（计算机应用技术专业论文）基础信息交换平台在电子政务系统中的设计与实现.pdf

中文摘要 随着i t 技术在我国的迅速发展，越来越多的政府部门开始使用相应的业务 系统取代以往的人工方式，这在一定程度上降低了成本，提高了工作效率，但 是，这还远远不够，通常情况下，每个部门各有一套自己的系统，而每个系统 都有自己独立的数据，实际上这些系统中的数据或多或少有一定的联系，这就 造成了数据的冗余与信息的孤立，使得大量信息被重复地录入，加重了工作负 担，没有实现部门之间数据的共享。信息交换平台的出现解决了以上的问题， 各政府部门可以通过信息交换平台实现信息的交换与共享。 信息交换平台将电子政务的交换共享、安全机制、数据存储层与应用层的 有效隔离功能等有机地结合在一起，使电子政务的应用与其底层的数据结构和 存储方式无关。各应用系统与数据交换平台相连，通过数据交换平台来实现路 由、数据交换和共享，为各业务系统的有效协同提供了支撑，同时又能保证各 应用系统的相互独立性和低耦合性，从整体上提高了系统运作效率和安全性。 技术上，信息交换平台基于中间件构建。中间件是先进技术和技术标准的载体， 采用中间件可使平台的先进性、可靠性得到保证。 本系统主要是实现工商行政管理局、质量技术监督局、国家税务局、地方 税务局等四部门间的基础信息的在线实时交换与共享。以往各个政府部门的信 息相对孤立，造成了信息的闭塞，如在工商行政管理局注册后的企业还得到税 务部门重新进行登记，使注册者往来于各个政府部门，也加大了各部门的工作 量，降低了效率。通过信息交换平台的建设，使得各部门可以共享和交换彼此 的信息，既方便了企业也方便了政府部门，使两者均受益。 本文从数据交换的研究现状入手，首先分析了国内外现状，介绍了相关的 技术，接着重点阐述了信息交换平台的架构是如何搭建起来的，以及对主要业 务的流程分析，然后详细地介绍了信息交换平台的实现，包括运行环境、主要 的模块以及数据库的实现和安全设计等等，最后对信息交换平台的应用进行了 总结。 关键词：信息交换平台，电子政务，共享 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 fi tt e c h n o l o g yi no u rc o u n t r y , m o r ea n dm o r e g o v e r n m e n td e p a r t m e n t ss t a r tt ou s er e l e v a n tb u s i n e s ss y s t e mc o m p a r e dt op r e v i o u s m a n u a lw a y , i tr e d u c e st h ec o s t sa n di n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo fw o r kt os o m ee x t e n t ， b u t ，i t sf a ra w a yf r o me n o u g h ，a tu s u a lt i m e ，e a c hd e p a r t m e n th a si t so w ns y s t e m ， w h i l ei t ss y s t e mh a si t ss e p a r a t e dd a t a ，t h ed a t ai nt h e s es y s t e mh a v em o r eo rl e s s s o m e t h i n gt od ow i t he a c ho t h e r w h i c hm a k e st h er e d u n d a n c yo fd a t aa n ds e p a r a t i o n o ft h ei n f o r m a t i o n ，h u g ei n f o r m a t i o na r er e c o r d e dr e p e a t e d l y , h e a v i n gt h eb u r d e no f t h ew o r k a n dt h es h a r eo ft h ed a t aa m o n gd e p a r t m e n t sd o e sn o ta c h i e v e t h e a p p e a r a n c eo fi n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r ms o l v e st h ep r o b l e m sm e n t i o n e da b o v e ， e a c hg o v e r n m e n td e p a r t m e n tc a l la c h i e v et h ee x c h a n g ea n ds h a r eo ft h ed a t at h r o u g h i n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r m i n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r mc o m b i n ee x c h a n g es h a r e ，s e c u r i t ym e c h a n i s ma n d t h ee f f e c t i v es e p a r a t i o nf u n c t i o no fd a t as h o r t a g el a y e ra n da p p l i c a t i o nl a y e rt o g e t h e r i ne - g o v e r n m e n t ，w h i c hm a k et h ea p p l i c a t i o nu n r e l a t e dt ot h eb o t t o md a t as t r u c t u r e a n ds t o r a g ew a yo ft h ee - g o v e r n m e n t e a c ha p p l i c a t i o ns y s t e mr e l a t e st ot h ed a t a e x c h a n g ep l a t f o r m ，a c h i e v i n gr o u t i n g ，d a t ae x c h a n g e a n ds h a r e t h r o u g h d a t a e x c h a n g ep l a t f o r m ，p r o v i d i n gs u p p o r tt ot h ec o o p e r a t i o no fe a c hb u s i n e s ss y s t e m ， m e a n w h i l e ，g u a r a n t e e i n gt h em u t u a li n d e p e n d e n c ea n dl o wr e l a t i o n s h i po fe a c h a p p l i c a t i o ns y s t e m ，i m p r o v i n gt h er u n n i n ge f f i c i e n c ya n ds e c u r i t yo ft h es y s t e m so n t h ew h o l e t e c h n i c a l l y , i n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r mi sb a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no f m i d d l e w a r e m i d d l e w a r ei st h ec a r r i e ro fa d v a n c e dt e c h n o l o g ya n dt e c h n o l o g y s t a n d a r d ，a d o p t i n gm i d d l e w a r ec a nm a k es u r eo ft h ea d v a n c ea n dr e l i a b i l i t yo ft h e p l a t f o r m t h es y s t e mm a i n l ya c h i e v e so n l i n er e a l t i m ee x c h a n g ea n ds h a r eo ft h eb a s i c i n f o r m a t i o no fa d m i n i s t r a t i o nb u r e a uf o ri n d u s t r ya n dc o m m e r c e ，a d m i n i s t r a t i o no f q u a l i t ya n dt e c h n o l o g ys u p e r v i s i o n ，n a t i o n a l t a x a t i o nb u r e a ua n dl o c a lt a x a t i o n b u r e a u p r e v i o u si n f o r m a t i o no fe a c hg o v e r n m e n td e p a r t m e n ti sr e l a t i v e l yi s o l a t e d ， w h i c hm a k e st h eb l o c ko fi n f o r m a t i o n ，f o ri n s t a n c e ，t h ee n t e r p r i s ew h i c hr e g i s t e r si n l i a d m i n i s t r a t i o nb u r e a uf o ri n d u s t r ya n dc o m m e r c eh a v et or e g i s t e ri nt a x a t i o nb u r e a u a g a i n ，i tl e a d st ot h er u s ha b o u ta m o n ge a c hg o v e r n m e n td e p a r t m e n t s ，a n di n c r e a s e s t h ew o r k l o a do fe a c hd e p a r t m e n t ，r e d u c e st h ee f f i c i e n c y t h r o u g ht h ec o n s t r u c t i o no f i n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r m ，e a c hd e p a r t m e n tc a ns h a r ea n de x c h a n g ei n f o r m a t i o n t oe a c ho t h e r , w h i c hb r i n gc o n v e n i e n c et ob o t he n t e r p r i s ea n dg o v e r n m e n td e p a r t m e n t ， t h e yb o t hb e n e f i tf r o mi t t h ep a p e rb e g i n sw i t ht h er e s e a r c hs i t u a t i o no fd a t ae x c h a n g e ，a n a l y z i n gt h ec u r r e n t c o n d i t i o nb o t hi nd o m e s t i ca n df o r e i g nc o u n t r y , i n t r o d u c i n gr e l e v a n tt e c h n o l o g y , a n d t h e n ，e m p h a s i z i n go nh o wt oc o n s t r u c tt h es t r u c t u r eo ft h ep l a t f o r ma n dt h ef l o w a n a l y s i sf o rm a i nb u s i n e s s ，p r e s e n t i n gt h ea c h i e v e m e n to fi n f o r m a t i o ne x c h a n g e p l a t f o r m i n d e t a i l s ，i n c l u d i n gr u n n i n g e n v i r o n m e n t ， m a i n m o d u l e s ，t h e i m p l e m e n t a t i o no fd a t a b a s e ，s e c u r i t yd e s i g na n ds oo n ，a tl a s t ，s u m m a r i z i n gt h e a p p l i c a t i o no fi n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r m k e yw o r d s ：i n f o r m a t i o ne x c h a n g ep l a t f o r m ，e - g o v e r n m e n t ，s h a r e i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下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的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 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 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：翦儡p l 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：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电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：望錾导师( 签名) ： 武汉理t 大学硕十学位论文 1 1 选题背景及意义 第1 章绪论 随着社会的不断进步，信息技术的发展规模空i j ，现今社会已经进入一个 高速的信息网络时代。这种发展固然是可喜的，但随之而来的是，应用规模的 不断扩大与业务需求的不断变化，导致了许多应用系统的信息相互孤立，兼容 性差，各个系统之间无法协同工作，效率低下，在电子政务系统中，这种情况 尤为常见【1 1 。不同的政府部门之间的业务或多或少都有些联系，但由于各政府部 门的业务系统没有一个统一的平台联合起来，导致各部门的应用系统成为一个 个“信息孤岛”。 在系统之间的耦合度越来越高的今天，互相独立的业务系统使得政府部门 之间的合作性差，工作效率低，有时不得不做很多重复的工作，而且由于信息 的不畅通，部门得抽出大量的人力与物力在许多机械的工作上。要想解决以上 这些问题，就必须将各个相关但孤立的业务系统的基础信息进行集成。 2 0 0 2 年1 0 月，国务院信息化工作办公室、国家税务总局、国家工商行政管 理总局和国家质量监督检验检疫总局按照国务院领导同志批示精神，联合印发 了关于开展企业基础信息交换试点的通知，在北京、青岛、杭州、深圳开展 了企业基础信息交换试点工作。各试点城市努力探索，结合实际，形成了各自 的做法和经验，取得了显著效果，在社会上产生了较大影响【2 】。各试点地区的主 要成果体现在：进一步探索了建立跨部门信息交换的协调机制、管理机制和运 转体系；搭建了跨部门的信息交换平台；梳理和明确了相应的业务流程和共享 指标体系，建立了相应的信息交换机制，并且应用相互交换的信息：开展了自 查自纠、联合监管等综合应用；探索了在以省为范围的多级行政管理体制下， 跨部门、跨城市的基础信息交换模式。 基础信息交换平台的出现，解决了“信息孤岛 的问题，使得各种资源得 以充分共享，人们的工作效率得到大幅度提高，具有深远的意义。 武汉理下大学硕十学位论文 1 2 国内外研究现状及所面临的问题 1 2 1 国内外研究现状 随着改革丌放的深入，申奥、申博的成功以及加入w t o ，中国r r 业面临着 巨大的机遇和挑战。如何在激烈竞争的市场中抓住机遇，迎接挑战，成为企业 或政府部门发展的关键所在1 3 j 。中国与发达国家同行业相比在管理水平和技术含 量上都有一定的差距，为了缩小差距，必须在管理和技术上取得进步，以管理 创新为着眼点，整合和改造部门业务流程、管理模式，充分运用现代信息技术， 建立部门之间的综合信息管理平台，通过对业务资源的深入开发和广泛利用， 实现政府部门管理方式网络化、决策支持智能化，促进部门之间整体综合能力 的提耐4 1 。 以前，应用较少，部门之间通过建立专门的点对点的交换，这在当时可以满 足需要，但近几年随着应用的大量增加，参与数据交换的部门越来越多，接口 数按n ( n 1 ) 规律急速增加【5 】。比如说，对于有4 个部门系统的情况，如果采用传 统的点对点互连方式，则需要建立1 2 个接口，如图1 1 所示，由于每一个接口 都需要根据节点单独设计，因此随着节点的增加，这种点对点的交换就显出了 非常大的局限性，交换复杂，开发成本高，维护困难，交换的安全性、可靠性 都无法保证等。如果采用数据交换平台技术，则可以大大降低接口数量，4 个部 门系统只需要8 个接口，如图1 2 所示，且采用统一的接口标准，不同的节点 要完成交换，只需要进行适当的配置，无须单独编程，不但经济，且能保证数 据交换的可靠、安全和交换效率。 图1 - i 传统方法 2 图i - 2 数据交换平台 勇 、 武汉理t 大学硕+ 学位论文 基础信息交换平台一般具有如下特点【6 l ： 统一的交换平台架构。 提供了终端与用户验证、信息加密、电子文档标识等安全特性。 采用统一的数据格式保证各不同应用系统问的高度集成性和数据共享。 为中心管理系统和各进驻单位现有的业务系统提供高度自动化的信息 交换，具有良好的扩展性，充分考虑了未来信息量与业务量增长的需要。 不同的系统之间可以级联，伸缩性和扩展性强，支持分布式结构，为未 来系统扩充打好了基础。 根据实现信息交换的环境不同，信息交换平台的体系结构有三种不同的方 式，具体为： ( 1 ) 对于那些具有相同数据库管理系统的分布式系统的数据交换，可直接 用相应系统的有关功能。比如在o r a c l e 系统中，可以利用快照技术实现表数 据的交换，而在s y b a s e 系统中，可以利用复制服务器实现数据的交换。 ( 2 ) 使用已有的消息中间件服务器：如i b m 的m o s e r i e s 、b e a m e s s a g e 0 以及j a v a 的消息服务j m s 来实现【7 】。利用i b m 的m q s e r i e s 进行交换可描述如 下：方案采用i b m 著名的w e b s p h e r e 、m q s e r i e s 等系列中间件产品构建基于 b r o w s e r w e b a p p l i c a t i o ns e r v e r t r a n s a c t i o ns e r v e r d a t a b a s e 模式的三层次多层次 应用体系结构。业务分为实时交换和非实时交换处理。 ( 3 ) 也可以采用通用的数据适配器的结构。在电子政务系统中，多数情况 是异构数据库之间的信息交换。一般要在各单位的服务器上加上工作站适配器 实现异构数据交换、安全认证、传输前后的打包、解包等功能。 考虑到本系统的具体需求，在一定程度上结合了第二种与第三种方式的体系结 构，既采用了已有的消息中间件服务器，也在各单位的服务器上装上了适配器。 1 2 2 面临的问题 信息交换平台虽然提供了很大的便利，但要设计好信息交换平台也不是件 容易的事，主要需要考虑以下存在的问题： ( 1 ) 异构系统之间的信息交换 系统涉及多个不同业务系统之问的数据交换，这些系统的硬件平台、操作 系统、数据库系统、软件开发环境各自不同，给系统之间的信息交换带来了一 定的难度。 3 武汉理下大学硕+ 学位论文 ( 2 ) 各业务部门业务系统接入交换网络的方式 确定了桥接系统实现接入功能，但不同部门的隔离方式不同，技术力量不 同，需要提供简单易用的方式实现桥接系统。 ( 3 ) 业务系统数据变化的跟踪 各部门业务数据可能大量变化，为保障企业基础信息库信息的正确与完整， 需要提供新鲜数据识别功能。 1 3 数据交换形式概述 随着电子商务、电子政务的不断升温，数据交换显得越来越重要，早期通过 e d i ( e l e c t r o n i cd a t ae x c h a n g e ，电子信息交换) 技术，即通过计算机和公共信 息网络，以电子化的方式传递商业文件，在当时，这确实取得了不错的效果， 降低了差错出现的概率，提高了效率。但人们逐渐发现，e d i 本身存在很多问题， 比如技术复杂、投资大、应用范围不广等等，这都阻碍了e d i 的进一步发展。 x m l 技术的出现，解决了这些问题，它具有平台无关性、可扩展性等特点，适 合在分布式环境下传递信息。目前，许多大型的应用都是以x m l 技术来进行数 据交换i 引。 根据不同的需求，数据交换大致可分为四种： ( 1 ) 基于文件的数据交换 以文件为单位进行数据交换的技术是一种传统的信息系统之间数据交换的 方法，它通过网络以传递文件的方式在并行的信息系统之间交换数据，双方必 须遵守约定的规则和格式对交换文件进行读写操作或是按一定速率进行传输。 由于系统之间相对独立，间接访问，且不增加输出方系统的负载和性能，具有 很高的安全性，因此通过文件来交换数据仍然被普遍采用。 ( 2 ) 异构数据库复制技术 数据库复制是在多种数据库之间对数据和数据库对象进行复制和并发进行 同步以确保其一致性的一种技术1 1 0 j 。使用复制可以将数据分发到不同位置，通 过局域网或i n t e r n e t 分发给远程或移动用户，以达到数据随时随地的可用性。数 据库复制技术采用基于发布订阅模型，由发布服务器、分发服务器和订阅服务 器组成。发布服务器提供数据的变化并发送给分发服务器；分发服务器通过分布 数据库存储历史数据，并在指定时刻将数据变化发送给订阅服务器。 4 武汉理丁大学硕十学位论文 ( 3 ) 基于消息中间件的数据交换 以消息中间件为媒介的数据交换主要用于对数据传送的可靠性要求较高的 分布式环境。采用消息中间件机制的系统中，不同的对象之间通过传递消息来 激活对方的事件，完成相应的操作。发送者将消息发送给消息服务器，消息服 务器将消息存放在若干队列中，在合适的时候再将消息转发给接收者。消息中 间件能在不同平台之间通信，它常被用来屏蔽掉各种平台及协议之间的特性， 实现应用程序之间的协同，其优点在于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，这也是它比 远程过程调用更进一步的原因。 ( 4 ) 基于w e b s e r v i c e 的数据交换 需求决定发现，随着技术的不断进步，w e b s e r v i c e 逐渐被提了出来，它最 大的好处就是提供了异构平台无缝衔接的技术手段。w e b s e r v i c e 是描述一些操 作( 利用标准化的x m l 消息传递机制，可以通过网络访问这些操作) 的接口。 w e b s e r v i c e 是用一种标准的、规范的x m l 所做的服务描述。这一描述囊括了与 服务交互需要的全部细节，包括消息格式、传输协议和位置【1 1 j 。该接口隐藏了 实现服务的细节，允许服务的实现独立于其硬件或软件平台和编写服务所用的 编程语言。支持基于w e b s e r v i c e 的应用程序能够成为松散耦合、面向组件和跨 平台的实现。w e b s e r v i c e 既可以履行一项特定的任务或一组任务，也可以同其 它w e b s e r v i c e 一起用于实现复杂的聚集或商业交易。 鉴于消息中间件的强大功能，以及同趋成熟的消息中间件产品，考虑到电 子政务系统中对信息交换的安全性、可靠性等要求，本信息交换平台的数据交 换采用消息中间件技术。 1 4 论文组织 本文共分为五章。 第一章为绪论部分。从当今政府部门面对的问题入手，循序渐进地分析数 据交换平台的优点，并指出了数据交换的发展历程和几种形式。 第二章为软件复用与数据交换关键技术研究。首先分析了软件复用的意义， 接着提出了系统主要用到的技术，如x m l ，中间件，s o a p ，j 2 e e 等等，并分 析了这些技术的特点与构成。 5 武汉理工人学硕士学位论文 第三章为信息交换平台总体分析与设计。首先分析了系统需求以及难点， 完后分析了系统的总体设计，包括设计要求、总体架构、网络拓扑设计等等， 最后分析了数据交换的流程以及交换的内容。 第四章为信息交换平台的实现。首先介绍了系统的运行环境，接着分析了 本系统的主要功能与模块，并给出部分截图以及代码片段，完后讲述了数据库 的部分实现，最后指出系统在安全性设计方面所做出的工作。 第五章为总结与展望。 6 武汉理工人学硕士学位论文 第2 章软件复用与数据交换关键技术研究 2 1 软件复用 2 1 1 软件构件 随着软件行业竞争的不断加剧，开发效率顺理成章地成为了成功的关键因 素之一，如何在最短的时间高质量地完成项目是企业需要重点考虑的，在这种 趋势下，软件构件的概念被提了出来。构件技术就是一种类似于“零部件组装” 集成组装式的软件生产方式【1 2 l 。它把零件、生产线和装配运行的概念运用在软 件产业中，彻底打破了手工作坊式的软件开发模式。 构件是软件的构成元素，构件具有一定的功能和结构，并符合一定的标准， 可以完成一个或多个特定的服务，构件隐藏了具体的实现，通过接口对外提供 服务。一般而言，构件是软件系统中具有相对独立功能，可以明确辨识、接口 由契约指定、和语境有明显依赖关系、可独立部署、可组装的软件实体，并且 可以重复使用。 经过分析，软件产业在将来主要有三种业态： 第一个是构件业，类似传统产业的零部件，这些构件是可以买卖的。 第二个是集成组装业，相当于汽车工厂，根据市场的需要先设计汽车的款 型，然后到市场上采购通用零部件，特别需求还可以委托专门生产零部件的企 业去设计生产，最后把这些零部件组装在一起。 第三个是服务业，基于互联网平台上的软件服务是当前正在推行的一种软 件应用模式，未来这种应用将更加普遍。 2 1 2 软件复用 软件构件的最大好处就是它的可重用性1 1 3 】。举个简单的例子，每个论坛要 实现的功能都会有一些差别，但整体而言，一些功能是通用的，比如发表帖子， 回复帖子等等，如果每个网站都独立开发，势必造成人力、物力、财力的巨大 浪费，如果有现成的软件构件可以拿来使用，并根据自己的需求做出适当的修 7 武汉理t 大学硕十学位论文 改，效率将得到大幅度的提高，d i s c u z 论坛就是这样的一个范例，由于它是开源 的，论坛的开发人员可以在d i s c u z 已有的基础上进行修改与发布。当然，软件 复用不仅仅指对代码的复用，它还包括需求定义、分析模型、设计模型、详 细说明、测试用例等等。 软件复用按抽象程度的不同，大致可以划分为以下几种： ( 1 ) 代码的复用 包括目标代码和源代码的复用。其中目标代码的复用级别最低，历史也最 久，当前大部分编程语言的运行支持系统都提供了连接( l i n k ) 、绑定( b i n d i n g ) 等功能来支持这种复用。源代码的复用级别略高于目标代码的复用，程序员在 编程时把一些想复用的代码段复制到自己的程序中，但这样往往会产生一些新 旧代码不匹配的错误。想大规模的实现源程序的复用只有依靠含有大量可复用 构件的构件库。 ( 2 ) 设计的复用 设计结果比源程序的抽象级别更高，因此它的复用受实现环境的影响较少， 从而使可复用构件被复用的机会更多，并且所需的修改更少。这种复用有三种 途径，第一种途径是从现有系统的设计结果中提取一些可复用的设计构件，并 把这些构件应用于新系统的设计；第二种途径是把一个现有系统的全部设计文 档在新的软硬件平台上重新实现，也就是把一个设计运用于多个具体的实现； 第三种途径是独立于任何具体的应用，有计划地开发一些可复用的设计构件。 ( 3 ) 分析的复用 这是比设计结果更高级别的复用，可复用的分析构件是针对问题域的某些 事物或某些问题的抽象程度更高的解法，受技术及实现条件的影响很少，所以 可复用的机会更大。复用的途径也有三种，即从现有系统的分析结果中提取可 复用构件用于新系统的分析；用一份完整的分析文档作为针对不同软硬件平台 和其它实现条件的多项设计；独立于具体应用，专门开发一些可复用的分析构 件。 本系统实现的数据交换平台现在只涉及到4 个部门之间的数据交换与共享， 但在不久的将来，将会有更多的政府部门加入到这个交换平台中，因此，从扩 充性的角度出发，系统通过使用软件复用技术，提供了统一的接口，为将来加 入新的部门提供了极大的便利。 8 武汉理上人学硕士学位论文 2 2x m l 技术 2 2 1 概述 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) 用于组织文档和商务 数据【1 4 】。x m l 文件可以通过网络在两个应用程序之间存储或传输。一般来说， x m l 文件是包含有特殊标记的纯文本文档，以标记文档的不同部分或数据的不 同字段，这些标记使得文档结构非常清晰。例如，以下代码段所示的x m l 文档 中包含了个人信息。 g ej i n g m a l e 2 6 w h u t 可以看出，每个数据( 姓名、性别、年龄以及学校) 均用一对标记作为界限 ( 例! t l l 标记和 标记) 。这样的语法可使用户非常容易确定出数据 字段的开始与结束，并能够说明它表达的含义，如n a m e 代表姓名，一目了然。 可以将代码段中的个人信息保存到文本文件，也可以通过网络将其传送到其它 应用程序。 x m l 文档由u n i c o d e 文本( 通常是u t f 8 ) 组成。因此，人和软件均能够 理解这些文档。换言之，用户可以直接用各种文本编辑器打开x m l 文档并读取 这些文档。但是，由于x m l 有严格的语法规则，所以用户也可以通过各种软件 工具来解析、处理x m l 文档，且许多工具是开放资源或免费提供的。将x m l 的透明性与非文本格式相比，会看到用户不能用普通的文本编辑器阅读非文本 文档，必须用专用软件来解析、处理这样的文档。由于x m l 是纯文本的，所以 它更易于访问，因此更合乎人们的需要。 x m l 描述了用于创建其它标记语言的语法，它要说明如何开始与结束元素、 元素名称可以使用的符号种类、如何嵌套元素、各元素要包含哪些特性等内容。 但x m l 本身并不规定各元素要使用哪些名称【1 5 】。 9 武汉理：l ：人学硕士学位论文 x m l 可以将内容与表现形式分离，使数据重复使用，因此可将x m l 作为公 共的数据格式，x m l 可以处理文本、图像、声音等多种格式的数据，并且可以 由用户进行扩展以处理任何特殊类型的数据。x m l 技术逐步成为数据集成研究 的热点，它的出现使得对各种不规则的数据信息的标准化描述成为可能，使用 x m l 技术为基石建立数据集成平台，是数据集成技术发展的趋势。x m l 是一种 元语言，可以定义其它的语言，并且它的标记是用户定义的，从理论上讲，其 类型的数量可以是无限的。 x m l 有两个用途：即面向文档的应用和面向数据的应用。对于像x h t m l 这样的面向文档的标记语言，其重点放在文字的格式与陈述上。它们要描述如 何组织，并要描述它们的样式。面向数据的标记语言则将重点放在了如何类型 化数据。这样的语言要定义一个用于在各种软件应用程序之间存储和交换数据 的模式。 x m l 由一系列的规范标准组成，主要包括：d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ， 文档类型定义) ，x m ls c h e m a ，d o m ( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ，文档对象模型) ， s a x ( s i m p l ea p i sf o rx m l ，x m l 简单应用程序接口) ，x s l ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e t l a n g u a g e ，可扩展样式语言) 等等，下面将依次作一个简单的介绍。 2 2 2 相关技术 ( 1 ) d t d 和x m l s c h e m a d t d 是一套关于x m l 标记符的语法规则。它说明了可以在文档的什么地方 使用哪些标记，它们应该按什么次序出现，哪些标记有哪些属性等。x m ls c h e m a 也是用来定义x m l 文件的文本结构和数据类型，但是x m ls c h e m a 不像d t d 那样使用特殊的语法，它本身就是x m l 文档。 虽然d t d 提供的约束有助于检验x m l 实例，但极可能存在x m l 实例有效 的组织结构、但却包含了无效数据这样的情况。d t d 的类型系统非常脆弱，它 将元素限制在4 种数据类型，即e m p t y 、a n y 、元素内容和元素与文本的混合 内容，即d t d 只能将元素限制在没有包含任何数据、包含其它元素或包含文本 几种有限的情况，其类型种类并不详尽。d t d 不支持像i n t e g e r 、b o o l e a n 这样的 数据类型。 与此相反，x m l s c h e m a 提供了很强的类型系统，其中包括了简单的原始类 型，如i n t e g e r 、b o o l e a n 等等，以及更为复杂的类型。x m l 模式具有类型继承性， 1 0 武汉理t 大学硕十学位论文 即允许通过扩展或限制简单或复杂类型来创建新类型。此外，x m l 模式支持用 x m l 命名空间创建由多标记语言构成的复合文档。 ( 2 ) d o m 和s a x x m l 数据是纯文本数据，使用x m l 数据格式的应用程序要通过解析器对 x m l 数据进行分析、读取、处理，d o m 和s a x 就是要实现这样的功能i l6 。d o m 是公认的w 3 c 标准，它提供了一套应用程序接口a p i ，为创建、处理和操作x m l 文档内容、结构和样式提供了灵活而有效的方法。d o m 采用对象模型和一系列 的接口来描述x m l 文档的内容和结构，即利用对象把文档模型化。当其对结构 化的x m l 文档进行解析时，文档中的指令、元素、实体、属性等所有个体都可 以用对象模型表示，整个文档的逻辑结构类似一棵树，生成的对象模型就是树 的节点，每个对象同时包含了方法和属性。s a x 是基于事件的处理器。解析器 将事件发送给处理信息的事件处理程序，然后应用程序自己可以处理数据。 d o m 操作时要先将整个x m l 文档装入内存，对系统资源占用很大，且执 行效率很低，适合于结构化编辑x m l 文档。而s a x 允许正在读取文档的同时 开始处理该文档，避免了在采取操作之前需要等待存储文档的所有内容。由于 应用程序简单地检查流过的数据，所以不需要将数据存储在内存里。当遇到大 文档时，这是一个突出的优势。 ( 3 )x s l 就像h t m l 中用到的c s s 一样，x s l 是一种用于以可读格式呈现x m l 数据的语 言。x s l 以包含了一套元素集的x m l 语法规范而定义，该语法规范将被用来把 x m l 文件转换成h t m l 文件或x m l 文档【1 7 】。一个x s l 样式表集合了一系列 设计规则以用于将信息从x m l 文件中汲取出，并将其转换成h t m l 等其它格 式。这种转换将采用一种公开的方式，使其更加容易方便地被程序员描述。而 且x s l 还将提供多种脚本语言的通道以满足更为复杂的应用需求。x s l 凭借其 可扩展性能够控制无穷无尽的标签，而控制每个标签的方式也是无穷尽的。这就 给w 曲提供了高级的布局特性。 2 3 中间件技术 随着计算机技术的飞速发展，各种各样的应用软件需要在各种平台之间进 行移植，或者一个平台需要支持多种应用软件和管理多种应用系统，软、硬件 武汉理工人学硕士学位论文 平台和应用系统之间需要可靠和高效的数据传递或转换，使系统的协同性得以 保证。 这些，都需要一种构筑于软、硬件平台之上，同时对更上层的应用软件提 供支持的软件系统，而中间件正是在这个环境下应运而生。 比较流行的中间件定义是：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【1 9 l 。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讯。中间件是连接两个独立应 用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过 中间件相互之间仍能交换信息。执行中间件的一个关键途径是信息传递。通过 中间件，应用程序可以工作于多平台或o s 环境，如图2 - 1 所示。 应用系统 中间件 j ，j 七 、 、 操作系统操作系统 图2 - 1 中间件 中间件的范围比较广泛，根据实现方法的不同，总体上可以将中间件分为3 类，即r p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ，远程过程调用) 、m o m ( m e s s a g e o r i e n t e d m i d d l e w a r e ，面向消息的中间件) 以及o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，对象请求 代理) 1 2 0 】。 r p c 采用客户机h i 务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序 就是一个服务器。首先，调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程， 然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息的到达为止。 当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后 1 2 武汉理：l 人学硕士学位论文 等待下一个调用信息，最后，客户端调用过程接收答复信息，获得进程结果， 然后调用执行继续进行。 m o m 使用消息传送提供者来协调消息传送操作。m o m 系统的基本元素是 客户端、消息和m o m 提供者，后者包括a p i 和管理工具。 使用m o m 系统，客户端可以进行a p i 调用，以便将消息发送到由提供者 管理的目的地。该调用会调用提供者的路由和传送消息。在发送消息之后，客 户端会继续执行其它工作，并确信在接收方客户端检索该消息之前，提供者一 直保留该消息。基于消息的模型与提供者的协调耦合在一起，使得创建松散耦 合的组件系统成为可能。这样的系统可以继续可靠地工作，即使在有个别组件 连接失败时也不会停机。m o m 的机制如图2 2 所示。 己客户端l 消，计一m 。m 提供者卜 消，i k 客户端 广j j 图2 - 2m o m 机制 o r b 是对象总线，它在c o r b a 规范中处于核心地位，定义异构环境下对 象透明地发送请求和接收响应的基本机制，是建立对象之间c l i e n t s e r v e r 关系的 中间件。o r b 使得对象可以透明地向其他对象发出请求或接受其他对象的响应， 这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。o r b 拦截请求调用，并负责找到 可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。c l i e n t 对象并 不知道同s e r v e r 对象通讯、激活或存储s e r v e r 对象的机制，也不必知道s e r v e r 对象位于何处、它是用何种语言实现的、使用什么操作系统或其它不属于对象 接口的系统成分。 2 。4s o 姆 s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，简单对象访问协议) ，是一种轻量的、 简单的、基于x m l 的协议，它被设计成在w e b 上交换结构化的和固化的信 息【2 1 1 。当提到信息交换平台时，通常要涉及x m l 文档的交换，或以x m l 格式 组织的数据。虽然x m l 是用以交换商务数据的非常好的技术，但在s o a p 出现 之前，并没有一个被广泛接受的标准，可以对通过网络在两个应用程序之间交 换的x m l 数据进行打包与路由。如果用户想基于x m l 构建一个b 2 b 系统，那 1 3 武汉理上火学硕士学位论文 么需要定义自己的互联网协议、寻址协议和路由协议，或使用供应商提供的私 有系统【2 2 1 。由于各供应商使用不同的协议来交换数据，因此互操作性难以实现。 因此，在s o a p 出现之前，实现互操作性通常需要冗长乏味的定制解决方案来 使两个基于x m l 的系统相互通信。 s o a p 定义了一个标准，该标准为通过网络在应用程序间传输x m l 数据封 装格式。s o a p 并不专门针对某一编程语言、产品或硬件平台，所以任何应用程 序均可以使用它。一个s o a p 消息实际上是一个x m l 文档，然而，s o a p 专门 用于包含和传输其它x m l 文档以及路由、处理、安全性、事务处理和其它服务 相关的消息。例如，可以将2 2 节的x m l 信息打包成s o a p 消息，如下代码段所 示