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首都师范大学硕上学位论文 中间件技术在小城镇电了政务中的应用研究 摘要 在我国快速发展的信息化建设进程中，小城镇信息化是最基础、最薄弱的环节之一， 加快小城镇信息化已经成为当前我国信息化建设的迫切任务。实现小城镇信息化，政府部 门起着至关重要的作用，在小城镇推行电子政务，将极大推动小城镇信息化的进程。 小城镇经济条件普遍比较薄弱，因此控制开发成本是我们首要考虑的问题。另一方 面为了便于推广应用，必须保证系统具有较强的可扩展性和可移植性。而中问件技术在提 高软件可重用性、可扩展性、节约开发成本方面有良好表现。因此本文提出基于中间件技 术研究和实现小城镇电子政务系统。 在充分研究了主流的中间件规范和当今业界流行的w e b 开发框架基础上，提出了一 种基于s s h ( s t r u t s - s p r i n g - h i b e r n a t e ) 框架的中间件实现模型，并分析了此模型的结构、流 程以及优点，随后讨论了s s h 中间件模型在小城镇电子政务中的应用，并结合实际模块 给出了实现代码。 基于s s h 框架中间件模型开发的小城镇电子政务系统，提供一种应用级的即插即用 的互操作性软件。针对不同的小城镇，因地制宜的重新组装、裁剪即可满足不同的实际需 求。有效地控制了开发成本，有利于小城镇电子政务的推广普及和有效应用。 关键词：中间件；电子政务；框架 首都师范大学硕i ：学位论文中问件技术在小城镇电子政务中的应用研究 a b s t r a c t i n f o r m a t i z a t i o nd e v e l o p m e n ti nt o w n si so n eo ft h em o s tb a s i ca n dw e a k e s ts t e p si nt h e p r o c e s so f t h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h ei n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o no f o u rc o u n t r y s o ，i ti sa n u r g e n tt a s k t o s p e e du pt h e i n f o r m a t i z a t i o nd e v e l o p m e n ti nt o w n ss oa st op r o m o t et h e i n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o no fo n rc o u n t r y t h eg o v e r n m e n tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei n r e a l i z i n gi n f o r m a t i z a t i o nd e v e l o p m e n ti nt o w n s t h e r e f o r e , c a r r y i n go u te - g o v e r n m e n ti nt o w n s w i l lp r o m o t et h ei n f o r m a t i z a t i o nd e v e l o p m e n ti nt o w n se n o r m o u s l y t h et o w n s e c o n o m i cc o n d i t i o ni sq u i t ew e a ki ng e n e r a l s o ，t h em o s ti m p o r t a n tq u e s t i o n w es h o u l dt a k ei n t oc o n s i d e r a t i o ni st oc o n t r o lt h ed e v e l o p m e n tc o s t a n o t h e rq u e s t i o ni st o e n s u r et h ep o s s i b i l i t yo ft h es y s t e mt ob ee x t e n d e da n du s e di no t h e rf i e l d ss oa st om a k ei t c o n v e n i e n tt ob ea p p l i e dw i d e l y t h em i d d l e w a r et e c h n o l o g yh a sag o o dp e r f o r m a n c en o to n l y i ne n h a n c i n gt h er e u s a b l ea n de x t e n s i b l ep o s s i b i l i t yo ft h es o f t w a r eb u ta l s oi nr e d u c i n g d e v e l o p m e n tc o s t t h e r e f o r e , t h i sa r t i c l er e s e a r c h e sa n dr e a l i z e se - g o v e r n m e n ts y s t e mo f t o w n s b a s e do i lm i d d l e w a r et e c h n o l o g y a t t e rd o i n ge n o u g hr e s e a r c ho nt h em a i n s t r e a mm i d d l e w a r es t a n d a r da n dt h ec u r r e n t p o p u l a rw e bd e v e l o p m e n tf r a m e , 1p r o p o s eam i d d l e w a r em o d e lb a s e do ns s hf r a m e ( s t r u t s f l a m e , s p r i n gf r a m ea n dh i b e r n a t ef r a m ef o rs h o r t ) a n da n a l y z et h es t r u c t u r e ，f l o wa n dm e r i to f t h i sm o d e l a n dt h e nt h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o no fm i d d l e w a r em o d e li nt o w n s e - g o v e r n m e n ta n dp r e s e n t st h er e a l i z a t i o nc o d eo f a c t u a lm o d u l e t h ee - g o v e r n m e n ts y s t e mo ft o w n sw h i c hi s d e v e l o p e do nt h eb a s i so fs s hf r a m e m i d d l e w a r em o d e lp r o v i d e sak i n do f p l u g - a n d - p l a ya n dm u t u a l l yo p e r a t i o n a ls o r w a r ew h i c hi s i nt h ea p p l i c a t i o nl a y e r a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n ts i t u a t i o n so f d i f f e r e n tt o w n s ，t h es y s t e mc a n b er e a s s e m b l e dt os u i tl o c a lc o n d i t i o ns oa st om e e tt h ea c t u a ld e m a n d t h e r e f o r e , i tr e d u c e st h e d e v e l o p m e n tc o s te f f i c i e n t l ya n dd o e s w e l lt ot h ep o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o no ft h e e - g o v e r n m e n ti nt o w n s k e y w o r d s ：m i d d l e w a r e ；e - g o v e r n m e n t ；f r a m e i l 首都师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：兹貉 日期：p 刁年j - 月；日 首都师范大学学位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文 并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利 目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据 库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规 定。 学位论文作者签名：最谬 日期：唯多月够1 7 1 首都师范人学硕i ：学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 小城镇电子政务背景 二十一世纪初，我国进入了城镇化发展的关键时期。随着中国经济持续稳定 的增长，城镇化水平逐步提高，城镇规模和数量不断增加。城镇化是经济高度发 展的必然趋势，城镇化水平是衡量一个国家现代化程度的重要标准之一党的十 六大报告明确提出了“中国特色的城镇化道路”，小城镇的发展已经进入一个崭 新的阶段。 随着小城镇的迅速发展，小城镇信息化研究与建设日趋重要。所谓信息化是 指社会经济的发展从以物质与能量为经济结构的重心向以信息与知识为经济结构 的重心转变的过程，这个过程中国民经济各部门和社会各领域通过电子信息技术 手段，提高开发和利用信息资源的效能，促进工作流程和模式转变，推动经济发 展社会进步和生活方式变革，从而极大地提高社会劳动生产力【1 1 。 小城镇信息化建设是国家信息化建设中最基础、最薄弱的环节，因此小城镇 信息化工作的状况将直接决定着国家信息化建设的速度和实现的程度。政府信息 化又是社会信息化的前提，因此推行电子政务，实现无纸化办公，将极大推动社 会信息化的进程。 当今社会已步入信息经济时代，越来越多的政府部门认识到只有接受全新的 信息技术和管理理念的洗礼，才能充分地发挥政府的职能，方便公众，捉高效率， 强化社会的监督能力，有效地改善政府的形象。在这一背景下，电子政务应运而 生，它以提高政府办公效率、改善决策和投资环境为目标。将政府的信息发布、 管理、服务、沟通功能向网上迁移。 确切地说，电子政务( e g o v e r n m e n tb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s ) 是指国家各级 政府部门综合运用现代信息网络与现代数字技术，彻底地改变传统工作模式，实 现政务“四化”：办公自动化、政务科学化、管理一体化、决策科学化。它包括两 方面：一个是政府内部的信息化建设，包括办公自动化，传统的政府办公自动化 是政府内部的以辅助办公为主的应用系统。这种系统是封闭的、专有的、分散的， 首都师范大学硕 学位论文第一章绪论 通常各部门系统之间没有数据和业务的交流，其服务对象是政府内部的办公人员。 另一方面是政府面向社会，面向公众，政府各部门间通过网络信息平台提供政务 服务【2 1 。 电子政务的发展已经成为当代信息化的最重要的领域之一。据联合国教科文 组织在2 0 0 0 年的调查，8 9 的国家都在不同程度地推进电子政务的发展，并将其 列为国家级的重要工作。网上行政审批服务作为一项电子政务公共服务重点应用 项目，是实现十六大报告要求的“进一步转变政府职能，改进管理方式，形成行 为规范、运转协调、公正透明、廉洁高效的行政管理体制”的有力保证。 电子政务是政府通过网络提供信息服务系统，实现政府各部门间、政府与企 ( 事) 业间，与社会公众间的业务处理。它是提高政府的办公效率的重要手段，其 主要目标之一是实现政府内部的公文流转和信息共享，加快办证审批效率。提高 政府对项目审批过程的管理和监督能力，提供政府管理的决策分析，通过网络办 公提高了审批办证效率，实现企业通过互联网进行政府办证程序查询、网上申报、 审批跟踪查询、办证信息交流、政府通告等电子政务全面信息化。也就是希望利 用计算机技术，在网上实现业务过程的自动流转，希望网上办公系统不仅能够解 决办公过程中某个独立环节的业务问题，而且能够将过程中的所有环节衔接起来， 使得上一个环节的业务处理结果能自动流转到下一环节以便利用或处理。而这正 是工作流技术要解决的最基本的问题【3 】。 作为一个快速发展中的事物，电子政务化的概念和定义也在不断发展变化。 毋庸置疑的是电子政务化的根本目的在于让人们切实享受到信息化带来的便利和 实惠，因此我们可以这样描述电子政务化：通过计算机通信和网络技术把现实的 各种物质文化资源和生活服务信息映射到电子政务系统之中，使行政人员可以通 过网络和其他信息系统实现与社会的全方位沟通，使居民及政府部门之间的关系 更加密切，对资源的利用更为便利和有效，以满足居民日益增长的信息需求和服 务需求，从而大幅度提高居民的现代化生活质量。广大居民也最直接、最容易从 电子政务系统中感受到小城镇信息化的好处，享受到信息化的益处。小城镇电子 政务系统是与广大居民的生活和切身利益直接相关的；为小城镇的政府部门在制 定和调整发展规划以及进行管理方面都能提供辅助决策依据；小城镇电子政务系 统为其他信息系统提供决策支持的基础数据，同时，实现社会紧急联动系统。 首都师范大学硕士学位论文第一章绪论 现在的小城镇大多是从原来的县城、集镇或村镇的基础上发展起来的，是2 0 多年来国家经济快速发展的结果。但是，虽然农业生产在小城镇的经济发展中的 分量已经很轻，有些小城镇甚至完全脱离了农业，不过小城镇的整个经济社会关 系仍然带有明显的传统农业社会的特征。为此，很多基层政府一直希望在本镇建 立城市，并且也在尝试以代替原来的乡、村管理方式，但是其进程与效果却不理 想。实际上，从国内一些城市所开展的电子政务化情况来看，信息化在促进人们 转变传统观念，培育新型，促进居民自治方面，是一种有益而有效的工具 4 1 。 通过构建的小城镇电子政务系统将以现代信息技术打开小城镇居民的视野， 培养其现代市场经济理念、消费方式以及参与意识，使得人与人之间的关系得以 突破狭隘的家族、宗族观念，从而促进居民由农民向市民的转变，加速城镇化进 程【5 1 。 1 1 研究现状 1 1 1小城镇电子政务研究现状 小城镇的电子政务工程与大城市或国家级重点电子政务工程不完全相同，很 多中国的小城镇有相似的背景：远离大城市、经济发展落后、基础设施差、农村 青壮年人口流失严重、受教育程度低等。在这种情形下，发展电子政务客观上确 实存在着很多困难。在政务信息化工作的近些年来，大部分小城镇政府部门的电 子政务建设，处于信息发布基础平台建设阶段，有不少地区仍然缺乏完备的信息 化软硬件基础设施。 小城镇信息化基础硬件设施现状。去年8 月份对比较富裕的北京市郊区小城 镇的调查显示，除区县行政机关计算机配备率较高外，乡镇机关及所属企事业单 位中1 7 1 还没有计算机，农民合作组织的计算机拥有率更低，近7 0 的组织还 没有计算机，平均每个组织有计算机0 6 7 台，8 2 的组织还没有上网：农民家庭 计算机拥有率仅为1 2 。而就全国范围内来说，很多地区的小城镇居民家庭计算 机拥有率低于1 。信息化硬件基础设施薄弱，宽带网络已经到达我国大部分县 级城市，f 逐步进入往小城镇地区，但是计算机人均拥有率比较低。 首都师范人学硕l - 学位论文 第一章绪论 有些地方政府积极推广，财政大力支持建设好硬件网络后，却没有合适的软 件系统，或者使用的系统基本不符合实情，没有实际使用价值。花费不菲的信息 化只是用来上网，打字，几乎成了摆设，不仅浪费了资金，而且打击了信息化建 设的信心。 与企业信息化相比，小城镇电子政务所涉及的部门更多，主要有财务、经济 管理部门、社会保障、农业与统计等诸多部门，各部门之间的协调是很重要的。 现在的情况是，有些试点项目往往是由某个部门出于本部门的工作发展需要独自 承担的，这样做虽然阻力会比较小，但是随着信息化的深入发展，资源整合的东 西会越来越多，来自其他部门的阻力也就会逐渐增加。存在的孤立封闭的单个系 统，致使信息资源不能共享，从而对今后的发展不利。 有些已存在的电子政务系统在系统设计实现过程阶段对软件扩展性、可维护 性考虑不足，使得在投入运行后，当遇到需求变更、应用扩展时，难以维护升级， 加大了维护成本。 1 1 2中间件技术研究与应用现状 中间件( m i d d l e w a r e ) 是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。为了 直观地把握中间件的基本概念，可以将网络和系统软件之上、应用系统之下的广 袤疆域都视做中间件的领地，中间件被概括地理解为起承上启下作用的应用支撑 平台。应用的“多态性”、系统软件的复杂性，都需要依赖各种类型的中间件在其 中运筹、调和。中间件的核心作用是通过管理计算资源和网络通信，为各类分布 式应用软件共享资源提供支撑，广义地看，中问件的总体作用是为处于自己上层 的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应 用软件。业内人士认为，未来基于i m e r n e t 的电子商务体系将有7 9 建筑在中间 件的基础之上【6 】。 2 0 0 1 年中间件在电子商务中的应用不断增加，电信行业市场全面启动，金融 行业应用更加集中。2 0 0 2 年，随着电子政务的丌展，公安、税务、交通、电力、 社会保险、石化等行业中间件的应用速度一定会有后来巨上之势。中国软件产业 也由于中间件产业的带动而从应用软件开发扩展到基础软件领域。进入2 0 0 6 年， 4 首都师范大学硕上学位论文 第一章绪论 国际中间件市场增长日益平稳，中国中间件市场发展形势喜人，年均增长率超过 2 0 ，成为国际中间件市场为数不多的亮点。 目前国内中间件平台市场发展迅猛，厂商已经不下十家。中间件平台的兴起主 要基于快速开发、降低成本、使用方便和客户个性化开发等因素的考虑，平台对 于中间件厂商、强势管理软件厂商和s i 的重要性已经不言而喻，平台化也成为不 可逆转的潮流和趋势。 1 2 存在的问题及解决方案 结合实际情况，和部分试点小城镇信息化系统，发现小城镇电子政务发展中 存在的问题主要有以下几个方面： 电子政务系统投资额不小，对地方政府而言是一个难以承受的负担。所以， 小城镇电子政务建设必须降低开发成本。 建立了很多系统，但是没有得到实质性的效果。具体原因是软件的易操作性、 可维护性考虑不足。过于专业的术语，界面的不友好，功能的单一枯燥，会使系 统得不到真正的推广。在课题研究实现中，必须要考虑到用户的计算机操作水平。 随着政府采购的发展，国产l i n u x 操作系统必将逐步进入政府机关。为了今 后适应政府部门多种操作系统使用的可能，避免信息化建设的重复投资。我们的 政务系统要有良好的跨平台性。 要注意信息资源的共享，充分为小城镇的各种用户考虑。否则做出来的系统 很容易形成信息孤岛，而不能信息共享的信息化是失败的信息化，信息化的真正 内涵在于相互共享，充分利用信息资源。不能共享数据资源的信息系统达不到信 息化的真正目的。 由于目前政府信息化缺乏宏观的全面规划，国家没有提出明确的发展目标， 也没有制定相应的发展规划，政府信息化的建设体制、运行机制尚未建立，各级 政府之间并没有实现真正的互通f 7 1 。因此，为了适应日后统一的规划，整合现有 资源，防止重复建设，要求我们的政务系统有良好的可扩展性。 为了解决目前小城镇电子政务发展所面临的种种问题，利用中间件在软件复 用、可扩展性、易集成性等方面的优势，本文设计并实现一个适用于我国小城镇 首都师范人学硕 学位论文 第一章绪论 的特点的、基于中间件技术的电子政务系统。 1 3本文的工作及意义 本课题在国家科技攻关计划项目“小城镇信息化建设关键技术研究” ( 2 0 0 3 b a 8 0 8 a 1 6 ) 和“北京市房山区窦店镇及城关街道电子政务系统开发与应 用”的资助下进行。 本文主要研究了当今主流的中间件技术，分析了它们各自的特点及适用范围， 结合小城镇信息化实际情况和业界流行的开源框架，提出了一个基于s t r u t s 框架、 s p r i n g 框架、h i b e r n a t e 框架( 简称s s h 框架) 的中间件模型。并基于此模型，设 计并实现了一个j 2 e e 环境下，脱离传统的e j b 技术，基于轻量级容器，适合我 国小城镇的特点的电子政务系统。 将整个中间件模型分为四层：表示层、业务逻辑层、持久层、数据库层。降 低各层之间的耦合，提高了系统的伸缩性和可重用性。 表示层采用s t r u t s 技术实现，利用灵活的控制手段，将界面和业务逻辑分离， 有利于网页设计者和程序设计者的分工，便于组件式的开发，有助于提高代码的 可重用性和灵活性。 业务层由s r 碰n g 实现业务组件的组装关联，通过依赖注入、a o p 应用、面向 接口编程，来降低业务组件之间的耦合度，增强系统兼容性和可扩展性。 采用h i b e r n a t e 技术设计了0 1 1m a p p i n g 持久层，既解决了数据访问过程中对 象、关系模式不匹配的问题；又屏蔽了各种数据库之间的差异，使得系统在不同 数据库之间切换变得轻而易举。 本文提出的基于s t r u t s 框架、s p i n g 框架、h i b e r n a t e 框架当今业界主流技术 的轻量级中间件模型，在小城镇电子政务系统中具有一定的实用价值。基于中间 件技术的开发，不仅提高了软件的可重用性，从而降低了成本；而且提高了系统 的可扩展性和伸缩性，使得系统像硬件电路板一样可以剪裁定制，利于系统的推 广。 随着电子政务系统内容和复杂度的增强，如何简单、便捷地设计出灵活的、 易于扩展的电子政务系统变得越来越重要。基于s s h 框架的中间件模型为搭建具 6 首都师范大学硕 学位论文第一章绪论 有可伸缩性、灵活性、易维护性的系统提供了良好的机制，具有如下重要意义： 重复利用己有的r r 资源。节约开发时间。基于中间件开发的电子政务系统在 移植到特定小城镇时，只需要根据具体情况，在原有系统基础上做出小的改动。 高效的开发。框架已经为开发人员做了很多工作，开发人员可以集中精力在 如何创建业务逻辑上，相应地缩短了开发时间。 支持异构环境。基于中间件的应用程序不依赖任何特定操作系统、数据库、 硬件。因此设计合理的基于中间件的程序只需开发一次就可部署到各种平台上。 可伸缩性。实现可高度伸缩的系统，满足未来应用的需要。 低成本。由于节约了开发时间，使用了开源框架，自然降低了开发成本，解 决了小城镇电子政务推广中经费不足的问题。 本文主要研究了小城镇电子政务中中间件技术的应用，目的在于在电子政务 系统中运用中间件技术，使得开发者能够轻松快速地建构企业级的应用系统，为 电子政务系统的开发提供了一种有效的解决方案。 1 4 本文的组织 文本的内容组织如下： 第一章为绪论。主要介绍论文的研究背景、研究现状及存在的问题，和针对 现有的问题所采取的主要工作及工作的研究意义。 第二章首先对中问件的相关概念进行了介绍，列出了主流的中间件技术。然 后介绍了当今主流的中间件规范- - j 2 e e 平台，在对比分析了e j b 技术的特点以 及存在的问题后，提出了基于s s h 框架的中自j 件模型。 第三章首先分别介绍了s t r u t s 、s p r i n g 、h i b e r n a t e 三种流行的开源项目，然后 将三者的优势整合，提出了一种基于三个框架的中间件模型，并介绍了此模型的 结构、流程及优点。 第四章在分析了小城镇电子政务特点、并做了详实的需求调研分析的基础上， 对系统做了概要设计，并介绍了运行模式及开发环境。以会议管理模块具体应用 为例，介绍了中闯件模型的表示层、业务逻辑层、持久层的设计与实现。 第五章总结了本文的研究工作，以及课题进一步的研究与发展方向。 7 首都师范大学硕士学位论文第二章中问件架构 2 i中间件概述 第二章中间件架构 2 1 1中间件产生背景 当今世界计算机技术发展迅速，应用程序的规模不断扩大，特别是i n t e m e t 及w w w 的出现，使计算机的应用范围更为广阔，许多应用程序需在网络环境的 异构平台上运行。这一切都对新一代的软件开发提出了新的需求【s l 。在这种分布 异构环境中，通常存在多种硬件系统平台，在这些硬件平台上又存在各种各样的 系统软件，这些硬件系统平台还可能采用不同的网络协议和网络体系结构连接【9 1 。 如何把这些系统集成起来并开发新的应用是一个非常现实而困难的问题。 随着电子政务的发展，以及各级政府之问互通整合的需要，使得我们必须关 注系统的伸缩性和可扩展性。而中间件可以支持跨平台操作，为不同操作系统上 的应用软件集成提供方便，从而满足政府机关对系统伸缩性和可扩展性的要求。 由于以上因素的作用，中间件己经成为企业应用的“新宠”，在各个领域中的整合 各种异构平台方面，表现出了超强的能力【l o l 。 总而言之，中间件带给应用系统的，不只是丌发的简便、开发周期的缩短， 也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投入。 其次，中间件作为新层次的基础软件，其重要作用是将不同时期、在不同操作系 统上开发应用软件集成起来，彼此像一个天衣无缝的整体协调工作，这是操作系 统、数据库管理系统本身做不了的。中间件的这一作用，使得在技术不断发展之 后，我们以往在应用软件上的劳动成果仍然物有所用，节约了大量的人力、财力 投入。 2 1 2中间件定义 首都师范大学硕上学位论文第二章中间件架构 在众多关于中间件的定义中，普遍被接受的是i d c 的表述【1 1 】：中间件是一种 独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共 享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。 i d c 对中间件的定义表明，中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软 件，它使用系统软件所提供的基础服务( 功能) ，衔接网络上应用系统的各个部分 或不同的应用，能够达到资源共享、功能共享的目的。它的主要作用是用来屏蔽 网络硬件平台的差异性和操作系统与网络协议的异构性，使应用软件能够比较平 滑地运行于不同平台上；同时中间件在负载平衡、连接管理和调度方面起了很大 的作用，使企业级应用的性能得到大幅提升，满足了关键业务的需求【1 2 】。 中间件抽象了典型的应用模式，应用软件制造者可以基于标准的形式进行开 发，利用现有的软件构件装配适用于不同领域、功能各异的应用软件。这使软件 构件化成为可能，加速了软件复用的现实化过程。 图2 - i 中间件概念 如图2 - 1 所示，中间件屏蔽了底层操作系统，使程序开发人员使用一个简单 而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不 必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上的负担。 具体来说，中间件作为新层次的基础软件，具有如下的一些特点： ( 1 ) 易于集成。中间件能无缝地接入应用开发环境中，应用程序可以很容易地 定位和共享中间件提供的应用逻辑和数据。 ( 2 ) 易于移植。中间件与平台有关的细节对于应用程序是透明的，因此可以在 9 首都师范丈学硕e 学位论文 第二章中问件架构 不改变应用程序代码的情况下改换计算机底层硬件、操作系统和通信协议。 ( 3 ) 易于升级和维护。中间件实现的功能对于应用程序是透明的，所以可以对 局部进行改进而不影响系统的其他部分。 ( 4 ) 高可靠性。中间件是可靠的，它提供接管和恢复功能，保证事务及关键性 业务不被丢失。 ( 5 ) 易于使用。中间件能和同构或者异构环境下的多种数据源通信，同时能管 理数据间的公共逻辑约束。 经过十几年的发展，如今，中间件己出现应用服务器中间件、消息中问件、 对象中间件、数据访问中间件等多种类型，成为设计分布式系统时不可缺少的基 础软件。现在，中间件己经成为一项软件核心技术，几乎所有的软件新技术都与 之有关，并同操作系统、数据库一起并列为三大基础软件。 2 1 3中间件分类 中间件的产品种类很多，分类的方式也各不相同，这里根据中间件采用的技 术不同，大致划分为以下几种【l j 】： 面向消息中间件( m o m ，m e s s a g eo r i e n t e dm i d d l e w a r e ) ；面向消息的中间件 能够在客户和服务器之间提供同步和异步的连接，并且在任何时刻都可以将消息 进行传送或者存储转发。m o m 的这两点都是建立在消息队列( m e s s a g eq u e u e ) 这一 关键技术的基础上的。另外消息中间件不会占用大量的网络带宽，可以跟踪事务， 并且通过将事务存储到磁盘上实现网络故障时系统的恢复。消息中间件适用于需 要在多个进程之间进行可靠的数据传送的分布式环境。 事务处理中间件f r p m ，t r a n s a c t i o np r o c e s s i n g m o n i t o r ) ：与其他的中间件不 同，事务处理中间件更加注重分布式事务的处理。这种中间件广泛地应用于数据 管理、银行转账、定点分发等大型、分布式应用中，这些应用对物理上分散的节 点之间的数据一致性有着很高的要求。t p m 是针对复杂环境下分布式应用的速度 和可靠性要求而实现的。它对外提供了事务处理的a p i ，程序开发人员可以使用 这个程序接口编写高速、可靠、基于事务处理的分布式应用程序。 面向对象的中间件( o o m ，o b j e e to r i e n t e dm i d d l e w a r e ) ：随着面向对象技 l o 首都师范丈学硕j ：学位论文 第二章中间件架构 术的发展，出现了面向对象的中问件。对象请求代理( o r b o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 就是其中的一个典型例子，它可以看作具有与位置、协议和平台无关的中间件的 特性。从管理和封装的模式上看，o r b 和r p c 有类似之处，不过o r b 可以包含 比r p c 和消息中间件更复杂的信息，并且可以适用于非结构化的或者非关系型的 数据。 2 2主流中间件规范 当前主流的对象中间件规范有o m g 的c o r b a ，m i e r o s o t t 的n e t ，s u n 的 e j b j 2 e e ，它们各有其特点，分别阐述如下。 2 2 1c o r b a 公用对象请求代理( 调度) 程序体系结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 缩写为c o r b a ，是对象管理组织o m g c o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p1 应对当今快速增长的软硬件的协同工作能力的要求而提出的方案。简而言之， c o r b a 允许应用程序和其他的应用程序通讯，而不论他们在什么地方或者由谁 来设计【1 4 1 。 c o b r a 标准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。 最底层是对象请求代理o r b ，规定了分布对象的定义( 接口) 和语言映射，实现对 象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线” 1 5 1 。在o r b 之上定义了 很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服务 等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对 象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。 o r b 在对象问建立客户一服务器的关系。通过o r b ，一个客户可以很简单 地使用服务器对象的方法而不论服务器是在同一机器上还是通过一个网络访问。 o r b 截获调用然后负责找到一个对象实现这个请求，传递参数和方法，最后返回 结果。客户不用知道对象在哪罩，是什么语言实现的，它的操作系统以及其它和 对象接口无关的东西1 1 6 】。 首都师范大学硕l 学位论文第二章中间件架构 c l i e n t 。m e c z m p t e m 。n 拥t ；。矗 一厂 图2 - 2 0 r b 的概念 图2 2 说明了o r b 的概念。客户端是希望对某对象执行操作的实体。o r b 负责对该请求找到对象的实现、让对象的实现准备好接受请求、和请求交换数据 等。客户端的接口完全独立于对象的位置，其实现的语言和其他不影响对象接口 的东西。 传统的客户服务器程序中，开发者使用他们自己设计的或者公认的标准定义 设备之间的协议。协议的定义依赖于实现的语言，网络的传输和其他许许多多因 素。o r b 将这个过程简单化。使用o r b ，协议定义是通过应用接口，而该接口 是接口定义语言( i d l ) 的一个实现，他和使用的编程语占无关的。并且o r b 提供 了很大的灵活性。他让程序员选择最适当的操作系统，运行环境和设计语言来建 设系统中每个组件。更重要的是，他允许集成己经存在的组件。 c o r b a 的特点是大而全，互操作性和开放性非常好。c o r b a 的缺点是庞大 而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢，c o r b a 规范从1 0 升级到2 0 所花的 时间非常短，而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了【1 7 1 。虽然c o r b a 根本改 变了分布式计算，但经验表明使用c o r b a 编程过于复杂，而且供应商不能一致 地遵守规范，并且其可移植性也比预期要差很多。 2 2 2n e t n e t 是为简化在第三代因特网的高分布式环境下的应用程序开发，基于开放 首都师范大学硕士学位论文第一二章中问件架构 互联网标准和协议之上，实现异质语言和平台高度交互性，而构建的新一代计算 和通信平台。 n e t 主要包括普通语言运行时( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ) 和n e t 构架类 库。n e t 战略将互联网本身作为构建新一代操作系统的基础，并对互联网和操作 系统的设计思想进行合理延伸，使开发人员能够创建出与设备无关的应用程序， 以便轻松实现互联网连接。n e t 包括一个相当广泛的产品家族，它们构建于x m l 和互联网产业标准之上，为用户提供w e b 服务的开发、管理、应用和体验【1 8 l 。 m i c r o s o f t n e t 平台包括用于创建和操作新一代服务的n e t 基础结构和工 具：可以启用大量客户机的n e tu s e re x p e r i e n c e ；用于建立新一代高度分布式的 数以百万计的n e t 积木式组件服务；以及用于启用新一代智能互联网设备 的n e t 设备软件。 m i c r o s o f t n e t 平台的基本思想是：侧重点从连接到互联网的单一网站或设 备上，转移到计算机、设备和服务群组上，使其通力合作，提供更广泛更丰富的 解决方案。用户将能够控制信息的传送方式、时间和内容。计算机、设备和服务 将能够相辅相成，从而提供丰富的服务，而不是像孤岛那样，由用户提供唯一的 集成。企业可以提供一种方式，允许用户将它们的产品和服务无缝地嵌入自己的 电子构架中【1 9 l 。 m i c r o s o f t 的n e t 平台在w i n d o w s 平台下效率比较高，同时它有一系列相应 的开发工具支持，应用开发相对简单。但它有一个致命的弱点就是n e t 的跨平台 性较差，如何实现与第三方厂商的互操作性始终是它的一大问题。 2 2 3e j b j 2 e e e j b 是s u n 推出的基于j a v a 的服务器端构件规范j 2 e e 的一部分，自从j 2 e e 推出之后，得到了广泛的发展，己经成为应用服务器端的标准技术。s u ne j b 技 术是在j a v ab e a n 本地构件基础上，发展的面向服务器端分布应用构件技术。e j b 给出了系统的服务器端分布构件规范，这包括了构件、构件容器的接口规范以及 构件打包、构件配置等的标准规范内容【2 0 】。e j b 技术的推出，使得用j a v a 基于构 件方法开发服务器端分布式应用成为可能。从企业应用多层结构的角度，e j b 是 首都师范大学硕 学位论文第二章中问件架构 业务逻辑层的中间件技术，与j a v a b e a n s 不同，它提供了事务处理的能力，自从 三层结构提出以后，中间层，也就是业务逻辑层，是处理事务的核心，从数据存 储层分离，取代了存储层的大部分地位。 从分布式计算的角度，e j b 像c o r b a 一样，提供了分布式技术的基础。提 供了对象之间的通讯手段。从i n t e r n e t 技术应用的角度，e j b 和s e r v i a ，j s p 一起 成为新一代应用服务器的技术标准，e j b 中的b e a n 可以分为会话b e a n 和实体 b e a n ，前者维护会话，后者处理事务。s e r v l e t 负责与客户端通信，访问e j b 并把 结果通过j s p 产生页面传回客户端。 2 3 基于扩展j 2 e e 的中间件实现环境 2 3 1j 2 e e 平台概述 为了推动基于j a v a 的服务器端应用开发，s u n 在1 9 9 9 年底推出了j a v a 2 技术 及相关的j 2 e e 规范，j 2 e e 的目标是：提供平台无关的、可移植的、支持并发访 问和安全的，完全基于j a v a 的丌发服务器端中问件的标准【2 1 1 。 姻冬矽： l c _ 一 1 t 7 数期浆 三 表示层 业务层 数撼层 图2 - 3j 2 e e 模型 典型的三层结构的j 2 e e 环境如图2 3 所示。其中，表示层包含和用户交互的 各种组件，如各种生成图形用户界面的程序模块或h t m l 等。业务层包括解决各 种业务问题的组件。数据层包括各种数据库、现存的企业信息系统、e r p 系统及 1 4 首都师范大学颐上学位论文第二章中间件架构 其它的历史遗留系统。 表示层中可以包括c o r b a 客户、j a v a 小应用程序、j a v a 应用程序、s e r v l e t j s p 等。其中，c o r b a 客户通过c o r b a 命名服务( c o r b a n a m i n g s e r v i c e , c o s ) 来定位业务层中的e j b 组件，通过i i o p 协议( i n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c o l ，i i o p ) 来 调用组件上的方法。j a v a 客户通过j n d i 来定位e j b 组件，通过r m i i i o p 协议( j a v a r e m o t e m e t h o d i n v o c a t i o n o v e r t h e i n t e m e t i n t e r - o r b p r o t o c o l ，r m i i i o p ) 来调用组 件上的方法。 业务层包括了业务和数据逻辑。e j b 是封装这种逻辑的服务器端的组件模型。 有三种类型的e j b ，它们是用于处理业务逻辑的会话e j b ( s e s s i o nb e a n ) 。用于处 理数据逻辑的实体e j b ( e n t i t yb e a n ) 和用于处理消息的消息e j b ( m e s s a g eb e a n ) 陶。客户对e j b 组件的调用请求将首先被传递给e j b 容器朋艮务器，然后才由e j b 容器月臣务器间接调用实际的e j b ，使得e j b 容器服务器能够有机会提供这种中 间服务，如：事务管理、状态管理、安全性管理、持久性管理等。为了整合现存 的非j a v a 代码，可以将这些代码封装成c o r b a 对象，然后用e j b 去调用：或者 也可以通过j n i ( j a v a n a t i v ei n t e r f a c e , m i ) 去调用。 2 3 2e j b 的技术特点及存在问题 e j b 是一个服务器组件体系结构，是j 2 e e 的核心。它有以下几个特点： e j b 本身规定的编程规范： 按照e j b 的机制，需要根据e j b 的编程规范来编写组件，然后部署到容器中 运行，在编写组件的时候需要编写供用户访问的引导接口和远程接口，当用户访 问这两个接口的时候，容器会将访问拦截并接管，容器会调用b e a n s 里对应的方 法来实现需要的组件功能，而远程接口在编写的时候需要继承j a v a x e j b e j b o b j e c t 接口，引导接口需要继承j a v a x e j b e j b h o m e 接口，而在编写b e a n s 的过程中实体 b e a n 需要实现j a v a x e j b e n t i t y b e a n 接口，会话b e a n 需要实现j a v a x e j b s e s s i o n b e a n 接口，里而有很多固定的方法需要写入，e j b 的编程规范有很多，在这里不逐一 列举了，这些在一定