Spring: el framework para aplicaciones Java complejas

En 2002, en su libro “Expert One-on-One J2EE Design and Development”, el desarrollador australiano Rod Johnson presentó el código del framework de Java Interface 21 que había escrito específicamente para sus propios proyectos. Sobre la base de este código, Johnson desarrolló, junto con otros programadores, el framework Spring, que saldría al mercado por primera vez bajo la licencia libre Apache 2.0 y, hasta la fecha, es una de las soluciones más populares para el desarrollo de aplicaciones empresariales en Java. Así, este framework de código abierto contrarresta las debilidades y limitaciones del entorno de desarrollo estándar J2EE (hoy conocido también como “Java Plattform”) y el modelo de componentes Enterprise JavaBeans (EJB), reduciendo significativamente su complejidad.

Spring Framework simplifica el desarrollo de aplicaciones Java, independientemente de si se trata de aplicaciones web ordinarias o sin conexión web. Sus mayores ventajas son un código fuente más simplificado y una menor dificultad en los ajustes. Con el fin de ofrecer al programador dichas comodidades, el framework se basa en los siguientes principios, como explica Rod Johnson en su libro:

• Dependency Injection (DI): en el contexto de la programación orientada a objetos, la inyección de dependencias es un organismo externo que regula de antemano las dependencias de los objetos. Para este fin, Spring Framework utiliza los componentes JavaBeans. Entre otras cosas, estos actúan en Java como un contenedor para la transmisión de datos, por lo que, en Spring, se utilizan como una plantilla para todos los recursos gestionados (“beans”).

• Programación orientada a aspectos (AOP): opcionalmente, con el fin de aumentar la modularidad de las aplicaciones orientadas a objetos, Spring proporciona un enfoque de programación orientada a aspectos con el lenguaje AspectJ. Con esto, es posible estructurar sintéticamente los aspectos, esto es, aquellos elementos transversales inevitables en sistemas complejos. Esto tiene la ventaja de que el código del programa se separa de procesos técnicos como solución de errores, validación o seguridad.

• Plantillas: en Spring, las plantillas son clases para diferentes interfaces de programa que simplifican el trabajo con API proporcionando la gestión automática de recursos, el tratamiento uniforme de errores y otras facilidades de asistencia técnica.

El hecho de que se cumplan los principios anteriormente mencionados es lo que permite a Spring Framework recurrir a los objetos POJO (Plain Old Java Objects) para el desarrollo de aplicaciones Java Enterprise. A diferencia del proyecto Enterprise JavaBeans (EJB), estos objetos se ejecutan en casi cualquier entorno y, por lo tanto, no necesitan un servidor de aplicaciones específico que soporte al contenedor EJB -soluciones como Tomcat resultan perfectamente adecuadas. Para poder utilizar Spring, se requiere el Java SE Development Kit (SDK).

Gracias a su estructura modular para el desarrollo de las más diversas aplicaciones en Java, Spring resulta la elección perfecta. Con Spring, los desarrolladores tienen a su disposición alrededor de 20 módulos y, además, pueden elegir libremente cuáles de los componentes utilizar para sus aplicaciones y cuáles no. En la arquitectura estándar, los diferentes módulos se dividen en seis categorías principales:

• Core Container: el contenedor núcleo proporciona los módulos básicos: spring-core, spring-beans, spring-context, spring-context-support y spring-expression. Con esto, Core y Beans forman la columna vertebral del framework, conteniendo la función de inyección de dependencia y soportando los objetos POJO, por ejemplo. El módulo Context hereda sus características del módulo Beans y puede complementarlas con funciones para la internalización o para la carga de recursos. Adicionalmente, es compatible con funciones de Java Enterprise como EJB y JMX (Java Management Extensions). Context-support facilita la integración de bibliotecas de otros proveedores en Spring. Spring-expression contiene el Spring Expression Language (SPeL), una extensión del Unified Expression Language de la especificación JSP-2.1 (Java Server Pages).

• AOP e instrumentación: para habilitar la programación orientada a aspectos, el Spring Framework contiene el módulo spring-aop, así como el módulo spring-aspects para la integración del anteriormente mencionado lenguaje AspectJ. El componente spring-instrument permite instrumentalizar clases Java, es decir, cambiar el tiempo de ejecución del código de bytes y añadir implementaciones de ClassLoader para diferentes servidores de aplicaciones.

• Mensajería: para servir como base a las aplicaciones basadas en mensajes, Spring Framework cuenta con algunas de las funciones de encriptación del proyecto Spring Integration como, por ejemplo, “Message”, “MessageChannel” o “MessageHandler”. Dicho módulo tiene el nombre de spring-messaging.

• Data Access/Integration: los módulos de esta categoría están diseñados para ofrecer a las aplicaciones Java los instrumentos necesarios para que interactúen con otras aplicaciones, así como para controlar el acceso a los datos. Por ejemplo, el módulo spring-jdbc pone a disposición una capa de abstracción que define la manera en la que un cliente accede a la base de datos y ahorra la complicada codificación típica de JDBC. Por su parte, spring-orm ofrece capas de integración para acceder a bases de datos relacionales en las populares interfaces ORM. Otros componentes son spring-tx (soporta la gestión programática de transacciones para todas las clases y POJO), spring-oxm (capa de abstracción para el mapeo de objetos o de XML) y spring-jms, un módulo con características para la producción y el procesamiento de mensajes. 

• Web: en esta categoría se encuentran los módulos específicos para las aplicaciones web: spring-web, spring-webmvc y spring-websocket. Adicionalmente, esta aplicación de Java ha añadido las funciones típicas de integración orientada a la web como una función de carga para datos múltiples (multipart) o un cliente HTTP. El módulo spring-webmvc también se conoce como web servlet y es quien contiene las implementaciones de Spring para la ejecución del patrón de arquitectura modelo-vista-controlador (MVC) y de los servicios web REST.

• Test: el módulo spring-test permite comprobar la funcionalidad de los componentes de tu aplicación Java. Así, con la ayuda de frameworks adicionales como JUnit o TestNG, puedes realizar pruebas unitarias o unit tests (centrándote en un solo componente) así como pruebas de integración.

Desde sus inicios, Java, así como sus tecnologías relacionadas, fue concebido para su implementación en el desarrollo web. A pesar de las dificultades iniciales a las que se enfrentó, entre ellas la escasa compatibilidad con los navegadores más antiguos, la insuficiente velocidad de banda ancha de las conexiones privadas y la impericia de la potencia de cálculo de los antiguos ordenadores, este lenguaje de programación logró florecer a finales de los años 90. En los primeros días de la World Wide Web, los applets de Java gozaban de gran popularidad. Los applets son aplicaciones escritas en Java que se ejecutan en el navegador utilizando entornos de tiempo de ejecución adecuados y que pueden interactuar con el usuario sin tener que enviar datos al navegador. Sin embargo, debido a sus intensivas demandas de recursos, estas no resultaban siempre muy prácticas. Con el auge de los dispositivos móviles, que no soportan los applets de los navegadores, los elementos web interactivos han desaparecido completamente de la escena.

Mientras que Java demostró relativamente pronto ser un fracaso en el frontend, este lenguaje de programación se ha convertido en un elemento de gran importancia en el lado del servidor, siendo sus escenarios de aplicación muy diferentes. Desde servlets, los equivalentes a los applets en el servidor, hasta complejas soluciones empresariales como middleware, software bancario o sistemas de gestión de contenidos, hoy en día, y siempre y cuando lo permita el presupuesto, Java y sus tecnologías son más demandadas que nunca. Por otro lado, debido a sus ventajas en términos de costes y tiempo, el lenguaje de programación PHP es utilizado para alrededor de las tres cuartas partes de la totalidad de webs del mundo. Sin embargo, para aquellos desarrolladores web que aún trabajan con Java, Spring es un framework que proporciona las estructuras necesarias y simplifica considerablemente el proceso de trabajo. Las ventajas de las aplicaciones web Java son, entre otras, su independencia de plataforma y su capacidad de integración con el software y los procesos corporativos, así como su estructura clara.

Spring es reconocido como un framework ligero para aplicaciones Java, ya que no es necesario modificar casi ninguna parte del código fuente para beneficiarse de sus numerosas ventajas. Entre otras cosas, Spring representa una opción de simplificación en cuanto a la gestión de transacciones, interfaces y al acceso a la base de datos. La facilidad para realizar pruebas unitarias y de integración es una de las razones por las que este framework goza de gran popularidad. Sin embargo, el punto central es, sin duda, la renuncia a componentes específicos de la plataforma y no estándar, que convierte a Spring en portátil e independiente de los servidores de aplicaciones en gran medida. Por esta razón, se puede utilizar simplemente como un metaframework en el que se pueden integrar otros frameworks o componentes externos. Un ejemplo de aplicación típico es el desarrollo de un backend sobre la base de Spring, para asociarlo a un frontend creado con un framework UI como Twitter Bootstrap. Spring es una solución competente, especialmente para la implementación de aplicaciones Business complejas. Para las empresas, este entorno de trabajo es, desde hace años y como Java, una excelente solución para aplicar las tecnologías necesarias. A diferencia de los frameworks web más simples, como el competidor proyecto Apache Struts, el uso de Spring no se restringe a aplicaciones web, sino que también permite el desarrollo de soluciones de escritorio nativas. Para aplicaciones simples, ya sean online u offline, Spring (y Java) resultan menos adecuadas, incluso cuando es posible la realización de este tipo de productos.

Si estás a punto de comenzar con el desarrollo de tu próximo gran proyecto y buscas un framework adecuado, deberás considerar Spring como opción, en particular, si Java es parte de tu repertorio, pues, gracias a su gran colección de módulos flexibles, este entorno de trabajo simplifica el trabajo en gran medida. Así, obtendrás una estructura base de alto rendimiento que no necesita modificarse demasiado y, de esta forma, podrás concentrarte en el desarrollo de la lógica de tu negocio. Puedes descargar y probar el framework desde su repositorio oficial en GitHub en cualquier momento.

• Lógica aplicable con POJO
• Código base listo que requiere pocos (o ningún) cambio
• No se necesita un servidor de aplicaciones
• Permite pruebas unitarias y de integración
• Arquitectura MVC
• La programación orientada a objetos es posible con AspectJ
• Inyección de dependencia (regulación de la dependencia externa)
• Gestión programática de transacciones