（计算机应用技术专业论文）基于web的cscw系统——协同编著系统研究与设计.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 计算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ：c s c w ) 是一个多学科交叉和支持的新兴研究领域，它是最新信息技术与人类社会传统 的协作方式相结合的产物。计算机协同编辑是c s c w 一个重要的应用领域。它 通过建立一个具有群体性、交互性、分布性和协作性的人机网络工作环境来协 助多个物理分散作者并发地浏览和编辑一份大型文档。与单用户编辑系统相比， 协同编辑系统能降低编辑时间，减少编辑成本和提高工作效率。 现存的协同编辑系统，多数是采用客户机服务器( c s ) 模式，由于c s 模 式中客户端需要安装专门的软件，开发、维护费用较高，可移植性较差。在i n t e m e t 飞速发展的信息化社会中，开发基于浏览器，服务器( b s ) 模式的系统成为发展 的趋势。 在学习c s c w 理论，特别是协作模式、协作控制机制以及基于w e b 的 c s c w 系统理论的基础上，本文重点研究了协同编著系统的体系结构、并发控 制的方法、访问控制、版本管理、协同感知这些关键性问题。在比较各种已有 的并发控制策略的基础上，本文提出了将封锁法与令牌传递协议相结合的控制 方法：通过调用数据库服务器中的数据，动态地实现文档的分层形式的树状结 构显示，同时结合本文提出的面向对象的版本管理模型及目录路径锁定法，有 效地保证了文档数据的完整性和一致性；为了保证访问的合法性，防止越权访 问的发生，本文给出了一个基于角色的访问控制策略：作为一个群体行为，采 用用户浏览器向服务器定时发送信息，服务器反馈的方式，实现了协同编著的 成员之间的信息黪知。 考虑当前书籍编辑的实际过程，结合图形图像实验室编著的具体需求，在 软件工程理论的指导下，采用u m l 统一建模语言对整个系统进行了规划与设计， 并在此基础上，使用a s p n e t 和a d o n e t 技术，实现了一个基于w e b 的协 同编著原型系统w b c e p s 。 整个研究、设计、开发工作都严格依照软件工程方法来组织和安排，因此， 系统具有良好的可扩展性、移植性、健壮性和易于维护等的特点。 协同编辑系统支持编者在w e b 上开展计算机支持的协同写作，分散各地的 协同成员可以通过系统开展资源共享、知识、经验交流等活动，加快编著、写 作的进度，提高著作的质量。 关键字：c s c w ，协同编著，b s 模式，并发控制，w b c e p s 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t c s c wi san e wr e s e a r c hr e a l mw i t hm u l t i - k n o w l e d g ec r o s s e da n d s u p p o r t e d i t r e s u l t sf r o mt h ec o m b i n a t i o no fl a t e s ti n f o r m a t i o n t e c h n i q u e s a n dh u m a n c o l l a b o r a t i o no f t r a d i t i o n a ls o c i e t y c o m p u t e r s u p p o r t e dc o o p e r a t i v ee d i t i n g ( c s c e ) i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ta p p l i c a t i o nf i e l d si nc s c w i tc a nh e l pp e o p l ei n d i f f e r e n tl o c a t i o nt or e a da n de d i tac o m m o nl a r g ed o c u m e n t b yb u i l d i n g a h u m a n - c o m p u t e rw o r ke n v i r o n m e n tw i 也g r o u p 、i n t e r a c t i o n 、d i s t r i b u t i o na n d c o o p e r a t i o nc o m p a r i n gw i t has i n g l ee d i t i n gs y s t e m ，c s c es y s t e mc a l lr e d u c et h e d e v e l o p i n gt i m e ，l o w t h ec o s ta n de n h a n c et h ee f f i c i e n c yo f w o r k a tp r e s e n tm a n yc s c e s y s t e m sa d o p tc s ( c l i e n t s e r v e r ) m o d e a sc sm o d e o n l y f i t sf o r l a n ，s p e c i a lt e c h n o l o g y n e e d e dt ol o n g - d i s t a n c ec o n t r 0 1 a n di no r d e rt o d e a lw i t hd i s t r i b u t e dd a t a ，s o m es p e c i a ld e s i g nm u s tb ed o n e i nc sm o d e ，c l i e n t s o f t - w a r eh a sb e e nd o n et os u i tg i y e no p e r a t i o ns y s t e ma n dt h es o f t w a r eh a sn o tt h e c h a r a c t e ro f t r a n s p l a n t a t i o n s ot h ec o s to fd e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c ei sh i g h e r w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e t ，m o b i l ea n dd i s t r i b u t e do f f i c i a lb u s i n e s sw o r ki s b e c o m i n gm o r e a n dm o r e p o p u l a t i o n w ef a c e dap r o b l e m t oe x t e n do u rs y s t e m b s m o d ee m e r g e s ，a st h et i m e sr e q u i r e i nb sm o d e ，w h i c hi st h ea b b r e v i a t i o no f b r o w s e s e r v e r ，t h ec h e n ts e n d so u tr e q u e s t sa n dt h es e r v e rr e s p o n d c o m p a r i n gw i t h c sm o d e ，t h eb i g g e s ta d v a n t a g eo fb sm o d ei st h a ts y s t e ma d o p t sb sc a nb e o p e r a t e di nd i f f e r e n tg e o g r a p h i c a ll o c a t i o n sw i t h o u ts e t t i n ga n ys p e c i a ls o f t w a r e t h e s y s t e mc a r lb eu s e do n l yi ft h e r ei s ac o m p u t e rc o n n e c t e dw i t ht h ei n t e r a c t c l i e n t m a i n t e n a n c ei sn o n ea n de x t e n s i o ni se a s y a f t e ra s s i g n e da u s e rn a n l ea n dp a s s w o r d ， t h es y s t e mc a nb eu s e d o nt h eb a s i so fc s c wt h e o r y s t u d y , e s p e c i a l l y t h e c o o p e r a t i v e m o d e ， c o o p e r a t i v ec o n t r o lr u l ea n ds y s t e m b a s e do nw e b ，t h i sp a p e re m p h a s i z e st or e s e a r c h t h ek e yp r o b l e m so ft h ea r c h i t e c t u r e ，s u b s e q u e n tc o n t r o lm e t h o d ，a c c e s sc o n t r o l ， v e r s i o nm a n a g e m e n ta n dc o o p e r a t i v ea w a r e n e s si nc s c e ( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ee d i t i n g ) s y s t e m c o m p a r i n gw i t hm a n y t r a d i t i o n a ls u b s e q u e n tm e t h o d s ， 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 ac o m b i n a t i o no fl o c k a n d u n l o c km e t h o d 、i 【l lt a k e n r i n gt r a n s f e rp r o t o c o lw i l lb e g i v e n a n da tt h es a m et i m ei no r d e rt oi n s u r et h ei n t e g r a l i t yc o h e r e n c eo f d a t a ，w e b r i n gf o r w a r da no b j e c t - o r i e n t e dv e r s i o nm a n a g e m e n tm o d e l b yl o c k i n gt h en o d e a l o n g t h ep a t ha n dt h ea c c e s sc o n t r o lt a c t i cb a s e do nr o l e ，d a t ac a nb ep r o t e c t e d a sa g r o u pa c t i o n ，t h eu s e r sc a l la w a r e e a c ho t h e rb yc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h eb r o w s e a n dt h es e r v e rp e r i o d i c a l l y c o n s i d e r i n gt h er e a lp r o c e s so f b o o ke d i t i n ga n dc o o p e r a t i o nw i t ht h em a t e r i a l r e q u e s t s ，u n d e rt h eg u i d eo fs o r w a r ee n g i n e e r i n gt h e o r y , t h i sp a p e rp r o g r a ma n d d e s i g nt h ew h o l es y s t e mu s i n gu m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) ，a n di m p l e m e n t - a t eap r o t o t y p es y s t e m - p r o t o t y p es y s t e mo fc o o p e r a t i v ee d i t i n gb a s e do i lw e b ( w b c e p s ) b yu s i n g a s e n e ta n da d o n e tt e c h n o l o g y i nt h ep a p e r ，b yi n t r o d u c i n gs o f t w a r ee n g i n e e r i n gm e t h o da n du m lm o d e l l a n g u a g et od e s i g n t h es y s t e m , t h ew h o l es y s t e mp o s s e s s e st h ec h a r a c t e r so fs e c u r i t y ， h e a l t h y ，e x p a n s i b i l i t ya n de a s y m a i n t e n a n c e t h ec s c es y s t e ms u p p o r t se d i t o r st ow o r kt o g e t h e r ，s h a r er e s o u r c e a n d k n o w l e d g e ，i n t e r c o m m u n i c a t et h r o u g h i n t e r n e t ，w h i c hw i l lf a s tw o r ks c h e d u l ea n d e n h m a c ct h e 删i t y o f p r o d u c t i o n s 。 k e y w o r d s ：c s c w ，c o o p e r a t i v ee d i t i n g ，b sm o d e ，s u b s e q u e n t c o n t r o l ，w b c e p s 1 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 1 1 1 学科前沿及发展趋势 计算机科学技术的发展，把人类社会带入信息化时代。随着信息化进程的 深入，通信技术与计算机及网络技术相融合，产生了一个新的研究领域计 算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，简称c s c w ，又 称协同工作) 。 计算机支持的协同工作c s c w 的研究开始于6 0 年代。到了七十年代中期， 在美国s t a n f o r da il a b 建立了一只支持视频、音频、文本和图像等多种媒体的 c s c w 环境，并将其命名为电视会议。但由于巨大的存储开销和极其昂贵的通 信媒体，以及当时通信速度的低下和数据压缩技术的落后，该系统的多媒体功 能十分薄弱。到了8 0 年代，计算机网络技术、多媒体技术、数据压缩与存储技 术、通信技术和分布与并行处理技术等都有了长足的进步，同时人机交互理论 的逐渐成熟，使得c s c w 技术迅速发展 1 l o1 9 8 4 年m i t 的i r e n eg r i e f 和d e c 公司的p a u lc a s h m a n 两位研究员在用于描述他们所组织的有关如何借助于计算 机来支持自于不同领域和不同学科的人们进行共同课题时正式提出了c s c w 的 概念。 目前，对c s c w 普遍认同的定义为：在计算机技术和网络技术支持的环境 中( 即c s ) ，地域分散的一个群体交互通信、协调、协同和协作完成一项共同的 任务( u pc w ) 。它包括协同工作系统的建设，群体工作方式研究和支持群体工作 的相关技术研究，应用系统的开发等部分“1 。它的目标是要设计支持各种各样 的协同工作的应用系统，建立协同工作的环境，改善人们进行信息交流的方式， 消除或减少人们在时间和空间上的相互分割的障碍，提高群体工作质量和效率， 从而提高企业、机关、团体，乃至整个社会的整体效率和人们的生活质量。 c s c w 是一个多学科交叉的研究领域，它集中了社会学、人类学、计算机科 学、办公自动化、决策系统研究等等多个领域的专家学者共同探讨人类群体 工作的特性和信息技术对群体工作的支持。目前，国内外c s c w 发展势头强劲， 武汉理 ：大学硕士学位论文 研究规模逐年扩大，进展迅速。美国的a c m 从1 9 8 6 年起，每两年举行一次c s c w 国际研讨会”1 ，另外还有一批专门刊物报道c s c w 领域的最新研究成果，例如 c s c w j o u r n a l 、g r o u pa n do r g a n i z a t i o nm a n a g e m e n t 、j o u r n a lo fo r g a n i z a t i o n a l c o m p u t i n g 等。我国在1 9 9 8 年底，在北京清华大学成功举办了第一届c s c w 学 术会议，并成立了c c s c w 专业委员会。 在理论研究方面，为了在协同应用与分布式计算机支持平台之间建立c s c w 支持层，以增强面向用户的协作支持，满足c s c w 协同应用需求，英国l a n c a s t e r 大学提出了c o l a 轻权活动模型；为了为各种c s c w 应用开发者提供共同的通 信服务支持，r o b i n s o n 提出了c a s 通信服务体系结构模型；为了集成已有的各 种c s c w 应用环境，h o l l i n g s w o r t h 提出了c s c w 的开发体系结构，e l l i s 的三元 概念模型是对c s c w 系统一个功能性的说明，以及e l l i s 的群组自动机t e a m a u t o m a t i o nc s c w 数学模型1 4 1 我国清华大学王国意等人提出一个由基本功能层、支撑平台及协同应用层 等三层结构构成的协同工作模型。为了弥补这种模型中存在的开放性不够，开 发效率低、复用性差以及对异构环境下的操作能力支持不足等缺点，北京大学 孙艳春等人提出了一个开放的c s c w 系统结构模型o c s c w ”。华中理工大学 电信系提出了一种由管理予层、传输子层和网络传输子层三层结构构成的协 同层的结构模型，该模型在鸿象协同编辑系统中得到实现。西安交通大学计 算机系提出了一种包含交互、活动和协作三层结构的协作模型。为了在现有 网络传输率下实现较大规模的协作且能实现多个成员间相互交互，他们提出 了一种“镜头焦点”和“自由交互”相结合的交互模式，并将协作过程分为 准备、发起、进行、结论形成、结论表决和协同结束等6 个阶段。 除理论研究之外，c s c w 应用技术研究也取得了飞速的发展。特别是9 0 年代中期以来，i n t e r a c t 的迅猛发展，以w w w 为代表的信息发布及资源访问 方式的广泛流行，使得随时随地的信息访问逐渐变成现实，人们之间的距离 被拉近。基于i n t e m e t 的c s c w 系统的开发成为可能。1 9 9 6 年2 月，在德国 召开了一次名为“e r c i mw o r k s h o po nc s c w a n dt h ew e b ”的学术会议，讨论 如何利用w w w 环境开展c s c w 研究的问题“1 。到目前为止，基于w e b 的 c s c w 系统最典型的例子是德国g m d f i t 与o r b i t e a m 公司合作开发的b s c w ( b a s i cs u p p o r tf o r c o o p e r a t i v ew o r k ) 系统。b s c w 是一个完全基于w e b 实现 的共享工作空间系统，具有文件上传、事件感知服务、组和成员管理等功能。 武汉理工大学硕士学位论文 y o uy u 等人开发的p a w ( p e o p l ea w a r e n e s se n g i n e ) 系统，实现了w e b 上的位 置感知；l u i sa g u e r r e r o 等人提出了在w e b 上开发协同系统的软件框架 t o p ( t e no b j e c t sp l a t f o r m ) “1 。基于w e b 的c s c w 系统已经成为c s c w 领域中 非常热门的研究课题。 当前，c s c w 正在蓬勃发展，按照应用类型来分类，可以分为三类4 ，： 计算机多媒体通信系统，如电子邮件系统和电子公告板系统( b b s ) ；共享应 用系统，如协同编著系统、共享窗口系统等：会晤与决策系统，如视频会议 系统、电子辩论工具和电子会晤室等。 计算机支持的协同编著系统是c s c w 的重要应用领域之一，它是指试图通 过建立一个具有群体性、交互性、分布性和协作性的人机网络工作环境来协助 多个地理分散作者对一个大型文档的共同编著们，允许异地多个用户并发浏览 和编辑一份共享文档，以最大限度地发挥群体的工作效率。 c s c w 的研究进展，直接促进协同编辑的发展和应用。在国外，g r i e f 等人 设计了一个分布式协同编辑器c e s ，并在发表的文章中指出协同编辑系统是 c s c w 技术在编辑出版领域中的一个典型应用，协同编辑就是要建立一个群体 交互协作的分布式的人一机网络环境，来协助多个地理上分散的作者对一个大 型文档的共同编著1 1 2 1 德国t e e h n i s e h e 大学豹k o c hm 教授等人对多用户、多 媒体协同编辑环境进行了研究 1 4 1 p 描述了一种允许多个身处不同地域的编辑同 时教! i 览和编辑同一个文档的实时群体编辑工具，并针对相关的问题提出了勰决 的方法。在国内，有许多科研院所对协同编辑课题进行了研究。中科院计算所 林宗楷研究员与其博士研究生冯键合作开发了c o e d i t o r 协同编辑系统。该系统 采用c l i e n t s e r v e r 结构，集成了文本、图形、语音、视频等多媒体信息，服务 器端采用自行研制的工程数据库管理系统( e d b m s ) 管理整个过程中形成的所 有多媒体数据1 1 5 1 浙江大学人工智能研究所的鲁东明、李向阳、鲍宏伟和潘云 鹤教授等人设计实现了z u c o e d i t o r 协同编辑系统，并提出了一个适应于c s 模式的编著系统逻辑模型1 1 7 1 华中理工大学电信系朱光喜教授等人提出了种 多媒体协同编辑系统的鳃决方案，并且开发了多媒体协同编辑工具s w a n a u t h o r ，通过计算机网络，交互地实现多媒体创作1 1 8 1 0 南京大学计算机科学与 技术系的杨文清等人设计与开发了基于w w w 的文档协同写作系统 w w w d o c 1 1 9 1 提出了多用户并发控制的有效方法文档目录锁定法。 这些已经开发的协同编辑系统，多采用c s 模式进行设计与实现。由于c s 武汉理1 = 大学硕士学位论文 模式只适用于局域网，必须开发专门的客户端软件，软件不具有可移植性，开 发维护的费用较高等缺点。随着互联网的飞速发展，移动办公和分布式办公越 来越普及，急切需要系统具有扩展性。由此，b s 模式应运而生。b s 模式，即 浏览器n 务器模式，客户端是标准的浏览器( 如i n t c r n c te x p l o r e 、n c t s c a p c n a v i g a t o r 等) ，服务器端为标准的w e b 服务器。客户端浏览器发出请求，协同 应用w e b 服务器响应浏览器的请求并给出响应。与c s 模式相比( 如下表1 1 所示) ，b s 模式最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门 的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用：客户端零维护：系统的扩展非常 容易，只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。 表1 - 1c s 与b s 区别 藉冬 c ，sb ，s 专用的、小范围里的网络环境，局域 网之问需要通过专门服务器提供连接建立在广域网之上的，不需专门的网 和数据交换服务；服务器通常采用高络硬件环境：有比c s 更强的适应范 硬件环境 性能的p c 、工作站或小型机，并采用围，客户机上安装测览器，服务器上 大型数据库系统，如s q ls e r v e r 等。 安装大型数据库系统。 客户端需要安装专用的客户端软件。 配对的点对点的结构模式，采用适用 采用点对多点、多点对多点这种开放 于局域网、安全性比较好的网络协议 的结构模式，并采用t c p i p 这一类 安全要求运用于蛔烈心t 的开放性协议，其安 ( 例如：n t 的n e t b e u i 协议) ，安全性 全性只能靠数据服务器上管理密码 可以得到较好的保证。 的数据库来保证。 程序需要整体性考虑，构件的重用性构件具有相对独立的功能，能够较好 软件重用 不如在b s 要求下的构件的重用性好的重用。 程序由于考虑整体性，处理出现的问 系统维护题以及系统升级难，常需要再做一个客户机零维护 全新的系统。 程序可以处理用户界砸固定，并且在服务器响应客户通过浏览器发出的 处理问题 相同区域，安全要求商的需求。请求；面向不同的用户群，地域分散。 多建立在w i n d o w 平台上，表现方法 建立在浏览器上与用户交流的表现 用户接口方式更加丰富和生动，并且大部分难 有限，对程序员水平普遍要求较高。 度降低，减少开发成本。 否，不同客户端操作系统。客户端软 平台无关性是，只要安装浏览器，就可以运行。 件不同。 随着计算机网络技术的发展，i n t e m e t 的迅速普及，在2 l 世纪，计算机网络 已成为应用系统的通用平台。与此同时，需要编著的文档的数量急剧膨胀，文 档内容和结构日趋复杂，个人编著行为已经难以满足大量生成有组织的文档的 武汉理下大学硕士学位论文 要求，协同编著的重要性日益为人们所认识。如果没有一个协同编著系统为用 户提供编辑的环境，管理编著的数据和过程，限制和协调编著者的行为，势必 造成文档的混乱，编著任务难以按时完成，因此开发基于b s 模式的协同编著 系统势在必行。 1 1 2 研究内容和意义 i n t e r n e t 的建立大大加速了信息技术向纵深方向发展，传统的孤立式工作方 式，以单一信息媒体的信息交互方式已远远无法满足信息时代人们的需求，信 息共享和人与人之间的合作越来越重要。由此产生的计算机协同工作技术带来 人们协作方式的变革，提高人们协同工作的整体效率。计算机协同工作应用系 统的发展和推广将改善人们交流信息协作的方式，计算机技术的发展必然走向 计算机协同工作的方向。 计算机支持的协同编著实现了多个用户对同一个文本、图形和图像文档的 编辑，它从单用户的编辑系统发展而来，通过协同工作提高人们工作的效率， 节约时间和降低成本。科学知识更新速度的加快，科学著作出版周期的缩短， 使得书籍等的编写人员越来越感到进行协同工作的必要。将c s c w 技术应用到 著作等的编写领域，开展计算机支持的协同编辑，可以使编写人员在一种“无 墙”的环境中协同工作，共享数据和资源，进行自由的交流和讨论。 本文在对实验室书籍编辑出版进行需求分析的前提下，认真学习c s c w 理 论，深入研究和探讨协同编著系统的各种主要问题，特别是并发控制、访问控 制、协同感知等关键问题的基础上，利用软件工程方法和统一建模语言u m l 对 系统进行规划和设计，提出了基于w e b 的协同编辑系统模型，在此基础上，利 用m i e r o s o i t 公司开发的a s p n e t 和a d o n e t 技术，设计开发了采用b s 模式、 具有混合式的体系结构、功能较为完善、具有集成性、层次性、交互性、目的 性、协同性、平台无关性、操作简便等特征的计算机支持的协同编著原型系统 w b c e p s 。该系统的开发，作为实验室网站建设的一个组成部分，更好的加强 了成员之间的合作，提高了成员之间编著的效率。 本系统适应i n t e m e t 应用所要求的可靠性、及时性等特点，采用基于角色等 的权限控制方法，确保了系统的安全性要求。 研究c s c w 基础理论，探讨协同编著系统的关键问题及解决方案，构建基 于w e b 的协同编著系统，具有极其深远的意义： 武汉理工大学硕士学位论文 ( 1 ) 研究c s c w 基础理论，有利于更好地构建各种协同工作应用系统 c s c w 应用领域相当广泛。凡是在计算机及网络环境下、共享信息、协同 工作完成任务的应用领域都可以归属于c s c w 的范畴。例如：各种类型的军事 指挥自动化系统、各种级别的参谋会议系统、办公自动化系统、远程医疗系统、 远程教育系统、电子商务系统等都是c s c w 的具体应用。学习c s c w 相关理论， 特别是它的各种基本工具和环境，结合具体应用系统要求，有利于更好地构建 功能完备的各种应用系统。 ( 2 ) 协同编辑系统的开发，有利于突破时空限制，提高编辑工作效率。 协同编辑系统最初就是为了满足科技期刊的编著需求而产生的。借助计算 机网络基础上的协同编辑系统，不仅可以进行稿件的快速传送，而且可以通过 c s c w 的会议和讨论系统进行同步( 实时) 或异步( 不同时间) 的协同编辑和讨 论，可缩短期刊等编辑过程所产生的时滞。协同编辑系统提供的工具，使编者 在对内容产生疑问时，可与同行们及时讨论、交换意见，从而极大地提高编辑 工作效率。 ( 3 ) 进行协同编辑，是时代发展的要求 当代科技发展迅猛，高度综合又高度分化，使得无论知识多渊博的编辑也 难直接把握各种文档的内容m 1 。电子出版特别是网络出版物的出现，多媒体 形式的著作将逐渐增多2 。这些著作的内容不再局限于图、表和文字，还将 包括声音、图像和视频信号。在这类著作的编著和编辑过程中，单个编辑往往 难以胜任，因此，必须依靠协同编辑系统的支持。 ( 4 ) 基于w e b 的协同编著系统的研制，方便了用户的使用 w w w 拥有良好交互界面、可扩展性、开放性和操作系统平台无关等特性， 提供了一个比较理想的平台环境。w w w 不依赖于任何厂商或平台，从高性能 工作站到微机平台都有w e b 服务器和w e b 浏览器软件。w w w 的信息服务提 供者不必用多种格式表示信息。w w w 以w e b 作为应用程序与操作系统之间 的中介，从而可以实现平台无关性。在协同编著应用中，参加协同工作的成员 由于可能分散在多个地方，他们所使用的物理网络和操作系统都可能都不相同， 利用w w w 的平台独立性，解决了协同编著等c s c w 应用系统在异构环境下的 互操作问题，简化了用户的操作，方便了用户的使用。 ( 5 ) 将c s c w 理论应用到协同编著系统中，有利于进行学术交流，促进学术 世界一体化 6 武汉理工大学硕士学位论文 在协同编辑系统中，通过加入c s c w 的各种基本工具，例如电子讨论区等， 为协作成员提供交流和讨论的空间。这种直接的交流与探讨能激发创造性思维， 通过思想的碰撞与交融，挖掘出人们潜在的智力资源。同时，资源的广泛共享， 可以互通有无，促进了世晃一体化的进程。 1 2 c s c w 简介 1 2 1 协同工作的要素 在不同应用背景下的c s c w 应用会有许多差异，但它们的共同特征是提供 支持人类协同工作的工具。从本质上看，c s c w 系统就是通过计算机和网络技 术使处于不同地理位置的人们能够一起工作，并且感觉不到地理位置上的差异。 c s c w 系统是个分布式多用户交互的系统，基本组成元素可归纳成4 类： 成员角色l e ) 、共享对象( s h a r e do b j e c t ) 、协作活动( a c t i v i t y ) 和协作事件( e v e n t ) 。 成员角色是一个权限及职责的集合。在协同系统中，可将这组权限及集合 制定给某个( 组) 用户或系统模块，以便在角色所指定的权限范围内完成他们 应该完成的任务。角色和用户( 系统模块) 之间是一种动态的多对多的关系。 即某个时刻，某个用户可能具有多个不同的角色。成员角色描述群体成员在协 同工作过程中所起的作用。在各种c s c w 系统中需依据不同的需求进行合理的 成员角色划分。 共享对象是在协作过程中各成员共同操作的对象。协作用户可以按照某种 方式( 如通过人机交互、代理程序等) 对这些对象进行某种处理( 如创建、修 改或删除等) ，处理所产生的结果将会按照某种方式( 如实时或异步) 让其他协 作者感知到。共享环境中的对象可以使用某种途径( 如数据库服务器或文件服 务器) 进行集中式、紧密耦合的维护，也可以以文件或其他方式以非常松散的 方式在各协作站点处进行维护。 协作活动是具有某个特定角色的用户为实现某种预定义的协作目标而对共 享环境中的某个( 组) 对象可能会执行的一组操作的集合。例如在支持异步协同编 著的系统中，创建文档的过程是一个活动。在此活动中，被处理的共享对象为 一个文档，用户( 文档作者) 可以对此文档进行各种编辑操作，如输入并修改 其内容、格式化、打印等。而文档的审阅可以看成是另外一个活动，在此活动 武汉理工人学硕士学位论文 中用户( 文档审阅者) 可以阅读文档的内容，向其中加入批注等。它描述了群 体成员所进行的协作过程。 协作事件是协作进展和状态变化的指示，用于协调各成员行为。要素之间 的关系如图1 1 所示。 论 瓣 鼎 厶恃柏 萨陟u r 摊吨z 峙一 图1 - 1c s c w 各要素之间的关系图 1 2 2 协同工作的协作模式 人类群体的协作模式是多种多样的。按协作成员间的关系，可分成集中控 制下的协作和平等协作。集中控制下的协作是通过一个集中控制方来坍调其它 各成员间的工作。在编著过程中，由主编来协调编者之间的工作就是这种方式。 平等协作过程中各成员之闻的关系是平等的，他们之间既有协作关系，又存在 一定的相互独立性。各个分工不同的编者之间，就是一种平等的协作关系。按 协作过程的时间限制特征，可分为同步协作和异步协作。同步协作的各成员间 需实时的信息交流，而异步协作的各成员之间，其信息交流没有很强的时间限 制性。 随着c s c w 研究与应用的不断深入，人们总结出了几种不同的协作模型：1 会话模型。会话模型是c s c w 系统的一种最基本的协同工作方式，这种模型认为 两人之闯的协作是各类协作活动的基本要素。因此，认为人类各种复杂的协作 活动分解为一系列两人之间的交互会话的协作活动，从而实现群体协作。而两 人之间协作可通过特定语言，动作( l a n g u a g e a c t i o n ) 的执行来完成的。作为会话模 型中这种特定语言动作执行的一种典型描述是由s e a r l e 提出的“讲话操作理论” ( s p e e c h a c tt h e o r y ) 。它用五个基本的“非语法含义”( i l l o c u t i o n a r yp o i n t s ) 特征描 述语言动作：断言( a s s e r t i v e ) 、指令( d i r e c t i v e ) 、承诺( c o m i s s i v e ) 、宣布 ( d e c l a r a t i o n ) 、表达( e x p r e s s i v e ) 。协作就是通过这些语言动作的执行完成的。2 武汉理工大学硕士学位论文 会议模型。会议方式是多人的群体进行协同工作的另一种基本方式，参加协同 工作的人们“聚集”在一起，围绕一个共同的任务进行讨论交换信息，相互 协商，达成共识，做出决定，共同完成任务。以这种模型构造的c s c w 基本环境 有计算机会议系统、白板系统、电子公告栏、共享应用系统等。以计算机会议 系统最为典型，它可以是文本会议系统、多用户一超文本系统、面对面的会议室 系统、实时同步会议系统、多媒体桌面会议系统等。3 过程模型。过程模型认为 任何一项复杂的任务或操作都可分解为一系列相互关联的而又相对独立的串行 或并行的子任务或操作的协同，形成一个工作流。过程模型比较适合用于具有 相对固定工作流程的单位或业务中应用，如企事业单位或政府办公自动化，电 子数据交换e d i 等。4 活动模型。活动模型建立在一种所谓“活动理论”( a c t i v i t y t h e o r y ) 的基础上，将其分解为若干个目标明确称为“活动( a c t i v i t y ) ”的子任 务，定义各任务之间的关系，通过“活动”的执行而完成协同任务。它相对于 过程模型具有较好的灵活性。5 层次模型。层次模型的产生是因为现实世界中往 往需要不同层次的协作才能完成一项任务。比较有影响的有f l a v i o 等提出了以 “通信( c o m m u m c a t i o n ) ”、“会话( c o n v e r s a t i o n ) ”、“会议( c o n f e r e n c e ) ”相 结合的三层协作模型结合来描述的一个会议系统等。 在协同编著系统中，由于需要在主编分工之后编者才能进行编辑活动； 同时，编者在编辑过程中，需要与别的编者进行信息交流。当所有编者的任务 完成时，编者工作才完成。因此，该系统将过程模型、会议模型和活动模型有 机地结合起来。 1 2 3 协同工作的控制机制 一个协同任务的顺利完成，通常需要协同中的个体遵循一定的规则。协作 控制机制就是这些协作规则在c s c w 应用系统中的体现。同步是协同控制机制 中的一个重要因素。根据同步方式的不同，可以把协作控制机制分为同地同步、 异地同步、异地异步、同地异步四种机制。同地同步控制机制，需要可靠的通 信硬件支持，同时还需要对共享对象实现很好的操作一致性。目前主要用于决 策会议系统。异地同步的特点是用户分散，这样必然导致数据传输速率变慢， 虽然也能提供视频和音频的服务，但是质量比较差需要高速网络的支持，典型 的应用有多媒体桌面会议、远程医疗实时诊断系统等。异地异步应用丰富，常 见的b b s 、电子邮件、协同编著、工作流等都属于此类，它主要应用于实时要 9 武汉理工大学硕士学位论文 求不强的环境。同地异步的主要应用实例有共享文件等。这类系统重点考虑如 何在对长时间事务的处理上，保证数据的完整性和一致性。 协作成员之间有某种认识，不一定有共同的工作目标，但共同的利益或组 织关系需要共享信息或资源，有可能有工作活动的交叉、重复的努力或资源调 度、时间或空间的差别等等，这时成员之间需要进行某种协作，这种协作称之 为协调。协调作为协作的一个进程或过程出现，主要表现在一个个体的行动或 动作会影响其它个体的行动或动作，反之亦然。因此同步机制是协调的核心， 它主要要解决个体行动或动作之间的同步，个体行动或动作与整个过程之间的 一致性。 c s c w 最本质的特征是支持一组用户协同工作，也就是要为一组用户提供 一个协调控制机制。协调机制是用户间约定的交互方式，可完成调度用户活动、 分配共享资源等任务。c s c w 系统能否成功地支持协作活动，在很大程度上取 决于有无良好的协调机制。通过协调机制可以将时间上分离、空间上分布而又 相互依赖的多个协作个体的活动有机地联系起来。离开了协调机制，c s c w 系 统只能是各组成部分毫无意义的简单堆砌。 协调机制的设计和实现要考虑许多因素，其中较重要的有；允许用户根据 实际应用的需要而灵活地改变协调机制、能处理协作过程中的意外事件、能将 系统的各层协作活动集成为一个活动等。人们共同工作，对不同类别的问题采 取不同的协同形式加以解决。具体的协调控制要求包括行动的时序安排、存取 控制、一致性检验和并发控制、冲突解决等方面。 1 2 4c s c w 系统的特点嗽1 分布性c s c w 支持用户使用地理位置分散的计算机，它的本质是一个分布 式系统，并且支持与协同无关的透明性，如位置透明性。 共享和通信信息共享是协同工作的核心，通信是c s c w 的基础，系统提 供多种通信方式，如组播、支持多种媒体的传送，包括文本、图形、声音、 图象等，支持不同通信形式如实时通信、异步通信等，以提供用户多种信息 共享的功能。 开放性开放性是指能提供一个环境使不同的c s c w 系统能相互开放地使 用，即提供不同c s c w 应用之间的互操作( i n t e r o p e r a b i l i t y ) ，从而可以将多个 c s c w 系统连接为一个整体，避免被独立使用。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 异步性协同中不同人具有自己不同的操作序列。即使同一工作组中的不同 个人也具有自己的独立行为。 自动化支持这是c s c w 系统追求的目标。 工作协同性c s c w 系统的根本要求就是要能支持工作组内、组间的工作协 同。 异质性异质性不仅体现在c s c w 系统的各个节点可能运行在不同的硬件、 软件平台上，还体现在c s c w 系统内挂接的异质数据源之间的互操作乃至 异种c s c w 系统之间的合作。 1 2 5 基于w e b 的c s c w 系统 基于w e b 的定义为：如果一个系统使用w w w 浏览器与服务器，系统的 大部分功能都使用了w 偈，技术，包括网络协议、超媒体文本传输协议h t t p 、 超文本标记语言h t m l 以及提供地址定位的统一资源定位格式u