Эффективность используемых технологий

Подведя итог вышеприведенных глав, можно сказать, что клиентское приложение должно обеспечивать рекламодателя следующими функциями:

• · Установка приложения с вводом параметров и созданием файла настроек
• · Проигрывание рекламных кампаний, которые содержат:

Файлы изображений в форматах JPEG, PNG, BMP.

Файлы видео в форматах MPEG-4, AVI.

Адреса веб страниц для отображения.

• · Обновление списка рекламных кампаний с сервером
• · Загрузка необходимого контента
• · Взаимодействие с Ардуино
• · Сбор статистики о показах рекламных кампаний
• · Дистанционный вызов методов для обновления и завершения приложения
• · Поддержка многопоточности

Для реализации данных функций и разработки приложения был выбран язык Java. Данное решение обусловлено следующими сильными сторонами языка:

• 1. Встроенные методы многопоточности, что позволяет реализовать одновременное выполнение нескольких функций, таких как одновременная загрузка и показ рекламных кампаний.
• 2. На данном языке поддерживается написание клиентских приложений, которые могут передавать данные через интернет соединение. Передача данных через сеть в программе написанной на Java проводится в коде аналогичными методами, как и отправка данных в файл, что облегчает работу разработчику по интеграции с серверным приложением[8]
• 3. Встроенный сборщик мусора который проводит очистку оперативной памяти от не используемых объектов без вмешательства разработчика и как результат уменьшает утечку памяти в результате долгой работы программы[8]
• 4. Большой набор библиотек, написанных сторонними разработчиками на Java, которые необходимы для реализации вышеприведенных функций программы, такие как Jbittorrent, RMI, Java architecture for XML building (JAXB), Guice. О назначении указанных технологий будет разобрано далее.
• 5. Независимость языка от платформы, что может облегчить задачу переноса клиентского приложения на другую операционную систему отличающуюся от windows.

В качестве операционной системы, для которой реализована программа было выбрано семейство Windows по причине того, что рекламодатели на российском рынке чаще всего имеют устройства именно с этой операционной системой. Многие компании размещающие рекламу на своих устройствах, такие как QIWI, Сбербанк, АПИТ, КРОК имеют терминалы с операционной системой Windows различных версий. Вследствие того, что приложение предназначено для внедрения на российский рынок рекламных услуг именно данное семейство операционных систем было выбрано в качестве платформы, на которую устанавливается программа.

В качестве существующих компонентов на котором реализован показ медиа контента был выбран фреймворк Qt версии 4.8 и в качестве связки с Java приложением используется технология Java Native Interface (JNI). JNI позволяет программам написанным на языке Java исполнять функции скомпилированного кода, написанного на других языках, таких как С, С++, Visual basic. В Java присутствуют компоненты, поддерживающие воспроизведение и показ изображений, видео и веб сайтов такие как Java FX компоненты. Библиотека Java FX предоставляет методы для разработки графического интерфейса. Первоначально при разработке приложения предполагалось использовать именно эту технологию, но, при ее применении, выяснилось, что данные компоненты не освобождают оперативную память от неиспользуемых объектов. Вследствие этого при воспроизведении видео большого разрешения используемая память росла на 200 MB в час, что приводило к непредвиденному завершению приложения через 5−6 часов работы при объеме 4ГБ. Также при использовании Java FX Media выяснилось, что оно осуществляет огромную загрузку процессора и видео карты по сравнению с воспроизведением рекламных кампаний с использованием Qt. Qt является кросс платформенным фреймворком, использующим C++ для создание пользовательских интерфейсов и программного обеспечения. При разработке была использована версия 4.8, тогда как последняя версией является 5.3. Данный факт вызван ошибкой при отображении веб сайтов в связке с JNI, хотя при применении компонентов в наитивном приложении не вызывало ошибок. Применение Qt фреймворка показало лучшие результаты по производительности, чем использование Java FX компонентов. В частности при постоянном воспроизведении видео разрешения 1920*1080 длительностью 30 секунд показало использование меньшего процента работы процессора: на процессоре intel core i7 потребление снизилось с 34−30% до 5−7%, что показывает увеличение производительности как минимум в 4 раза. При использовании связки JNI+QT полный процесс работы приложения использовал не более 200 MB. Данный вывод был сделан с использованием программы Java Visual VM, которое показывает фактический размер занимаемый Java приложением без учета дополнительной потребляемой памяти Java Runtime Environment (Виртуальной машиной java). Истинный размер оперативной памяти задавался в параметрах запуска виртуальной машины java. Однако, использование Qt фреймворка для полного написания клиентского приложения было затруднительным по следующим причинам:

• · Для тесной интеграции с серверным приложением, которое, в свою очередь, было написано на языке Java, необходимо было использование технологии Java RMI, которое не поддерживается Qt. Использование С++ при разработке потребовало бы изменения серверного приложения, которое не входит в рамки разрабатываемого клиентского приложения.
• · Длительная компиляция кода, контроль за используемой памятью, трудность написания многопоточного приложения на Qt C++ усложнило бы разработку приложения.

Данные плюсы Java языка по удобности интеграции с серверным приложением и облегчению разработки и плюсы Qt C++ фреймворка в производительности привели к выбору гибридного решения, такого как одновременного использования Java языка для разработки алгоритмов работы приложения и C++ языка для написания части приложения, предназначавшегося для воспроизведения медиа контента.

В качестве технологий для реализации обмена данными через интернет были выбраны SOAP и RMI. Данное решение увеличивает надежность процесса коммуникации между клиентским и серверным приложением: RMI обеспечивает быстрый обмен данными по сравнению с SOAP т.к. использует потоковую передачу необходимых данных, в то время как SOAP, использует XML для этой цели, что увеличивает объем траффика. Однако при проведении эксперимента при использовании разных интернет провайдеров выяснилось, что иногда компании используют блокировку портов, используемых RMI делая использование данной технологии в данных сетях затруднительным. Соответственно было выбрано решение использовать две технологии сразу, оставив выбор на усмотрение пользователя: если он выбирает быстрый обмен данных и сеть предоставляет возможности по использованию методов RMI то пользователь выбирает remote method invocation для обеспечения соединения. Если же порты заблокированы провайдером, то пользователь может выбрать SOAP соединение.

Для обеспечения возможностью зашифровать данные, которые идут через интернет соединение был выбран Hypertext transfer protocol secure (HTTPS) в качестве защиты от утечки данных. HTTPS — протокол коммуникации с поддержкой Secure socket layer (SSL — уровень защищенных сокетов (перевод)) для шифрования данных. В языке Java существуют встроенные методы для обеспечения соединения через HTTPS, включая функции для выбора алгоритма шифрования и настройки приватных и публичных ключей. При использовании технологии SOAP для обеспечения безопасного соединения требовалась XML web services security (XWSS — безопасность для веб сервисов использующие XML (перевод)) авторизация. При ее использовании серверное приложение предоставляет доступ к выполняемым методам только после авторизации приложения путем предоставления имени пользователя и пароля для доступа. Эксперимент показал, что таким образом достигается шифрование информации об устройстве и деталях рекламных кампаний, при обмене ими между серверным и клиентским приложением.

Для обеспечения функции хранения статистики о показах было принято решение использовать реляционную базу данных SQLite. Данный способ хранения обеспечивает быстроту отклика (сбор информации для посылки статистики на сервер занимает 15 миллисекунд при 2000 строк данных; Запись в локальную базу данных о статистике занимает 7 миллисекунд при 2000 строк данных), удобность интеграции через встроенные функции java, используя драйвер для этой базы данных. Также по сравнению с текстовым файлом обеспечивает удобную запись данных, используя SQL запросы, тогда при записи в текстовый файл понадобилось бы производить постоянное открытие и закрытие потока записи в него.

При загрузке медиа контента решено было использовать библиотеку JBittorrent для обеспечения загрузки файлов с использованием Bittorrent протокола. При использовании данного протокола передачи файлов достигается максимальная скорость передачи, при расположении загружаемого файла на нескольких хранилищах, по сравнению с потоковой передачей данных, где поток загрузки ограничен скоростью отправки файла с сервера [9]. Также данный протокол позволяет продолжить загрузку файла при разрыве соединения, что часто бывает при работе мобильного интернета, который используют компании для размещения своих устройств, при отсутствии проводного интернета. Таким образом, данный протокол является наиболее подходящим решением для загрузки медиа контента.

Для упрощения разработки и тестирования программы были использованы библиотеки Guice и JUnit. Guice является открытым программным фреймворком для платформы Java предоставляющий реализацию паттерн внедрения зависимости (Dependency injection pattern). Данный шаблон позволяет упростить процесс создания объектов классов, что в свою очередь упростило разработку программы. При автоматическом тестировании приложения использовалась библиотека JUnit. Junit — фреймворк для тестирования, ориентированный на программистов, который позволяет написание тестов для проверка кода. При разработке были написаны Junit тесты для проверки функций и методов на корректность, что позволило уменьшить количество ошибок в программе.

Использование данных технологий в программе позволило обеспечить разработку и выполнение вышеприведенных функций. Цель использования вышеперечисленных технологий заключаются в обеспечении высокой производительности, поддержки многопоточной архитектуры, быстроты загрузки медиа контента, безопасной передачи данных, а также облегчения процесса разработки и тестирования.