（通信与信息系统专业论文）eservice接口行为分析及其在服务组合中的应用.pdf

北京由f 电人辛婶。i 论文摘竖 摘要 近年来，w e b 服务及其应用已经成为互联网发展一个主要趋势和 研究的重点。w e b 服务研究和应用的重点是通过服务组合的方式把松 散的w e b 服务连接起来构建新应用和服务。但是服务的组合涉及多个 方面的问题，如组合服务的流程描述，服务接口的描述，服务的发现 和匹配，服务的交互，服务的自动组合等，虽然在研究和工业领域已 经有很多的工作和成果，但是还存在很多问题使服务组合在实际应用 中受阻，如接口描述不完整导致服务查找不够精确。论文的工作主要 包括以下几个方面： ( 1 ) 服务的交互往往是一个具有状态信息的会话过程，因此接口 的行为特征不仅仅限于静态行为，还要描述服务是如何参与到交 互一一动态行为。服务接口的描述是服务查找和组合基础，描述能力 的强弱直接影响到其他的能力。针对这个问题，本文提出一个基于自 动机的服务行为接口描述方法，并通过行为接口来检查两个接口之间 的交互是否是一致的，称为接口兼容检查。通过接口兼容，可以直接 在接口的动态行为这个层次对接口行为进行检查，因此可以应用于组 合的查找和匹配，在传统方法基础上提供查找的精确度，在组合过程 中对组合服务提供设计时的检查和验证等。 ( 2 ) w e b 服务的交互环境是i n t e r n e t ，i n t e r n e t 没有全局时钟， 交互协议也不是同步，因此w e b 服务的交互是异步消息交互。针对异 北京朗j 屯人中博i 论上 步环境下，服务交互行为是小可判定的这个特性，本文应用协议兼容 的可同步条件来研究接口之间的交百。通过分析，得到了异步环境下 保证满足可同步条件的接口兼容方法，并证明了这个方法是充分而且 完备的。 ( 3 ) 平面的自动机行为模型在描述实际的服务行为时存在一些 缺陷，这影响了它的应用，比如：状态数很多，对某些语言结构不支 持等。为了解决接口兼容在实际应用中的瓶颈，我们提出了采用基于 s t a t e c h a r t s 的结构化自动机来描述行为接口。结果表明，结构化自动 机可以明显减少状态数目，有效减少复杂度，对某些复杂的行为结构 提供直接支持。而且，结构化自动机的另一个优点是可以不必平铺自 动机就可以分析接口行为，比如接口兼容检查和可同步条件检查，为 接口兼容的应用进一步铺甲了道路。 关键词：w e b 服务；服务组合；接口形式化；接口兼容；行为接1 3 ； 协议验证 北尿邮电人学蚺i 呛上a b s t r a c l a b s t r a c t r e c e n t l y w e bs e r v i c eh a sb e c o m et h em a i nt r e n da n dr e s e a r c hf o c u s o fi n t e m e t t h ek e yo fw e bs e r v i c e a p p l i c a t i o ni s t oc o n s t r u c tn e w a p p l i c a t i o na n ds e r v i c eb yc o n n e c t i n gl o g i c a l l yw e bs e r v i c e sw i t hs e r v i c e c o m p o s i t i o n h o w e v e r , s e r v i c ec o m p o s t i o ni sn o to n l yt h ee n u m e r a t i o no r s e to ft h es e r v i c e s ，b u td e a lw i t hm a n yo t h e rt e c h n o l o g i e s ，s u c ha st h e d e s c r i p t i o no fc o m p o s i t o np r o e e s s s ，t h ei n t e r f a c ed e s c r i p t i o no fs e r v i c e ， s e r v i c ed i s c o v e r ya n df u n c t i o nm a t c h ，s e r v i c ei n t e r a c t i o na n da u t o m a t i c c o m p o s i t i o n t h e r ea r el o t so fa c h i e v e m e n ti nr e s e a r c ha n di n d u s t r y , b u t s t i l l a m b i g u i t yb l o c k s t h ea p p l i c a t i o no fw e bs e r v i c ea n ds e r v i c e c o m p o s i t i o n t h em a i nc o n t r i b u t i o n sa r ea sf o l l o w s ( 1 ) t h es e r v i c ei n t e r a t i o n ( s u c ha ss e s s i o no r i e n t e ds e r v i c e ) a l w a y si sa s t a t e f u la n dl o n g l a s t i n gm e s s a g ee x c h a n g ec o n v e r s a t i o n s ot h es t a t e l e s s s t a t i ci n t e r f a c ed e s c r i p t i o ni su n s u f f i c e n ta n dw en e e dt ok n o wh o wt h e s e r v i c eo p e r a t i o n sc a l lb ec h o r e o g r a p h e di nt h ec o n t e x to fam e s s a g e e x c h a n g ei nw h i c hw e bs e r v i c ep a t t i e i p a t e s m o r ep r e c i s e l yw ea i mt o d e s c r i b et h ee x e m a l l yo b s e r v a b l eb e h a v i o ro fw e bs e r v i c e w h i c hc a l l e d 勰 b e h a v i o ri n t e r f a c e t h ef o c u so fb e h a v i o ri so nt h et e m p o r a la n dl o g i c d e p e n d e n c i e sa m o n gt h em e s s a g e ss e r v i c ee x c h a n g e sw i t l lo n eo rm o r e o t h e rs e r v i c e s al i g h t w e i g h ti n t e r f a c ef o r m a l i s mb a s e do na u t o m a t ai s p r o p o s e dt om o d e lt h eb e h a v i o ri n t e r f a c eo fw e bs e r v i c e t h ef o r m a l i s m l l i 北康邮电人宁博i 论卫 a b s ”a c t s u p p o r t s t h ei n t e r f a c e c o m p a t i b i l i t y c h e c kb e t w e e nt w oi n t e r f a c e s t r a d i t i o n a li n t e r f a c ec o m p a t i b i l i t yc h e c ka l g o r i t h mh a sl i m i m t i o nt os e s s i o n o r i e n t e ds e r v i c e an e wa l g o r i t h mc o m pb a s e do nt h e “o p t i m i c a l m e t h o d i sp r o p o s e dw h i c hp r e c i s e l yd e f i n ea n dp r u n et h eb e h a v i o ro fc o m p o s i t i o n a u t o m a t a t h ec o m pa l g o r i t h mc a nb eu s e dt oi m p r o v et h ep r e c i s i o no f s e r v i c ed i s c o v e r ya n dp r o v i d et h e “d e s i g n t i m e c h e c ka n dv a l i d a t ef o r c o m p o s i t i o n ( 2 ) t h ei n t e m e t , w h i c hi st h ee n v i r o n m e n to fw e bs e r v i c em e s s a g e e x c h a n g e ，h a s1 1 0g l o b a lc l o c ka n dt h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o li sn o t s y n c h r o n o u s s ot h ep m t i c a lm e s s a g ei n t e r a c t i o no fw e bs e r v i c ei s a s y n c h r o n o u s t h eb e h a v i o ro fs e r v i c ei n t e r a t i o nu n d e ra s y n c h r o n o u s m e s s a g ei su n d e c i d e a b l e w ea d o p tt h e “s y n c h r o n i z a b l ec o n d i t i o n u s e di n p r o t o c o lc o m p a t i b i l i t ya n da n a l y s et h ec o m p o s i t i o na u t o m a t ab e h a v i o ro f c o m pa l g o r i t h m a tl a s tam e t h o di s p r o p o s e dt o e n s u r et h e s y n c h r o n i z a b l ec o n d i t i o n o fc o m p o s i t i o na u t o m a t aa n dt h ep r o v ei s p r o v i d e d ( 3 ) t h ef i a ta u t o m a t ab e h a v i o rm o d e lh a sl i m i t a t i o no nd e s c r i p t i o no f p r a t i c a lb e h a v i o ri n t e r f a c eo fs e r v i c e ，s u c ha st h em a s so fs t a t e s ，a n d i n a d e q u a t es u p p o r to nl a n g u a g es t r u c t u r e i no r d e rt or e s o l v et h e s e q u e s t i o n s ，w ep r o p o s e da s t r u c t u r e da u t o m a t a b a s e do ns t a t e c h a r t st o m o d e lb e h a v i o ri n t e r f a c e t h es t r u c t u r e da u t o m a t ac a nr e d u c es t a t en u m b e r a n dc h a r t sc o m p l e x i t ye f f e c t i v e l yf u r m o r e ，t h ei m p r o v e da l g o r i t h mo f l v 北爪邮电人学博i 论立a b s t r a c t i n t e r f a c ec o m p a t i b i l i t yc h e c ka n d “s y n c h r o n i z a b l ec o n d i t i o n l i sp r o p o s e d t oa p p l i e do ns t r u c t u r e da u t o m a t aw i t h o u tn e e dn o tf l a tt h es t r u c t u r e d a u t o m a t a k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ；s e r v i c ec o m p o s i t i o n ；i n t e r f a c ef o r m l i s m ； i n t e r f a c ec o m p a t i b i l i t y ；b e h a v i o ri n t e r f a c e ；p r o t o c o lv a l i d a t e v 北京邮屯人学蚪论卫 l 铡i f 录 图目录 图i - 1 人与人之间的依赖关系 图1 - 2 延伸的服务之间功能依赖 图1 3 网民文化程度分布。 图l - 4s o a 架构的三元素 ：! ： 9 图l - 5 会话类服务举例：涉及第三方支付平台的c 2 c 商务模式1 l 图l _ 6 会话类服务举例：第三方支付平台的接口行为特征1 3 图2 - 1 基于接口兼容检查的组合模型2 7 图2 2 简化的旅行代理业务的f s m 模型3 0 图2 - 3 简化的旅行代理业务的f s m 模型。3 4 图2 _ 4 环境定义举倒3 7 图3 - 1 组合自动机中的四种混合行为类型 图3 - 2 内部状态合并5 7 图3 - 3 自动机合并后形成新的。混合状态”( 黑色填充圆圈) 。5 7 图4 - 1 结构化状态机模型 图4 - 2 订单处理接口 图4 - 3 原子活动的模型转换示例 图4 4 复杂活动的模型转换示例 图4 - 5c o n t e x t 的模型转换示例 图4 - 6c o n t e x t 的模型转换示倒( 续) 图4 - 7c o n t e x t 定义代码 7 2 7 3 7 7 7 8 图4 1 8 转移查找算法鼬 图4 - 9 状态转移算# 邑弘 图4 - 1 0 接口兼容可同步条件检测算法8 7 图4 - 1 1t r a v e l a g e n t 状态图 图4 - 1 2t r a v e l a g e n t 状态图中b o o k s e a t 复杂状态的内部状态图9 i 图4 - 1 3t r a v e l a g e n t 状态图中t r i p o r d e r 复杂状态的内部状态图。9 l 图4 - 1 4t r a v e l e r 状态图 图4 - 1 5t r a v e l e r 状态图展开 9 2 9 3 图4 - 1 6a i r l i n e 状态图展开9 4 图4 - 1 7 服务接口行为分析和验证系统9 6 v 声明 独创件声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导r 进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮屯大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：皱赵逸蹴圃：缱垣 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文丁作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文不属于保密范围，适用于本授权书。 本人签名 导师签名l 期 学 北泵邮屯人学博 论上第一章缃论 第一章绪论 奉审首先对论文选题的原冈和背景进行总结和归纳，然后引出 论文丰要研究的内容并介绍论文的丰要贡献，最后介绍全文结构安 排。 1 1 引言 1 1 1 服务的社会社会的服务 服务的本质来源于人的社会属性 提到服务，人们会想到理发店的理发师给我们提供理发服务，饭店的服务员 和厨师为我们提供饭菜消食，宾馆服务员为我们整理房间打扫卫生提供客房服务， 澡堂，洗衣房，商场，游乐园，等等等等。这些都是人们日常生活中普通的不能 再普通的东西，我们几乎天天都接受着别人给我们的服务：学校上学、市场买菜、 公共汽车、自来水、煤气，总之句话，我们离不开别人的服务! 服务是丰体向 客体提供功能的一个活动过程，服务包括三个要素：提供服务的主体( 服务提供 者) 、接受服务的客体( 即服务接受者) 还有就是服务所提供的功能集合。服务 的主体和客体可以是人，也可以是某个社会实体，服务的功能则是主体和客体之 间的桥梁，表示一种需求的满足。 很明显，服务是具有功能性的。服务的功能性表现为服务必须有窖体所需要 的功能或者功能集合。客体和主体之间之所以有这种服务关系，是因为主体有客 体所需的功能。功能性是服务的最基本属性。 服务的本质来源于人的社会属性。我们知道，人是社会的人，人生活在社会 群体中，人们互相依赖互相依存，互相提供各i ，i 生存所需要的物和功能，并由此 衍生出社会分工的概念。人类的这种依存关系在具体的生活中以服务关系的方式 表现出来。总之，人的社会性体现在人总是不断的从别人那里接受服务。社会性 的产物一一社会分1 规定了人也总是从事某种服务他人或社会的职业。凶此，w 北柬邮电人中晰i 沦立 第一带绪论 以说服务关系是人类什会性最根本和最具体的体现，是人类最基奉的关系在社会 生活r 1 1 的体现。人与人之f n - 的f f 会话动总是绕着服务关系主扯行，服务存在人类 社会的仟何地方。作为人类依存性的一种直接的和具体的体现，服务继承了人类 的社会属性。 1 服务 图l 1 人与人之问的依赖关系 延伸的服务之 问功能依赖 服务 务 圈i - 2 延伸的服务之间功能依赖 服务的社会性源于人的社会性。从社会分工的角度看，人或社会实体总烛从 庶c ， 务，：洛l 臌， 庶届德趴 北京酣屯人中博i 论土第审绪论 事某种针会服务活动，同时也依赖别人或实体提供的什会服务，这种依赖关系直 接反映在服务上，比如衣食父母表达了人的最基本需求，人们在从事任何社会性 事务之前至少应该得到这些基本的需求，n 1 此人所能提供的服务和他的基本需求 足必然存在关系的。同样，仟何。个服务都不是蹴而就的，社会分上的本质就 是要把整个社会的事务交给不l 司的人和实体来完成，任何一个个体只是从事其中 很小的一部分，因此小同的社会分工之例必然存在依存关系。服务的社会性表现 在服务之间的相互依存关系，一个服务的完成总是会商接或间接地依赖到很多其 它服务，同时服务也和人类依存关系一样，具有复杂的网络和层次结构。另外还 可以衍生出一个词一一服务分工。服务分工可以等价于社会分工，每个服务都提 供各自的功能，参与到整个服务体系中，为其他服务所用。服务的社会性表现的 就是服务之间的依存关系，是服务作为社会的服务必需的基本属性。 服务的另外一个特点是具有交互性。作为一个社会活动，服务的过程往往需 要一个交互的过程。比如商场买电视，首先要挑选( 商场服务人员陪同介绍) ，看 中后付款，付款后送货，用户收到后签收。这个过程中，客户和商场服务人员之 自j 需要进行多次交互。交互是服务过程的一个重要活动，如果交互失败，服务就 不能成功的提供。顾客如果认为商场的东西太贵而没有购买，那么购物的服务过 程就不能完成 如果我们再把这个过程放大一点，比如商场没有现货，那么商场就需要跟仓 库联系调货；如果商场不提供送货服务，那客户就需要联系外部的货运公司提供 搬运服务，或者由商场负责联系外部货运公司并提供搬运费用。在这个放大的例 子中，我们可以充分的看到服务的交互性和社会性：服务的过程需要主体和客体 之问的交互，而且个服务的完成往往需要依赖很多其它的服务。 总之，服务是一种社会性活动，服务的过程就是丰体向客体提供所需要功能 的社会性过程，它是人类社会最基本芙系的直接和具体表现，是人类社会性的基 础。服务其有i 个要素：功能性、社会件和交互性。成功地完成一次服务，篙要 服务的三要素都能满足要求，即主体提供的功能能满足客体的要求，服务所依赖 的其它服务都能是可用的，最后服务的变蚝过程是正确的。 服务的质量充分地体现存服务的要素i ：。服务质量包括服务提供的功能是 3 北柬邮屯人学浒i 论文第一幸绪沦 台完善，是| 古能最大稃度地满足人们的需求；服务的访问是古简单方便，返就体 现在服务的受且接口方由，包括服务交且的消息内容和变直流程：服务的提供是 否灵活，这体现在服务的社会性足否完善，一个完善成熟的服务网络可以提供灵 活多变的服务，包括服务网络的晕构。因此，服务的三要素不仅仅是服务提供能 - 台成功的关键，也是服务质量的决定因素。 针对服务的问题就足研究如何改善服务的质量和整个社会服务系统的工作效 率，比如让服务的网络更加有序，服务的分j 二更加清晰，服务的界面更加友好，服 务的功能更加强大。人类社会是一个具有复杂结构的机器，它的服务系统是这个 机器的神经网络，经过几千年的发展，整个社会的服务系统已经成熟，它们以一 种有条不紊的姿态在运行着，同时又随着社会和科技的发展而不断发展变化，在 变化和稳定巾得到平衡。服务的发展表现在其功能越来越多越来越丰富，服务的 依存网络更加复杂但是更加有序，服务的分工更加精细，服务的交互过程更加简 单清晰，对于个体而言，服务的访问过程更加简单，功能更强，服务质量更好， 可以通过简单的步骤就能轻松地获得大量的服务。 随耆社会的发展，服务的主体并不仅局限于社会实体，也町以是物，比如j 二 具提供人类劳动所需要的功能。机器为人类服务，机器代替了人的部分j = 作；计 算机为人类服务，计算机提供人类所不具备的精确计算和存储能力；以及计算机 中运行的软件，它们能够为人类提供各式各样的服务，如计算、显示、编辑、控 制、网络等等。w e bs e r v i c e 就是一种通过网络提供服务的软件，它的出现使人们 接收服务的方式发生了革命性的变化。 1 1 2w e bs e r v i c e 从广义上讲，w e bs e r v i c e 1 是指所有在w e b 上提供的服务，包括简单的网 页浏览、电子邮件的收发、搜索引擎、信息的发布、论坛、复杂的屯子商务、电 了政务、网络教育等。狭义的w e bs e r v i c e 则是指通过i n t e r n e t 协议提供的具自特 定的访问接口和访问方式1 1 勺分布式软件组件，如w e bs e r v i c e 通过嘲络提供服务 的远程访问，服务的交互通过指定格式( x m l 5 编码的s o a p 1 5 消息) 的消息 封装，消息的佑递采兀】i n t e r n e t 的h t t p 协议，通过w s d l 2 3 描述的服务接口卉 4 北京邮电人学博l 论卫 第一审缔论 诉大家如何使用服务。 早存软件开发的初期，软件的结构化和换块化，要求软件的功能以函数和过 程的形式表现，并把具有相关的功能和函数或过程封装成软件包，如把r 期相关 的功能打包成一个独立的软什包，供小同的应用程序使用。这种办式可以提供稳 定的接口，松耦合的功能，提供软件的可用性和重用性，并且有利于软什的可靠 性。 面向对象的分析和设计“从对象( 物体、概念或实体) 的角度考虑问题域和 逻辑解决方案”，对象定义为“特点在于具有许多操作和状态( 记忆这些操作的 影响) 的物体”，“类( c l a s s ) ”是数据与功能的统一封装体，“实现隐藏”、“信息 封装”、“继承”、“多态”等特性，使这种技术获得了巨大的成功。c l a s s 与现实 事物的接近，使其具有了一定的语义特征，但是这种语义仅限于其所在应用的范 围，例如不同程序中的“h u m a n ”类，其语义往往并不完全相同。 组件是种租粒度的对象，基于组件的设计的特点是通过内聚些更细粒度 的对象来提供定义良好的功能。“组件( c o m p o n e n t ) 技术”是而向对象技术的进 一步发展，除了而向对象技术所关注的数据与功能的封装以外，c o m p o n e n t 还包 含部署( d e p l o y m e n t ) 相关的内存，涉及“事务”、“安全”、“状态管理”等。这 些属性通过部署过程来设置，从而使之独立于组件的核心逻辑，可以针对不同的 应用场景来定制。 “服务( s e r v i c e ) ”是软件封装方式上的又一次进步。服务的特点是将组件描 述成提供相关服务的封装的可执行代码单元，粗粒度的可发现软件实体通过松散 耦合，基于消息通信的接口与应h j 程序和其他服务交互。粗颗粒、松耦合，结合 服务的实现无关、跨平台能力的特点，为服务提供了可组合性，通过组合得到的 服务能够提供更加丰富的功能，而且组合后得到的也是一个服务。 随着网络的发展，w e b 已经不仅仅是原水锁在高墙深院的学术研究和高科技 设施，越永越多的普通民众开始接触i n t e r n e t 并渐渐的成为人们牛j 。和生活中不 可或缺的工具，而人们对w e b 的使用也有简单的信息类服务，如网页浏览、屯子 邮什、信息搜索，到通过州络沟通交流、商务协作、企业信息办公自动化、电子 北尔邮电人学斜i 论丘= 第一章缔论 政务、| ) 。9 络购物、刚络教白等等众多与u 常t 作学爿和什会生活十h 关的服务。w e b s e r v i c e 在口益成熟的网络基础上，发展异常迅速，似乎从来没有一种类犁的软件 组件( 如c o r b a 7 等) 能像w e bs e r v i c e 一样获得人们如此多的关注和亲睐， w e bs e r v i c e 研究和应h 都如火如荣地进行着。人”j 对w e b 服务的研究已经超于 了一个分布式软件组件的范畴，人们要把所自的软件和计算机技术都加到它卜而， 人们也总是想从w e bs e r v i c e 中得到吏多，那么为什么会有这种现象呢? 这是因 为w e bs e r v i c e 不仅仅是一个软件，更是列社会服务的- e , 抽象。人们要解决的 不仅一个分布式软件组件的计算机技术问题，更| 足要解决服务的社会问题! 图l - 3 网民文化程度分布 w e bs e r v i c e 把社会服务的概念延伸到网络和软件。w e bs e r v i c e 是一个软件 组件，但是w e bs e r v i c e 并不仅仅是作为“服务于人类的软件”这样一个角色出 现的，而是把人类社会的服务通过软件的方式和网络的媒介提供给社会，它既承 载着服务在社会关系中的重要角色，同时它又以软件组件的形式通过互联网 i n t e m e t 传递给社会中的人和实体。 w e bs e r v i c e 似乎是对传统服务的一种变革，但是我们通过仔细观察可以发 现，通过w e bs e r v i c e 提供的服务的奉质并没有改变，它所改变的只是服务的提 供形式。在以w e bs e r v i c e 形式提供的服务中，人们和电脑打交道，和软件打交 道，和网络打交道，仍是真止享受剑的服务却烂束自网耋 f 另端的社会实体和个 6 北柬邮电人学蚺i 论 第一中绪论 人。比如：通过叫上商城购买物品，人们通过螂页浏览器来挑选商品，杏看商品 信息，为选巾的商品款，填写送货地址等待收货，和人们到真正的商场里买东 v q 的区别在于：场所变了( 网站和实际商场的区别) ，商鼎展示的方式变了( 网页 浏览文字信息幽片信息和实物观石的区别) ，交百的方式变了( 顾客和服务员通过 网r 的即时或j 即时工具交流) ，付款的办式变了( 网r 付款和现会或刷# 付款的 区别) 取货的方式变了( 直接取货和物流送货) 。 由此町见，w e bs e r v i c e 提供的服务只是改变了服务的形式，并没有从本质上 改变服务的三三个要素。第一，服务的功能性没有变，服务提供者需要提供产品浏 览平台( 柜台的实物和网页的文字图片信息的区别) ，供货，配货，接收付款，送 货，等等这些完成购物服务所需的功能，依l 开存在。第二，服务的社会性没有变 化，服务之问还是存在且相依存的关系，服务的提供需要直接或间接地依赖其它 服务的功能，购物服务的完成依赖物流、供货等服务。第三，服务的交互性也没 有改变，顾客和服务的交易依旧存在，只是部分或者全部的交互是和软件程序在 进行，如在刚上商城顾客还是需要对商品的外形、特性、质量、价格进行了解和 交流，与程序之问就服务流程进行交互，另外嘲上商场也需要与物流服务之例存 在信息交互以达成货运服务等等。 w e bs e r v i c e 是人类社会的服务以软件方式通过网络承载的一种服务提供形 式，它保持了服务的功能性、社会性和交互性等基本属性。通过软件和网络技术 实现的w e b 服务，虽然为服务的发展提供了机遇，但是在很多地方义限制了服 务的发展。首先，w e b 服务通过软件提供功能，但是并不是所有的功能都是软件 能够替代的，比如理发洗澡等。其次，w e b 服务的交互是通过软件界面，凶此服 务交互也受到了一定的限制，表现在交互消息的格式和内容、交互的界面，以及 交互流程。软件交互的特点是程序性，对交互格式的严格限定，对人类语言的理 解能力不足( 相比于人与人之间的交流) ，交互界面是计算机提供的软件界面，通 过键盘、文字和幽片与服务交流。南于人工智能技术的发展局瞅性，造成w e b 服 务交兀的局限性。最后，w e b 服务定义了服务之间连接和交丌的标准方式，w e b 服务通过松散耦合服务之问的连接可以不受服务的本地环境的限制，服务之问 的交互没有了物理和人员的阻碍，通过标准的接l j 可以很容易就把松散的服务连 北京曲j 电人学竹i 论立 夤 一节皇；l i 论 接或组合起来欹得综合的、史加丰富的服务，这样服务的社会性可以从讣算机技 术巾获得好处。 w e b 服务是一种服务组件，但是又不限于。舟本质卜- w e b 服务不仅仅是一 个提供服务的“服务组什”，史是作为人类社会的服务概念以软什形式在i n t e r n e t 上的提供和表现。冈此，也正如前面所述，这种软什形式的w e b 服务也继承了社 会性服务的三大要素，对于服务的提供和服务质量，它从计算机技术获得好处的 同时，也附带了些副产品。但是由于优点的显而易见以及其不口j 抗拒的诱惑力， 特别是现在网络和计算机技术的发展，使得w e b 服务的概念和使用已经深入了人 们的生活和学习以及i t 行业的发展中，为企业应用的发布和创建提供了新的发展 契机，同时也为i t 行业提供了新的利润增长点。因此，人们对w e b 服务的研究， 就是集中在对其缺点的改善和优点的发挥利用上，这些就成为人们现在研究w e b 服务的最基本的出发点： 1 改善w e b 服务的访问友好性，即如何能为服务提供更加友好的人机接口。 w e b 服务通过软件界面提供客户交互，交互的内容、格式，软件对用户 信息的理解能力，交互过车呈的灵活性等，都受到技术的限制，如何能提供 更加人件化更加灵活多变的交互界而是现在需要客服的障碍。 2 服务能力和交互过程的描述。作为一个软件组件，w e b 服务需要告诉使 用者应该如何使用服务。这个使用者包括终端的个人和其他应用程序或服 务。那么w e b 服务需要提供一种接口描述方式，能够让个人和其他的软 件理解服务的能力和交互过程，这样使用者可以r | 动地判断当前服务提供 的功能是否满足自己的需要，同时它的交互方式是否符合自己的行为方 式。 3 提高服务的灵活性，即利用服务的可组合特性，来改善服务网络，甚至动 态地改变服务嘲络的结构，从而灵活改变服务的功能。服务的社会性说咧 服务只是整个服务网络的一部分，服务之间相互依赖以提供备自功能，具 有功能相关的原子服务组合起来后，能够提供更加丰富更加完善的服务。 服务的灵活件关键和十服务组合的灵活性，灵活多变的服务组合能够提供 灵活多变的服务。满足不列人不同宴休不吲应用存不i - j 场合不同时闻对服 8 。 北康鲫j 电、学f 冉f 论上第一卓绡论 务功能的需求。 1 1 3 面向服务的计算( s o c ) 和服务组合( s e r v i c ec o m p o s i t i o n ) 面向服务的计算( s o c 1 l 】) 把服务作为+ 个町以发布和公开访问接口的组 件，并1 7 以服务为基本元素，通过服务之蒯的组合和交互来构建新应用，s o c 研 究的重点就是与此相关的理论、技术、方法、规范和支撑平台。s o c 业已成为软 件领域当前最热门的话题之一，而来支撑s o c 概念的模型就是面向服务的架构 ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c h t u r e ，s o a 2 ) 。 访f n 】 图1 - 4s o a 架构的三元素 面向服务的架构是一种设计范式，它专注于服务的连接和组合，通过提供一 螋技术和工具，允许来自不同操作系统和软件实现的应用之间能够互相交互或者 一起参与业务流程中。s o a 刁i 是一种企业级应用架构，而是代表了一种不同的系 统组合和结构化的方式，它的目的是支持应用架构，并提供一种新的廊用开发方 式把应用的功能和逻辑分解为租粒度的服务，通过服务的组合和连接米实现 新业务的创建。在s o a 架构中存在个基本的角色：服务提供者、服务消费者和 服务接u 数据库。服务提供右提供服务实现，并把服务接u 描述信息发布到接u 9 北京邮电人掌竹f 论文 第一争耋f i 论 数据库巾，消费者从接口库获得所需服务的信息并通过服务提口c 者得到服务。 s o a 是一种概念幔型，w e bs e r v i c e 则是口前对s o a 最为j 泛接受和成功的 实现方式。从技术r 讲，w e bs e r v i c e 更加倾向十服务之问的连接技术如服务的 交互通过杯准的最为广泛的| n t e r n e t 协议h t t p 传输，服务的数据通过x m l 格式 封装，w e b 服务的接口描述采用标准的接口语言w s d l 并且以x m l 格式封装， 以及提供统存放和查询w s d l 文件的u d d i 数据库，这些技术r 起为w e b 服 务提供了关于底层操作系统和软件实现的交互。 s o c 和s o a 最核心的概念就是通过服务组合来获得新应用，服务组合的核 心就是通过把功能相关的服务( 就是功能上具有依赖关系，如在w e b 服务中表 现在服务方法a 输入和方法b 输出是否匹配) 以一定的逻辑或者时序关系把它们 组合起来，然后在功能上能达到一种功能集合或者功能闭包的效果。组合以后的 应用称为组合服务，组合服务的功能是它内部的服务元素的全部或部分功能的集 合。组合服务也是服务，可以像其他服务一样描述，发布和访问，也可以参与到 其他的服务组合巾。服务组合分为自底向上和自顶向下两种方法，自底向上方式 根据服务的相关性，把可交丌的服务组合起米形成综合的服务，自项向下方式根 据服务的总体要求，查找具有相关功能的原子或其他组合服务，并把w 以交互的 服务组合起来以达到用户需求。从功能性看，组合服务有两种表现方式：一种表 现为组台服务提供了更多的功能；另一种表现为功能闭包，即服务所依赖的其他 功能都包含在组合服务中。当然也有是包含两种情况的。而从交互性看，服务的 组合可以分为两种：一个是功能序列组合，特点足对n 个服务功能的简单罗列， 服务之间没有交互( 比如前而一个或多个服务的输出作为后一个服务的输入) ；二 是交互组合，服务之间通过消息交互各自完成服务会话从而得到完整的组合。 1 1 4 会话类服务( s e s s i o n o r i e n t e de s e r v i c e ) 文献 1 3 1 把那种一次交互完成的服务称为离散服务，而需要多次交互才能完 成的服务称为会话类服务。典型的高敞服务是信息类套询服务。这种服务本身就 不具有改变“世界状态”的特性，因此不存在状态的改变，查询服务之间本质上 不存在必然的关联( 我们这啦讨论的必然关联，是指服务之间在状态上存在的必 1 0 北京邮电人中博i 论上葺；一争绢论 然联系，如在商品购买活动中付款行为必然是先于交货的，区别于组合服务中人 为引入的联系，如先禽询航土丹信息再定票这两利，台询服务之问不存在必然状念 联系) 。离散服务的组合一般表现为服务的简单罗列，服务之间的关联建立在服务 方法的输入输出之问的关联之上( 区别于本质上服务之间的必然联系) ，在功能上 表现为多个功能的打包集合。离散服务的组合捕述以用工作流或过j j ；仝语言来捕 述，而组合的执行则可以用过程引擎或模型把搬务作为独立的任务组合起来执行。 图1 5 会话类服务举例：涉及第三方支付平行的c 2 c 商务模式 会话类服务表现为服务的完成需要一系列的消息交互，这个消息交互的过程 可能是长期的，在服务提供上表现为服务方法的调用或交互的消息之问存在状态。 典型的会话类服务有电信类服务，网上办公系统( 如办公自动化) 和( 电子) 商 务服务等。这种服务的特点是服务提供多个服务方法，方法之间存在必然的状态 关系，因此方法调用时要求满足一定的逻辑或时序关系。以屯子商务为例，目前 的电子商务系统形式多样，有b 2 b ( 阿里巴巴) ，b 2 c ( 当当网) 和c 2 c ( 淘宝， e b a y ) 等，但是无论哪种方式，交易的安全性是必须要考虑的内容。对于小型 的电子商务网站，提供一套完整的电子商务安全支付方案在财力、人力和物力上 都是不u 能的，而在c 2 c 的模式中，前而的c 更加无法闩己保障网l 交易的安全 性和可靠性。为此，第一方支付平台应运而生。第万支付平台为网t 交易提供 北京邮电人中博i 论上 第一母结论 安仝的支和交易保障从交易中提取抽成投得盈利。我们以典蜊的c 2 c 为例， 在这样一个模式中，涉及捧个网上受易的角色就有四个：网上商城、买家，雯家、 第三方支付平台和网上银行系统，如图5 所示。整个佥易的流程从买家剑商城的 商家购买商晶开始，买家确认购买后商城剑支付甲台上创建个交易，并把交易 信息返回买家，同时通知卖家：这时卖家町以根据和买家的协议修改交易信息， 买家可以通过支付半台付款；付款的过程涉及到| 】i 】9 f ：银行系统，支付平台把实际 的付款转到网上银行系统，支付成功厉网上银行修改交易信息并通知商城，商城 通知卖家，这时进入等待卖家发货状态；卖家发货后通知支付甲台修改交易信息， 支付平台通知商城交易信息改变，这时进入等待买家确认收货状态：买家收到货 物满意通知商城，商城通知支付平台把款打给商家账户，支付平台把交易状态改 为成功。 从c 2 c 的例子中我们可以看到，为了能顺利参与交易，交易过程中的每个实 体都必须按照一定的流程做j ：动作，如在整体上，买家付款给支付平台之前，商 家为了保障自己的利益不能发货给买家，支付平台收到银行的付款通知后才能发 消息给商家可以发货，买家确认收到货物之前支付平台小能把钱转给商家账户。 在细节上，所有消息的交互都要满足规定的逻辑关系，如买家购买商品后，商城 首先要创建交易，然后分别通知买家和商家( 支付甲台也可以根据定制履行它的 通知业务) ；付款成功后，支付平台要通知商城，商城要把这个通知信息返回支付 平台确认信息的真实性，然后才能做进一步的处理。因此从例子中，我们可以得 出任何一个实体的行为规范，如在图6 中描述的第三方平台的业务流程( 简略了 部分细节消息交互和流程，如用户到网上银行系统付款过程，用户请求商城付款 过程) 。 会话类服务的组合主要表现为功能的闭包，所谓功能的闭包就是绑合中的服 务功能依赖是满足的，即互相之问存在交互关系，且都互相满足依赖关系。这种 情况在c 2 c 例子叶1 我们也可以了解到。在c 2 c 的五个角色巾，每个实体都不是 孤的，它们之间总是存在直接的消息交丌或者间接的联系，如图5 所示，买家 和支付平台、商城、网，t 银行系统都有直接的交互，和商家之问的购买关系通谜 其它