Для ускорения процесса разработки java-приложения широко используют библиотеки (java library) и фреймворки (java framework). С точки зрения Java библиотека представляет собой файл jar, используемый для определения бизнес-логики программы и построения интерфейсной части. Библиотеку необходимо определенным образом прописать в CLASSPATH и подключить к приложению.

Фреймворк (framework) в переводе с английского означает каркас (структура). Java framework — это программная платформа, определяющая архитектуру построения приложения и облегчающее разработку и объединение разных компонентов большого программного проекта.

Использование java фреймворка в разработке web-приложения является каркасным подходом к архитектуре программы, где любая конфигурация программы состоит из двух частей: постоянная часть (каркас приложения), не меняющийся от конфигурации к конфигурации, и переменная часть — сменные модули, определяющие бизнес-логику и интерфейс приложения.

Различие между библиотекой и фреймворком

Основное отличие фреймворка от библиотеки заключается в том, что java библиотека может быть использована в приложении как набор подпрограмм близкой функциональности, не влияя на архитектуру программного продукта и не накладывая на неё никаких ограничений. В то время как java framework определяет правила построения архитектуры приложения, задавая на начальном этапе разработки поведение по умолчанию. Также фреймворк может взаимодействовать с большим числом разных по тематике библиотек.

Другое ключевое отличие фреймворка от библиотеки заключается в инверсии управления. Так при обращении к библиотеке управление получает один из методов класса после вызова. Во фреймворке пользовательский код может реализовывать конкретное поведение, встраиваемое в более общий, абстрактный код фреймворка. При этом фреймворк вызывает функции класса пользовательского кода.

Фреймворк Java Server Faces (JSF), описание

Web framework JSF (Java Server Faces) написан на Java и предназначени для web-приложений. Он существенно облегчает разработку пользовательских интерфейсов для Java EE приложений. Данный web framework основывается на использовании компонентов в отличие от прочих MVC-фреймворков, которые управляются запросами. При использовании классов JavaBean состоянием визуальных компонентов можно управлять : сохранить значение при переходе пользователя на другую страницу, и затем восстанавить, при возвращении назад.

Широкое распространение для формирования интерфейса в JSF получили технологии JSP и Facelets.

Платформа Java Server Faces включает:

набор API для :
- представления компонент пользовательского интерфейса и управления их состоянием,
- обработки событий,
- валидации поступаемой информации,
- определения правил навигации,
- поддержки интернационализации (i18n),
- поддержки доступности (accessibility).
специальную библиотеку JSP тегов для определения интерфейса JSF на JSP странице.

В последнем на данный момент релизе JSF 2.2 от 21.05.2013 выполнена поддержка различных атрибутов HTML 5 и объединение с Java EE 7. В JSF 2.0 в качестве обработчика представления используется технология Facelets которая пришла на замену JSP.

Подробное описание web framework'а JSF представлено в разделе WEB технологии.

Фреймворк Stuts2, описание

Web framework Struts2 поставляется с открытым исходным кодом и предназначен для создания WEB-приложений в технологии Java2EE. Основой Struts является Java Servlet API, который он расширяет. В архитектурном плане данный фреймворк реализует, или, точнее, дает возможность реализовать шаблоный подход MVC. Struts2 имеется чёткое разделение моделей бизнес-логики, представления HTML-страницы и контроллера, отвечающего за передачу данных от модели к представлению и обратно.

Framework Struts2 включает стандартный контроллер — сервлет ActionServlet и различные средства для управления страницами представления (действия, интерцепторы). Разработчик приложения отвечает за написание кода модели и формирование конфигурационного файла struts-config.xml, который связывает воедино модель, представление и контроллер.

Запросы из браузера поступают на сервер (контроллер) в виде «action» (действия), определённых в конфигурационном файле. Когда контроллер получает запрос, он передаёт его соответствующему action-классу. Последний взаимодействует с кодом модели и, согласно правилам навигации, определяет страницу для отправления клиенту. Информация передаётся между моделью и представлением в виде особых JavaBeans. Богатая библиотека тегов позволяет получать данные из бинов и записывать их без Java-кода.

Web framework Struts2 поддерживает интернационализацию i18n, облегчает валидацию данных полученных из веб-формы и предоставляет механизм использования шаблонов «tiles».

Struts2 не является доработкой предыдущей версии Struts, это абсолютно новый фреймворк построенный на основе Webwork с использованием Model-View-Controller (MVC).

Подробное описание web framework'а Struts2 представлено в разделе WEB технологии.

Фреймворк Google Web Toolkit, описание

Google Web Toolkit (GWT) — это свободный Java фреймворк, обеспечивающий WEB разработчикам создание Ajax-приложений. Основная особенность GWT - это компиляция исходного Java-приложения в JavaScript реализацию (при желании с обфускацией). Фреймворк позволяет почти всю разработку клиента и сервера реализовать на основе Java, и лишь на последнем этапе создать соответствующие JavaScript'ы.

Используя framework GWT, можно быстро разрабатывать и отлаживать AJAX приложения на языке Java с использованием инструментария отладки Java.

GWT включает XML парсер, поддерживает интернационализацию и интеграцию с JUnit, включает интерфейс для удаленного вызова процедур, содержит небольшой пакет виджетов для разработки элементов графического интерфейса пользователя (GUI). Большой набор визуальных компонентов типа GXT (Ext-GWT), SmartGWT позволяют существенно упростить и ускорить разработку интерфейсной части WEB-приложения.

IDE разработки WEB-приложений, как правило, имеют соответствующие плагины для работы с GWT. Отладка GWT-приложения разделена на две части. Отладка серверной части приложения осуществляется как отладка обычного Java WEB приложения. Для отладки же клиентской части понадобится gwt dev-plugin для браузера.

Подробное описание фреймворка GWT с инcталляцией плагина GWT SDK в IDE Eclipse представлено на странице Фреймворк GWT.

Фреймворк Spring, описание

Spring — это универсальный фреймворк с открытым исходным кодом для платформы Java. Также существует фреймворк и для платформы .NET, названный Spring.NET.

Несмотря на то, что Spring не обеспечивает какую-либо конкретную модель программирования, он получил широкое распространёние в Java-сообществе главным образом как альтернатива и замена модели Enterprise JavaBeans.

Spring был выпущен под лицензией Apache 2.0 license в июне 2003 года. Релиз Spring 3.1 вышел в декабре 2011. Текущая версия — 4.2.

Spring обеспечивает бо́льшую свободу в проектировании; кроме того, он предоставляет хорошо документированные и лёгкие в использовании средства решения проблем, возникающие при создании приложений корпоративного масштаба.

Особенности ядра Spring позволяют использовать его в любом Java-приложении. Существует множество расширений и усовершенствований для построения WEB приложений на платформе Java Enterprise Edition. По этим причинам Spring приобрёл большую популярность и признаётся разработчиками как стратегически важный фреймворк.

Наиболее известен Spring как источник расширений функциональности (свойств), нужных для эффективной разработки сложных бизнес-приложений вне тяжеловесных программных моделей. Этот фреймворк предлагает последовательную модель и делает её применимой к большинству типов приложений, которые уже созданы на основе платформы Java. Считается, что Spring реализует модель разработки, основанную на лучших стандартах индустрии, и делает её доступной во многих областях Java.

Более подробно с описанием Spring можно познакомиться на странице Википедии.

Библиотека Hibernate, описание

Библиотека Hibernate предназначена для решения задач объектно-реляционного отображения (object-relational mapping — ORM) при программировании на Java. Она относится к свободно программному обеспечению с открытым исходным кодом (open source), распространяемое на условиях GNU Lesser General Public License.

Hibernate предоставляет легкий в использовании каркас для работы с объектно-ориентированной моделью данных в традиционных реляционных СУБД. Библиотеку можно использовать как в процессе проектирования системы классов и таблиц «с нуля», так и для работы с уже существующей базой данных.

Hibernate не только обеспечивает связь между классами Java и таблицами базы данных, а также соответствие типов данных Java с типами данных SQL, но также предоставляет средства для автоматической генерации и обновления набора таблиц, построения запросов и обработки полученных данных. Таким образом, библиотека позволяет значительно уменьшить время разработки, которое обычно тратится на ручное написание SQL-запросов с использованием JDBC-кода.

Одним из основных достоинств Hibernate является автоматическая генерация SQL-запросов и обработка результирующего набора данных по преобразованию объектов (сериализация объектов), максимально облегчая перенос (портирование) приложения на любые базы данных SQL. То есть, Hibernate обеспечивает прозрачную поддержку сохранности данных (persistence) для «POJO» (Plain Old Java Object). POJO класс Java содержит только поля, без дополнительной логики их обработки, и доступ ко всем полям осуществляется только через методы get/set. Пример простого класса POJO приведен на странице описания компонента JavaBean.

Более подробное описание библиотеки Hibernate с инcталляцией плагина Hibernate Tools в IDE Eclipse представлено на странице Библиотека Hibernate.

Библиотека Swing, описание

Библиотека Swing предназначениа для создания графического интерфейса desktop'ых приложений, разрабатываемых на языке Java. Swing был создан компанией Sun Microsystems и содержит ряд графических компонентов (widget), таких как кнопки, поля ввода, таблицы и т.д.

Swing относится к библиотеке классов JFC (Java Foundation Classes), которая представляет собой набор библиотек для разработки графических оболочек. В состав JFC входят, в частности, библиотека Java 2D и первая библиотека Java для создания пользовательских интерфейсов AWT (Abstract Window Toolkit).

Начиная с версии Java 1.2 (1998 год) Swing включён в Java Runtime Environment.

Look and Feel

Архитектура Swing разработана таким образом, что можно изменять «look and feel» (L&F) приложения. «Look» определяет внешний вид компонентов, а «Feel» — их поведение. JRE предоставляет следующие L&F:

CrossPlatformLookAndFeel — родной для приложений Java L&F, иначе называется Metal; используется по умолчанию и обеспечивает стандартное поведение компонентов и их внешний вид, вне зависимости от платформы.
SystemLookAndFeel — родной для системы L&F; системный L&F определяется во время выполнения. Для Windows используется «Windows» L&F, который имитирует особенности конкретной системы, на которой запущен. Для Linux и Solaris используется «GTK+», если установлен GTK+ 2.2 или более поздняя версия, в противном случае используется «Motif».
Synth — это основа для создания собственных L&F.
Multiplexing — предоставляет возможность использования различных L&F одновременно.

Таким образом, компоненты Swing поддерживают специфические динамически подключаемые виды и поведения (plugable look-and-feel), благодаря которым возможна адаптация интерфейса приложения к графическому интерфейсу платформы. То есть к компоненту можно динамически подключить другой, специфический для операционной системы. Таким образом, приложения, использующие Swing, могут выглядеть как "родные" приложения для данной операционной системы.

Сравнение с AWT

Swing предоставляет более гибкие интерфейсные компоненты, по сравнению с более ранней библиотекой AWT. В отличие от AWT, компоненты Swing разработаны для кросс-платформенной работы, в то время как компоненты AWT повторяют интерфейс исполняемой платформы без изменений.

AWT использует только стандартные элементы операционной системы (ОС) для отображения, то есть для каждого элемента создается отдельный объект ОС (окно), в связи с чем, AWT не позволяет создавать элементы произвольной формы (возможно использовать только прямоугольные компоненты). Элементы управления на основе AWT всегда отображаются поверх Swing-элементов, т.к. все Swing компоненты отображаются на поверхности контейнера.

Принцип Lightweight

Принцип «Lightweight» означает, что Swing компоненты прорисовываются самими компонентами в родительском окне (например, на JFrame), без использования компонентов операционной системы. В отличие от «тяжелых» компонентов AWT, Swing приложение может иметься только одно окно.

В приложении могут сочетаться компоненты Swing и AWT. Но это может порождать некоторые проблемы — в частности, компоненты AWT всегда перекрывают Swing элементы, а также закрывают собой всплывающие меню JPopupMenu и JComboBox. Для предотвращения этого, у данного типа компонентов имеются методы setLightWeightPopupEnabled (boolean), позволяющие запретить использование «легковесных» всплывающих элементов. При установке данного свойства в true AWT элементы не будут перекрывать меню.

Основным минусом таких «легковесных» (lightweight) компонентов является относительно медленная работа. Положительная сторона — универсальность интерфейса созданных приложений на всех платформах.

Описание библиотеки Swing более подробно с примерами рассматривается на странице Библиотека Swing

Библиотека SWT, Standard Widget Toolkit

Информация о SWT и ее использования в java-приложениях рассматривается на странице Библиотека SWT