（计算机系统结构专业论文）基于模式的gmet系统的设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 普及计算设备及无线网络技术的发展使移动电子商务成为了新的研究及应用方 向。虽然移动电子商务被人们寄于厚望，但其应用在全球范围内仍处于起步阶段。就 电子商务的发展历史来看，移动电子商务应用的成功与否将直接影响移动电子商务这 一新兴产业的发展。 模式是在某种特定的场景下某个不断重复出现的问题的解决方案，是对一些已经 被证明为优秀的解决方法的归类、总结，目的是为了实现该解决方案的重用。移动电 子商务软件模式是一组可复用的、已被证实可靠的软件资源的组合。它包括商务模式、 应用模式及运行模式，这些模式构成的层次模型可以帮助设计者加速移动电子商务应 用软件的设计过程。移动电子商务模式的使用还能让设计者更好的利用前人已被证实 的经验，使得其设计更为合理和可靠。 基于移动电子商务软件模式设计并实现的通用移动电子票务系统g m e t 是一 个面向移动客户的通用票务购销平台。该系统采用了基于j 2 e e 组件的n 层分布式体 系架构及以w p k i 技术为基础的移动电子商务安全框架；实现了以瘦客户电子钱包服 务器为基础的移动实时支付、储值预支付和延迟支付三种支付手段；结合移动设备特 点及w 3 c 标准的通用票据定义语言，实现了无纸化的移动电子票据，并在此基础上 丌发了移动电子票据的文本交付验证技术和基于二维条码技术的多媒体短信票据交 付验证技术。 关键词：移动电子商务，模式，移动电子票务系统 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ee m e r g e n c eo fw i r e l e s sn e t w o r k sa n dp e r v a s i v ec o m p u t i n gd e v i c eh a sm a d e p o s s i b l et oi n t r o d u c et h ee l e c t r o n i cc o m m e r c et o an e wa p p l i c a t i o na n dr e s e a r c hs u b j e c t ： m o b i l ec o m m e r c e m o b i l ec o m m e r c ei sa l le m e r g i n gf i e l di ni t se a r l ys t a g e s ，b u tt h e r ea r e a n u m b e ro f i d e a so f w h a ta r eg o i n gt oc o n s t i t u t et h ek e ys u c c e s sf a c t o r sf o ri t o n eo f t h e m i st h em o b i l e a p p l i c a t i o n p a t t e r n so ft h em o b i l ec o m m e r c ea r eag r o u po fp r o v e n ，r e u s a b l ea s s e t st h a tc a nh e l p s p e e du pt h ep r o c e s s o fd e v e l o p i n g a p p l i c a t i o n s t h e p a t t e r n sf o rm o b i l ec o m m e r c e a p p r o a c he n a b l e sa r c h i t e c t st oi m p l e m e n ts u c c e s s f u l m - c o m m e r c es o l u t i o n st h r o u g ht h e r e u s eo f c o m p o n e n t sa n ds o l u t i o ne l e m e n t sf r o mp r o v e n s u c c e s s f u le x p e r i e n c e s i ti sb a s e d o na na n a l y t i c a la n ds y s t e m a t i ca p p r o a c ht os o l u t i o nd e s i g n t h i sa p p r o a c hu s e sas e q u e n c e o f s t e p st h a tc o v e rm u c h o ft h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s s ，f r o mt h eb u s i n e s sd e f i n i t i o nt ot h e a r c h i t e c t u r a ld e s i g n ，t h ea p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n ta n dt h es y s t e mm a n a g e m e n t u s i n gt h e p a t t e r n sf o rm o b i l ec o m m e r c ea p p r o a c h ，t h eg e n e r i cm o b i l ee l e c t r o n i c t i c k e t i n gs y s t e m ( g m e t ) i si m p l e m e n t e dt oe n a b l et h ee n d u s e rt ob u ye l e c t r o n i ct i c k e t s o n l i n ea n dg e tt h ep u r c h a s e dd i g i t a lt i c k e t su s i n gt h ep e r v a s i v ec o m p u t i n gd e v i c e s t h e g m e ts y s t e mi sd e s i g n e db a s i n go nan t i e r sa r c h i t e c t u r e t h es e c u r i t yp l a t f o r mo ft h e g m e ti sc o n s t r u c t e db yw p k is e c u r i t ym e c h a n i s m t h eg m e ts y s t e mp r o v i d e st h r e e w a y so f m o b i l ep a y m e n t ：r e a lt i m ep a y m e n t u s i n ge l e c t r o n i cw a l l e ts e r v e r ，p r e p a i da n d p o s tp a y b a s e do nt h eg e n e r a l i z e dd i g i t a lt i c k e td e f i n i t i o nl a n g u a g e ，t h ep a p e r l e s s m o b i l et i c k e ti si m p l e m e n t e da n dc a nb et r a n s f e r r e dt ot h ec l i e n t sm o b i l ed e v i c eb ya s t r i n gi n d e x o r2 db a r c o d ei m a g ei nam u l t i m e d i am e s s a g e k e y w o r d s ：m o b i l ec o m m e r c e ，p a t t e r n ，m o b i l e t i c k e t i n gs y s t e m i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的磺究做出贡献的个人和集体， 均己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：景另也j 日期：妒二年弘月堙日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于， 不保密日。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：关多d 日期：弘r 口铲年乒月2 - 7 f 指删币签谚效多 日期：) 以甲年丫月- 目 华中科技大学硕士学位论文 1 1 背景概述 1 绪言 电子商务的迅速发展，已经给人类社会的经济活动带来革命性的变化。它打破了 地域分离，缩短了信息流动时间，使生产和消费更为贴近，降低了物流、资金流及信 息流传输处理成本，是对传统贸易方式的一次重大变革。但是目前已有的电子商务应 用大多数都还是基于有线互联网络的，在一定程度上仍将用户限制在了相对固定的时 空范围内。随着无线通信技术的快速发展，移动设备用户的激增，无线技术与电子商 务相结合的产物“移动电子商务”将使用户真正能够“随时随地”获取所需的服 务。“移动性”为电子商务的发展注入了新的活力，带来了更加广阔的市场前景。根 据g a r t n e rg r o u p 的预测，到2 0 0 4 年，至少有4 0 的b 2 c 电子商务是通过w a p 手机 完成的。而根据无线数据与计算服务( t h ew i r e l e s sd a t aa n dc o m p u t i n gs e r v i c e ) 组织 的研究表明，到2 0 0 4 年，移动电子商务市场将达到2 0 0 0 亿美元的规模，通过移动设 备每年将产生1 4 0 亿美元的交易额【1 。虽然移动电子商务具有极大的市场潜力，但同 时也面临着一些和基于有线网络电子商务不尽相同的问题【2 j 。r e 像文献 3 】中提到的那 样：“虽然在全球范围内移动电子商务还处于起步阶段，但一些关于移动电子商务的 概念将成为其参与者成功与否的重要因素。而移动电子商务的发展现在已演化为不同 方向的移动电子商务应用的发展口】。”可见，移动电子商务应用的成功与否直接影响 着移动电子商务这一新兴产业的发展。 目前，国内对移动电子商务的研究大多局限在对移动电子商务的市场前景分析、 可行性研究等方面。对于移动电子商务的前景预测，也出现了截然相反的两派意见。 由此可见，就移动电子商务的发展基础来看，其优势和劣势都是同样明显的。萁优势 在于：潜在客户群大，移动性带来的前所未有的便利，个性化的设备选择和服务等。 而其劣势则主要集中在其设备与网络上：无线网络的带宽窄，安全性要求高，无线终 端设备计算能力弱及输入输出设备的局限性大等。我们应该清楚地看到，移动电子商 务的优势和劣势其实是相互依存的，例如移动性带给我们方便的同时也带来了安全性 方面的问题，而客户群的广大也就意味着移动电子商务应用既要内容丰富又要易于操 作以适应客户不同的需求及教育背景。由于我国企业现有的组织结构形式以及经营模 式等尚未与国外完全接轨，移动电子商务的软硬件环境与国外不尽相同，而且人类的 华中科技大学硕士学位论文 商务活动于文化背景也是紧密相关的。所以必须研究针对中国商业、文化及基础设施 特点的移动电子商务的设计模式。 通用移动电子票务系统- g m e t 是i b m 全球“共享大学研究资助项目( s u r ) ”的 项目之一。s u r ( s h a r e d u n i v e r s i t y r e s e a r c h ) 项目是i b m 公司和大学在研究领域的重要 合作形式，旨在建立和增强i b m 与国际一流知名高等学府及知名学者或研究人员 的联系和合作，寻求和推动双方共同感兴趣的联合研究项目，以发展对大学和i b m 都有利的长期合作伙伴关系。这一项目，主要以设备捐赠形式来提供对特定大学研 究项目的支持。本项目的目的是总结和归纳一些通用的移动电子商务相关模式，并 基于这些模式设计和实现一个通用移动电子票务系统g m e t 。在g m e t 系统的 设计与实现过程中，对移动电子商务应用普遍存在的移动安全、移动支付等技术进行 相关研究。 由于移动电子票务应用几乎涵盖了移动电子商务价值链的所有环节，而且票务交 易与人们的日常生活密切相关且易于普及，所以几乎所有有意发展移动电子商务的国 家都将移动票务作为移动电子商务的起步应用之一。g m e t 系统的研究与实现，可以 为我国发展相关移动电子票务应用起到一定的借鉴作用。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 移动电子商务及其研究 移动电子商务( m c o m m e r c e ) 这一术语，最早是英 虱l o g i c a 公司电信部门的主管 k e v i no u f f y 于1 9 9 7 年2 月提出的【4 l 。国外对移动电子商务的研究起步较早，其研究方 向可概括为： ( 1 ) 移动电子商务技术及解决方案( 交易处理模型、安全、支付技术等) ； ( 2 ) 基于移动技术的移动电子商务服务； ( 3 ) 移动电子商务的商务模型； ( 4 ) 移动电子商务的设计方法及设计模式： ( 5 ) 文化、商业及个人因素对移动电子商务应用的影响【引。 在移动电子商务的设计方法及设计模式方面，国外目前的研究主要集中在电 子商务的架构及系统模型上。如文献 6 8 忡所设计的移动电子商务架构，如图1 1 所示： 华中科技大学硕士学位论文 图i i移动电子商务架构 该架构将无线电子商务的架构划分为用户层面及设计开发者层面， 其层次结构为： ( i ) 应用程序层：包括新的应用及许多已存在的电子商务应用， 应用可以改进到移动环境中使用； 在用户层面， 这些电子商务 ( 2 ) 用户基础架构：新的移动电子商务应用要适应用户的架构基础，即用户使 用的移动设备的实际能力； ( 3 ) 移动中间件：该中间件将底层网络细节和应用程序隔离开来，使底层网络 环境透明化，对用户提供统一、易用的接口； ( 4 ) 网络架构：在移动电子商务中，服务质量主要取决于网络资源和容量。 在设计开发者层面，则按照需求和视点的不同将其划分为应用程序开发者、内容 提供者及服务提供者三个部分。 上述架构清楚的从开发者和用户两个角度来讲移动电子商务进行了划分，通过上 述架构的划分，我们可以清楚的了解移动电子商务的基本结构及开发角色。但是该层 次结构并没有提供一套有章可循的建立移动电子商务应用的设计方法，也没有对移动 电子商务应用本身进行进一步的层次划分。 在文献 9 中，作者也提出了一种移动电子商务的系统模型，该模型是由电子商务 系统模型演化而来的。 华中科技大学硕士学位论文 埔- i i 噍h _ _ i l k 蛔m - 。r - i 一毒= ：= _ ； ； m d h 。_ 4 l b t o _ h 瑚- - l獬_ mf i 峰1 斥d _ h h i 1 3 t “j 一一a 0 - _ i m 恿粼端，删h 图1 ，2 移动电子同务系统模型 如图1 - 2 ，该模型不仅划分了移动电子商务系统模型的层次，并且给出了移动电 子商务系统结构和实现间的关联关系。但该文献中并没有具体给出如何设计和实现移 动电子商务的方法，只是罗列了其实现的基本技术。 在移动电子商务应用方面，国外学者的研究主要集中在移动电子商务的“杀手级 应用( k i l l e r a p p l i c a t i o n ) 6 - 8 1 和实现移动电子商务的关键问题：安全与支付上【1 0 】。如 文献1 1 1 3 ，都对移动电子商务的安全与支付提出了相应的解决方案和实现方法。虽 然移动应用有其特殊性，但是已经日渐成熟的电子商务安全与支付技术可以为我们解 决移动环境下的商务应用的安全与支付问题提供非常好的借鉴作用。 我国自1 9 8 7 年首次建立移动通信系统，1 9 9 4 年建立了g s m 移动通信系统，并 于2 0 0 0 年开始建设基于c d m a 和g p r s 协议的无线通信网络。截至到2 0 0 3 年六月 止，移动电话用户已达到2 3 4 4 7 2 万户，而互联网用户则为5 3 2 3 5 万户u ”。香港赛博 研究机构( c y b e r l a b sr e s e a r c h ) 在所做的“中国移动电子商务的现状及未来发展” 报告中指出，中国庞大的手机用户人群和手机用户的高速度增长是移动电子商务在中 国发展的根本基础。这一数量满足了移动电子商务在中国蓬勃发展对用户规模的基本 要求”1 。在电子商务方面，中国不少企业都可以象日本一些企业那样，跳过有线阶段， 直接进入无线阶段，这样可以节省许多开支”“。 我国目前对移动电子商务的研究尚处于起步阶段，研究的范围与国外学者进行的 华中科技大学硕士学位论文 研究大致相同。但较多的研究还停留在对移动电子商务发展的展望、基本支持技术的 介绍以及对国外成功案例的分析上，如文献 1 7 、2 4 】。对于移动电子商务的安全与支付， 我国学者也作了相关研究，提出了一些安全与支付方面的模型与基本技术，如文献 f 2 6 3 2 都提出了较好的移动电子商务安全与支付的解决方案和技术，这些解决方案和 技术对于实现移动电子商务应用来说是至关重要的。 在对移动电子商务的一般框架及设计方法及模式的研究方面，国内的研究还比较 少。如文献 3 3 1 中所设计的移动电子商务平台，仅仅只是就基于s m p p 协议的移动短 消息平台作了一般性的描述，并没有给出一个真正意义上通用的移动电子商务平台的 设计。在文献 3 4 1 中，作者也给出了一个基于w a p 的移动电子商务平台的简单框架 和简单实现。但该平台只是一个基于w a p 协议的简单动态网站，并没有考虑移动商 务的具体性，如安全、支付等环节，也没有根据移动电子商务应用的特点进行具体化。 1 2 2 移动电子商务应用及移动票务 移动电子商务应用的范围很广，可从电子订票、自动售货机支付，到通过无线设 备实现的各种商品和服务的在线选购和支付，以及金融交易和其它银行业务等。移动 商务是能够为人们生活带来变革的业务，与传统电子商务相比，它具有明显优势，主 要表现在以下三个方面： 首先，移动商务消除了距离和地域的限制，能够实现在任何地方通过无线技术直 接把电子商务能力提供给用户。真正做到随时随地。 其次，移动商务比i n t e r n e t 上的电子商务更具安全性。由于移动电话已经具备了 非常强大的内置认证特征，因此比i n t e m e t 更适合于电子商贸。手机所用的s i m 卡对 于移动商务中就像身份证对于社会生活一样，因为s i m 卡上存贮着用户的全部信息， 可以唯一地确定一个用户的身份，对于电子商务来说，这就有了认证安全的基础。 最后，移动电子商务可以为用户提供方便的个性化服务。移动商务除了方便快捷 和高效之外还有着最具个性化的特征。 移动电子票务系统是指用户使用移动设备进行票务相关交易的电子商务系统。移 动票务能帮助移动用户订购车船票、查询航班和定购机票以及定购演出票等，为用户 提供随时随地的贴身票务服务。用户还可以进行票务查询、票务预订、移动支付等活 动，同时可以使用短消息系统实现票务信息的点播与发送、订票确认、及时提醒等功 能。 华中科技大学硕士学位论文 在国外，移动电子票务已进入实用阶段，西门子等大型移动设备制造商纷纷提出 自己的移动黎务解决方案。英国的最大移动运营商v o d a f o n e 在2 0 0 0 年便开始对w a p 手机用户提供票务服务；在瑞典和芬兰等北欧国家，通过手机进行票务交易已非常普 遍；日本的东日本铁路公司( e a s tj a p a n r a i l w a y c o ( j r e a s t ) ) 宣称从2 0 0 4 年2 月开 始试用一种被称为m o b i l es u i c a 的移动电子票务系统，用户可以使用一种内置于手机 的i c 卡进行火车票的定购、支付以及直接使用手机进行快速验票。 目前移动电子商务在我国已经开始有实际应用。中国移动通信集团公司在北京、 天津、广州、杭州、深圳等六大城市同时推出“全球通”w a p 商用试验网，w a p 手机 用户可在这六大城市中使用漫游业务。上海移动通信公司还同步推出了w a p 门户站 点w a p s h ，c h n m o b i r e n e t ，并成功地为梅林正广和、华印科技等电子商务企业建立了移 动电子商务系统【3 5 】。电商网、t o e c o m c o r n c n 、搜狐、阿里巴巴等都已经或准备推出 移动电子商务服务，中国的搜狐和诺基亚公司宣布联手推出无线互联网服务。但总的 柬说，我国移动电子商务的发展水平还比较低，亟需一些包括移动电子票务在内的“杀 手级”应用来启动这一潜力巨大的市场。 被誉为无线互联产业创始人的王维嘉博士认为：无线互联的移动化特性肯定会在 不久的将来给企业带来巨大的利润和翻天覆地的巨变，一旦有真正实用和有价值的无 线网络应用服务商出现，将会形成一个比目前联网用户发展更为迅速的用户市场，这 些用户的潜在商业价值将是难以估量的。中国有机会创造自己的模式，有机会在互联 网领域赶超世界。 1 2 3 无线互连及移动通倍 无线数据通信就是通过无线的方式来实现计算机终端之间的数据通信。无线数据 网通过与地面公用数据网互联，把有线数据网的应用扩展和延伸到固定用户，移动 用户和便携终端用户。无线数据网可分为两大类： ( 1 ) 移动数据网相对的数据速率低，具有公众移动通信网性质，具有广域 网 w a n ) 的概念： ( 2 ) 无线局域网( w l a n w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) 小范围的高速 数据接入i j 。 移动通信技术的发展经历了第一代模拟移动通信技术以及第二代数字的、以话音 通信业务为主的窄带移动通信技术，正在向第三代以高速互联网业务和有限多媒体业 华中科技大学硕士学位论文 务为目的的宽带移动通信技术发展，三代后或第四代以多媒体为目的的广带移动通信 技术也正在大力研究中。移动通信技术发展的最终目标是与固定的公用网发展相结合 相补充实现全球个人通信o “。 第一代模拟移动通信，使用模拟调制和频分多址技术，采用模拟信令，可提供区 域性话音业务，其业务种类单一、频谱利用率低、用户移动范围有限。目前，在我国 已经被淘汰。 第二代数字移动通信，出现于8 0 年代中期，它使用数字调制和时分多址( t d m a ) 频分多址( f d m a ) 技术，或码分多址( c d m a ) 频分多址技术采用数字信令，可 提供广域话音业务和低速数据业务，频率利用率较高，在一定条件下，用户具有全球 范围的移动性。但是第二代的数字移动通信没有统一的国际标准。全世界存在三种标 准：一是西欧1 6 个国家共同制定的g s m ，二是北美标准，三是日本标准。其中以 g s m 应用最为广泛，我国目前采用的也是g s m 标准。 由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1 9 9 6 年开始，为了 解决中速数据传输问题，又出现了2 5 代的移动通信系统，如g p r s 和i s 一9 5 b 。移动 通信主要提供的服务仍然是语音服务和低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多 媒体通信发展迅猛，所以第三代移动通信的目标即宽带多媒体通信。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高速数据传输、高质量的多媒体业 务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式 终端在任何时候、任何地点进行不同种类的通信系统。第三代移动通信系统的目标为： ( 1 ) 用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同速率、不同运动 状态下获得有质量保证的服务； ( 2 ) 提供话音、可变速率的数据、活动视频非话等业务，特别是多媒体业务； ( 3 ) 可以综合现有的公众电话交换网( p s t n ) 、综合业务数字网、无绳系统、 地面移动通信系统、卫星通信系统等提供无缝隙的覆盖； ( 4 ) 足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和高质量的服务。 第三代移动通信系统主要有w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 三种技术体制。 w a p ( w i r e l e s s a p p l i c a t i o n p r o t o c 0 1 ) 是一个开放的全球标准，可以使移动电话和 其他无线终端的用户能够快速安全地获取互联网及企业内部网的信息及其他通信服 务。带有基于w a p 浏览器的手机能获取一系列瓶的增值服务，由于其使用方便，将 给手机用户带来极大的自由度。 华中科技大学硕士学位论文 w a p 应用i n t e m e t 的些标准，如x m l ，u d p 及i p 等。此外，许多w a p 的协 议都基于如h t t p 、t l s 等i n t e m e t 的标准，并根据无线通行环境的特点如带宽窄、 延迟大、稳定性差等进行了改进。h t m l 、t c p 这样的i n t e m e t 标准对移动网络不适 用，因为它们需要传送的文本数据使标准h t m l 内容在手机及呼机的小屏幕上不能 有效显示。w a p 利用数据压缩技术与窄带环境相适应。w m l ( w i r e l e s sm a r k u p l a n g u a g e ) 是用于产生w a p 内容的，它充分利用小屏幕的特点，且可单手进行操作。 w a p 内容既可以是一两行文本，也可以是全屏图表。 w a p 协议堆栈的设计也力争使所需带宽最小化，从而使其可适用的无线网络类 型最大化，复合网络是其目标之一，包括g s m 9 0 0 ，1 8 0 0 和1 9 0 0 m h z ，d e c t ，c d m a 等。同时，它支持各种网络技术和服务，包括短消息服务( s m s ) ，u s s d ，c d p d 等。 由于w a p 是一个松耦合的层次结构，每层的开发独立于其他层，这就使得引入新的 传输协议和服务类型变得容易。 显然，由于w a p 的兼容性，它使出自不同制造厂商的终端设备在移动网络中能 兼容；能创建与移动网特性相适应的高效的服务；能提供一个稳定的、可预测的服务 应用平台；在安全性方面，能保证用户数据的完整性，而不出现类似于拒绝服务申请 等安全问题。 1 2 4 模式与设计模式 模式的最初提出并不是在软件领域，丽是1 9 7 7 年由一位建筑工程师c h r i s t o p h e r a l e x a n d e r 在模式语言( a p a t t e r n l a n g u a g e ) 中首次提出的，当然这里的模式是指 建筑学领域的模式。虽然是建筑师，a l e x a n d e r 在计算机科学领域的影响却远远超过 了在建筑界的影响。这种模式的思想为许多计算机科学家所接受，并且被引入面向对 象的软件开发过程中。 模式简单地讲就是解决特定问题的经验。也就是说模式可以帮助我们在软件开发 过程中整理和记录经常重复出现的问题和成功解决这些问题的方案，并且通过模式我 们可以与他人交流这些经验。这些问题的重复出现标志着模式的一个很重要的特征是 可复用。每个模式是由三部分组成的规则，这个规则描述了特定环境、问题和解决方 案之间的关系例。 通常，我们在构造一个系统时，将现实世界的事物提取特征并抽象为对象，以封 装了属性和方法的对象以及对象间通信协作来描述实际事物的运动过程。合理地对象 华中科技大学硕士学位论文 化处理，可以使所构成的计算机系统最逼近于实际系统。为达到这一目标，我们需要 不断调整软件系统的设计框架。可以发现，被面向对象化的实际系统不同，最终得到 的合理的计算机处理系统在结构上是有差异的，但同时也表现出在构成中的一些共同 规律。我们可以使用设计模式来描述和归类处理这些系统部件。从而在软件系统构件 的层次上实现面向对象设计的重用性。 设计模式提供了在特定应用场景下解决问题的类、对象及相互关系的设计方法。 需要强调的是，这些方法具有最基本的特点，并不针对于具体的系统，只是提供了一 种设计系统的思考方法，一个设计模式可能用于不同的系统，一个系统也可能会用到 多个设计模式，如图1 t 3 所示。 模式和设计模式作为软件复用领域他人已经成功运用的经验，已逐渐被设计者重 视和采用，而且现在许多的大型软件实际上都是由这些模式所堆积起来的。当然这种 堆积不是简单地堆积，而是将这些模式有机地结合在一起。熟练地掌握这些模式对于 提高软件设计的质量和提高软件的可复用度都有重要的意义。 类和对象设计模式系统部件 目标系统 1 3 论文主要研究工作 图1 ，3 面向对象系统和设计模式 1 3 1 研究设想与方法 本课题以通用移动电子票务系统g m e t 为研究对象，采用基于模式的软件设计方 法，力图给出一个通用的移动电子商务平台的设计方法和体系架构。并在此基础上， 以j 2 e e 为基本平台，实现该系统。论文的主要研究设想有： ( 1 ) 探索移动电子商务系统的一般设计方法，归纳和总结移动电子商务软件的 一般模式。该设计方法应涵盖从商务模式选择到最终系统架构的全部设计过程，所给 华中科技大学硕士学位论文 出的软件模式具有可复用性； ( 2 ) 设计和实现一个具有通用性、可靠和安全的移动电子票务平台： ( 3 ) 所设计并实现的通用移动电子票务系统g m e t 应在安全、支付及移动电子 票据方面具有一定的技术特点，所开发的相关技术应该具有一定的通用性。 为了实现上述研究设想，本论文将在研究中借鉴现有电子商务系统的设计方法、 实现技术及通用的软件设计模式。在此基础上对移动电子商务系统的一般特征进行归 纳并加以分析，最终得出一些通用的软件模式及一个可行的设计方法。在移动电子票 务系统的安全、支付技术方面，将借鉴目前电子商务及电子票务系统所采用的相关技 术，并针对移动网络的特殊性加以改造。在移动电子票据技术方面，希望使用国际通 用标准进行票务数据的定义以加强移动票务系统的可扩展性，在此基础上，针对移动 设备的特殊性加以研究。 1 3 2 主要工作及预期结果 主要工作及预期结果如下： ( 1 ) 归纳和总结移动电子商务软件的相关模式，这些模式应具有通用性及可复用 性： ( 2 ) 在上述模式的基础上对g m e t 系统进行系统设计； ( 3 ) 实现g m e t 系统，该系统应具有一定的通用性、可靠性及安全性； ( 4 ) 在g m e t 系统中设计和实现多种支付方式，这些支付方式应符合移动电子 商务的基本要求，适用于移动网络环境； ( 5 ) 在g m e t 系统设计和实现通用的移动电子票据格式、存储及传输方式，该 电子票据应具有定的标准型及通用性，而对电子票据的存储及传输方式应符合移动 设备和移动网络的基本特点和要求。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 2 移动电子商务软件的主要模式 随着计算机技术的发展，面向对象设计成为我们在构建软件系统时采用的基本手 段和方法。通常，我们在构造一个系统时，将现实世界的事物提取特征并抽象为对象，以 圭寸装了属性和方法的对象以及对象间通信协作来描述实际事物的运动过程。合理地对 象化处理，可以使构成的计算机系统最逼近于实际系统。为达到这一目标，我们需要不 断调整软件系统的设计框架。可以发现，被面向对象化的实际系统不同，最终得到的合 理的计算机处理系统在结构上是有差异的，但同时也表现出在构成中的些共同规律。 我们可以使用模式来描述和归类处理这些系统部件，从而在软件系统构件的层次上实 现面向对象设计的重用性。 移动电子商务的相关模式是以下一些相关可复用资源的组合： ( 1 ) 体系结构的设计模式： ( 2 ) 运行模式和相关产品映射； ( 3 ) 设计和实现中的一些相关经验； ( 4 ) 部分可复用的代码。 使用上述资源可以帮助开发人员加速移动电子商务应用系统的设计与实现过程。 虽然本文中也使用“模式”一词来描述这些资源，但它与一般意义的面向对象的程序 设计模式略有差别。后者主要针对应用程序中的对象，而在本文中，“模式”主要针 对解决方案及设计过程中的相关元素。 2 1 移动电子商务模式的层次模型 移动电子商务系统各模式间的层次模型如图2 1 所示。该层次模型表现了从客户 需求到最终设计的各关键模式间的先后关系。这些关键模式有： ( 1 ) 商务模式：表示了用户、商务逻辑和数据间的关系； ( 2 ) 整合模式：当一个复杂系统不能用单一商业模式表达时，我们需要整合模 式来整合多个商业模式； ( 3 ) 合成模式：简单的说就是表达了商务模式与商务模式的复合； ( 4 ) 应用模式：提供了有关一个商务模式或整合模式中的数据与应用程序组建 l 刨的交互关系的概念设计： 华中科技大学硕士学位论文 ( 5 ) 运行模式：定义了支撑应用模式的逻辑中涮件结构，它描述了主要的中间 件节点、这些节点的角色以及这些节点间的接口； ( 6 ) 产品映射：定义了各运行模式的较为成熟的软件实现。 迢 图2 1移动电子商务模式的层次结构 如图2 1 ，用户需求是用户基于商务的要求和需要解决的问题，在用户需求已经 明确的前提下。对移动电子商务系统的设计从对用户需求的抽象化开始，逐层使用各 模式进行相关设计，并逐步将设计具体化。 2 2 商务模式 商务模式，顾名思义是表达一般的商务相关问题的模式。为了从i t 技术的角度 来理解商务方面的需求，最简单的方式是套用相关的商务模式。 基于一般商务的特点，可将主要的商务模式分为四类，如图2 2 所示： 图2 2 商务模式的分类 2 华中科技大学硕士学位论文 ( 1 ) 自助服务模式：也叫客户商务模式，主要表示内部用户或外部客户与 企业交易或数据交互的商业模式。在这种模式下，用户通过互联网或内部网与商务应 用交互。例如简单的b c 商务应用： ( 2 ) 协作商务模式：也叫客户客户模式，该模式较流行的实现方式是通过 同步的端对端的应用程序使用户问能即时的进行消息传递和数据交换。例如电子邮件 系统、网上论坛、视频会议、即时聊天系统等等； ( 3 ) 信息聚合商务模式：也叫客户数据模式，主要表示使用相应的应用程 序从大量的文本、图片、数据等数据源中提取和聚合对用户有用的信息。例如商业智 能系统、知识管理系统和网络爬虫系统等等； ( 4 ) 扩展企业模式：也叫商务商务模式，主要表示不同商务企业间的程序 化的交互。通常该模式的应用是用来跨企业地连接两个或多个商务处理过程。例如 e d i 系统、供应链管理系统等。 2 3 整合模式 如果要设计的移动电子商务应用可以成功的与上述四种商务模式中的一种相对 应，那么便可以轻松的解决问题。但是客户的需求往往需要多个商务模式才能满足， 在这种情况下，整合模式是必需的。 整合模式提供了一种将上述四种商务模式整合在一起的解决方案，如图2 3 所示。 图2 3 整合模式 整合模式分为两类： ( 1 ) 访问整合模式：当所设计移动电子商务应用出现下列情况的一种或多种时， 需要利用访问整合模式来为用户提供对多种使用不同访问机制的应用的一致的、无缝 的访问方式： 华中科技大学硕士学位论文 该应用提供多种设备的访问方式，例如在移动电子商务应用中，应该支持手 机、p d a 、个人计算机等系列设备的访问： 用户需要在访问多个涉及安全的应用时，使用单点登陆方式； 有必要在多个应用中向用户提供统一的访问赛面风格； 用户需要在多个应用间选择并定制它们的相关表达。 访问整合模式典型的应用是门户系统( p o r t a l ) ； ( 2 ) 应用整合模式：提供了将多个商务模式的后台应用及数据源进行无缝整合的 整合模式，其典型应用是工作流管理及消息代理( m e s s a g e b r o k e r ) 。 2 4 合成模式 很多情况下，移动电子商务系统的解决方案并不能套用单一的商务模式或者整合 模式。为了解决这问题，需要使用合成模式。 合成模式主要用来将多个商务模式及整合模式合成到某个单一的解决方案中。例 如图2 4 中关于商业交易应用解决方案的设计，该设计使用了两种整合模式及四种商 务模式中的两种：自助服务模式和信息聚合模式： 图2 4 商业交易系统的合成模式 表2 1 中列出了一些常见的整合模式。 构成上述合成模式的基本商务模式及整合模式的组合是多样化的，但无论怎样， 个用合成模式表达的应用，总可以拆分为多个基本模式。 华中科技大学硕士学位论文 表2 ，l 常见合成模式 合成模式描述例子 电子交易用户在线购物 w x v w r i t l a z 0 1 1 c 0 r r i 提供多个电子商务应用的统企业内部门户 门户 一入口电子邮件及即时消息提供商 为用户提供不间断的账号信 在线代理交易应用 账户访问电话公司帐号管理应用 息访问服务 银行、信用r 及保险在线应用 允许买卖双方在公共站点上 w w w e b a y c o m 商务交易 进行货物或服务的交易 销售方拥有电子市场，并用 w w w c a l t l l a x c o m 销售方中心w e b 方式发布其出售的货物 及服务 求购方拥有电子市场，并用型望! 登墼皇旦篷 购买方中心 w e b 方式发布其求贿信息 2 5 应用模式 一旦商务模式被确定，接下来就需要为解决方案确定一些高级的逻辑组件，并定 义这些逻辑组件间的交互关系。这就是所谓的应用模式。一个商务模式一般会有多个 可能的应用模式与之相对应。而每一个应用模式在逻辑上都是由与用户交互的表达 层、表达商务逻辑的应用层以及提供商务数据的后台数据层所组成。 应用模式是用逻辑层的方式来表示用户、应用及数据这三者间的交互关系。应用 模式的选择将直接影响运行模式及最终的系统架构。每一个应用模式都将描述下列三 个问题： ( 1 ) 结构：粗略的组件层次结构及组件间的交互关系； ( 2 ) 布局：如何分割相关流程，在什么位置放置数据； ( 3 ) 整合：松耦合或是紧耦合，后台系统压力等。 2 5 1 简单移动电子商务设计模式 对于一个非移动的电子商务应用，可以简单的应用m v c ( m o d e l - v i e w c o n t r o l l e r ) 模式。如图2 5 所示，m v c 设计模式将应用( 包括应用的事务逻辑和数 华中科技大学硕士学位论文 据) 同数据表示层分离，同时也将应用的行为( 即触发事务处理的事件) 单独分离出 来，三者组成模型视图控制器结构。 图2 5 非移动电子商务应用模式 而对于移动的电子商务应用来说，移动设备的接入使得我们不能简单地套用上述 模式。对于移动设备而言，其交互方式及显示方式是不同一般计算机的。要将一个一 般的基于w e b 的电子商务应用扩展成为一个真正的移动电子商务应用。设计者必须 考虑如何将一般数据表达为移动设备可按受的格式，以及如何接受移动设备的接入及 交互。移动应用的中间件，正是解决这个问题的有效方案之一。如图2 6 所示，移动 应用中间件分为两大部分：交互控制中间件负责移动设备的交互控制转换；视图转换 中间件则将现有w e b 应用的视图转换为移动设备可按受的格式，如w m l 等。这样， 在m v c 模式的基础上加入移动应用中间件层，便得到了一个移动电子商务应用的简 单设计模式。需要说明的是，与m v c 模式一样，这一简单应用设计模式也仅仅是解 决移动电子商务应用设计问题的众多模式之一，对于具体的应用而言，还需要进行更 加详细的分析与设计。 图2 6 移动电子商务应用简单设计模式 2 5 2 移动电子商务的计算模型 要讨论移动电子商务的应用模式，首先必须对移动电子商务的计算模型进行归 纳。本文将移动电子商务的计算模型归纳为以下三种： ( 1 ) 同步模型：在同步模型中，各部分同时可用而且各部分之间的交互在一个 1 6 华中科技大学硕士学位论文 通讯会话中完成。例如，用户通过浏览器访问_ r 个w e b 站点； ( 2 ) 异步模型：在异步模式中，各部分不必同时可用而且各部分之间的交互可 在不同的通讯会话中完成。该模型的一个典型例子便是电子邮件系统。移动设备在异 步模式中必须通过同步的办法来获得相关内容； ( 3 ) 推( p u s h ) 模型：在移动应用中，短消息系统是最具代表性的推计算 模型应用，因为短消息的发出方能够确信接收方( 不考虑系统故障) 接收到了 相关消息。简单的说，推模型就是允许发送方将相关事件( 信息) “推”到接收 气， 2 5 3 访问整合的应用模式 由于篇幅限制，在本文中只讨论与目前移动电子商务应用相关的商务模和整合 模式所对应的应用模式。就目前的移动电子商务应用而言，其主要整合模式为访问 整合，这是由于目前的移动电子商务应用大都可以看作是原有电子商务的应用的扩 展，在这种情况下，整合的关键点在于访问整合；由于移动设备的绝大多数用户为 个人用户，所以就目前移动电子商务应用而言，其商务模式主要为自助服务模式， 即b c 模式。 如2 ，1 3 节所述，访问整合模式可以为使用不同接入设备进行访问的用户提供统 一的、无缝的访问整合。为了让电子商务应用扩展成移动电子商务应用，必须使用访 问整合模式为移动用户提供一致的访问。因此访问整合模式所对应的应用模式应为移 动设备用户提供内容转换及控制转换的相关服务。 图2 7 表示了一个移动设备访问整合的应用模型。在这个应用模型中，移动设备 通过移动设备访问层对后台应用进行访问。移动设备访问层在该模型中所起的作用正 是访问整合。该层可接受移动设备的同步或异步访问，并将这一访问转换成与后台应 用的同步访问。 图2 7 移动设备访问应用模式 华中科技大学硕士学位论文 2 5 4自助服务的应用模式 如上所述，自助服务的商务模式在移动电子商务应用中是最为重要的种商务模