Introdução

Este artigo visa demonstrar como o uso de serviços em aplicações .NET podem te ajudar a criar aplicações distribuídas modernas.

Para uma idéia de como funcionam aplicações web modernas, veja o artigo anterior que mostra como criar começar a organizar a sua solução para começar a trabalhar.

Vamos falar sobre Web Services, Windows Communication Foundation, configurações típicas para sistemas Web e aplicações distribuídas. Vamos também falar um pouco sobre as tendências da Microsoft para a exposição de dados na forma de serviços modernos.

Onde Estamos?

Você criou uma aplicação Web. Ela entrou em produção na sua empresa. Você ganhou reconhecimento e notoriedade no ambiente de trabalho devido ao aumento de velocidade na obtenção de métricas. Muitos ficaram sabendo que as informações que o seu sistema gera são confiáveis. Outras áreas concorrentes viram outras oportunidades de redução de custos operacionais. Um e-mail chega:

“Olá! Nós precisamos muito de sua ajuda! O sistema ABC que você criou está nos economizando muito tempo, porém, ainda tenho que fica digitando o resultado dos seus cálculos no sistema XYZ que você criou no ano passado… Não tem como você fazer com que os dados apareçam automaticamente?”

Atualmente o sistema se apresenta para o cliente no formato Web clássico. Ele é muito útil, porém, é útil para seres humanos compreenderem as informações. Entretanto, outro sistema não consegue entender e processar os dados gerados nos seus relatórios. E agora o que fazer?

Para você que já está no mercado, a solução é quase óbvia: por que não usar Web Services?

Web Services

Web Services são lugares públicos conhecidos na rede (na internet, intranet, porta tcp local) que são capazes de expor uma informação com base num pedido. No caso acima, o sistema XYZ, que usa os dados do sistema ABC, deveria fazer uma requisição ao Web Service hospedado em algum endereço conhecido do sistema ABC. O sistema ABC recebe a requisição e dá a resposta em um formato combinado entre as partes.

Aí você que está começando pode se perguntar: “Não entendi bem, afinal, qual é a diferença entre um site normal da Web e um Web Service?”. A resposta prática para esta questão é a seguinte: um site comum da web retorna tudo o que pode aparecer no browser, como imagens, HTML, animações e demais itens. O Web Service funciona da mesma forma, usando os mesmos protocolos de rede e os mesmos caminhos, mas retorna apenas, no caso geral, um XML contendo os dados de interesse. Ambos possuem um endereço na internet/intranet. Neste exemplo, é possível ter o site, www.abc.suaempresa.com.br para hospedar o site correspondente ao sistema ABC. Para hospedar o Web Service do sistema abc, seria possível criar um endereço na intranet de nome www.abc.suaempresa.com.br/webservice.

Assim como browsers conseguem ler HTML, sistemas feitos .NET, Java e demais linguagens conseguem traduzir tudo o que está exposto no Web Service e com isso, conseguem se comunicar com o mesmo. Existe um protocolo padrão da indústria para a comunicação utilizando Web Services, que é o SOAP. Ao definir um Web Service, podemos definir as operações (posso receber comandos) e posso definir o tipo de dados o Web Service utiliza (por exemplo, podemos definir entidades complexas como por exemplo, a classe Pessoa). Também é possível definir outros parâmetros diversos, como a obrigatoriedade de certos parâmetros/valores, etc..

O processo de “tradução” do conteúdo de um Web Service geralmente é automático em todas as tecnologias da atualidade – inclusive em .NET. O Visual Studio consegue ler o que está no Web Service e gerar métodos e classes “proxy", que imitam o que o serviço faz dando a impressão para o desenvolvedor de que a chamada de um certo método é local.

Em várias plataformas de desenvolvimento, a comunicação entre sistemas utilizando Web Services é a forma padrão de se integrar sistemas diversos. E quando falamos de integração entre sistema de diversos fornecedores com diversas tecnologias, a forma mais simples de se conseguir uma integração é utilizando Web Services mesmo. Porém, para os desenvolvedores que utilizam a plataforma .NET., esta tecnologia é considerada obsoleta a partir do surgimento do .NET Framework 3.0 e 3.5, que trouxeram e consolidaram no mercado uma maneira mais completa de se trocar dados entre sistemas que rodam em Windows: Windows Communication Foundation.

Windows Communication Foundation

A Microsoft sempre disponibilizou para seus desenvolvedores um grande conjunto de opções para realizar quase sempre árdua tarefa de fazer 2 sistemas trocarem dados entre si. Com o advento do WCF, a Microsoft unificou e simplificou todos os tipos de tecnologias numa única tecnologia mais completa, simplificada e muito madura no momento da escrita desde post, Janeiro de 2010.

Com o WCF temos algumas boas vantagens:

• Não somos obrigados a comunicar utilizando SOAP via HTTP
• Qualquer aplicação pode ser servidor para o WCF, isto é, não preciso de um servidor Web para nenhum tipo de tarefa
• Posso contar com recursos do Windows para ativar o serviço com a chegada de uma nova mensagem
• Temos grande liberdade para determinar como será a passagem de mensagens de um lado para o outro. Temos controle sobre a segurança, formato das mensagens, transações, confirmação de recebimento de uma mensagem, filas de mensagens e também, podemos interferir diretamente sobre a mensagem recebida ou enviada. Podemos ter comunicações em 2 sentidos, coisa que nem sempre é fácil de ser implementada.
• Flexibilidade para configurar o serviço, muitas vezes, evitando que qualquer linha de código seja escrita.
• Não é necessário aprender Remoting, COM+, Enterprise Services, etc… – basta aprender o conceito de Web Services e o WCF em si.

Na prática, a maior parte das pessoas utilizam e utilizarão WCF para trocar mensagens SOAP via HTTP. A grande vantagem que vemos no uso do WCF é a possibilidade de se criar um projeto “Windows Service” (*.exe) para hospedar o meu serviço em WCF. Com isso, ganha-se a possibilidade de controle total, ainda mais quando o sistema tem chances de cair. Um serviço WCF hospedado no IIS, em alguns casos, pode ser prejudicial em caso de falha. Mas cada situação é diferente e para cada caso é necessário realizar uma análise completa da arquitetura para enfim decidir a melhor forma de hospedagem.

Qualquer tipo comum de projeto pode hospedar o WCF e quase qualquer tipo de aplicação .NET consegue fazer referência a um servço existente. Até mesmo aplicações como Office, Silverlight e Sharepoint trabalham bem com WCF.

Camadas de serviços modernas

Para o caso de aplicações atuais, o WCF é peça fundamental na arquitetura de um sistema orientado a serviços ou mesmo, para aplicações distribuídas.

Utilizando um mesmo serviço (ou conjunto de serviços) você pode fazer com que o sistema atenda a diversos tipos de clientes tais como Windows, Web, Celulares, Aplicações RIA (Flash / SIlverlight), Office, etc… Todos eles conseguem se conectar à mesma fonte de informação de forma uniforme, centralizando num único ponto as fontes de dados e possivelmente, de regras de negócio da aplicação como um todo.

Ao adicionar um serviço à solution do Visual Studio, você está na prática adicionando uma camada de serviços à sua aplicação. Como já falamos anteriormente, é preciso ter atenção e evitar qualquer camada desnecessária interferindo no fluxo de dados principal da aplicação. Mas, após as devidas análises terem sido feitas, você estará construindo uma aplicação com a possibilidade de ser distribuída, isto é, você ganha a capacidade de criar vários clientes para acesso dos mesmos dados. No caso de aplicações RIA, não há outra forma de se fazer acesso a dados sem ser por intermédio de uma camada de serviços, por questões de segurança da Web.

Consideramos como moderna uma camada de serviços criada sem restrições quando à forma de hospedagem, forma de lidar com as mensagens e principalmente, com a forma de passar os dados pelo “channel” ou canal de informações. Em .NET, somente o WCF consegue oferecer este tipo de capacidade para o desenvolvedor. Com o uso de WCF, o cliente pode referenciar o serviço da mesma forma que é referenciado um Web Service hoje em dia.  Porém para ser moderna a camada de serviços também precisa ser capaz de expor os dados de forma atualizada. Isto significa que os serviços de “hoje em dia” devem expor os dados em formato REST também. Outra funcionalidade também é a utilização de dados em formato JSON, XML e mesmo, serializados conveniente de forma binária para otimização de banda. O WCF possui tecnologia para endereçar todos estes requisitos. A Micrososft está adotando o padrão de acesso e manipulação de dados OData (Open Data Protocol), que basicamente uniformiza a forma de acessar e recuperar dados entre as diversas fontes de dados da internet de hoje em dia.

Tecnologias que devemos considerar para criar camadas modernas de serviços

Entity Framework

O EF foi lançado na versão 3.5 SP1 do .NET Framework. Ele é voltado para acelerar e mesmo, revolucionar aplicações que utilizam o banco de dados SQL Server. Como uma ferramenta ORM, ele evita que seja necessário criar um camada de acesso a dados formal para fazer operações do dia-a-dia. O EF gera um modelo de dados que é então utilizado pelas aplicações que o utilizam para realizar consultas utilizando o LINQ para gerar consultas diretamente ao modelo. Com esta consulta ao modelo, o EF gera o SQL e retorna / modifica os dados desejados. É possível utilizar stored procedures dentro do modelo de dados.

O EF no .NET Framework 4.0 está foi radicalmente melhorado, com suporte a cenários n-camadas melhorado e com muito mais funcionalidade para auxiliar os desenvolvedores a gerar modelos de dados customizados, lazy loading, suporte a entidades simples (sem o overhead do controle de alterações do EF) e ampliado suporte a mapeamento em cenários mais complicados que foram sugeridos pelos clientes. E finalmente, será possível desenhar primeiro o modelo de entidades da aplicação para então gerar o banco de dados correspondente, coisa que é possível com o NHibernate há tempos.

A grande desvantagem na época da escrita deste artigo, Janeiro/Fevereiro de 2010, é que não há providers gratuitos para quem trabalha com Oracle, Postgree e MySQL ainda. O que se sabe é que há chance de surgir um provider gratuito para MySQL. Há empresa que oferecem providers pagos, mas não conhecemos ninguém que utilize os mesmos (por favor me corrijam se eu estiver errado).

O Entity Framework é a tecnologia base para tecnologias que também utilizam o WCF como transporte, a saber: WCF RIA Services e o WCF Data Services.

WCF Data Services (antigo ADO.NET Data Services)

O Data Services serve para expor um modelo de dados do Entity Framework através de uma interface REST. O DS é uma extensão do WCF (isto é, pode ser hospedado como qualquer serviço WCF). É uma tecnologia que visa facilitar o acesso a dados tanto de aplicações Web comuns como AJAX, como Silverlight e .NET.

Para expor os dados via WCF Data Services, é preciso que se tenha uma fonte de dados que suporte consultas utilizando LINQ, isto é, que implemente IQueryable/IUpdatable. Resumidamente, a aplicação pede um endereço para o serviço, e este endereço é traduzido como uma consulta LINQ para que então, o provedor de dados retorne os dados de interesse.

Na prática, o DS serve para facilitar muito a vida de quem programa e cria serviços usando WCF. Com o WCF puro, é possível fazer tudo. Com o Data Services, temos uma facilidade muito maior para manipular os dados de forma que não seja necessário invocar métodos específicos para atualizar cada entidade do modelo de dados. E na prática, esta facilidade é conseguida criando um modelo de dados com o Entity Framework e expondo-o com o WCF Data Services.

Esta tecnologia, existe há mais de 2 anos, está evoluindo bastante e virá com novas features como por exemplo, paginação e ordenação via servidor. Considera-se que para que seja o padrão dos desenvolvedores ainda há um caminho a ser percorrido.

WCF RIA Services

O RIA Services é uma tecnologia que surgiu com o Silverlight 2 para simplificar o acesso das aplicações feitas em Silverlight a um serviço WCF. Por segurança, as aplicações RIA (Flash e Silverlight) só podem acessar um serviço caso o mesmo esteja no mesmo domínio da aplicação web que hospeda a aplicação RIA.

Uma aplicação web hospeda a aplicação Silverlight em um domínio. Geralmente o serviço não está no mesmo projeto da Web, isto é, está em um outro projeto, ou mesmo, outra solução do Visual Studio. Neste caso é preciso que o serviço permita que a aplicação Silverlght o acesse utilizando um arquivo de permissões (crossdomain.xml e/ou clientaccesspolicy.xml, por exemplo). Isto é, o servidor onde mora o serviço do WCF a ser acessado precisa ter estes arquivos configurados.

Com o uso do RIA Services, consegue-se um middle-tier de modo que o serviço acabe ficando no mesmo domínio da aplicação Silverlight. Mas esta não é a única vantagem. A tecnologia é muito semelhante ao WCF Data Services. É possível disparar do cliente queries usando LINQ, processar e retornar os dados definidos em um modelo de dados do Entity Framework. Com o RIA Services, o desenvolvedor Siverlight consegue quase tudo o que precisa para entregar um projeto e coloca-lo rapidamente no ar. Ele possui facilidades como paginação, ordenação, filtragem, validação, coisas que facilitam muito para o desenvolvimento.

O RIA Services é destinado quase que exclusiva ao uso de clientes Silverlight e por enquanto não houve a convergência com o Data Services. Mas a intenção da Microsoft parece ser o investimento no ecossistema de tecnologias destinadas a serviços da web, pois afinal, a web está mais focada em serviços do que nunca.

Opções de projeto com o Visual Studio

Uma das grandes vantagens de se usar o WCF quando você criar a solução completa, isto é, os clientes e os serviços, é que você pode compartilhar bibliotecas entre as diversas camadas. Esta possibilidade permite que você use as mesmas classes do serviço, no cliente. Ou seja, a entidade “Pessoa” é sempre definida na mesma dll, que é chamada tanto de uma aplicação web como de um serviço WCF. Isto pode ser bom em situações onde o domínio é mais rico e contém métodos, herança e demais complicadores que podem não ser corretamente expostos pelo serviço em si.

Porém, este tipo de técnica é mais benéfica em aplicações web do que em aplicações mais ricas, como WPF, Windows e Silverlight. O grande problema de compartilhar os objetos de negócio é a necessidade de distribuição das dlls todas as vezes que a versão muda. E para aplicações distribuídas, é recomendável manter a regra de negócios no lado do serviço já que todo o código que roda no cliente pode ser de alguma forma visto e pode sofrer processo de engenharia reversa. Numa aplicação ASP.NET, a lógica da aplicação ainda fica no servidor, impedindo que a lógica da aplicação circule pela internet, vindo para o cliente apenas código Html/CSS e Javascript.

Com o surgimento do Entity Framework, surgem novas opções de projeto. Podemos simplificar as coisas de modo que a Solution do Visual Studio fique flexível para atender a diversas situações.

Vamos propor aqui uma solução mais purista na parte de serviços. Desta forma, vamos evitar dependências com tecnologias que ainda estejam mudando, como é o caso do WCF RIA Services e do WCF Data Services. Vamos utilizar o Entity Framework como tecnologia de acesso a dados, e vamos também, propor alguns clientes que fazem acesso à camada de serviços.

Vamos lá!

Camada de acesso a dados:

Não será necessário criar a camada de acesso a dados de forma clássica. O Entity Framework expõe ao modelo de dados para as camadas de negócio e assume a responsabilidade de invocar a infraestrutura do ADO.NET (e por conseguinte, tabelas,views e procedures do banco de dados SQL Server 2005/2008). Vale lembrar ao usar Oracle ou outro banco de dados, faz mais sentido usar outra ferramenta como o NHibernate. O mesmo vale para aplicações multi-banco de dados. Há a opção com do LINQ to NHIbernate, que pode ser uma boa saída para manter os benefícios de se usar LINQ contra o modelo de dados mapeado pelo NHibernate.

Camada de negócios:

Nesta proposta de separação de camadas, vamos simplificar um pouco as coisas. Como já vamos utilizar o Entity Framework para fazer o acesso a dados, vamos centralizar na mesma biblioteca as regras de negócios e as entidades da aplicação. As entidades do sistema são as mesmas geradas pelo EF. Caso o modelo de dados não forneça todas as propriedades necessárias, ou caso seja necessário adicionar métodos às nossas entidades geradas pelo modelo, iremos utilizar classes parciais para complementar as entidades da aplicação.

Na mesma dll mas em pastas diferentes, poderemos definir as regras de negócio e algumas classes utilitárias. Claro que para projetos maiores e mais complexos pode fazer sentido quebrar essa camada de negócios em mais bibliotecas.

Vale ressaltar aqui que, com o lançamento do EF do .NET 4.0, você tem a capacidade de controlar o mapeamento e a geração de classes automática do EF, permitindo que se use modelos de dados cada mais inteligentes nos mapeamentos. Também será possível criar o banco e dados a partir da definição do modelo de dados, tudo isso de dentro do Visual Studio.

Camada de serviços:

Vamos utilizar a camada de serviços como o ponto de encontro da nossa aplicação. Ela acessará a camada de negócios, fazendo o meio-de-campo entre os dados do servidor e as solicitações dos clientes diversos, que acessarão o serviço WCF. Neste projeto, vamos pensar numa arquitetura mais robusta e portanto, vamos hospedar o serviço em um Windows Service, para ter total controle sobre o que acontece com o serviço. O IIS7 possui várias funcionalidade interessantes para a parte de serviços, mas nossa experiência mostra que quando o serviço está propenso a erros ou quando ele exige uma quantidade maior de memória e processamento, o servidor Web pode não ser o host mais adequado. Porém, como muitos de nós utiliza hospedagem compartilhada, a hospedagem em IIS pode ser a única opção.

Clientes: ASP.NET, Silverlight e WPF

Os clientes poderão fazer referência direta apenas ao serviço neste modelo de solução proposto. Eles não poderão ter acesso a mais nenhuma dll das camadas acima. Para a utilização de Silverlight em aplicações de negócios, recomenda-se também o padrão de projetos MVVM, que busca criar aplicações mais testáveis e com lógica de negócios mais separada possível da lógica de apresentação.

Para o caso de aplicações ASP.NET clássicas ainda acreditamos que faz sentido criar uma DLL compartilhada entre o serviço e a Web. Neste caso específico, não temos grandes problemas com deploy e local de armazenamento da regra de negócios no caso simples, onde o serviço e a web estão na mesma solution e fazem parte do mesmo processo de Deploy.

Conclusão

O uso de WCF ainda está sendo descoberto pelas empresas não só do Brasil, mas do mundo. Há muita coisa pronta feita em Web Services “normais” do .NET e inclusive, novos projetos ainda hoje são criados são criados usando esta tecnologia considerada legada pela Microsoft, mas não ainda pelo mercado. O grande argumento para a não migração é a falta de pessoal capacitado para utilizar esta nova tecnologia. Entretanto, é preciso que os arquitetos connheçam esta importante opção de projeto principalmente, quando o simples não é o suficiente para uma determinada situação.

Para nós da Accendis, o uso de WCF é mainstream nos projetos em que atuamos e consideramos que esta é a tecnologia base para várias inovações da Microsoft em um horizonte de 1 a 3 anos.