контейнер, в который помещаются несколько компонентов OptionButton, объединяет их в зависимую группу.
При пересечении границ могут изменяться правила перевозки груза. При переходе к интермодальной перевозке изменяются способы расчета тарифа. При перевозках совместимых разнотипных грузов появляется возможность комплектовать контейнеры. Эти особенности технологии интермодальных перевозок требуют изменения моделей расчета и оптимизации логистических затрат.
Это устройство представляет собой набор кнопок, сгруппированных и заключенных в своеобразный контейнер, и клавиатурный процессор, который обрабатывает их нажатие и передает данные центральному процессору.
Корпус представляет собой не что иное, как контейнер, в который устанавливаются все внутренние комплектующие компьютера.
Однако «компьютерный» Портфель – это не просто современный контейнер для документов. Это самообновляемый современный контейнер для документов. Он позволит вам быть уверенным в том, что уж вы-то точно взяли с собой все самое актуальное и самое новое. С ним вы сможете забыть о таких недоразумениях, как более старая версия годового отчета, статьи и базы данных, которую обязательно нужно сдать начальству через 10 минут.
Связанные понятия (продолжение)
Блок (также говорят блок кода, блок команд, блок инструкций) в программировании — это логически сгруппированный набор идущих подряд инструкций в исходном коде программы, является основой парадигмы структурного программирования.
Динамическая идентификация типа данных (англ. run-time type information, run-time type identification, RTTI) — механизм в некоторых языках программирования, который позволяет определить тип данных переменной или объекта во время выполнения программы.
Сериализация (в программировании) — процесс перевода какой-либо структуры данных в последовательность битов. Обратной к операции сериализации является операция десериализации (структуризации) — восстановление начального состояния структуры данных из битовой последовательности.
Объе́ктный мо́дуль (также — объектный файл, англ. object file) — файл с промежуточным представлением отдельного модуля программы, полученный в результате обработки исходного кода компилятором. Объектный файл содержит в себе особым образом подготовленный код (часто называемый двоичным или бинарным), который может быть объединён с другими объектными файлами при помощи редактора связей (компоновщика) для получения готового исполнимого модуля либо библиотеки.
Конста́нта в программировании — способ адресации данных, изменение которых рассматриваемой программой не предполагается или запрещается.
Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) — язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, байт-код, Microsoft .NET) процессора. Для обозначения машинных команд обычно применяется мнемоническое обозначение. Это позволяет запоминать команды не в виде последовательности двоичных нулей и единиц, а в виде осмысленных сокращений слов человеческого языка (обычно английских).
Библиотека стандартных шаблонов (STL) (англ. Standard Template Library) — набор согласованных обобщённых алгоритмов, контейнеров, средств доступа к их содержимому и различных вспомогательных функций в C++.
Зарезерви́рованное сло́во (или ключево́е сло́во) — в языках программирования слово, имеющее специальное значение. Идентификаторы с такими именами запрещены.
Анонимная функция в программировании — особый вид функций, которые объявляются в месте использования и не получают уникального идентификатора для доступа к ним. Поддерживаются во многих языках программирования.
В языках программирования объявле́ние (англ. declaration) включает в себя указание идентификатора, типа, а также других аспектов элементов языка, например, переменных и функций. Объявление используется, чтобы уведомить компилятор о существовании элемента; это весьма важно для многих языков (например, таких как Си), требующих объявления переменных перед их использованием.
Множество — тип и структура данных в информатике, которая является реализацией математического объекта множество.
Из-за путаницы с терминологией словом «оператор» в программировании нередко обозначают операцию (англ. operator), см. Операция (программирование).Инстру́кция или опера́тор (англ. statement) — наименьшая автономная часть языка программирования; команда или набор команд. Программа обычно представляет собой последовательность инструкций.
При́месь (англ. mix in) — элемент языка программирования (обычно класс или модуль), реализующий какое-либо чётко выделенное поведение. Используется для уточнения поведения других классов, не предназначен для порождения самостоятельно используемых объектов.
Сопрограммы (англ. coroutines) — методика связи программных модулей друг с другом по принципу кооперативной многозадачности: модуль приостанавливается в определённой точке, сохраняя полное состояние (включая стек вызовов и счётчик команд), и передаёт управление другому. Тот, в свою очередь, выполняет задачу и передаёт управление обратно, сохраняя свои стек и счётчик.
Мона́да — это абстракция линейной цепочки связанных вычислений. Монады позволяют организовывать последовательные вычисления.
В программировании термин «директива» (указание) по использованию похож на термин «команда», так как также используется для описания некоторых конструкций языка программирования (то есть указаний компилятору или ассемблеру особенностей обработки при компиляции).
Замыкание (англ. closure) в программировании — функция первого класса, в теле которой присутствуют ссылки на переменные, объявленные вне тела этой функции в окружающем коде и не являющиеся её параметрами. Говоря другим языком, замыкание — функция, которая ссылается на свободные переменные в своей области видимости.
Абстракция данных — популярная и в общем неверно определяемая техника программирования. Фундаментальная идея состоит в разделении несущественных деталей реализации подпрограммы и характеристик, существенных для корректного её использования. Такое разделение может быть выражено через специальный «интерфейс», сосредотачивающий описание всех возможных применений программы.
Дестру́ктор — специальный метод класса, служащий для деинициализации объекта (например освобождения памяти).
Интерфейс (англ. interface) — основной шаблон проектирования, являющийся общим методом для структурирования компьютерных программ для того, чтобы их было проще понять. В общем, интерфейс — это класс, который обеспечивает программисту простой или более программно-специфический способ доступа к другим классам.
В объектно-ориентированном программировании под агрегированием (или как его еще называют — делегированием) подразумевают методику создания нового класса из уже существующих классов путём их включения. Об агрегировании также часто говорят как об «отношении принадлежности» по принципу «у машины есть корпус, колёса и двигатель».
Интроспекция (англ. type introspection) в программировании — возможность запросить тип и структуру объекта во время выполнения программы. Особое значение имеет в языке Objective C, однако имеется почти во всех языках, позволяющих манипулировать типами объектов как объектами первого класса; среди языков, поддерживающих интроспекцию — C++ (с RTTI), Go, Java, JavaScript, Perl, Ruby, Smalltalk; в PHP и Python интроспекция интегрирована в сам язык. Интроспекция может использоваться для реализации ad-hoc-полиморфизма.
В информатике и теории автоматов состояние цифровой логической схемы или компьютерной программы является техническим термином для всей хранимой информации, к которой схема или программа в данный момент времени имеет доступ. Вывод данных цифровой схемы или компьютерной программы в любой момент времени полностью определяется его текущими входными данными и его состоянием.
Кодогенерация — часть процесса компиляции, когда специальная часть компилятора, кодогенератор, конвертирует синтаксически корректную программу в последовательность инструкций, которые могут выполняться на машине. При этом могут применяться различные, в первую очередь машинно-зависимые оптимизации. Часто кодогенератор является общей частью для множества компиляторов. Каждый из них генерирует промежуточный код, который подаётся на вход кодогенератору.
Ленивые вычисления (англ. lazy evaluation, также отложенные вычисления) — применяемая в некоторых языках программирования стратегия вычисления, согласно которой вычисления следует откладывать до тех пор, пока не понадобится их результат. Ленивые вычисления относятся к нестрогим вычислениям. Усовершенствованная модель ленивых вычислений — оптимистичные вычисления — переходит в разряд недетерминированных стратегий вычисления.
Пара́метр в программировании — принятый функцией аргумент. Термин «аргумент» подразумевает, что конкретно и какой конкретной функции было передано, а параметр — в каком качестве функция применила это принятое. То есть вызывающий код передает аргумент в параметр, который определен в члене спецификации функции.
Объектами первого класса (англ. first-class object, first-class entity, first-class citizen) в контексте конкретного языка программирования называются элементы, которые могут быть переданы как параметр, возвращены из функции, присвоены переменной.
Свойство — способ доступа к внутреннему состоянию объекта, имитирующий переменную некоторого типа. Обращение к свойству объекта выглядит так же, как и обращение к структурному полю (в структурном программировании), но, в действительности, реализовано через вызов функции. При попытке задать значение данного свойства вызывается один метод, а при попытке получить значение данного свойства — другой.
Абстрактный класс в объектно-ориентированном программировании — базовый класс, который не предполагает создания экземпляров. Абстрактные классы реализуют на практике один из принципов ООП — полиморфизм. Абстрактный класс может содержать (и не содержать) абстрактные методы и свойства. Абстрактный метод не реализуется для класса, в котором описан, однако должен быть реализован для его неабстрактных потомков. Абстрактные классы представляют собой наиболее общие абстракции, то есть имеющие наибольший.
Запись — агрегатный тип данных, инкапсулирующий без сокрытия набор значений различных типов.
Среда выполнения (англ. execution environment, иногда «ранта́йм» от англ. runtime — «время выполнения») в информатике — вычислительное окружение, необходимое для выполнения компьютерной программы и доступное во время выполнения компьютерной программы. В среде выполнения, как правило, невозможно изменение исходного текста программы, но может наличествовать доступ к переменным окружения операционной системы, таблицам объектов и модулей разделяемых библиотек.
Разделяемая память (англ. Shared memory) является самым быстрым средством обмена данными между процессами.
Объектно-ориентированный язык программирования (ОО-язык) — язык, построенный на принципах объектно-ориентированного программирования.
Стандартная библиотека языка программирования — набор модулей, классов, объектов, констант, глобальных переменных, шаблонов, макросов, функций и процедур, доступных для вызова из любой программы, написанной на этом языке и присутствующих во всех реализациях языка.
Код операции, операционный код, опкод — часть машинного языка, называемая инструкцией и определяющая операцию, которая должна быть выполнена.
Бизнес-логика — в разработке информационных систем — совокупность правил, принципов, зависимостей поведения объектов предметной области (области человеческой деятельности, которую система поддерживает). Иначе можно сказать, что бизнес-логика — это реализация правил и ограничений автоматизируемых операций. Является синонимом термина «логика предметной области» (англ. domain logic). Бизнес-логика задает правила, которым подчиняются данные предметной области.
Макрокоманда, макроопределение или мáкрос — программный алгоритм действий, записанный пользователем. Часто макросы применяют для выполнения рутинных действий. А также макрос — это символьное имя в шаблонах, заменяемое при обработке препроцессором на последовательность символов, например: фрагмент html-страницы в веб-шаблонах, или одно слово из словаря синонимов в синонимизаторах.
Язы́к запро́сов — это искусственный язык, на котором делаются запросы к базам данных и другим информационным системам, особенно к информационно-поисковым системам.
Фу́нкция вы́сшего поря́дка — в программировании функция, принимающая в качестве аргументов другие функции или возвращающая другую функцию в качестве результата. Основная идея состоит в том, что функции имеют тот же статус, что и другие объекты данных. Использование функций высшего порядка приводит к абстрактным и компактным программам, принимая во внимание сложность производимых ими вычислений.
Инкапсуляция (англ. encapsulation, от лат. in capsula) — в информатике упаковка данных и функций в единый компонент.
Ссылка в программировании — это объект, указывающий на определенные данные, но не хранящий их. Получение объекта по ссылке называется разыменованием.
Вывод типов (англ. type inference) — в программировании возможность компилятора самому логически вывести тип значения у выражения. Впервые механизм вывода типов был представлен в языке ML, где компилятор всегда выводит наиболее общий полиморфный тип для всякого выражения. Это не только сокращает размер исходного кода и повышает его лаконичность, но и нередко повышает повторное использование кода.
Пространство имён — некоторое множество каким-либо образом взаимосвязанных имён или терминов.
Синтаксис языка программирования — набор правил, описывающий комбинации символов алфавита, считающиеся правильно структурированной программой (документом) или её фрагментом. Синтаксису языка противопоставляется его семантика. Синтаксис языка описывает «чистый» язык, в то же время семантика приписывает значения (действия) различным синтаксическим конструкциям.
Схема базы данных включает в себя описания содержания, структуры и ограничений целостности, используемые для создания и поддержки базы данных.
Контейнер (программирование)
Конте́йнер в программировании — структура (АТД), позволяющая инкапсулировать в себя объекты разных типов. Среди «широких масс» программистов наиболее известны контейнеры, построенные на основе шаблонов, однако существуют и реализации в виде библиотек (наиболее широко известна библиотека GLib). Кроме того, применяются и узкоспециализированные решения. Примерами контейнеров являются контейнеры из стандартной библиотеки (STL) — map, vector и др. В контейнерах часто встречается реализация алгоритмов для них. В ряде языков программирования (особенно скриптовых типа Perl или PHP) контейнеры и работа с ними встроена в язык.
Контейнер, в отличие от коллекции, в общем случае, обычно не допускает явного задания числа элементов и обычно не поддерживает ветвистой структуры [1]. Впрочем, это сильно зависит от реализации, поскольку многие реализации (особенно ориентированные на долговременное хранение) позволяют задавать размеры при создании контейнера.
- Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Типы данных
- Инкапсуляция (программирование)
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Карты расширений
- Осима, Наото
Полезное
Смотреть что такое «Контейнер (программирование)» в других словарях:
- Агрегирование (программирование) — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники … Википедия
- Итератор (программирование) — Итератор (от англ. iterator) объект, позволяющий программисту перебирать все элементы коллекции без учёта особенностей её реализации. Итератор иногда также называют курсором, особенно если речь идет о базе данных. В Обероне он… … Википедия
- Очередь (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Очередь. Очередь структура данных с дисциплиной доступа к элементам «первый пришёл первый вышел» (FIFO, First In First Out). Добавление элемента (принято обозначать словом… … Википедия
- Монада (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Монада (значения). Монада в программировании это абстракция линейной цепочки связанных вычислений. Её основное назначение инкапсуляция функций с побочным эффектом от чистых функций, а… … Википедия
- Стандартная библиотека шаблонов — Стандартная библиотека языка программирования C++ fstream iomanip ios iostream sstream Стандартная библиотека шаблонов … Википедия
- Boost (библиотека) — Boost Тип библиотека (программирование) Написана на С++ Операционная система Кроссплатформенный Последняя версия Boo … Википедия
- Boost — Тип библиотека (программирование) Написана на С++ Операционная система Кроссплатформенный Последняя версия Boost 1.52.0 (05.11.2012) … Википедия
- Библиотека Boost — Boost Тип библиотека (программирование) Написана на С++ ОС Кроссплатформенный Версия Boost 1.39.0 02.05.2009 … Википедия
- Standard Template Library — Стандартная библиотека шаблонов (STL) (англ. Standard Template Library) набор согласованных обобщенных алгоритмов, контейнеров, средств доступа к их содержимому и различных вспомогательных функций. Стандартная библиотека шаблонов до включения в… … Википедия
- C++ — У этого термина существуют и другие значения, см. C. См. также: Си (язык программирования) C++ Семантика: мультипарадигмальный: объектно ориентированное, обобщённое, процедурное, метапрограммирование Тип исполнения: компилируемый Появился в … Википедия
- Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте
- �� Путешествия
Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.
- Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
- Искать во всех словарях
- Искать в переводах
- Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории
Учебники. Программирование для начинающих.
Встреча на выставке цветов Он и она встретились на выставке цветов, где оба любили наслаждаться красотой природы и разнообразием растений rukoblud. Они начали разговаривать, и она поняла, что он ей нравится. Они провели вместе несколько часов, знакомясь все лучше друг с другом, и в конце дня решили обменяться номерами телефонов.
Programm.ws — это сайт, на котором вы можете почитать литературу по языкам программирования , а так-же посмотреть примеры работающих программ на С++, ассемблере, паскале и много другого..
Программирование — в обычном понимании, это процесс создания компьютерных программ.
В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций — программ — на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто разрабатывает алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.
В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ. Более точен современный термин — «программная инженерия» (также иначе «инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.
Cамоучитель по Java
Глава 8. Принципы построения графического интерфейса
Компонент и контейнер
В предыдущих главах мы писали программы, связанные с текстовым терминалом и запускающиеся из командной строки. Такие программы называются консольными приложениями. Они разрабатываются для выполнения на серверах, там, где не требуется интерактивная связь с пользователем. Программы, тесно взаимодействующие с пользователем, воспринимающие сигналы от клавиатуры и мыши, работают в графической среде. Каждое приложение, предназначенное для работы в графической среде, должно создать хотя бы одно окно, в котором будет происходить его работа, и зарегистрировать его в графической оболочке операционной системы, чтобы окно могло взаимодействовать с операционной системой и другими окнами: перекрываться, перемещаться, менять размеры, сворачиваться в ярлык.
Есть много различных графических систем: MS Windows, X Window System, Macintosh. В каждой из них свои правила построения окон и их компонентов: меню, полей ввода, кнопок, списков, полос прокрутки. Эти правила сложны и запутанны. Графические API содержат сотни функций.
Для облегчения создания окон и их компонентов написаны библиотеки классов: MFC, Motif, OpenLook, Qt, Tk, Xview, OpenWindows и множество других. Каждый класс такой библиотеки описывает сразу целый графический компонент, управляемый методами этого и других классов.
В технологии Java дело осложняется тем, что приложения Java должны работать в любой или хотя бы во многих графических средах. Нужна библиотека классов, независимая от конкретной графической системы. В первой версии JDK задачу рещили следующим образом: были разработаны интерфейсы, содержащие методы работы с графическими объектами. Классы библиотеки AWT реализуют эти интерфейсы для создания приложений. Приложения Java используют данные методы для размещения и перемещения графических объектов, изменения их размеров, взаимодействия объектов.
С другой стороны, для работы с экраном в конкретной графической среде эти интерфейсы реализуются в каждой такой среде отдельно. В каждой графической оболочке это делается по-своему, средствами этой оболочки с помощью, графических библиотек данной операционной системы. Такие ин-терфейш были названы peer-интерфейсами.
Библиотека классов Java, основанных на peer-интерфейсах, получила название AWT (Abstract Window Toolkit). При выводе объекта, созданного в приложении Java и основанного на peer-интерфейсе, на экран создается парный ему (peer-to-peer) объект графической подсистемы операционной системы, который и отображается на экране. Эти объекты тесно взаимодействуют во время работы приложения. Поэтому графические объекты AWT в каждой графической среде имеют вид, характерный для этой среды: в MS Windows, Motif, OpenLook, OpenWindows, везде окна, созданные в AWT, выглядят как «родные» окна.
Именно из-за такой реализации peer-интерфейсов и других «родных» методов, написанных, главным образом, на языке C++, приходится для каждой платформы выпускать свой вариант JDK.
В версии JDK 1.1 библиотека AWT была переработана. В нее добавлена возможность создания компонентов, полностью написанных на Java и не зависящих от peer-интерфейсов. Такие компоненты стали называть «легкими» (lightweight) в отличие от компонентов, реализованных через peer-интерфейсы, названных «тяжелыми» (heavy).
«Легкие» компоненты везде выглядят одинаково, сохраняют заданный при создании вид (look and feel). Более того, приложение можно разработать таким образом, чтобы после его запуска можно было выбрать какой-то определенный вид: Motif, Metal, Windows 95 или какой-нибудь другой, и сменить этот вид в любой момент работы.
Эта интересная особенность «легких» компонентов получила название PL&F (Pluggable Look and Feel) или «plaf.
Была создана обширная библиотека «легких» компонентоэ Java, названная Swing. В ней были переписаны все компоненты библиотеки AWT, так что библиотека Swing может использоваться самостоятельно, несмотря на то, что все классы из нее расширяют классы библиотеки AWT.
Библиотека классов Swing поставлялась как дополнение к JDK 1.1. В состав Java 2 SDK она включена как основная графическая библиотека классов, реализующая идею «100% Pure Java», наряду с AWT.
В Java 2 библиотека AWT значительно расширена добавлением новых средств рисования, вывода текстов и изображений, получивших название Java 2D, и средств, реализующих перемещение текста методом DnD (Drag and Drop).
Кроме того, в Java 2 включены новые методы ввода/вывода Input Method Framework и средства связи с дополнительными устройствами ввода/вывода, такими как световое перо или клавиатура Бройля, названные Accessibility.
Все эти средства Java 2: AWT, Swing, Java 2D, DnD, Input Method Framework и Accessibility составили библиотеку графических средств Java, названную JFC (Java Foundation Classes).
Описание каждого из этих средств составит целую книгу, поэтому мы вынуждены ограничиться представлением только основных средств библиотеки AWT.
Компонент и контейнер
Основное понятие графического интерфейса пользователя (ГИП) — компонент (component) графической системы. В русском языке это слово подразумевает просто составную часть, элемент чего-нибудь, но в графическом интерфейсе это понятие гораздо конкретнее. Оно означает отдельный, полностью определенный элемент, который можно использовать в графическом интерфейсе независимо от других элементов. Например, это поле ввода, кнопка, строка меню, полоса прокрутки, радиокнопка. Само окно приложения — тоже его компонент. Компоненты могут быть и невидимыми, например, панель, объединяющая компоненты, тоже является компонентом.
Вы не удивитесь, узнав, что в AWT компонентом считается объект класса Component или объект всякого класса, расширяющего класс component. В классе component собраны общие методы работы с любым компонентом графического интерфейса пользователя. Этот класс — центр библиотеки AWT.
Каждый компонент перед выводом на экран помещается в контейнер (container). Контейнер «знает», как разместить компоненты на экране. Разумеется, в языке Java контейнер — это объект класса Container или всякого его расширения. Прямой наследник этого класса — класс jcomponent — вершина иерархии многих классов библиотеки Swing.
Создав компонент — объект класса Component или его расширения, следует добавить его к предварительно созданному объекту класса container или его расширения одним из методов add ().
Класс Container сам является невидимым компонентом, он расширяет класс Component. Таким образом, в контейнер наряду с компонентами можно помещать контейнеры, в которых находятся какие-то другие компоненты, достигая тем самым большой гибкости расположения компонентов.
Основное окно приложения, активно взаимодействующее с операционной системой, необходимо построить по правилам графической системы. Оно должно перемещаться по экрану, изменять размеры, реагировать на дейст-
вия мыши и клавиатуры. В окне должны быть, как минимум, следующие стандартные компоненты.
- Строка заголовка (title bar), с левой стороны которой необходимо разместить кнопку контекстного меню, а с правой — кнопки сворачивания и разворачивания окна и кнопку закрытия приложения.
- Необязательная строка меню (menu bar) с выпадающими пунктами меню.
- Горизонтальная и вертикальная полосы прокрутки (scrollbars).
- Окно должно быть окружено рамкой (border), реагирующей на действия мыши.
Окно с этими компонентами в готовом виде описано в классе Frame. Чтобы создать окно, достаточно сделать свой класс расширением класса Frame, как показано в листинге 8.1. Всего восемь строк текста и окно готово.
Листинг 8.1. Слишком простое окно приложения
import j ava.awt.*;
class TooSimpleFrame extends Frame
public static void main(String[] args)
Frame fr = new TooSimpleFrame();
Класс TooSimpleFrame обладает всеми свойствами класса Frame, являясь его расширением. В нем создается экземпляр окна fr, и устанавливаются размеры окна на экране— 400×150 пикселов— методом setsizeo. Если не задать размер окна, то на экране появится окно минимального размера — только строка заголовка. Конечно, потом его можно растянуть с помощью мыши до любого размера.
Затем окно выводится на экран методом setvisibie(true). Дело в том, что, с точки зрения библиотеки AWT, создать окно значит выделить область оперативной памяти, заполненную нужными пикселами, а вывести содержимое этой области на экран — уже другая задача, которую и решает метод
Конечно, такое окно непригодно для работы. Не говоря уже о том, что у него нет заголовка и поэтому окно нельзя закрыть. Хотя его можно перемещать по экрану, менять размеры, сворачивать на панель задач и раскрывать, но команду завершения приложения мы не запрограммировали. Окно нельзя закрыть ни щелчком кнопки мыши на кнопке с крестиком в правом верхнем углу окна, ни комбинацией клавиш + . Приходится за вершать работу приложения средствами операционной системы, например, комбинацией клавиш + .
В листинге 8.2 к программе листинга 8.1 добавлены заголовок окна и обращение к методу, позволяющему завершить приложение.
Листинг 8.2. Простое окно приложения
import j ava.awt.event.*;
class SimpleFrame extends Frame
public void windowClosing(WindowEvent ev)
public static void main(String[] args)
new SimpleFrame(» Моя программа»);
В программу добавлен конструктор класса SimpleFrame, обращающийся к конструктору своего суперкласса Frame, который записывает свой аргумент s в строку заголовка окна.
В конструктор перенесена установка размеров окна, вывод его на экран и добавлено обращение к методу addWindowListener (), реагирующему на действия с окном. В качестве аргумента этому методу передается экземпляр безымянного внутреннего класса, расширяющего класс WindowAdapter. Этот безымянный класс реализует метод windowciosing (), обрабатывающий попытку закрытия окна. Данная реализация очень проста — приложение завершается статическим методом exit о класса system. Окно при этом закрывается автоматически.
Все это мы подробно разберем в главе 12, а пока просто добавляйте эти строчки во все ваши программы для закрытия окна и завершения работы приложения.
Итак, окно готово. Но оно пока пусто. Выведем в него, по традиции, приветствие «Hello, World!», правда, слегка измененное. В листинге 3.3 приведена полная программа этого вывода, а рис. 8.1 демонстрирует окно.
Рис. 8.1. Окно программы-приветствия
Листинг 8.3. Графическая программа с приветствием
class HelloWorldFrame extends Frame
public void paint(Graphics g)
g.setFont(new Font(«Serif», Font.ITALIC | Font.BOLD, 30));
g.drawstring(«Hello, XXI century World!», 20, 100);
public static void main(String[] args)
Frame f = new HelloWorldFrame(«Здравствуй, мир XXI века!»);
public void windowciosing(WindowEvent ev)(
Для вывода текста мы переопределяем метод paint () класса component. Класс Frame наследует этот метод с пустой реализацией.
Метод paint о получает в качестве аргумента экземпляр g класса Graphics, умеющего, в частности, выводить текст методом drawstring (). В этом методе кроме текста мы указываем положение начала строки в окне — 20 пикселов от левого края и 100 пикселов сверху. Эта точка — левая нижняя точка первой буквы текста н.
Кроме того, мы установили новый шрифт «Serif» большего размера — 30 пунктов, полужирный, курсив. Всякий шрифт — объект класса Font, а задается ОН методом setFont () класса Graphics.
Работу со шрифтами мы рассмотрим в следующей главе.
В листинге 8.3, для разнообразия, мы вынесли вызовы методов установки размеров окна, вывода его на экран и завершения программы в метод
Как вы видите из этого простого примера, библиотека AWT большая и разветвленная, в ней множество классов, взаимодействующих друг с другом. Рассмотрим иерархию некоторых наиболее часто используемых классов AWT.