II Curso Online JAVA-J2EE

II Curso Online JAVA-J2EE TEMA 3

Introducción a J2EE

Autor: PCYTA / Centro de Excelencia de Software Libre de Castilla-La Mancha Versión: 1.0 Fecha: Revisado 13-02-2008 23:56 Licencia: CC-by-sa 2.5

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UNIDAD II. Introducción a J2EE 0 Licencia............................................................................................................................................ 2 1 Estado actual del desarrollo de aplicaciones.................................................................................... 5 1.1 Modelo 3 Capas ........................................................................................................................5 1.2 Pros y Contras del Modelo 3 Capas ......................................................................................... 6 1.3 Otros aspectos importantes del Modelo 3 Capas ..................................................................... 7 1.4 Características del Contenedor .................................................................................................7 2 ¿Qué es J2EE?.................................................................................................................................. 9 2.1 ¿Qué es J2EE?...........................................................................................................................9 2.2 Trasladémoslo a nuestro ejemplo .............................................................................................9 2.3 API de J2EE y tecnologías empleadas ...................................................................................10 3 Arquitectura J2EE...........................................................................................................................12 3.1 Arquitectura J2EE .................................................................................................................. 12 3.2 Reflexiones sobre la Arquitectura ......................................................................................... 13 4 Servidores de aplicaciones J2EE.................................................................................................... 15 4.1 Servidores de aplicaciones J2EE ...........................................................................................15 4.2 Instalación, Estrutura y Configuración de JBOSS.................................................................. 16 5 Herramientas de desarrollo............................................................................................................. 18 5.1 Herramientas de desarrollo (Eclipse) .................................................................................... 18 5.2 Instalación de Eclipse .............................................................................................................18 5.3 Introducción a Eclipse ........................................................................................................... 20

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INTRODUCCIÓN Hasta el momento hemos repasado los conocimientos previos necesarios para poder entender la plataforma J2EE. En este tema vamos a ver los conceptos fundamentales que explican la razón por la que J2EE es tan ampliamente utilizado para el desarrollo de aplicaciones. En primer lugar se va a explicar cómo se estructuran actualmente las aplicaciones, prestando especial atención a las aplicaciones Web. Posteriormente, explicaremos a grandes rasgos (en los temas siguientes entraremos en detalle) cómo es la plataforma J2EE y qué beneficios proporciona a la hora de crear las aplicaciones. Después comentaremos algunos de los servidores más utilizados para hacer funcionar aplicaciones J2EE y finalizaremos el tema presentado algunos de los IDEs más empleados para el desarrollo con esta plataforma. Para seguir este tema desde un punto de vista más práctico, iremos relacionando los conceptos con una aplicación "imaginaria" y muy simple. Imaginémonos y tengamos en mente durante el resto del tema esta aplicación consistente en una tienda virtual, la cual tiene como misiones presentar un catálogo de productos, un registro simple de usuarios, la selección de productos, la compra, la inserción del pedido en una base de datos, el envío de mails a los compradores (usuarios registrados) confirmando el pedido, etc.

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1 Estado actual del desarrollo de aplicaciones

1.1

Modelo 3 Capas

Actualmente, los desarrolladores, a la hora de crear una aplicación de cierta envergadura (como nuestra tienda virtual), recurren a arquitecturas de varias capas. Uno de los modelos (patrones) más utilizados es el modelo de 3 capas. Según este modelo, las tres capas son las siguientes: - Capa de presentación: capa en la que se programan todos los aspectos referentes a la presentación de los datos de la aplicación. En nuestra tienda virtual se referiría a las páginas Web con el formato, estilos, etc. necesarios para mostrar los productos, para que los usuarios introduzcan sus datos, para formalizar el pago, etc. - Capa de lógica de negocio: en esta capa se introducirían los aspectos referentes a la definición de los procesos de negocio de la aplicación. En nuestro ejemplo, se programaría la lógica necesaria para obtener los artículos que cumplan con los criterios de búsqueda, se haría lo necesario para validar y crear los usuarios, se situaría el código para gestionar los pagos, para mandar el correo al comprador, para insertar los datos de los pedidos, artículos y usuarios en base de datos, etc. - Capa de datos: en ésta se incluiría la definición de los datos en la base de datos (principalmente las tablas que contendrían los datos). Esto, en nuestra tienda virtual, se traduciría en la definición de las tablas necesarias para guardar los datos referentes a usuarios, artículos, pedidos, etc. A continuación vemos un diagrama que muestra estas capas en las que se divide una aplicación de forma gráfica:

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En la imagen se pueden ver las tres capas en que se divide una aplicación, la de presentación normalmente en los clientes (aunque también hay parte alojada en el servidor), la capa de negocio en lo que se corresponde con el Web Server, y la de datos en la base de datos. También vemos en este dibujo que las capas se comunican mediante HTTP entre cliente y servidor, y mediante SQL entre servidor y base de datos. Pero tengamos en cuenta que esto no es siempre así, ya que, aunque es bastante habitual, no siempre la presentación es HTML y no siempre la capa de datos es una base de datos relacional. NOTA: Es importante tener en cuenta que aunque este modelo es muy habitual y sencillo, cuando la complejidad de las aplicaciones crece, también lo hace la complejidad del desarrollo y frecuentemente implica que hay que desglosar en más capas el desarrollo.

1.2

Pros y Contras del Modelo 3 Capas

La forma de estructurar una aplicación en 3 capas tiene una serie de ventajas como, entre otras, las siguientes: - Independencia de la presentación de datos respecto a la lógica de negocio: consiguiendo poder definir diferentes interfaces para los distintos dispositivos (navegadores, pdas, etc) y reutilizando siempre el resto del código. -Clientes ligeros, teniendo todo el procesamiento centralizado en servidor y base de datos y consiguiendo que el cliente del usuario solo tenga que mostrar, recoger y enviar los datos. En el aspecto negativo se encuentra principalmente que toda la complejidad se traslada a la capa

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intermedia (la de lógica de negocio).

1.3

Otros aspectos importantes del Modelo 3 Capas

Como decíamos en el punto anterior, emplear esta estructura al desarrollar una aplicación, haciendo que prácticamente todo el procesamiento se realice en el servidor aumenta mucho la complejidad de este procesamiento. Esta complejidad se debe, además del procesamiento necesario por la lógica de negocio, a que nos hace tener en cuenta los siguientes asuntos: - Escalabilidad, para el caso de que un único servidor no sea capaz de atender todas las peticiones. - Concurrencia, ya que puede haber varios usuarios usando simultáneamente la aplicación. - Disponibilidad, necesitando que el servidor esté las 24 horas funcionando. - Transaccionalidad, ya que las operaciones se deben realizar de forma atómica. - Seguridad, debido, entre otras cosas, a la existencia de usuarios. - Otras, que no detallamos aquí por salir de los objetivos del curso. Evidentemente, estos aspectos tan comunes en todas las aplicaciones también han sido pensados y solucionados mediante desarrollos estándar (no reinventemos la rueda, reutilicemos siempre que podamos). Una de las formas más habituales de solventar este problema es introducir nuestro desarrollo en un "contenedor"y delegar en él todos los aspectos antes mencionados (para nosotros, en este curso, nos resulta transparente el funcionamiento de este contenedor aunque siempre debemos tener presente que existe). En el siguiente apartado veremos de forma resumida las características de los contenedores en los cuales desplegaremos nuestros desarrollos (componentes).

1.4

Características del Contenedor

Como hemos comentado anteriormente, un contenedor nos proporciona soluciones a muchos de los problemas que actualmente se presentan a la hora de realizar un desarrollo. Las principales características que nos proporcionan los contenedores son las siguientes: - Gestión del ciclo de vida de los componentes: El contenedor se encarga de gestionar la creación,

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utilización y eliminación de los componentes que desplegamos en él. Por ejemplo, nosotros creamos una clase (componente) que atiende a las peticiones de nuestra aplicación y delegamos en el contenedor que decida cuando cargarla, cuantas copias cargar, cuando liberar la memoria que utilizan, etc. - Gestión de la sesión: El contenedor será el que nos gestione todos los asuntos necesarios cuando un proceso requiere uso de sesión. Por ejemplo, en nuestra aplicación deberemos guardar datos introducidos por el usuario durante todo el proceso de compra (los típicos datos de la compra a realizar) en la sesión. Esta sesión se la pediremos al contenedor sin tener que preocuparnos de su creación, mantenimiento y eliminación. - Soporte de Clustering - Balanceo de Carga: El contenedor se encarga de la comunicación y gestión de nuestros componentes si el servidor tiene un funcionamiento en cluster. Esto nos será muy útil cuando un único servidor no sea capaz de atender las peticiones y montemos un cluster. En ese caso, el contenedor se encargará de gestionar todo lo necesario para que nosotros no tengamos que pensar en que arquitectura se va a desplegar nuestra aplicación. - Alta disponibilidad: El contenedor se encargará, en una arquitectura de alta disponibilidad, de hacer que nuestros componentes estén desplegados en algún servidor disponible. También se encargará de que las peticiones a ellos siempre sean atendidas por algún servidor que no esté caído. - Seguridad: El contenedor se encargará de gestionar los asuntos de autenticación y autorización de usuarios en nuestra aplicación. De esta forma, simplifica en gran medida nuestra labor de desarrollo a la hora de implementar la gestión de usuarios en nuestra aplicación. Como podemos ver comparando con el apartado anterior, los contenedores nos proporcionan la solución a esos aspectos que necesitábamos tener en cuenta a la hora de desarrollar nuestra aplicación, y estos contenedores nos los ofrece la arquitectura J2EE.

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2 ¿Qué es J2EE?

2.1

¿Qué es J2EE?

En el apartado anterior hemos visto "cómo" se organizan hoy en día las aplicaciones a la hora de realizar el desarrollo, pero no hemos visto "con qué" se implementa esta organización en capas. Una de las plataformas más empleadas (probablemente la más) para implementar estas aplicaciones divididas en capas es J2EE. J2EE es una plataforma basada en estándares creada para el desarrollo, despliegue y gestión de aplicaciones multicapa. La plataforma está basada en la idea componente-contenedor. Los componentes son las aplicaciones, servicios, etc. Estos componentes se despliegan en contenedores. Estos contenedores se ocuparán de los aspectos que mencionábamos en el apartado anterior (escalabilidad, transaccionalidad, concurrencia, seguridad, etc.). J2EE también proporciona la portabilidad de código, pudiendo desplegar nuestra aplicación en cualquier servidor, sobre cualquier plataforma, siempre y cuando ambos servidores implemente la misma versión de J2EE. J2EE es una especificación de estándares a emplear para esa versión de la plataforma y cada organización (SUN, IBM, etc.) implementa la funcionalidad respetando esa especificación. Otra ventaja más es que existen innumerables recursos para desarrollos sobre J2EE desde cursos, libros, artículos, etc. hasta librerías muy completas que nos reducen en gran medida el trabajo y aumentan la calidad de nuestras aplicaciones.

2.2

Trasladémoslo a nuestro ejemplo

Volviendo a nuestro ejemplo imaginario, lo que se nos plantearía es lo siguiente:

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Nosotros queremos desarrollar nuestra aplicación (nuestra tienda virtual). Vemos que la mejor arquitectura es una de 3 capas y tenemos presente, además de la estructuración en capas, que hay que prestar atención a asuntos como la seguridad, la escalabilidad, etc. Con todos estos requisitos, decidimos buscar una plataforma que nos facilite nuestro desarrollo y encontramos para ello J2EE. En el siguiente apartado vamos a explicar brevemente cada una de las características que nos ofrece J2EE e iremos mencionando como nos podría ayudar en nuestra aplicación.

2.3

API de J2EE y tecnologías empleadas

Como decíamos en el apartado anterior, J2EE nos ofrece, además de lo mencionado antes, una serie de componentes y servicios que podremos utilizar en nuestras aplicaciones y que nos resolverán gran parte de los problemas genéricos que se plantean a la hora de desarrollarlas. A continuación mencionamos algunos de los más importantes con un ejemplo de utilización: - Servlet. Son objetos JAVA que extienden la funcionalidad de un servidor WEB. Mediante los Servlets trataremos las peticiones HTTP realizadas desde los navegadores. En el tema siguiente veremos a fondo los Servlets. Los utilizaríamos en nuestra tienda virtual para hacer las llamadas a las clases de lógica de negocio. - JSP. Es una tecnología que nos permite introducir código java dentro del código HTML. Mediante las JSPs independizaremos la capa de presentación del resto. Al igual que los Servlets, las estudiaremos a fondo en el siguiente tema. Las JSPs las utilizaríamos en nuestra tienda virtual para generar el código HTML introduciendo los valores de nuestros objetos de lógica de negocio. - EJB. Es una tecnología para desarrollar componentes en la parte servidora. Son muy útiles debido a que nos pueden proporcionan transaccionalidad, portabilidad, seguridad, etc. a nuestros desarrollos. - JMS. Tecnología que nos ofrece, mediante su API, servicios de mensajería típicos (Punto a punto y publicador-subscriptor) para comunicar aplicaciones, componentes, etc. Mediante JMS conseguimos comunicaciones asíncronas. - JNDI. Servicio de nombrado de recursos y objetos. Mediante JNDI podremos localizar recursos y objetos desplegados en el servidor local, y también en remotos.

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- JDBC. Nos proporciona una API estándar para la comunicación con base de datos relacionales. Cada gestor de base de datos (ORACLE, MYSQL, DB2, etc.) ofrece siempre sus drivers a modo de librería que cumple con el API de JDBC. En nuestra aplicación sería la que utilizaríamos para comunicarnos con la base de datos. - J2SE. Tecnología sobre la que se apoya toda la plataforma. Es la edición estándar de JAVA que veíamos en el primer tema y es sobre la que se ejecuta la plataforma. Tengamos en cuenta que una plataforma J2EE no deja de ser un conjunto de clases JAVA. - JavaMail. Esta API proporciona el interfaz necesario para la gestión del correo electrónico. Sería la que utilizaríamos, por ejemplo, para mandar emails en nuestra tienda virtual. Estas son las tecnologías y APIs más significativas, aunque hay que destacar que existen muchas más tecnologías sobre las que se basa J2EE de las que no haremos mención por escaparse de los objetivos del curso. En el siguiente apartado introduciremos la arquitectura que sigue la especificación J2EE, que es la arquitectura que siguen todos los servidores de aplicaciones J2EE.

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3 Arquitectura J2EE

3.1

Arquitectura J2EE

Hasta el momento ya hemos mencionado de palabra la arquitectura con sus principales fundamentos y con las principales tecnologías que se utilizan. En este apartado vamos a entrar un poco más en detalle de forma gráfica y explicando brevemente las imágenes. En esta primera imagen (abajo), vemos sobre fondo verde todo lo referente a J2SE, la base sobre la que se ejecuta la plataforma. Sobre fondo amarillo se ve el contenedor sobre el que se despliegan los EJBs, JSPs y Servlets y en morado y azul se muestran servicios, APIs y tecnologías sobre las que se apoya la plataforma.

En esta segunda imagen (abajo), vemos la misma idea desde el punto de vista de una arquitectura basada en capas. Podemos ver que la capa cliente se comunica con la de lógica de negocio a través de los Servlets y JSPs, aunque existe la posibilidad de conexión directa a EJBs. Y la forma de acceder a la capa de datos es mediante EJBs, cosa que no es obligatoria pero si puede llegar a ser una "buena costumbre". También se presenta que sobre el servidor de aplicaciones J2EE se despliegan JSPs, Servlets, EJBs y el resto de servicios. Evidentemente las capas de datos y la capa cliente son independientes del servidor de aplicaciones.

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No confundir la capa cliente con la capa de presentación. La capa intermedia del dibujo se desdobla en capa de presentación (las JSPs) y capa de lógica de negocio (Servlets y EJBs).

3.2

Reflexiones sobre la Arquitectura

Para finalizar el esbozo de la arquitectura, sería interesante volver a recordar que esta arquitectura (J2EE) está basada en el modelo componente-contenedor, donde los componentes son JSPs, Servlets y EJBs, y el contenedor podríamos decir para entenderlo mejor que es el servidor donde se despliegan los componentes. También recordemos que los componentes se encargan de la presentación y la lógica de negocio, mientras que los contenedores proporcionan concurrencia, seguridad, disponibilidad, escalabilidad, persistencia, transaccionalidad, manejo del ciclo de vida de los componentes, etc. 6 de febrero de 2008

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Aplicando todo lo estudiado hasta ahora a nuestro ejemplo, la situación sería la siguiente: - Crearíamos la base de datos sobre la que trabajaría nuestra aplicación. - Crearíamos JSPs donde se desarrollaría la capa de presentación de nuestra tienda virtual. - Crearíamos los Servlets que se encargarían de atender las peticiones realizadas desde los navegadores cliente. En este lugar implementaríamos la lógica de negocio. - Podríamos crear EJBs para aprovechar sus ventajas (más adelante las veremos) para ciertos aspectos de la lógica de negocio. - Para la lógica de negocio, tanto si es con Servlets como con EJBs, podríamos usar los recursos que hemos visto que J2EE nos ofrece. - Empaquetaríamos los JSPs, Servlets y EJBs y los desplegaríamos en el servidor de aplicaciones (contenedor). Siguiendo estos pasos que acabamos de comentar ya tendríamos nuestra aplicación preparada para usarla (en el resto del curso veremos como realizar estas labores).

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4 Servidores de aplicaciones J2EE

4.1

Servidores de aplicaciones J2EE

Hasta el momento hemos visto de forma general la arquitectura J2EE. Cuando nosotros decidimos crear una aplicación usando la plataforma J2EE, tenemos que desarrollar los componentes, empaquetarlos de la forma apropiada y desplegarlos en los contenedores de componentes. Estos contenedores "se encuentran" en los servidores de aplicaciones. Es decir, nosotros debemos arrancar un servidor de aplicaciones y desplegar los componentes en él para poder utilizarlos. Existen muchos servidores de aplicaciones J2EE. No olvidemos que un servidor de aplicaciones no es más que una implementación de la especificación definida en el estándar J2EE. Los hay propietarios y open-source. También los hay que sólo pueden desplegar aplicaciones Web y los que pueden desplegar aplicaciones Web y EJBs. Recordemos también que existen, en J2EE, dos tipos de contenedores, los Web Containers (despliegan Servlets y JSPs) y los EJB Containers (despliengan EJBs). A continuación vemos una tabla donde se muestran algunos de los principales servidores de aplicaciones indicando sus características. Servidor

Web Container

EJB Container

Licencia

TOMCAT

Si

No

Open-Source

JBOSS

Si

Si

Open-Source

WebLogic

Si

Si

Propietario

WebSphere

Si

Si

Propietario

Viendo esta lista, nos preguntamos cuál tenemos que usar. La respuesta es que depende de las características del proyecto. Para aplicaciones donde los requisitos de rendimiento, disponibilidad, etc. no sean muy altos, TOMCAT y JBOSS, por ejemplo, son bastante apropiados. En cambio, si el entorno en el que queremos emplear la aplicación requiere ese rendimiento, alta disponibilidad, balanceo de carga, seguridad, etc. serían más interesantes las versiones propietarias ya que 6 de febrero de 2008

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proporcionan servidores más completos, potentes y probados y también ofrecen un mejor soporte para el caso de tener problemas en el funcionamiento de nuestra aplicación sobre ese servidor.

4.2

Instalación, Estrutura y Configuración de JBOSS

Una vez hecho un repaso de algunos de los servidores de aplicaciones que podemos emplear para desplegar nuestras aplicaciones, hemos optado, para este curso, por elegir JBOSS, en concreto en su versión 4.2.1.GA. La instalación de este servidor de aplicaciones es bastante sencilla. Únicamente debemos descargar el fichero (http://puzzle.dl.sourceforge.net/sourceforge/jboss/jboss-4.2.1.GA.zip) y descomprimirlo en nuestro disco duro (por ejemplo en c:\). La estructura de directorios de JBOSS es la siguiente:

Como podemos ver, el directorio de JBOSS tiene varias subcarpetas: - bin: donde se encuentran los ejecutables para, entre otras cosas, arrancar y para el servidor. - client y lib: librerías generales necesarias para el servidor.

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- docs: ciertos ficheros útiles para validación de XMLs, ejemplos, etc. - server: directorio con contendrá las diferentes configuraciones disponibles: completa (all), por defecto (default) y mínima (minimal). Mención especial merecen los directorios conf y deploy dentro de cada directorio de configuración (all, default, minimal). En conf meteríamos todos los ficheros de configuración de esa configuración y en el directorio deploy situaremos nuestras aplicaciones. Con este resumen consideramos cubiertos los objetivos del curso. Para un mayor estudio sobre la instalación, estructura y configuración de JBOSS mirar la web http://www.jboss.org/

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5 Herramientas de desarrollo

5.1

Herramientas de desarrollo (Eclipse)

Hagamos un pequeño repaso de lo dicho hasta el momento. Empezamos planteándonos la aplicación que queríamos hacer (nuestra tienda virtual). Después vimos todos los requisitos que debía cumplir y, por ello, decidimos utilizar J2EE como plataforma sobre la que íbamos a desarrollar. Después vimos las cosas que deberíamos hacer (crear jsps, crear servlets, etc). Para esta labor utilizamos las herramientas de desarrollo. Existen muchas herramientas de desarrollo, por ejemplo, Netbeans, Eclipse, IntelliJ Idea, JBuilder, etc. Una de las más utilizadas es Eclipse. Eclipse es gratuito y cuenta con infinidad de plugins que facilitan las diferentes labores a la hora de desarrollar un proyecto. Tiene plugins para soportar aplicaciones J2EE (Lomboz, entre otros), para manejar conexiones a BBDD, para hacer diagramas UML que luego se plasman en clases, etc. En este apartado vamos a ver la instalación de Eclipse con una versión que lleva ya integrados una serie de plugins, que entre otras cosas, nos ayudarán en el desarrollo de aplicaciones J2EE. También veremos algunas de las características principales de Eclipse que necesitamos saber antes de desarrollar aplicaciones con él. Es importante seguir la lección instalando el IDE (Eclipse) ya que será necesario para el desarrollo del resto de temas.

5.2

Instalación de Eclipse

La instalación de Eclipse es muy simple. Basta con descargar el fichero con la versión que nos interesa (para nuestro curso descargalo de aquí) y después descomprimirlo en el directorio que queramos, por ejemplo c:\. Con esto ya tendríamos instalado Eclipse, para probarlo basta con entrar en el directorio de Eclipse y ejecutar eclipse.exe. Cuando ejecutemos eclipse nos preguntará que directorio deseamos usar 6 de febrero de 2008

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como Workspace mediante una ventana como esta:

Lo que nos está preguntando Eclipse es sobre qué directorio queremos que trabaje. En este directorio estarán todos los ficheros referentes a los proyectos con los que trabajaremos en esa sesión. Una vez elegido el directorio, tras pulsar ok, se obtendría una pantalla como esta:

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En esta pantalla nos muestran enlaces a asuntos de interés referentes a Eclipse. Para entrar definitivamente en el área de trabajo basta con cerrar esta pestaña. En el siguiente apartado haremos una introducción al entorno de desarrollo.

5.3

Introducción a Eclipse

Ya tenemos preparado el entorno de desarrollo, que se compone del servidor de aplicaciones JBOSS y Eclipse con los plugins apropiados para el desarrollo de aplicaciones J2EE que serán desplegadas en JBOSS. En los siguientes temas veremos como crear aplicaciones Web y desplegarlas en JBOSS mediante Eclipse. En este apartado solamente veremos algunos aspectos generales de Eclipse. Eclipse, en su configuración inicial, tiene un aspecto como este:

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La parte central es donde se mostrará el contenido de los ficheros abiertos, y en el resto de partes de la pantalla, se muestran las distintas vistas posibles (cada pestaña es una vista). En el dibujo se ven a modo de ejemplo una pequeña explicación de dos vistas, la de "problemas" y la de "explorador de paquetes". Otro de los detalles importantes a tener en cuenta a la hora de usar Eclipse son las perspectivas. Una perspectiva en Eclipse es como una definición de la distribución y vistas de la pantalla. Por ejemplo, podemos tener una perspectiva para programar, otra para depurar, etc. La perspectiva que se muestra en el dibujo anterior es la de programación en Java. En el siguiente dibujo se muestra la perspectiva de depuración:

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Como se puede ver en esta imagen, la perspectiva de depuración tiene esta configuración en la que se muestran las vistas de depuración, de variables, de breakpoints, de consola, etc. Evidentemente, todas las vistas y perspectivas son configurables por el usuario del entorno. Entender esta organización de Eclipse es importante para saber sacarle partido al entorno. En siguientes temas ya veremos la utilización de Eclipse para desarrollar aplicaciones.

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