（计算机应用技术专业论文）基于组件技术的在线考试系统的构建及性能优化研究.pdf

摘要 摘要 本文的主要目的是构建基于e j b 组件技术的健壮的考试系统，并 解决随着考试人数的增加而产生的系统性能问题。 e n t e r p r i s ej a v a b e a n ( e j b ) ! 1 件是基于j 2 e e 规范的服务器端组件，通 过e j b 规范可以开发和部署可扩展的、健壮的、安全的多层分布式应 用。性能是设计e j b 组件体系时需要考虑的重要因素，只有优越的性 能才能体现出e j b 作为企业级组件的特点。 本文的工作主要集中在： ( 1 ) 分析和比较了j 2 e e 与c o r b a ，c o m d c o m 当前流行的组件技 术和平台，最后得出j 2 e e 的优势所在。 ( 2 ) 探讨了j 2 e e 为开发基于w e b 的多层分布式应用提供的支持， 设计了基于e j b 组件技术的j 2 e e 重量型架构解决方案。该方案通过 分层和集群的方式来处理运算庞大的应用，满足系统要求。 ( 3 ) 对j 2 e e 性能问题进行了深入的研究，分析了可能存在的性能瓶 颈，并在系统配置和代码设计中予以充分的考虑，提出了通过采用 j 2 e e 设计模式、集群技术柬提高系统性能的具体方法。测试结果表明， 系统性能有了明显提高。 ( 4 ) 从提高数据库访问性能出发给出了数据服务层的具体设计方 案。 关键词：在线考试系统，j 2 e e ，e j b ，性能，数据库访问 a b s t r a c i - _ _ _ - - - _ _ - _ _ _ - _ - h - 一 a b s t r a c t t h em a i no b j e c t i v eo ft h i st h e s i si st ob u i l dar o b u s to i l l i n e t e s t i n g s y s t e mb a s e do ne j ba n dt os o l v et h ep r o b l e mo ft h es y s t e mp e r f o r m a n c e r e s u l t i n gf r o mt h ei n c r e a s i n ge x a m i n e e s e n t e r p r i s ej a v a b e a n ( e j b ) i s as e r v e r - s i d e c o m p o n e n t a r c h i t e c t u r e b a s e do nj 2 e e s p e c i f i c a t i o n ，a n dr o b u s t ，s e c u r ea n dd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s c a nb ed e v e l o p e da n dd e p l o y e du s i n g i t s y s t e mp e r f o r m a n c ei so n eo ft h e m o s ti m p o r t a n ta s p e c t st ob ec o n c e r n e dw h e nd e s i g n i n ge 1 bc o m p o n e n t a r c h i t e c t u r e ，b e c a u s eo n l yp r e e m i n e n tp e r f o r m a n c ec a ng i v ee x p r e s s i o nt o i t se n t e r p r i s e1 e v e lc h a r a c t e r i s t i c t h em a i nc o n t r i b u t i o no ft h i sp a p e ri s ： ( 1 ) r e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n go nj 2 e e ，c o r b a ，c o m f d c o ma n d t h e i rt e c h n i q u e ，a n dt h e ng e t t i n gt h ec o n c l u s i o nt h a tt h ej 2 e ei ss e c o n dt o n o n e ( 2 ) a n a l y z i n go nj 2 e ef o rt h es u p p o r to ft h ed i s t r i b u t e d m u l t i 1 a y e r a p p l i c a t i o nb a s e do nw e ba n dd e s i g no ft h es o l u t i o nf o rj 2 e ec o m p l e t e a r c h i t e c t u r eb a s e do ne j b t h es o l u t i o nc o u l dm e e tt h en e e d so ft h es y s t e m ( 3 ) r e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n go i l t h e p r o b l e mo fj 2 e ep e r f o r m a n c e ， a n dt h e n p r e s e n t i n g c o n c r e t em e t h o d so f i m p r o v i n g t h es y s t e m p e r f o r m a n c e t h r o u g hj 2 e ed e s i g np a t t e r na n dd u s t e rt e c h n i q u e t h et e s tr e s u l ts h o w s t h a it h es y s t e mp e r f o r m a n c ei si m p r o v e d g r e a t l y ( 4 ) p r e s e n t i n g t h es o l u t i o nf o re 1 s t i e ri no r d e r t o i m p r o v e t h e p e r f o r m a n c eo f d a t a b a s ea c c e s s k e y w o r d s ：o r - l i n et e s t i n gs y s t e m ，j 2 e e ，e j b , p e r f o r m a n c e ，d a t a b a s e a 0 0 e s s 绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出 随着信息技术的高速发展和学校计算机基础设施的改善，采用计 算机在网上进行考试便成为可能。通过机考能够提高考试的客观性并 减轻考试的评卷工作量，提高工作效率。如今采用计算机来进行考试 的系统已经很多，但考试系统多采用客户机服务器( c s ) 两层结构， 其特点是使用时需要对所有计算机进行软件安装和维护，工作量较 大，不适合于大规模的考试。这样就有必要设计一套功能完善的在线 考试系统。我们在设计在线考试系统时有如下几个出发点： 考试系统应该基于流行的w e b 设计，而不是桌面应用的方式： 系统应能够满足现有以及今后可能发展的业务要求，具有可 扩展性和可维护性； 系统应对客户端的要求比较低，并且配置方便，实现客户端 配置的“零管理”； 系统应该具有高度的稳定性和可靠性； 系统具有可移植性，以满足不同运行环境的要求； 还有很重要的一点就是，系统能够表现出良好的运行性能。 考试系统应该能适应大规模的集中考试，所以基于w e b 的瘦客户 模式比较适合我们的需求。但是b s 模式下单台w e b 服务器的性能要 想达到校园网内上千人的同时在线考试或异地远程考试是不现实的。 同时，信息的集中处理会给系统带来较大的负荷，另外对系统的安全 性、稳定性和扩展性也提出了较高的要求。在系统设计之初我们采用 北京交通大学硕士学位论文 的系统业务逻辑是封装在j a v a 类中由j s p 页面或s e r v l e t 小程序调用。 经过一段时间的系统调试，我们发现该方案主要存在以下的问题： ( 1 ) w e b 服务器上的页面和j a v a 类库都只能安装在固定的机器上运 行，不能由多台计算机来分摊服务器上的负担，使系统的可扩展性非 常有限，而且，系统本身很难提供对对象池对象的缓存。当访问客户 增多时，系统性能的下降非常明显。 ( 2 ) 对于事务处理来说，程序员必须在程序中进行各种事务处理， 这对程序开发来说是一个繁重的负担。 ( 3 ) 在安全管理上存在着许多潜在的漏洞，而且程序员必须在程序 代码中经常的检验用户的权限，这又增加了新的编程负担，也会影响 程序代码的可读性。 ( 4 ) 由于w e b 层需要在代码中管理诸如事务、数据库连接池等各种 必需的服务，使得系统的规模很难继续扩展，软件的可重用性较差。 而且比起组件技术来，应用中的对象粒度较细，不易于复用。 因此，作者针对系统中的部分功能模块提出了一个基于w e b 的多 层分布式组件技术丌发的解决方案。我们决定在线考试系统采用基于 w e b 的多层架构形式，可以通过集群技术将在一个网络上的两个或更 多的应用服务器合并成一个逻辑实体，实现分布式的计算、负载均衡， 从而有效提高应用程序的可扩展性和有效性。 在开发考试系统的过程中，我们遇到的一个非常棘手的问题就是 系统性能问题。性能问题的最明显表现是网页的响应时问变慢。因此， 在系统开发时，我们除了把主要精力用于满足系统功能性的需求，更 应该切实注意负载、性能等非功能性需求，对那些非功能性需求要有 足够的重视：同时，在测试阶段，必须对于系统负载和性能做充分的 2 测试。因此如何在这些多层的、 件系统设计，来减少性能瓶颈， 统开发的另一个重要保证。 1 - 2 论文的研究工作 分布式应用程序巾进行资源配置或软 改善系统性能，是成功完成在线考系 针对在开发在线考试系统中遇到的实际问题，本论文在以下四个 方面进行了较系统地研究、探讨和实践： ( 1 ) 认真分析和比较了当前流行的组件技术和平台，由于基于j 2 e e 规范的系统架构在可伸缩性、扩展性、易开发性以及系统性能等方面 的优势，最后在整个考试系统的设计中选择了基于f j b 组件技术的 j 2 e e 架构。 ( 2 ) 深入探讨了j 2 e e 为丌发基于w e b 的多层分布式应用提供的支 持，设计了基于e j b 组件技术的j 2 e e 重量型架构解决方案。该方案 通过分层和集群的方式来处理运算庞大的应用，满足系统要求。 ( 3 ) 对j 2 e e 性能问题进行深入的研究，分析可能存在的性能瓶颈， 并在系统配置和代码设计中予以充分的考虑。提出了通过采用j 2 e e 设计模式、集群技术束提高系统性能的具体方法，并经过了简单的测 试。测试结果表明，系统性能有了明显提高。 ( 4 ) 从提高数据库访问性能出发给出了数据服务层的具体设计方 案。 ( 5 ) 最后本文还指出了本课题在设计和实现中存在的不足之处，并 提出了下一步改进的方向。 1 3 研究的目的和意义 随着i n l e r n e t i n t r a n e t 的快速发展和广泛应用，对新代基于 i n t e r n c t i n t a n e t 的信息系统的需求日益增长。而两层结构的客户机，服 3 北京交通大学硕士学位论文 务器模式遭遇了很大的挑战，由于这种系统结构对客户端数目有很大 限制，把企业逻辑跟程序、数据库捆绑在了起，严重影响了应用系 统的并发性、执行效率、可伸缩性、和软件重用性，在进行复杂事务 处理、集成现有信息系统等方面存在缺陷。为此，新的分布式计算技 术应运而生，基于w e b 的分布式多层体系结构作为新一代 i n t e m e t i n t r a n e t 信息系统平台，将应用逻辑从客户端、服务器端中独 立出来，实现了表示逻辑层、业务逻辑层、数据层的分离，具有优化 系统总体性能，提高系统的可靠性和可伸缩性，平衡各节点的负载情 况，利用网络计算资源，集成已有信息系统等优势，使在i n l e m e t 环 境下开发复杂事务的应用系统，集成现有信息系统成为可能，具有重 要的研究意义。 基于w e b 的分布式多层体系结构的研究是当j j i 分稚式计算和w e b 计算技术研究的前沿，技术难度大，涉及较为广泛的技术领域，主要 有分布式对象、分布式事务处理、j a v ae j b 、计算机网络、w e b 计算、 中间件、数据库、应用服务器、系统安全等方面，具有重要的理论意 义及工程应用价值。 而j 2 e e 为w e b 应用找到了一种统一的具有体系结构的计算模式， 基于j 2 e e 规范的应用服务器为从事基于w e b 的程序丌发人员提供了 一种全新的选择。该规范定义了一整套从服务器端到客户端的相关 技术和它们之间的通信机制，基于该规范的应用程序模型能够扩展企 业的业务范围，降低丌发成本，缩短和客户之间的响应时问，也能够 保护已有的投资。并且，j 2 e e 是规范而不是产品，也就是说它不仅是 操作系统平台独立的，而且是独立于应用服务器厂商的，这样的应用 程序无疑更具有可伸缩性和扩展性。 4 绪论 1 4 国内外研究现状 国内已经出现了一些比较成熟的多层应用系统，但是所采用的技 术路线很多是在传统的浏览器w e b 服务器工作模式的基础上集成数 据库系统，缺乏组件、事务方面的支持，并没有实现真正的可扩展、 可伸缩、高性能的企业w e b 计算平台。 分布式多层体系结构的中间层一一应用服务器标准已经趋于成 熟，国外一些大公司先后摧出了应用服务器实用或者测试产品，如 o r a c l ea p p l i c a t i o ns e r v e r 、i b mw e b s p h e r e 、b e a w e b l o g i cs e r v e r 等， 预计应用服务器将成为i n t e r n e t 上信息系统重要的信息平台。目前这 些先进产品大多结合组件技术、分布式对象技术和j a v a 技术各自优 势，采用成熟技术标准研制，代表了应用服务器技术的发展方向。 北京交通人学硕士学位论文 第二章j 2 e e 和e j b 组件技术 2 1 服务器端组件体系的发展 个健壮的服务器端组件的部署需要考虑很多的因素，例如可扩 展性、可维护性、可靠性和安全性等等。因此任何良好的部署都将软 件从逻辑上分成多个层面，让每个层面完成整体部署中的不同任务。 就是把一个完整的应用分成不同的部分，分别在不同的主机上运行， 这些不同部分还可能有层次上的差别，就好比是把一个完整的应用细 分为多个不同的层次，所以又称之为多层结构技术。多层和分布是密 不可分的，综合在一起。 早在7 0 年代术第一个关系数据库管理系统出现时，计算机的数据 库时代就已经悄然开始。那时的观念是由应用程序和数据库共享同一 文件系统，这种数据处理的模式一般称为单层结构，由于这种结构的 数据库程序占用计算机资源较多也不利于多用户环境数据库的访问， 于是在8 0 年代中期，数据库应用丌始转向c s ( c l i e n l s e r v e r ) 结构，也 就是所谓的两层结构。这种结构在近1 0 年不但得到了广泛应用，而 且相当成功。然而，在两层c s 结构成功的背后却暴露出其结构上的 缺陷，其中最明显的问题表现在应用程序的伸缩性和维护方面。在这 种两层结构中，应用中的事务逻辑和用户界面都安装在客户端。所需 的数据库存储在数据库服务器上，这就给应用的维护和安全控制带来 了困难，旦应用程序有一点改动，维护人员就必须修改每一客户端 上的应用。而且客户端的负载太重，因为所有的事务逻辑都安装在客 户端的计算机上，使得客户端过于庞大、负载重、效率低。针对上面 j 2 e e 和e j b 组件技术 这些问题，通过划分客户和服务器之间的功能，分布式计算提供了 种将用户界面从事务逻辑中分离的方法，在分布式环境下，事务逻辑 集中地安装在应用服务器上，应用服务器包括了统”的界面、业务规 则的封装和数据处理逻辑的规定等等。这种新的结构就是所谓的三层 或多层结构。这种结构允许对业务规则和进程进行集中管理，并在整 个网络上分发，实现进程负载的动态调节。另外随着l n l e m e t 的流行， 越来越多的客户需要数据库的前端能在浏览器中运行，于是出现了 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构。应用服务器的出现使得原来占用资源较多的 应用程序客户端( 称作肥客户端) 转变为占用资源较少的瘦客户，这样 降低了客户端的负载，也使得瘦客户可以在浏览器中运行。具体来说， 多层结构有如下优点： ( 1 ) 瘦客户。由于客户端只负责操作界商的表示逻辑，客户端使用 浏览器即可胜任此项工作，减轻了客户机的负担，降低了客户机的软 硬件配置要求，减少了客户端软件安装的麻烦。 ( 2 ) 可维护性。客户端不必安装及配置应用软件，而系统维护人员 只需要在服务器端对服务器进行集中的维护，这给应用软件的维护、 升级带来了巨大的好处。 ( 3 ) 安全性高。在基于分布式计算的多层结构中，所有业务逻辑都 位于服务器端，可以进行业务逻辑的封装，便于进行集中的安全控制， 确保系统安全可靠性。 ( 4 ) 每层独立化。层和层之问通过接口进行调用，只要层提供的接 口不变，层里面的类的具体实现改变不会影响到其他层。 ( 5 ) 较低的数据库转变费用。客户端不再直接访问数据库，而是通 7 北京交通大学硕士学位论文 过中间层访问。这样不必重新部署客户端就能移植数据库模式，更换 数据库驱动程序，甚至改变持久化存储类型。 ( 6 ) 性能降低的局部化。当某一层超载时，别的层仍然能够正常工 作。这样很容易在某层里增加服务器，从而减少系统瓶颈。 ( 7 ) 易于重用。采用组件技术，提高了重用性。 ( 8 ) 开发效率高。多层结构中各层在逻辑上相互独立，同时结合组 件技术，各层的开发工作可以同时进行，从而提高系统的开发效率。 但是，由于分层的结构大多采用了分布式的构件，分布式的条件 下潜在地存在着许多的远程调用，每个远程调用都会占用系统和网络 资源，如果远程讽用使用不当，那么应用程序的性能就会很差。因此， 在进行多层应用程序设计时，还需要完成在层问处理负载平衡通信逻 辑，处理多个客户端并发的访问一个组件的结果，将资源进行池化等 工作。 2 2 组件和分布式应用 2 2 1 组件技术 n 层体系结构中普遍采用了组件技术，组件或者构件技术是应用 级别的集成技术，其基本思想是将应用软件分解成为一个个独立的单 元，将软件开发的过程转变成为类似于“搭积木”的搭建过程，通过 组装不同的软件组件单元来实现软件的集成。按照组件技术的观点， 应用软件的开发就成为各种不同组件的集成过程f i j 。 组件根据业务逻辑单元的耦合程度、功能的要求等综台因素来划 8 j 2 e e 和e j b 组件技术 分。我们把耦合紧的业务逻辑单元放在一起，划分成一个组件。因此， 组件内部是高内聚的，组件间的耦合是松散的。 2 2 2 流行的组件技术和平台 1 c o r b a c o r b a 是通用对象请求代理结构的缩写。通常提到的c o r b a 一 般有两层意思，一是指对象管理组织o m g 提出的分布式对象体系结 构标准，另一层意思是按这种体系结构开发的中间件产品。c o r b a 作为一种应用级的互联标准得到了广泛的认同和应用。其主要特征 是： ( 1 ) 在c o r b a 环境下应用系统问的互联是以对象或程序的调用方 式进行的，这样就可以做到系统问实时互操作。这类环境有很强的互 操作能力。原则上，一个系统内部能够完成的操作，在系统之问通过 c o r b a 都可以实现。 ( 2 ) c o r b a 的面向对象的特点还保证了各对象的封装性和内部细 节的隐蔽性。这不仅可以简化各种功能的使用，还提高了系统的安全 性。 ( 3 ) c o r b a 比较适合于分层结构的应用集成，由于电子商务系统的 体系结构本身就是一种多层的结构，所以这技术比较适合于核心业 务逻辑的应用程序的集成。此外，出于目前应用服务器大多提供 c o r b a 接口，这样利用c o r b a 技术完成应用程序和平台之间的无 缝连接也比较容易。 2 m i c r o s o f td c o m 及w i n d o w s d n a 9 北京交通大学硕士学位论文 分布式公共对象模型d c o m 是微软公司以其公共对象模型c o m 为基础提出的分布式应用集成框架，d c o m 和w i n d o w sd n a 是 m i c r o s o f t 公司的组件集成标准，该标准支持基于数据总线和控制 总线的组件集成。 w i n d o w sd n a 是一种分布式的互联网应用框架，它被b i l l g a t e s 称为“数字神经系统”。这种结构的基本出发点是为了改善传 统的c s 两层结构愈发表现出的明显的局限性，以适应更快更复杂的 事务处理任务和快速开发的需要。 w i n d o w sd n a 的技术思想使应用开发有了明确的分工。一部分 人员专注于事务逻辑层c o m 组件的丌发和测试工作，另一部分人员 根据商务逻辑的需要选择和使用c o m 组件，而不需要了解组件功能 实现的内部细节，从而有效地降低了开发的难度。 3 e j b 和j 2 e e j 2 e e 平台规范是一个由s u n 公司定义的用于简化分布式企业级 应用开发与部署的基于组件的模式。它利用j a v a2 平台来简化企业解 决方案的丌发、部署和管理相关的复杂问题。j 2 e e 技术的基础就是核 心j a v a 平台或j a v a2 平台的标准版，j 2 e e 不仅巩固了标准版中的许 多优点，例如“编写一次、随处运行”的特性、方便存取数据库的 j d b ca p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e m e t 应用中保护数据的安全 模式等等，同时还提供了对玎b ( e n t e 巾f i s ej a v a b e 柚s ) 、 j a v as e r v l e t s a p i 、 s p 0 a v a s e “e rp a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持。 其最终目的就是成为一个能够使企业丌发者大幅缩短投放市场时间 的体系结构。 j 2 e e 和e j b 组件技术 j 2 e e 提供了一个多层次的分布式应用模型和一系列开发技术规 范。多层次分布式应用模型是根据功能把应用逻辑分成多个层次，每 个层次支持相应的服务器和组件，组件在分布式服务器的组件容器中 运行f 如s e r v l e t 组件在s e r v l e t 容器上运行，e j b 组件在e j b 容器上运 行1 ，容器间通过相关的协议进行通信，实现组件问的相互调用。j 2 e e 应用编程模型如图2 - 1 所示。在该模型当中，业务逻辑处理被分成三 个层次：客户层、中间层和数据层。 数据层 e l st i e r 图2 - 1j 2 e e 应用编程模型 客户层支持不同的客户端，包括基于浏览器的瘦客户端及其他客 北京交通人学硕士学位论文 户端，中间层能够完成企业服务的存取。企业信息系统层负责存储企 业内部的关键商务数据。在j 2 e e 模型中，应用服务被分为两部分， 一一部分是业务及逻辑，由开发人员实现；另部分是标准的系统服务 由j 2 e e 平台提供。 j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件， 各个应用组件根据它们所在的层分布在不同的机器上。j 2 e e 提供了三 种开发应用程序组件的技术： ( 1 ) j s p ( j a v a s e r v e rp a g e s ) 。 j s p 页面由h t m l 代码和嵌入其中的j a v a 代码所组成，j s p 使 j a v a 成为一种易学的服务器端脚本语言。j s p 最大的长处在它将页面 的表现和页面的商业逻辑分丌了。 ( 2 ) j a v as e r v l e t 。 s e r v l e t 是- - * 9 ，j , 型的j a v a 程序，是用j a v a 编写的s e r v e r 端程序， 它扩展了w e b 服务器的功能。作为一种服务器端的应用，它与协议和 平台无关。当被请求时开始执行，这和c g ip e r l 脚本很相似。s e r v l e t 提供的功能大多与j s p 类似，不过实现的方式不同。j s p 通常是大多 数h t m l 代码中嵌入少量的j a v a 代码，而s e r v l e t s 全部由j a v a 写成 并且生成h t m l 。 ( 3 ) e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n ) 。 e j b 体系结构是分和式组件模型，它是包含了业务逻辑的可复用 的软件单元。e j b 组件运行在e j b 容器里，它实现为应用服务器端的 组件。 事实上，s u n 设计j 2 e e 的初衷正是为了解决两层模式( c l i e n t s e r v e r ) 的弊端，在传统模式中，客户端担当了过多的角色而显得臃肿，在这 j g e e 和e j b 组件技术 种模式中，第一次部署的时候比较容易，但难于升级或改进，可伸展 性也不理想，而且经常基于某种专有的协议。它使锝重用业务逻辑和 界面逻辑非常困难。现在j 2 e e 的多层企业级应用模型将两层化模型 中的不同层面切分成许多层。一个多层化应用能够为不同的各种服务 提供一个独立的层。 基于层次化组件模式的j 2 e e 平台把业务逻辑和底层网络技术分 离开来，具有可伸缩性、扩展性、易开发性和易维护性，已经成为企 业级商业分布式网络计算的事实标准。 j 2 e e 是由s u n 公司开发的一套企业级应用规范。现在最高版本是 1 4 。支持j 2 e e 的应用服务器有o r a c l ea p p l i c a t i o ns e r v e r 、i b m w e b s p h e r e 、b e a w e b l o g i cs e r v e r ，j b o s s ，s u n o n e a p p l i c a t i o n s e r v e r 等。 4 三种组件技术的比较 这三种解决方案各自有其优缺点，d n a 架构具有业界强大的软件 公司m i c r o s o f t 的支持，并且有最好、最快的集成开发工具。但是它 的总体架构是以i n t e l 机器和w i n d o w s 平台作为运行的基础，这限制 了它的应用。因为在服务器端技术中，u n i x 和类u n i x 操作系统以其 稳定和良好的性能颇受企业及用户的青睐，而采用d n a 架构开发的 应用只能运行在w i n d o w s 平台下。在开发考试系统时，考虑到系统要 求的安全性、高稳定性和高可靠性，以及以后可能需要的可移植性， 我们最终把方案放在了另外的两个可选的方案上。 c o r b a 系统是一个与平台无关、语言无关的分布式解决方案，具 有可移植性，但是该系统架构是由对象管理组织o m g 发起并负责制 定规范，尽管很多的软件厂商都声明自己的产品是符合c o r b a 规范 北京交通大学硕士学位论文 的，但是他们在实际开发的对象请求代理( o r b ) 产品中都加入了很多 厂家自己的规范，这使得它宣称的最大可移植性受到了极大的挑战。 而且，没有大的、核心软件厂商的支持和行业推动力，没有好的开发 工具等因素都成为了c o r b a 进一步发展的致命伤。 而反观j 2 e e 系统架构，通过“分治法”和抽象平衡的原则，在解 决软件体系结构的立方体模型问题方面，给客户提供了最大限度的灵 活性、最方便的解决方案。基于j 2 e e 规范开发的应用本身是与平台 无关的，达到了可移植性，通过采用稳定、安全、可靠的u n i x 或者 类u n i x 操作系统，以及稳定的企业级应用服务器可以满足应用在能 力方面的要求。采用该系统架构，配置管理基本上都集中在服务器端， 对于客户端来说，只需要一个浏赀器就可以了，能够真正实现客户端 配置的零管理。最重要的是，整个j 2 e e 架构是一个丌发的标准，但 又和c o r b a 不同的是，浚架构得到了像s u n 、i b m 、b e a 、o r a c l e 等非常重要的软件厂+ 商的支持，他们中的许多公司都j 丌发了易用、方 便的集成开发工具，而且，在应用服务器领域，b e a 、i b m 、b o r l a n d 、 o r a c l e 等公司也提供了稳定、安全、可伸缩性强的产品。在技术支持 领域，j c p ( j a v ac o m m u n i t yp r o c e s s ) 负责收集各个解决方案中的问题， 并制定今后的版本规范，而众多的j a v a 开发人员也是该系统架构的成 功实施的一个重要原因。同时，在业界，已经有许多采用j 2 e e 架构 的成功案例，可以满足日访问量多达两百万的企业级要求。综合比较 三种解决方案，在整个系统中采用j 2 e e 架构无疑是一个良好的选择。 2 3e j b 介绍 f i b ，又称企业j a v a b e a n ，是s u n 公司为使j a v a 语言适应飞速发 展的w 曲商务需求而出现的，e j b 是基于组件的开发模型，用于创建 1 4 j 2 e e 和e j b 组件技术 可伸缩、多层次、跨平台分布式应用，使用e j b 可以方便地封装商业 逻辑，使开发人员可以更加详细地划分角色，并按照商业规则来组织 e 1 b 系统和应用的开发和维护。此种模型以j a v a b e a n s 作为构件基础， 通过j a v a 虚拟机o v m ) 提供的远程方法调用( r m l ) 使客户机运行的程 序可以调用远程服务器上对象的方法，它使程序员能够使用类似于单 机上的顺序编程的方法来编制分布式的应用程序，在网络环境下进行 分布式计算。f a b 技术的提出，为企业级应用提供了一个安全、可靠 及灵活的解决方案口i 。 典型的e j b 由e j b 服务器、e j b 容器、e n t e r p r i s eb e a n s 、f a n 客 户等几部分组成。 e j b 服务器是管理e j b 容器的高端进程或应用程序，并提供对系 统服务的访问，如：多重处理、负载平衡、设备访问、j n d i 和事务支 持等。开发者将b e a n 配置到e j b 容器后，利用e 1 b 服务器的部署工 具，把包含多个e n t e r p d s eb e a n s 的多个f a b 容器部署到e j b 服务器 中。 e j b 容器是由开发商提供的，它的作用是提供对各种e n t e r p r i s e b e a n s 的管理和支持，主要有资源管理、状态管理、安全管理、远程 访问和透明的资源定位、生命周期管理和事务处理管理等。当b e a n 的开发者编制好e n t e r p d s eb e a n 之后，通过定义一个配篝文件来声明 e n t e r p r i s e b e a n s 的属性。( b e a n 的r e m o t e 接口、b e a n 的h o m e 接口、 b e a n 类名、b e a n 的名字空间、安全属性和生命周期等) 。服务器的很 多功能都可以由f a b 容器提供，客户端和b e a n 的，i i i = 发者不必关心容 器的实现细节，可以致力于核心功能的开发。 e n t e r p f i s eb e a n 是运行在服务器端的软件组件，并可部署在分布式 北京交通大学硕士学位论文 的多层环境中，它包含了处理企业数据的应用逻辑，描述组件之间事 件登记、传递、识别和属性使用、定制的应用编程接1 3 和语义。 e n t e r p r i s eb e a n 由三类文件组成，b e a n 类文件、b e a n 的h o m e 接口类 文件、b e a n 的r e m o t e 接口类文件。b e a n 类实现e n t e r p r i s eb e a n 内部 应用逻辑，客户程序通过e n t e r p r i s eb e a n 的h o m e 接口和远程接口来 访问e n t e r p r i s eb e a n 的方法。h o m e 接口提供了创建、删除和定位 e n t e r p r i s eb e a n 的方法，而b e a n 的r e m o t e 接口类提供客户调用 e n t e r p r i s eb e a n 实现的应用逻辑函数的接口。对于程序员来说， e n t e r p r i s eb e a n 可以实现代码的重复使用。一旦e n t e r p r i s eb e a n 开发 成功，就可以部署到支持e i b 的平台上，真正实现“编写一次，到处 运行”的好处f ”。 e j b 客户是使用e n t e r p r i s eb e a n s 的客户，通过j n d i 定位到相应 的e n t e r p r i s eb e a n 的h o m e 接口，再通过接口获得e n t e r p r i s eb e a n s 的 方法。 2 4e j b 和j a v a b e a n 的比较 j a v a b e a n 和e n t e r p r i s e j a v a b e a nc r 已j b ) 有一些基本相同之处，它们都是 用一组特性创建，阻执行其特定任务的对象或组件。它们还有从当前所 驻留服务器上的容器获得其它特性的能力。 j a v a b e a n 是j a v a 的组件模型，它提供了基于组件的开发机制，是使 用i a v a b e a n s 包开发的，它是j a v a2 标准版的一部分，是一台机器上同一 个地址空间中运行的组件，它属于进程内组件。它们可以在多个应用系 统中重用。在j a v a 模型中，通过j a v a b e a n 可以无限扩充j a v a 程序的功能， 通过j a v a b e a n 的组合可以快速地生成新的应用程序。对于程序员来说， j 2 e e 和e j b 组件技术 最好的一点就是j a v a b e a n 可以实现代码的重复利用，另外对于程序的易 维护性来说也有很重大的意义。j a v a b e a n 通过j a v a 虚拟机( j a v av i s u a l m a c h i n e ) 可以得到正确的执行，具有平台无关性。b e a n 与其他软件组件 交流信息的主要方式是发送和接收事件。这与对象之问通过消息通信类 似。j a v a b e a n 传统的应用在于可视化的领域，如a w t 下的应用。自从j s p 诞生后，j a v a b e a n 更多的应用在非可视化领域，在服务器端应用方面表 现出来了越来越强的生命力。利用非可视化j a v a b e a n ，来封装事务逻辑、 数据库操作等等，可以很好地实现业务逻辑和前台程序( 妻h j s p ) 的分离， 使得系统具有更好的健壮性和灵活性。j a v a b e a n 可能是至今发现的最好 的过程内部开发的组件模式。j a v a b e a n 的优点如下： ( 1 ) 提高系统的复用性、易维护性。j a v a b e a n 作为一种j a v a 的构件技术， 是满足一定条件的j a v a 类，它可以极大扩展j a v a 程序的功能，很好的实现 逻辑的封装，提高程序的易维护性、复用性。使用j a v a b e a n 的组合可以 快速生成新的应用程序。特别是自从j s p 诞生后，j a v a b e a n 在服务器应用 方面表现出来了越来越强的生命力。j a v a b e a n 在j s p 程序中常用来封装事 务逻辑、数据库操作等等，可以很好的实现业务逻辑和前台程序的分离， 使系统具有良好的健壮性和灵活性。 ( 2 ) 对客户端的配置要求低，只要用户的浏览器支持j a v a ，那么使用 j a v a b e a n 就没有限制，使用的w e b 页面将b e a n 作为小应用程序的一部分， 直接运行。 ( 3 ) 与e j b 有着紧密联系。j a v a b e a n 和e j b 有很多相同之处。他们都用 一组特性创建，以执行其特定任务的对象或组件。因为j a v a b e a n 是与平 台无关的，所阻可以轻易向不同用户推出不同的j a v a b e a n ，而不必创建 或维护不同的版本。j a v a b e a n 可以与执行业务逻辑的e j b 配合使用。客户 1 7 北京交通大学硕士学位论文 方与j a v a b e a n 交互，又j a v a b e a n 将客户端请求转换成对e j b 的引用，并负 责将处理的结果返回给客户方。 e j b 也定义了一个j a v a 组件模型，但是e j b 组件模型和j a v a b e a n 组件 模型是不同的。e n t e r p r i s e b e a n 是使用j a v a x o b 包开发的，它是标 准j d k 的扩展，是j a v a2 e n t e r p r i s ee d i t i o n 的一部分。e n t e r p r i s eb e a n 是 在多台机器上跨几个地址空问运行的组件，因此e n t e r p r i s eb e a n 是进程 间组件。 j a v a b e a n 通常用作g u i 窗口小部件，而e n t e r p r i s e b e a n 则用作分 布式商业对象。 e j b 实际上是在普通j a v a b e a n 的外围作了很多包装。e j b 完全定位于 服务器端，是部署在服务器上的可执行组件或商业对象。有一个协议允 许对其进行远程访问或在特定服务器上安装或部署它们。有一系列机制 允许它们将服务安全性、事务行为、并发性f 出多个客户机同时访问的能 力) 和持久性( 其状念可以保存多久) 的主要方面授权给e i b 服务器上其 所在的容器。当安装在容器中时，它们获得各自的行为，浚行为提供不 同质量的服务，因此，选择f 确的e j b 服务器至关重要。 e j b 是设计成运行在服务器上，并由客户机调用的非可视远程对 象。可通过多个非可视j a v a b e a n 构建e j b 。它们有一个部署描述符， 其目的与j a v a b e a n 属性相同：它是以后可由工具读取的b e a n 的描 述。e j b 还独立于平台，一旦编写好，还可以在任何支持j a v a 的平 台r 包括客户机和服务器) 上使用。 e j b 的主要好处在于：构建b e a n 时，b e a n 开发人员可以规定需 要什么类型的行为，而不必规定如何去做。开发分为两部分：程序员 开发b e a n ，然后验证，它可与构建工具一起工作，并包括标识所需服 j 2 e e 和e j b 组件技术 务质量行为种类的部署描述符。下一步，另一个程序员可以采用这个 b e a n ，并使用读取e j b 部署描述符的部署工具，然后将该b e a n 安装 到e n t e r p r i s e j a v as e r v e r 上的容器中。在第二步中，部署工具采取一 些操作，这可能意味着生成如状态保存代码，放入事务挂钩，或执行 安全性检查这样的代码。所有这些操作由部署工具生成，b e a n 开发人 员和部署人员可以是不同的人。 e j b 的侧重点是详细的定义了一个可以便捷部署j a v a 组件的服务 器框架模型。e j b 能解决在三层结构中由管理分布式商务对象多带来 的问题。j a v a b e a n 也可以作为进行非图形化服务器端j a v a 应用开发的 组件模型。区别是当用j a v a b e a n 创建服务器应用时，需要设计整个的 服务框架。用e j b 框架是现成的，只需遵守它的a p l 。对于复杂的服 务器端应用程序，显然用e j b 更简单。 可以通过使用部署工具，将任何独立于平台的j a v a b e a n 改写成具 有可靠服务质量、特定于平台的e j b ，以满足现有商业系统和应用程 序。 2 5j 2 e e 集群 2 5 1 集群的基本概念 集群( c l u s t e r ) b l l 在多台机器间复制应用表示层及商业逻辑的能力， 使应用负载均衡地分布到多台机器上。从客户端的角度来看，一个集 群只表现为一个独立的应用服务器实例，也就是说，对于客户来说， 这种集群是透明的。 使用集群的主要目的就是： ( 1 ) 可伸缩性( s c a l a b i l i t y ) 。可伸缩性是指一个应用程序能支持不断 1 9 北京交通火学硕士学位论文 增长的用户数量的能力。集群通过增加s e r v e r 来提供额外的工作能力， 多个应用服务器同时给客户提供服务，可以大大提高应用的可伸缩 性，降低响应时间。 ( z ) 高性能( h i g h a v a i l a b i l i t y ) ：在集群中，应用程序能够在其中一个 服务器因为错误而停止后仍继续运行。“集群化”的应用程序组件被 发布在多个“集群化”的服务器实例中，如果其中一个因为错误而停 止，其他服务器上的组件可以继续进行，应用程序不会停止。 ( 3 ) 负载均衡( l o a db a l a n c i n g ) ：处理单台s e r v e r 不能处理的大量并 发请求，自动将用户的请求均衡地分配集群中的每一个节点上，比如 将最新的请求分配给总负载因子小的服务器上( 当然，这需要高技术的 计算) 。这样令资源的利用最大化。尤其适用