（计算机应用技术专业论文）基于soa的工作流技术的研究.pdf

基- f s o a 的一l ：作流技术的研究 摘要 随着计算机技术的迅速发展和企业业务流程的多元化，许多工作都需要计算机按照一 定的流程自动执行，尤其是企业业务的半自动化或自动化实现。工作流技术是企业提高业 务过程效率和生产效率的有效技术。虽然我国目自订有不少从不同角度对工作流管理及其相 关技术进行的研究，但是，有关的许多关键技术问题还需要继续探索。特别是企业的信息 系统也大多数为多平台、多系统的复杂系统，要求具有较强的兼容性，支持跨平台，在这 种情况下工作流的建模还相对比较薄弱，对企业实现工作流管理造成一些困难。 为了解决多系统的集成问题，传统的集成一般采用点对点的方式，即系统相互提供接 口，使得接口比较多，开发的工作量大；同时耦合度比较大，给维护和扩展造成难度。为 了避免这种方式的缺点，本文通过分析现有的工作流技术构成的特点，结合s o a 架构， 提出了一种基于s o a 架构的工作流模型。 这种模型结合了面向服务架构和工作流技术的双重优点，既实现了流程集成的功能需 求，又能充分利用现有资源、实现软件复用、统一接口规范、提高可维护性和可扩展性。 本文详细介绍了工作流模型的设计过程，用服务一工作流映射模型来描述服务封装业务逻 辑的步骤和方法，同时分别形式化描述了组织模型和过程模型。通过关系代数理论分析 s o a 架构下的组织模型的特性，以及与w e b 服务的关系；用服务过程网来描述如何将过 程模型映射到原子服务和组合服务，并分析服务过程网结构。这种面向服务的工作流技术 结合业务环境的多样性，运用松散耦合原则及b p e l 4 w s 标准，形成了开放、多层次、协 同的工作流平台，具有较强的适应性和扩展性。 运用上述研究内容，本文分析、设计了一个基于s o a 的工作计划管理系统，它集成 了原有人力资源管理系统并具有松散耦合性；充分展示了面向服务的工作流模型的实用性 和易用性，是阶段化实施企业管理信息化的一条有效途径。 关键词：工作流，面向服务架构，w e b 服务，b p e l 4 w s ，协同 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e r t e c h n o l o g ya n dd i v e r s i f i c a t i o no fb u s i n e s s p r o c e s s e s ，m u c hw o r ki si m p l e m e n t e da u t o m a t i c a l l yb yt h ec o m p u t e ri na c c o r d a n c ew i t ht h e p r o c e s s e sr u l e s i np a r t i c u l a r ，e n t e r p r i s eb u s i n e s si sc a r r i e do u tb ys e m i a u t o m a t i o no r a u t o m a t i o n w o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h ee f f e c t i v e t e c h n o l o g yt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c vo f e n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s s e sa n dp r o d u c t i v i t y a l t l l o u g ht h e r ea r eal o to fs t u d y i n gi nad i f f e r e n t p e r s p e c t i v eo nt h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fw o r k f l o wt e c h n o l o g yi no u r c o u n t r y ，m u c hk e y t e c h n o l o g yi s s u e sn e e dt oc o n t i n u et oe x p l o r e e s p e c i a l l y e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m sa r e m o s t l ym u l t i p l a t f o r mo rm u l t i s y s t e mc o m p l e xs y s t e m sw i t haw i d e c o m p a t i b i l i t ya n d s u p p o r t i n gf o rc r o s s p l a t f o r m i nt h i sc a s e ，t h er e s e a r c ho nw o r k f l o wm o d e l i n gi sr e l a t i v e l vw e a k a n ds o m ed i f f i c u l t i e sa r ec r e a t e dw h e na ne n t e r p r i s ep u ti n p r a c t i c eaw o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m i no r d e rt os o l v em a n ys y s t e m i n t e g r a t i o ni s s u e s ，t h et r a d i t i o n a li n t e g r a t i o nm o d ei s g e n e r a l l yp o i n t t o 。p o i n tm o d e ，i nw h i c ht w os y s t e m sp r o v i d ei n t e r f a c e st oe a c ho t h e r s ot h a t 逾 t h em o d et h e r ea r em o r ei n t e r f a c e sa n dt h eh e a v i e rw o r k l o a do f d e v e l o p m e n t a tt h es 觚l et i m e t h er e l a t i o n s h i po fs y s t e m si s c l o s e c o u p l e d ，a n dt h em a i n t e n a n c ea n ds c a l a b i l i t yo fs y s t e r ni s d i f f i c u l t t oa v o i dt h ed i s a d v a n t a g e so ft h i sa p p r o a c h ，an e w k i n do fw o r k n o wm o d e lb a s e do n s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r ei sg i v e ni nt h i sp a p e rb yt h ec o m b i n a t i o no fs o a a n dt h ea n a l y s i s o fc h a r a c t e r i s t i c so f e x i s t i n gw o r k f l o wt e c h n o l o g y t h i sm o d e lc o m b i n e st h eb o t ha d v a n t a g e so fs e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 跚l dw o r k f l o w t e c h n o l o g y i tc a na c h i e v et h ef u n c t i o nn e e d so fp r o c e s si n t e g r a t i o n s ，a sw e l la sf u l lu s eo f e x i s t i n gr e s o u r c e s ，t h e r e u s eo f s o f t w a r e ，u n i f i e di n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n , i m p r o v e d m a i n t a i n a b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y w ei n t r o d u c et h ed e s i g np r o c e s so fw o r k f l o wm o d e li nd e t a i l w i t ht h es e r v i c e s 。w o r k f l o wm a p p i n gm o d e lt od e s c r i b et h e s t e p sa n dm e t h o d so fs e r 、，i c e e n c a p s u l a t i o n m o r e o v e r ，t h ef o r m a ld e s c r i p t i o n so fo r g a n i z a t i o nm o d e la n dp r o c e s sm o d e la r e g i v e n b yu s i n gr e l a t i o n a la l g e b r at h e o r y ，w ea n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c so fo r g a n i z a t i o nm o d e l b a s eo ns o aa n dt h er e l a t i o n s h i pw i t hw e bs e r v i c e s s e r v i c ep r o c e s sn e t i su s e dt od e s c r i b e h o wt h ep r o c e s sm o d e li sm a p p e dt oa t o m i cs e r v i c e sa n dc o m b i n a t i o n a ls e r v i c e s f u r t h e 加o r e w em a k et h es t r u c t u r a l a n a l y s i so fs e r v i c ep r o c e s sn e t t h i ss e r v i c e o r i e n t e dw o r k f l o w t e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t ht h ed i v e r s i t yo fb u s i n e s se n v i r o n m e n ti sa no p e n m u i t i 1 e v e la n d c o o p e r a t i v ew o r k f l o wp l a t f o r mw i t hs t r o n g e ra d a p t a b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y b yu s i n gl o o s e l y c o u p l e dp r i n c i p l e sa n db p e l 4 w ss t a n d a r d s o nt h ea b o v e t h i sa r t i c l ea n a l y z e sa n d d e s i g n s i i aw o r ks c h e d u l em a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d 基ts o a 的一1 ：作流技术的研究 o ns o a ，w h i c hi n t e g r a t e st h ee x i s t i n gp e r s o n n e lm a n a g e m e n ts y s t e mw i t hl o o s e c o u p l e d c h a r a c t e r i s t i c s i ti sf u l l yd i s p l a y e dt h ep r a c t i c a l i t ya n du s a b i l i t yo fs e r v i c e o r i e n t e dw o r k f l o w m o d e la n d o p e n su p a ne f f e c t i v ew a yf o rt h ei m p l e m e n t a t i o no fe n t e r p r i s e m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ni ns t a g e s k e y w o r d s ：w o r k f l o w , s o a ，w e bs e r v i c e s ，b p e l 4 w s ，c o l l a b o r a t i o n 1 i i 曲阜师范大学博士硕士学位论文原创性说明 ( 在口划“ ) 本人郑重声明：此处所提交的博士口硕士曰论文基于s o a 的工作流技术的研究，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读 博士口硕士臣学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除 注明部分外不包含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工 作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式注明。本声 明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：杏刍乏 日期：加缉i 同；目 曲阜师范大学博士硕士学位论文使用授权书 ( 在口划“”) 基于s o a 的工作流技术的研究系本人在曲阜师范大学攻读博 士口硕士囵学位期间，在导师指导下完成的博士口 硕士留学位论 文。本论文的研究成果归曲阜师范大学所有，本论文的研究内容不得 以其他单位的名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用 学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电 子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权曲阜师范大学，可以采用 影印或其他复制手段保存论文，可以公开发表论文的全部或部分内 容。 作者签名：参技 日期：2 扣7 牟多月弓日 翮虢乓辛、眺卅、 基7 - s o a 的i ：作流技术的研究 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 工作流技术来源于二十世纪七十年代中期计算机协同工作领域的研究，当时计算机尚 未普及，网络技术水平还很低。随着计算机的普及、网络技术的飞速发展和信息化建设的 同益完善，为实现工作流产品之间的互操作，国际工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e m c o a l i t i o n ，w f m c ) 提出了工作流管理系统的相关术语和一系列标准i l 】。 工作流( w o r k f l o w ) 是业务过程的自动化处理，根据一组定义好的处理规则，为实现业 务目标把相关的信息、任务或业务从一个参与者传递到另一个活动的参与者【l 儿列。 w f m s ( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，工作流管理系统) 主要功能是通过软件创建、执行和 管理工作流，协调工作流之间和参与者之间的信息交互，工作流是由工作流管理系统来实 现的【引。工作流技术已经广泛地应用于办公自动化、文件管理、电子邮件、企业流程管理 ( b p m ) 等领域。 目前从企业应用的角度来看，工作流技术作为企业流程构建与自动化管理的一种手 段，着眼于协调企业信息资源的共享，自动化业务流程，高效地实现企业目标，但由于现 代企业的组织结构r 趋复杂，共享的信息资源突显出分布、异构、松散耦合的特点；同时 企业内部及企业之间的业务流程越来越复杂化。这就使得一些传统的、业务模型与组织资 源模型结合过于紧密的工作流技术迫切需要新的改革。因此，进一步研究适应企业实际动 态变化的新型工作流技术是有必要的。 另外，根据软件开发技术和计算机网络技术的发展趋势，新型网络下的软件体系结构 为适应现实需求应具有灵活、可复用、松散耦合的特性，有必要使用这样的软件体系结构 来研究工作流技术实现。 其一，最初的工作流大多是针对一些相对独立的应用系统，使用集中式的模式，一台 服务器作为中心负责管理所有的任务，包括流程的定义、执行和监控等。二十世纪九十年 代以后，随着计算机与网络技术的迅速发展，尤其是i n t e m e t 应用的同益普及，大量的、 分布式的异构系统出现在企业信息化的各个阶段，企业信息资源表现出异构、分布、松散 耦合的特点，集中式信息处理不能适应实际需要。在企业异构、分布式信息环境下，要实 现业务流程的自动执行，完成不同组织的协作、不同应用系统的集成和资源共享，就要采 用具有分布式的特点的工作流技术。因此，网络技术的发展决定了研究分布式网络下的工 作流技术是有必要的。 其二，从软件丌发技术的发展趋势看，软件架构从结构化、客户端月艮务器架构、三层 或多层架构、分布式对象逐步发展到面向组件构件的阶段，其发展方向就是更高的抽象、 封装和模块化。面向服务的体系架构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 作为基于面向组 1 基t - s o a 的“i ：作流技术的研究 件技术之上更高的抽象，为解决企业大规模应用的异构性、协同性指明了方向。实施s o a 的关键目标是实现企业i t 资产的最大化重用，其基本特征1 3 1 有： 1 ) 服务的可发现及动态绑定； 2 ) 位置透明，随时可用； 3 ) 粗粒度的服务接口； 4 ) 松散耦合性； 5 ) 服务有网络寻址的接口； 6 ) 服务的可重用性； 7 ) 服务接口设计管理。 由此看出，面向服务架构具有封装、松散耦合、平台无关性、易集成等优点，能有效 的支持分布式应用，因此从软件丌发技术的发展趋势看，研究基于面向服务架构的工作流 技术是很有必要的。 综上所述，对基于s o a 的工作流技术的研究是适应企业应用以及计算机网络技术和 软件架构发展的重要方向。 1 2 本文的主要研究工作 1 、深入研究工作流和s o a 的概念及原理，探讨相关技术及优点，从而全面、深刻的 理解s o a 。 2 、指出当前工作流的不足，结合面向服务的体系架构，研究服务封装工作流的模型， 分析组织结构模型和过程模型中的特性。 3 、运用基于s o a 的工作流技术，分析、设计一个工作计划管理系统。 1 3 本文的结构与组织 本文共分六章，内容安排如下： 第一章：绪论。简要介绍本文的研究背景及意义，并阐明本文的主要工作和组织结构。 第二章：工作流技术概述。介绍工作流的基本概念，分析工作流管理系统的体系结构 及参考模型，研究现有工作流管理系统的不足及解决方法。 第三章：面向服务的架构( s o a ) 及关键技术。介绍s o a 的概念、基本框架以及优点， 分析使用s o a 的实践原则。介绍了s o a 的一些关键技术，阐述了b p e l 4 w s 规范和在建 模方面的优势。 第四章：面向服务的工作流系统建模。通过对s o a 和工作流建模的关键技术特性进 行分析，详细阐述使用服务实现工作流系统的大粒度封装的过程，形式化描述组织模型和 过程模型，并讨论与服务的关系。 2 基丁s o a 的：n 【：作流技术的研究 第五章：面向服务的工作流系统的设计和实现。详细介绍了基于s o a 的工作流系统 的架构设计。研究了使用面向服务的方法进行工作计划管理业务建模与实现的过程。 第六章：结论和展望。论文的工作总结，并提出下一步研究的方向。 3 基y - s o a 的，l ：作流技术的研究 2 1 工作流介绍 第二章工作流技术概述 工作流，可以简单地理解为一系列相互衔接、自动执行的业务活动或任务。根据w f m c 的定义，一个工作流包括一组活动及其描述、丌始和终止的条件、相互顺序关系。计算机 技术在工作流程管理中的应用称为工作流技术。工作流管理系统是一个实现工作流定义、 管理，推进工作流实例按照计算机中预定的工作流逻辑执行的软件系统。当然，应用工作 流技术所体现的形式是一个工作流平台或工作流管理系统【4 l 。工作流技术为企业更好地实 现信息化管理提供了先进的手段。 工作流技术作为核心技术，通过企业业务流程建模、优化、管理与集成束实现业务流 程自动化1 2 j 。深入分析企业需求，建立企业业务模型可以更好地提高企业实施信息化管理 的成功率。工作流模型的建立主要由三部分组成，对应的子模型为【5 】： 1 ) 过程模型：定义工作流的过程逻辑，包括参与工作流的每个活动及其相互关系， 是工作流模型的核心。 2 ) 组织模型：定义企业人员的组织形式。 3 ) 资源模型：定义企业资源的组织结构，描述工作流执行时访问的数据对象。子模 型间的关系如图2 1 所示。 2 2 工作流系统 2 2 1 工作流系统的体系结构 图2 1丁作流模型组成 w f m c 在1 9 9 5 年发布的工作流参考模型中描述了工作流体系结构中的六个主要组件 与五个接口【2 】，如图2 2 所示。 1 ) 流程定义工具：又称建模工具，用来设计活动和最后的过程模型输出，它同工作流 执行服务进行交互。 4 基y - s o a 的l ：作流技术的研究 2 ) 工作流引擎：提供流程实例的运行环境并解释执行流程实例。 3 ) 工作流客户应用：是使用请求的方式与工作流执行服务交互的应用，即客户应用调 用工作流执行服务。 4 ) 被调用的应用：在简单的情况下工作流机使用过程定义中的信息、应用程序的类型 和所需的数据来调用应用程序。 5 ) 工作流执行服务：主要功能包括流程实例的创建、管理和执行，是工作流管理系统 的核心部件。一个工作流执行服务可能包含有多个分布式工作的工作流引擎。 6 ) 系统管理和监控工具：维护组织机构、角色等数据和对w f m s 中流程实例的状态进 行监控和管理，如用户管理等。 图2 - 2 工作流参考模犁 接口1 ：运行期间工作流执行服务与工作流建模工具问的接口，也称为过程定义导入 导出接口。特点是转换格式和a p i 调用，支持过程定义信息问的转换。 接口2 ：系统管理和监控工具与多个不同的执行服务交互的接口，提供w a p i 中的一 些命令来实现安全性、控制和权限等系统管理。 接口3 ：直接调用应用程序时实现创建会话、活动管理、数据处理的接口； 接口4 ：支持异种工作流系统之间信息转换，在不同执行服务之间的协同工作的接口； 接口5 ：工作流服务和工作流客户应用之间的接口，约定所有客户方应用与工作流服 务之间的功能操作方式，是最主要的接口规范。 2 2 2 工作流建模技术综述 工作流建模，是对实际业务过程进行计算机可处理的形式化定义，即用工作流模型表 示业务过程。就应用来说，一种工作流建模技术能够应用的基本条件是能支持完整的工作 流概念定义，提供给用户定义工作流所需要的组件或元素，并能满足在模型中表达应用领 域概念的要求。 5 基丁s o a 的1 ：作流技术的研究 工作流模型要能清晰地描述任意业务的工作流，适应用户的各种要求，即要有较强的 工作流描述能力。但是从目前来看，工作流模型尚未达到这个能力要求。c a r l s e ns 表示， 一个好的工作流模型对应用领域的语义描述应在形式化、概念集合、表达能力以及用户友 好度上达到相应的要求【6 】，主要包括四条： 1 ) 形式化：模型定义能够作为现实对象的形式化描述，并且形式化能够让模型具备 好的可验证性、可重用性以及可仿真性。 2 1 最小化特征：模型中每一个概念的语义唯一且可不重叠，建模概念集要最小化。 3 ) 表达能力丰富：模型能够提供丰富的建模概念。 4 ) 易理解：建模术语要易于理解，方便用户进行与应用领域的概念转换。 2 3 工作流技术的现状分析 工作流技术逐步发展，在企业应用过程中取得了一定的成果，但在实际应用中还存在 着一些问题，主要体现在模型、体系结构、标准化以及柔性四个层面上。 1 ) 工作流的模型问题。工作流技术必须以适当的底层通信为基础，满足工作流执行 所需的分布计算环境的要求。但由于一些分布计算环境产品的面向技术的设计，造成了工 作流技术与底层环境紧密耦合，使得企业部署w 蹦s 时必须设置底层环境。而且这种异构 集成方案不能实现按业务对业务流程进行标准化的建模和管理，同时系统紧耦合性也使系 统很难及时响应业务变化【7 j 。 2 ) 体系结构。共享和协作是工作流的设计目标，而应用在小群体和小工作量环境下 的产品，体系结构的设计本身存在着一些固有的局限性，如对通信支持不足、异构问题等。 3 ) 标准化程度差。许多工作流系统在工作流定义语言以及过程解释等方面不能兼容， 不同系统之间缺乏互操作性。 4 1 柔性问题。现有的工作流技术柔性弱，无法满足大量的业务需求，而某些企业应 用中互相协作的过程及动态改变，对系统的柔性提出更高的要求。 这些不足突显了工作流技术对业务流程的支持柔性弱、集成能力差以及信息孤岛现象 等问题。工作流参考模型中借助五个接口、六个组件实现任务的协调完成，而过程定义工 具和接口1 具有松散耦合特性，其他部件和接口还比较欠缺，所以业务流程柔性比较弱； 另外现有工作流引擎与基于它的系统之间是强耦合的，造成系统集成能力差；并且，系统 封装的弱交互性和弱扩展性造成信息孤岛现象的存在。由此可知，加大业务流程的封装粒 度能使工作流技术适应当前需要。 在企业业务和技术的促使下，工作流管理系统需要不断发展，采用新的技术，实现新 的特性以满足当前的业务需求。本文将采用s o a 体系结构以及大粒度的服务封装方法进 行工作流系统的分析与设计，并着重分析该方法在这些方面的特点与优势。 6 基rs o a 的i i 作流技术的研究 2 4 本章小结 本章介绍了工作流技术的一些基础理论知识，分析工作流系统的研究现状以及企业应 用中出现的问题，为后面分析研究在s o a 下的工作流技术奠定了基础。 7 基丁s o a 的一t ：作流技术的研究 第三章面向服务的架构( s o a ) 及关键技术 3 1 面向服务的架构的研究 3 1 1s o a 基本概念 s o a ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，也叫面向服务架构) 的定义很多，但是仍然可以看 到s o a 的几个关键特性：一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义 接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型，是一种架构和组织i t 基础结构及业务功 能的方法。 在s o a 架构风格中，服务是最核心的抽象手段1 8 】，业务被划分为一系列粗粒度的业务 流程和业务服务。业务服务具有独立性、可重用性，通过服务组装得到业务流程。服务提 供者完成一系列工作，得出服务使用者所需的最终结果，同时会引起使用者的状态发生变 化，或者提供者的状念改变。w 3 c 将服务定义为：“服务提供者完成一组工作，为服务使 用者交付所需的最终结果。最终结果通常会使使用者的状态发生变化，但也可能使提供者 的状态改变，或者双方都产生变化。一j ， s o a 是一种组合架构，是通过中立、基于标准的接口和契约将不同业务功能单元( 服 务) 连接起来，独立于实现服务的软硬件平台和编程语言，从而使处于不同系统中的服务 能以统一的方式进行通信。服务位置透明和动态交互取决于服务注册库和企业服务总线的 动态查询、定位功能的实现。这种技术与位置的透明性，使服务请求者和提供者之间松散 耦合，不仅提高了系统的柔性，增大了系统复用性；而且，当某个服务的内部结构与实现 发生改变时，影响不到其他服务和系统的运行。 s o a 的首要目标是i t 与业务对齐，支持业务的快速变化；其次是i t 架构的灵活性和 l t 资产的重用。s o a 的重点是服务建模和基于s o a 的设计原则进行架构决策和设计。设 计s o a 更多地侧重在业务层次上，通过粗粒度的业务服务建模将业务组件化为服务模型， 作为业务架构的底层和技术架构的顶层，起到业务模型和i t 之问的中介作用。企业的业务 灵活性越来越高，对业务模型的组件化更加重视，而现有的软件架构难以适应日益复杂的 系统整合，难以满足业务变化的需要，s o a 架构的松散耦合、支持重用的特点都有利于这 些问题的解决。 3 1 2s o a 的构成及优点 l 、s o a 的构成 s o a 的构成基于四个关键的抽象概念：应用程序前端、服务、服务库和服务总线，如 8 基丁二s o a 的一t ：作流技术的研究一 图3 1 所示。 图3 1s o a 的构成 应用程序前端负责管理系统的所有活动。服务具有明确功能，可供应用程序前端和其 他服务使用，由数据、业务逻辑、接口和服务描述组成。服务契约为客户提供一个功能、 使用和约束的规范。服务实现在物理层面上提供业务逻辑和数据。服务的接口负责公开服 务的功能。一个服务包含一个契约、一个实现以及一个或多个接口。服务库负责发现服务 和获得使用服务的所有信息。服务总线负责连接应用程序前端和服务。在s o a 的构成中， 应用程序前端和服务是主要部分1 1 0 j 。 2 、s o a 的优点 s o a 系统可以基于现有系统来扩展，而不需要彻底重新创建新系统，如果将开发集中 在创建服务和利用现有技术上来进行软件丌发，s o a 在现代企业应用中主要体现的优点有 1 1 1 ： 1 ) 提高灵活性，可以将低层服务组合成高层服务，从而实现重用；另外，服务请求 者通过接口访问服务，服务内部的变化不会影响应用系统，提高了系统灵活性。 2 ) 充分利用现有资产，服务独立于平台和编程语言，s o a 可以基于现有系统，将业 务服务构造成现有组件的集合，来更好更快地扩展实现业务价值。 3 ) 更易维护，服务提供者和使用者的松散耦合关系以及对开放标准的采用，使系统 更易维护。 4 ) 提高快速应变能力( f l e x i b i l i t y ) ，服务提供者可彼此独立的调整以满足服务需求。 5 ) 更高的可用性，体现在服务提供者和服务使用者之间的松散耦合关系。 s o a 可以看作是多年的软件工程发展和实践所积累的经验、方法和各种设计架构模 式的发展，其优势在于提供了业务的敏捷性，可以更快、更可靠、更具重用性的架构整个 业务系统。 3 1 3s o a 的基本体系结构 9 基7 - s o a 的i ：作流技术的研究 s o a 的基本体系架构主要由服务提供者、注册机制、服务使用者和服务契约四部分组 成【1 2 】。 l 、服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：负责创建服务，响应并执行服务请求。向注册机制 提供服务使用者发现服务所需的服务接口信息。主要完成服务的定义、设计并实现功能； 用w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，网络服务描述语言) 描述服务【1 3 j ，并用u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，统一描述、发现与集成服务) 在服务注 册表中发布w s d l 文档。 2 、注册机$ 1 j ( r e g i s t e r ) ：用来展示服务，接收并存储服务契约的实体，提供服务的网 络寻址目录。主要完成对已发布服务提供数据的增加、更改、删除及查询功能。 3 、服务使用者( s e r v i c ec o n s u m e r ) ：是需要使用服务的应用程序或其它服务。通过查 询访问服务注册表项，发现所需服务的w s d l 文档；在w s d l 基础上，通过s o a p ( s i m p l e o b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，简单对象访问协议) 协议绑定、执行服务。 4 、服务契约( c o n t r a c t ) ：描述服务请求与响应的格式规范。 在s o a 基本体系结构中，注册机制中的服务信息是服务的提供者与使用者的通信中 介，注册服务提供者已经发布的服务，并进行分类，提供查询。服务提供者与服务使用者 通过事先定义好的契约进行交互。其基本体系架构如图3 2 所示。 3 1 4 面向服务架构的原则 图3 - 2s o a 基本体系结构 s o a 架构继承了对象和组件设计的各种原则，如封装、自包含；同时还要有保证服务 的灵活性、松散耦合和重用能力的设计原则： ( 1 ) 业务驱动服务，服务驱动技术1 1 3 】 s o a 的一个重要观点是业务驱动，通常服务处于业务和技术之间，业务起主导作用。 以粗粒度的业务服务为基础来对业务建模，业务的变化需要服务的重新编排和组合，这可 能会引起服务实现的细节变化。因此设计一个s o a 构架时，需要考虑动态的业务逻辑需 求和服务的组合之间的关系。服务的设计遵从无状态、避免功能冗余、明确定义的接口、 粗粒度、松耦合性、重用能力、互操作性的原则。 ( 2 ) 业务敏捷 1 0 基丁s o a 的r 丁作流技术的研究 业务敏捷是基本的业务需求，经过良好构思的服务应该能给业务带来灵活性和敏捷 性，它们通过松耦合、封装和信息隐藏等机制使服务的重新配置和复用更加容易；设计良 好的服务之间的依赖被最小化，服务抽象是内聚、完整和一致的。 3 2 面向服务架构涉及到的技术探讨 3 2 1w e b 服务( w e bs e r v i c e ) w e b 服务是自包含的、模块化的应用程序，它可以在网络( 通常为w e b ) 中被描述、 发布、查找以及调用i l 引。它改变了商业合作伙伴之问及其与客户之问的协作方式，而面向 服务的工作流技术则是一种新型的工作流技术，将工作流的各个任务或者子流程封装为服 务，各个w e b 服务之问通过定义良好的接口进行交互【l5 1 。 简单来说，w e b 服务是另一种能创建客户端朋艮务端应用的分布计算技术，w e bs e r v i c e 是建立可互操作的分布式应用程序的新平台，使用x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可 扩展标记语言) 、w s d l 等标准语言和s o a p 、h t t p 等协议。w e b 服务技术的平台独立 性与语言独立性，是由于使用了x m l 。w e b 服务除了有封装、动态绑定、消息传递、服 务描述和查询的基本概念外，还有：每个应用程序都是服务，每个服务封装实现细节，发 布一个通过w e b 能被调用的a p i ，实现按功能访问的方式。w e b 服务能发现并执行从网络 中获得的服务，是一种新的面向服务的架构思想。 3 2 2x m l 技术 x m l 是一个基于文本的、跨平台的标记语言。x m l 能够严格定义可移植的结构化数 据【1 6 1 ，与h t t p 使用标签描述外观和数据不同。x m l 作为动态电子商务中的重要技术， 具有以下特点： 1 ) 可扩展：x m l 使用简单，应用广泛。可以自定义用于多种应用的d t d ( d o c u m e n t t y p ed e f i n i t i o n ，文档类型定义) 和s c h e m a 模式；几个附加的标准给x m l 核心功能模块集 增加样式、链接和参照能力。 2 ) 自描述性：x m l 文档包含一个文档类型声明，通过d t d 或x m ls c h e m a 文档定 义来解析男一个x m l 文档的数据”，因而x m l 文档是自描述的。 3 ) 互操作性：x m l 格式简单易读，易于在任何应用程序中读写数据，这使x m l 很 快成为数据交换的唯一公共语言，从而做到异构系统的信息互通。 4 ) 灵活性：x m l 提供了结构化的数据表示方式，使用户界面和结构化数据分离；同 时样式表和由m l i n k 支持的超链接功能都增加了x m l 的灵活性。 5 ) 精确搜索：x m l 标签具有语义性，通过搜索引擎查找x m l 文档可以得到更精确 1 1 基丁s o a 的r 作流技术的研究 的需要内容。 有关x m l 技术的标准有x m l 名称空间( n a m es p a c e ) 、d t d 、x m ls c h e m a 及x l l ( e x t e n s i b l el i n kl a n g u a g e ，可扩展链接语言) 等。 3 2 3s o a p s o a p 是一种简单的、轻量的、基于x m l 的协议，用于在分布式环境下应用程序之 间的结构化数据交换。s o a p 具有可扩展性、简单性、平台无关、文本可读的特征【1 7 】，它 由四个部分组成： ( 1 ) 封装( e n v e l o p e ) ，即x m l e n v e l o p e ，定义描述信息内容和处理内容的框架。 ( 2 ) 编码规贝l j ( e n c o d i n gr u l e s ) ，表示应用程序所需的数据类型的实例i ( 3 ) r p c 表示( r p cr e p r e s e n t a t i o n ) ，表示远程过程调用( r p c ) 与应答的协定。 ( 4 ) 绑定( s o a pb i n d i n g ) ，通过底层协议交换信息【1 9 】【2 0 】。 s o a p 用h t t p 作为底层通讯协议传送x m l ，x m l 是一个开放、健全、有语义的信 息交换机制，h t t p 则应用广泛，使s o a p 运行在不同的操作系统、不同的技术和编程语 言的应用程序可以经过防火墙进行通讯交互，从而使s o a p 得到广泛的应用【2 l 】。 s o a p 消息就是一个普通的x m l 文档，包含信封、头部、主体、错误元素。其中信 封是s o a p 消息的唯一标志，它和主体是s o a p 必有的组成部分。s o a p 可以运行在任何 其他传输协议上。虽然在传输中x m l 的头部( 会话i d 、口令等) 是不同的，但x m l 有 效负载( 包含实际数据，是s o a p 主体的一部分) 保持相同1 2 2 1 。 3 2 4w s d l 与u d d i l 、w s d l 定义了一种x m l 语法，它将网络服务描述为一组端点，能对包含面向文 档或过程的消息进行操作团1 。具体端点被整合到抽象的端点( 服务) 中。w s d l 信息模型 充分利用了抽象规范与规范具体实现了分离：服务接口和服务实现。 服务接口规范描述了抽象的接口定义，w s d l 文档中表示抽象定义部分的元素有： 1 ) 类型t y p e s ：定义数据类型的容器，w s d l 使用x m ls c h e m a 语法以实现最大程 度的平台中立性。 2 ) 消息m e s s a g e ：通信数据的抽象类型化定义，包含了一组p a r t 元素，每个p a r t 元 素构成最后消息的一个组成部分。 3 ) 端口p o r t t y p e ：操作的抽象集合，是一种服务访f 口- j a n 的类型定义，可包含多个 操作。w s d l 支持四种访问入口调用模式：单向请求，单向响应，请求响应，响应请求。 4 ) 操作o p e r a t i o n ：对服务所支持的操作的抽象描述。是有组消息，定义了操作的 交互方式。 1 2 基y - s o a 的。1 ：作流技术的研究 服务实现描述了具体终端的处理方法。w s d l 文档具体定义部分的元素有： 1 ) 服务s e r v i c e ：将服务定义为网络端口的集合，描述一个具体的已发布w e b 服务 提供的所有访问入口的细节，一个s e r v i c e 可以包含多个服务访问入口，而多个访问入口都 会使用一个p o r t 元素来描述。 2 ) 端口p o r t ：描述了服务访问入口的细节。p o r t 元素将绑定机制、服务访问协议和 端点地址结合在一起，定义具体端点的服务访问方式。 3 ) 绑定b i n d i n g ：使用特定的通信协议、数据编码模型，将w e b 服务的抽象定义映射 到特定实现。 2 、u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 是一个独立于平台的框架， 即统一描述、发现和集成。通过使用w s d l 技术定义了发布与发现w e b 服务的方法，并 实现集成。u d d i 的核心有两部分：其一，u d d i 规范化提供业务和w e b 服务的分白式目 录。数据存储在x m ls c h e m a 格式中，u d d i 规范实现搜索已有数据和发布新数据的a p i 细节。其二，u d d i 业务注册中心是u d d i 规范的完全操作实现，是所有数据同步的操作 入口点。一组基于w e b 的u d d i 注册中心称为u d d i 服务群。 3 2 5b p e l 4 w s l 、b p e l 4 w s 简介 b p e l 4 w s ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) 是w e b 服务的业务 流程执行语言，专为整合w e bs e r v i c e s 而制定的一项规范标准1 2 4 1 。工作流程运用一个专门 的