Мой топ-10 фреймворков и библиотек Java

Начиная новый проект, я задумался о том, что, вероятнее всего, я могу упустить важные фреймворки и библиотеки Java из-за того, что я просто никогда с ними не сталкивался. Возможно, мои знакомые или знакомые знакомых используют что-то, что сможет спасти меня от написания своих велосипедов и костылей.

Ниже представлен мой джентельменский набор Java-библиотек/фреймворков (иногда используются куски переводов базовых технических объяснений).

Чем отличается фреймворк от библиотеки

Фреймворки Java — по сути, блоки предварительно написанного кода, в которые программист может добавлять свой код для решения конкретных проблем. Это каркас программной системы (или подсистемы). Он может включать:

• вспомогательные программы;
• библиотеки кода;
• язык сценариев;
• другое ПО, облегчающее разработку и объединение разных компонентов большого программного проекта.

Обычно объединение происходит за счёт использования единого API. Фреймворки Java сокращают объём написания кода с нуля, который программистам приходится делать, чтобы найти решение.

Библиотеки — это код, предназначенный для решения конкретной проблемы.

Библиотека может быть использована в программном продукте просто как набор подпрограмм близкой функциональности, не влияя на архитектуру программного продукта и не накладывая на неё никаких ограничений. Фреймворк же диктует правила построения архитектуры приложения, задавая на начальном этапе разработки поведение по умолчанию — каркас, который нужно будет расширять и изменять согласно указанным требованиям.

Все эти определения нужны, чтобы дать базовое представление о том, о чём мы будем говорить дальше.

Большинство сред Java, особенно те, которые используются большим количеством программистов, имеют так называемые группы поддержки. Эти группы представляют собой кластеры программистов, использующих одну и ту же платформу, которые помогают друг другу в решении проблем, возникающих при использовании платформы. Эти группы поддержки действуют как сообщество, которое помогает решать проблемы гораздо быстрее. Обычно они принимают форму онлайн-форумов, а структура может иметь несколько групп на разных порталах.

Также у фреймворков очень низкие затраты на обслуживание. В частности, по сравнению с денежной экономией, которую эти фреймворки обеспечивают за счёт сокращения времени, расходы, связанные с фреймворками Java, могут быть незначительными.

Мой топ-10 фреймворков и библиотек Java

1. Spring Framework

Spring Framework — одна из самых мощных и широко используемых платформ Java. Благодаря своей концепции внедрения зависимостей и особенностям аспектно-ориентированного программирования Spring покорила мир разработки.

Это платформа с открытым исходным кодом, используемая для корпоративных приложений. Фреймворк обычно используется для Enterprise Java. Среда чрезвычайно универсальна и может использоваться для создания большинства типов приложений Java. С помощью Spring разработчики могут создавать слабосвязанные модули, в которых зависимости обрабатываются фреймворком, а не зависят от библиотек в коде.

Spring чаще всего используют в разработке веб-приложений. Его применяет ряд технологических гигантов, включая Netflix и Amazon. Главное преимущество фреймворка заключается в том, что он чрезвычайно лёгкий и не требует вызова веб-сервера. С точки зрения эффективности это одна из самых популярных платформ Java. Spring чрезвычайно прост и, как правило, может использоваться даже новичками. Он также обеспечивает обратную совместимость и возможность тестирования.

Фреймворк Spring является исчерпывающим и охватывает множество функций, включая безопасность и настройку подключения к БД, которые легко изучить. Кроме того, поскольку это самый популярный веб-фреймворк, вы можете найти множество документации и активное сообщество.

Основные концепции

Внедрение зависимостей (DI) (инверсия управления) — в этом принципе вместо того чтобы последовательно брать управление потоком приложение передаёт управление внешнему контроллеру, который управляет потоком. Внешний контроллер — это события. Когда происходит какое-то событие, поток приложения продолжается. Это придаёт гибкость приложению. В Spring IoC выполняется с помощью DI, которые бывают трёх типов — внедрение установщика, внедрение метода и внедрение конструктора.

В Spring объекты называются bean-компонентами. Существует BeanFactory, которая управляет и настраивает эти bean-компоненты. Вы можете думать о BeanFactory как о контейнере, который создаёт экземпляры.

Большинство приложений используют XML (beans.xml) для конфигурации. ApplicationContext, который является надмножеством BeanFactory, используется для более сложных приложений, которым требуется распространение событий, декларативные механизмы и интеграция с аспектно-ориентированными функциями Spring.

2. Hibernate

Hibernate — это структура объектно-реляционного сопоставления. Основным преимуществом фреймворка Hibernate является то, что он очень эффективен, когда дело доходит до решения часто встречающейся проблемы при работе с базами данных на Java — несоответствия между обработкой данных объектно-ориентированными языками программирования и системами управления реляционными базами данных. Это достигается путём разработки постоянных классов и предоставления программисту возможности эффективно взаимодействовать с базой данных с минимальными изменениями кода.

Возможность выполнять операции с базой данных объектов в Java является проблемой, когда дело доходит до большинства других фреймворков. Но Hibernate очень эффективно решает эту проблему. Он используется рядом крупных компаний, включая IBM, Oracle и Accenture из-за его преимуществ в переносимости. Его можно использовать бесплатно, исходный код полностью открыт.

Хотя Hibernate не является фреймворком полного стека, он полностью изменил наш взгляд на базу данных. Как и SQL, запросы в Hibernate называются HQL (Hibernate Query Language).

Hibernate напрямую сопоставляет классы Java с соответствующими таблицами базы данных и наоборот. Основным файлом в спящем режиме является файл hibernate.cfg.xml, который содержит информацию о сопоставлении классов Java с конфигурацией базы данных.

Hibernate решает две основные проблемы с JDBC — JDBC не поддерживает отношения на уровне объектов, и если вы когда-нибудь решите перейти на другую базу данных, старые запросы могут не работать, что означает много изменений, то есть время и деньги.

Hibernate предоставляет уровень абстракции, так что код слабо связан с базой данных. Такие вещи, как установление соединения с базой данных, выполнение операций CRUD берёт на себя Hibernate. Поэтому разработчикам не нужно это реализовывать, что делает код независимым от используемой базы данных.

Преимущества Hibernate:

• полностью открыт;
• уменьшает избыточность через JDBC API;
• повышает производительность и удобство обслуживания;
• поддерживает API-интерфейсы Persistence;
• обеспечивает связь между приложением и любой базой данных.

3. Vaadin

Фреймворк Vaadin специально ориентирован на доступность UX. Он позволяет программисту создавать настраиваемые веб-приложения, предоставляя ему оптимизированную и простую в использовании платформу для разработки. Vaadin также предоставляет доступ к DOM непосредственно с виртуальной машины Java. Важной особенностью фреймворка является тот факт, что взаимодействие, которое происходит между сервером и браузером, полностью автоматизировано.

Данные могут быть связаны с использованием как MVC, так и MVP через платформу Vaadin. Он поставляется со встроенной поддержкой инфраструктуры Spring, а также поддерживает языки JVM, такие как Scala и Kotlin. Он также имеет поддержку WebSocket, которая обеспечивает автоматическую связь между сервером и клиентом. Как Java, так и HTML можно использовать для построения представлений во фреймворке Vaadin. Он имеет интуитивно понятный пользовательский интерфейс с поддержкой взаимодействий перетаскивания, что значительно упрощает весь процесс веб-разработки для программистов любого уровня подготовки.

Vaadin — это флагманский продукт, а также платформа, на которой разработчики могут выполнять реализацию веб-интерфейса HTML5 с использованием Java. Это платформа с открытым исходным кодом, которая включает в себя веб-фреймворк Java и набор веб-компонентов, а также средства запуска приложений и инструменты. Эти веб-компоненты составляют ядро ​​Vaadin и могут быть настроены для получения высокопроизводительного и универсального кода для настольных и мобильных приложений.

Vaadin Flow — это фактическая часть инфраструктуры Java-платформы Vaadin, которая заботится о взаимодействии клиент-сервер, а также о маршрутизации. С помощью Vaadin Flow вы можете полностью написать веб-приложение на Java без суеты JS или CSS. Компоненты пользовательского интерфейса заботятся о действиях пользователя в браузере, используя автоматическую связь с браузером и сервером. Вы можете легко интегрировать компоненты Vaadin в любую IDE, которую используете, плюс это кроссплатформенный фреймворк, поэтому не нужно беспокоиться о переносе кода на другую платформу.

Особенности Ваадина:

• Java API для всех веб-компонентов;
• безопасная веб-разработка только для Java;
• две встроенные темы: Lumo и Material;
• переключение между тёмным или светлым режимами;
• альтернативы стилей из Java;
• поддержка кнопки «Назад» и ссылок на контент;
• навигация без перезагрузки всей страницы;
• поддержка JVM;
• по умолчанию получает встроенную поддержку Spring Framework;
• может автоматически устанавливать связь клиент-сервер с помощью веб-сокета;
• есть маршрутизатор с вложенным маршрутом, а также поддержка параметров;
• поддерживает привязку данных через MVC и MVP.

4. gRPC

gRPC — это абстрактная спецификация. Она описывает абстрактную RPC (remote procedure call), то есть удалённый вызов процедуры, которая обладает определёнными свойствами.

Первое свойство — поддержка как одиночных вызовов, так и стриминга. То есть все сервисы, которые реализовывают эту спеку, поддерживают оба варианта. Следующий пункт — наличие метаданных, то есть чтобы вместе с полезной нагрузкой вы могли бы передать какие-то метаданные — условно, заголовки. И ещё поддерживается отмена запроса и таймаутов из коробки.

Также она предполагает, что описание сообщений и самих сервисов осуществляется через некий Interface Definition Language или IDL. Также спецификация описывает wire-протокол поверх HTTP/2, то есть gRPC предполагает работу только поверх HTTP/2.

Считаю, что стоит рассмотреть это как альтернативу стандартному REST.

5. Play

Play — это среда Java, предназначенная для веба и мобильных приложений. Основное применение — в приложениях, требующих большого масштабирования. Платформа также совместима с рядом языков помимо Java, такими как Python и Ruby. Play не основан на корпоративных стандартах Java. Обычно он используется для веб-приложений на основе создания контента, а также для приложений Scala.

Фреймворк Play в первую очередь известен тем, что он удобен для пользователей, даже для новичков. Он позволяет соглашаться с конфигурацией, а также может отображать сообщения об ошибках в самом браузере. Он особенно эффективен в высокопроизводительных приложениях благодаря поддержке неблокирующего ввода-вывода. Это, безусловно, одна из наиболее отказоустойчивых структур, которая также демонстрирует большую гибкость.

Play — это нетрадиционный и уникальный тип фреймворка, который следует подходу соглашения, а не конфигурации. Он основан на шаблоне MVC и представляет собой платформу веб-приложений с открытым исходным кодом.

Play похож на Django, Ruby on Rails или архитектуру ASP.NET и не обязательно соответствует веб-стандартам J2EE.

Особенности Play:

• высокая производительность за счёт асинхронной обработки;
• без контейнера, без состояний и построенный на реактивных принципах;
• использует статически типизированный язык, поэтому большинство ошибок обнаруживается во время компиляции, что позволяет избежать множества ошибок на ранних этапах жизненного цикла разработки;
• Scala исследует истинное ООП вместе с некоторыми концепциями функционального программирования. Его совместимость с Java делает систему отличной и мощной;
• вместе с Play2 была выпущена новая мощная система сборки sbt, которая упрощает интеграцию с проектами Maven, а также создание простых файлов JAR;
• встроены обширные библиотеки доступа к реляционным базам данных для общих функций.

Play написан с использованием языка программирования Scala. Предлагает разработку веб-приложений и мобильных приложений. Он следует архитектуре MVC. Play скомпилирован в Java bytecode, и это делает его одним из самых мощных фреймворков.

Некоторые преимущества использования Play Framework:

• мощные инструменты для консоли и сборки;
• встроенные инструменты тестирования;
• поддержка IDE для Eclipse и IntelliJ IDEA;
• гибкость и отказоустойчивость;
• поддерживает неблокирующие операции ввода-вывода;
• помогает в создании высокопроизводительных приложений;
• поддерживает «горячее кодирование» и «соглашение по конфигурации»;
• может выдавать сообщения об ошибках.

6. MapStruct

Совсем недавно в поле моего зрения попала библиотека MapStruct, которая изменила мой мир. Я всегда не очень любил писать builder или свой метод для перекладывания значений из entity в ДТО. Для тех, кто так же, как и я, не любит писать этот шаблонный код, приходит на помощь MapStruct. Эта библиотека генерирует код, который будет автоматически мапить один класс в другой. Это невероятно ускоряет разработку и тестирование кода.

7. Lombok

Эта библиотека предназначена для генерации кода. Она способна генерировать код для достаточно популярных use-cases. Стоит лишь поставить необходимые аннотации.

Достаточно спорная библиотека. Кто-то её любит, кто-то ненавидит, но никого она не оставляет равнодушным.

8. Apache POI

На основе этой библиотеки можно создать внутренний фреймворк для удобной и гибкой генерации отчётов. Библиотека поддерживает различные форматы документов, например Word и Excel.

9. Liquibase/ FlyWay

Средства для миграции баз данных. Я слабо представляю современный проект, который не будет использовать автоматическое исполнение скриптов для баз данных. Каждая из этих библиотек обладает достоинствами и недостатками. Прежде чем остановить свой выбор на одной из них, я крайне рекомендую ознакомиться с документацией на официальном сайте и принять взвешенное решение. Но даже если спустя время вы поймёте, что решение было ошибочным, эти библиотеки предоставляют достаточно безболезненную миграцию друг на друга.

10. Testcontainers

Просто невероятная по своей мощности библиотека, которая позволяет запускать контейнеры в Docker для тестирования. У меня она нашла применение в интеграционных тестах. Есть возможность поднять настоящую базу данных с использованием миграций FlyWay/Liquibase и проверить полный флоу работы системы. Тест-контейнеры можно кастомизировать, а также писать свои.

Подведение итогов

Java-фреймворки и библиотеки значительно сокращают время программирования и предоставляют разработчикам такие важные функции, как безопасность, эффективность и производительность. Хотя у всех инструментов есть свои плюсы и минусы, простое использование самого фреймворка или библиотеки может значительно улучшить ваш опыт программирования.

Есть много других Java-фреймворков, которые не являются фреймворками полного стека или веб-разработки, но полезны в каждом приложении — например, log4j для ведения журнала, Junit и Selenium для тестирования и т.д. Об этом важно знать, хотя вы можете просто изучить их на ходу вместе с другими фреймворками, которые вы видели в приведенном выше списке.

Лучшая структура для вашего приложения должна соответствовать вашим бизнес-требованиям, обеспечивать определённый уровень гибкости и оптимальную производительность, а также быть простой в обслуживании и поглощении изменений.

Например, для полнофункциональной среды веб-разработки, если что-то нужно изменить, это должно меньше всего повлиять на приложение, т.е. вам не придётся заново создавать и разворачивать приложение для небольших изменений. Простое изменение конфигурации должно творить чудеса. Такие приложения сокращают время простоя и обеспечивают гибкость.

Выбирайте свой фреймворк с умом, чтобы пользоваться функциями, предоставляемыми Java.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этой статье, оставьте их в разделе комментариев, и я буду рад ответить на них!