Programmiersprache

Die Forderung, daß ein Client des WebRC-Systems über das Internet von einem beliebigen Server geladen und auf beliebigen Plattformen ausführbar ist, führt zur Verwendung der Sprache Java der Firma SUN Microsystems, Inc. (s. [Mor96], [Sun96b]). Die zur Entwicklung benutzte Javaumgebung war das von SUN für nicht-kommerzielle Zwecke frei verfügbare Java Developement Kit (JDK) 1.1.
Laut SUN ist Java eine

,,...simple, object-oriented, distributed, interpreted, robust, secure, architecture neutral, portable, high-performance, multithreaded, and dynamic language.``

Die Features von Java im Einzelnen (auf der Basis von SUN's obiger Aussage):

• Simple
  Java basiert auf C++, verzichtet jedoch auf Pointer und ähnliche Datenstrukturen.
  Java bietet eine automatische Speicherverwaltung (memory allocation, freeing).
  Die vorgegebenen Java Befehle und Klassen bestehen aus einfachen, die jeweilige Funktion beschreibenden Worten.
• Object-Oriented
  Java unterstützt ausschließlich den objektorientierten Software-Entwurf.
  Objektorientierung bedeutet, daß ein Problem anhand der in ihm manipulierten Gegenstände analysiert wird. Diese Gegenstände werden Objekte genannt. Sie haben genau bestimmbare Eigenschaften, die in der Programmiersprache möglichst genau erfaßt werden sollen.
  Die Eigenschaften wiederum bestehen aus Daten und Funktionen. Die Daten beschreiben dabei den aktuellen Zustand des Objekts, während die Funktionen die mit diesem Objekt möglichen Arbeitsabläufe beschreiben. Die Funktionen ermöglichen also die Veränderung des Zustands eines Objekts. In Java werden sie Methoden (methods) genannt. Daten und Funktionen bilden zusammen also eine logische Einheit, das Objekt.
  Die Gesamtheit aller Objekte gleicher Eigenschaften wird Klasse genannt. Eine Klasse ist die abstrakte Beschreibung aller gleich strukturierter Datenobjekte. Ihre Definition beinhaltet sowohl die Beschreibung der Datenstruktur als auch die der Funktionen, die auf die Objekte dieser Klasse anwendbar sind.
  Um Klassen miteinander kommunizieren zu lassen, können sie Funktionen zur Manipulation von Objekten anderer Klassen beinhalten. Der Datenaustausch zwischen Objekten verschiedener oder gleicher Klassen wird ausschließlich über Funktionsaufrufe betrieben. Die so definierten Schnittstellen bilden die einzige Möglichkeit, von außen die Daten eines Objekts zu manipulieren. Diese Schnittstellen werden in Java interfaces genannt. Ihre Daten und Funktionen sind öffentlich (public). Die Funktionen dieser Schnittstellen können von anderen Klassen, die diese Klassen beinhalten, überschrieben werden.
  Daneben gibt es auch die Daten und Funktionen innerhalb einer Klasse, die nicht von außerhalb der Klasse manipuliert werden können. Sie werden in Java private genannt.
• Distributed
  Java ermöglicht durch die Verwendung spezieller Klassenbibliotheken die Kommunikation von Programmen über das Internet via TCP/IP Protokoll. Als Addressoperator werden dafür die üblichen URLs verwendet.
• Interpreted
  Java Klassen/Programme werden nach der Erstellung zunächst compiliert. Der so erzeugte Code, Bytecode genannt, wird dann auf Clientseite durch einen Interpreter ausgeführt.
• Robust
  Java ist so entworfen, daß Fehler (logische oder Syntax) nach Möglichkeit bereits in der Compilierphase entdeckt werden. Der Compiler findet z.B. Schreibfehler und überflüssigen Code.
• Secure
  Da Java für eine Netzwerkumgebung entworfen wurde, gelten hohe Sicherheitsanforderungen an Java Programme.
  Java Programme greifen nicht direkt auf den Speicher zu.
  Java Bytecode wird während der Ausführung auf unerlaubte Sprachkonstrukte geprüft.
  Während des Ladevorgangs werden die Zugriffsrechte eine Programms geprüft.
  Jedes Programm enthält ein eingebautes, konfigurierbares Sicherheitssystem.
  Der Zugriff auf das clientseitige Filesystem ist für Applets restriktierbar.
  Bei Datenübertragung über ein Netzwerk ist die Datenverschlüsselung nach modernen Methoden möglich.
  Zur Laufzeit eines Programms kann die Herkunft des Bytecodes über Zugriffsrechte entscheiden.
• Architecture Neutral, Portable
  Java Bytecode wird durch einen clientseitigen Interpreter ausgeführt. Der Interpreter ist an den jeweiligen Clientrechner angepaßt, sodaß der Java Bytecode keinen Rechnerspezifischen Restriktionen unterliegt.
• High-Performance
  Durch die Verwendung eines Interpreters ist die Performance eines Javaprogramms nicht so hoch wie die Ausführung des Hardware abhängigen Maschinencodes eines Programms. Laut Sun Microsystems ist der Unterschied jedoch kaum bemerkbar. Real ist dies jedoch von der Hardware abhängig, auf der der Vergleich stattfindet.
• Multithreaded
  Java ermöglicht die (quasi-)parallele Ausführung mehrerer Threads. Ein Javaprogramm kann also mehrere Programmflüsse, abhängig oder unabhängig voneinander ausführen (basierend auf C.A.R. Hoare's Monitor) (s. [Mor96]).
• Dynamic
  Zur Laufzeit eines Javaprogramms können zugehörige Klassen verändert oder neue Klassen erstellt und in das Programm eingebunden werden, ohne das eine erneute Übersetzung des gesamten Programms notwendig ist. Außerdem können für das Programm notwendige Klassen erst während der Laufzeit des Programms geladen werden. Diese Klassen müssen zum Start des Programms dem Programm nicht bekannt sein.

Insbesondere die Möglichkeiten des dynamischen Ladens der Klassen, der Remote Method Invocation (RMI) [Sun96a] und der Signed Jar Files werden im WebRC-System verwendet.
RMI ermöglicht die Ausführung von Methoden auf dem Server durch den Client. Das WebRC-System benutzt diese Technologie für die gesamte Kommunikation zwischen Server und Client.
Die Verwendung der Signed Jar Files ermöglicht den kontrollierten automatischen Zugriff des Client-Applets auf das clientseitige lokale Filesystem. So können Dokumente lokal auf Clientseite gespeichert und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden.
Die von Java verwendeten Sicherheitmechanismen ermöglichen eine relativ sichere Kommunikation zwischen Server und Client. So ist es Außenstehenden nicht ohne großen Aufwand möglich, auf der Basis der Programmiersprache in das WebRC-System einzudringen.