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中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 摘要 分布式计算是分布式应用系统框架中运用的一项主要的技术。而对于 企业级应用系统而言，除了需要使用分布式应用系统框架，还需要考虑到 企业级应用的行业特点，即：要求企业级应用系统要做到能够规划统一的 中间层管理，分类基础中间件产品并有包容它们的能力；在具体实例化配 置时，保证最有效的配置，可变换不同中间件产品并具有平稳升级的能 力。 本文首先简要论述了分布式计算技术，之后集中在中间层的核心技 术，即：中间件技术，详细分析研究了两类中间件：传统型中间件和平台 型中间件。以此作为以后工作的基础。 针对企业级应用系统的特点，本文提出了一个企业级应用系统框架。 框架首先对分布式应用系统的中间层进行了规划，抽象出了四个区域：产 品集成区、应用逻辑适用区、语义转换区和应用组件区；然后建立开关 组，实现中间件产品之间的平稳转换；最后搭建了一个企业级应用系统框 架。这样就可以使企业级应用系统具备能够规划统一的中间层管理，分类 基础中间件产品并有包容它们的能力；在具体实例化配置时，保证最有效 的配置，可变换不同中间件产品并具有平稳升级的能力。在这方面，国内 尚未见到类似的研究。 本文在最后以保险行业为例，根据企业级应用系统框架，实现了一个 保险业务处理系统，该系统在设计上要求既可以采用分布式模式又可以采 用集中式模式，当采用分布式模式时又可以包容多种中间件产品。它是由 用户界面层、应用逻辑层和数据管理层三个层次组成的。用户界面层分别 要求由终端和w e b 浏览器两种方式实现，后端服务统一一致。尽管企业级 应用系统框架在实际运用过程中仍有待进一步工作，但事实结果表明它的 灵活性、实用性及先进性，达到了我们的预期目标。 关键字 企业级应用系统；分布式应用；分布式计算；c s 结构；n e t ；j 2 e e e j b ；o r b ；中间件；分布式对象；面向对象 中国科学技术大学颐士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 a b s t r a c t d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gi st h ep r i m a r yt e c h n o l o g yi nt h ed i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s y s t e m f r a m e w o r k o t h e rt h a n u s i n g d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o ns y s t e m f r a m e w o r k ， e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e mm u s tm e e tt h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i ct h a t i s m a r k i n g o u tu n i f o r mm i d d l e l a y e rm a n a g e m e n t ，c l a s s f i n g b a s i cm i d d l e w a r e p r o d u c t s ，h a v i n gt h ea b i l i t yo fc o n t a i n i n gt h e m w h e ni n s t a n t i a t i o nc o n c r e t e l y , i tc a n c h a n g ed i f f e r e n t m i d d l e w a r ep r o d u c t sa n dh a v ea b i l i t yo f u p g r a d i n gr e p o s e f u l l y t h et h e s i sf i r s t l yd i s c u s s e sd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g y , t h e nf o c u so nt h e m i d d l el a y e rt e c h n o l o g y “m i d d l e w a r e ”t h et h e s i sa n a l y z e st w ok i n d so fm i d d l e w a r e i nd e t a i l ：t r a d i t i o n a lm i d d l e w a r ea n d p l a t f o r mm i d d l e w a r e ，w h i c hi st h eb e g i n n i n go f t h ef o l l o w i n gw o r k p o i n tt ot h e e n t e r p r i s ec h a r a c t e r i s t i c ，t h e t h e s i s p u t s f o r w a r da ne n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ns y s t e mf r a m e w o r k t h i sf r a m e w o r kf i r s t l ym a r k i n g o u tt h em i d d l el a y e ro f d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o ns y s t e m ，a b s t r a c t s f o u r a r e a s ：p r o d u c ti n t e g r a t i o n a r e a 、 a p p l i c a t i o nl o g i ca d a p t e r 、e x p r e s s i o nd i v e r s i o na r e aa n da p p l i c a t i o nc o m p o n e n ta r e a ， t h e nb a s e do ns w i t c hm e c h a n i s m ，r e p o s e f u l l yi m p l e m e n t ss w i t c h o v e ro fm i d d l e w a r e p r o d u c t s ，l a s t l yp u t s f o r w a r da n e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e m f r a m e w o r k t h i s f r a m e w o r ks o l v e st h ep r o b l e mo f e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e mt h a ti sm a r k i n go u t u n i f o r mm i d d l el a y e rm a n a g e m e n t ，c l a s s f i n gb a s i cm i d d l e w a r ep r o d u c t s ，h a v i n gt h e a b i l i t y o fc o n t a i n i n gt h e m w h e ni n s t a n t i a t i o nc o n c r e t e l y , i tt a i l c h a n g ed i f f e r e n t m i d d l e w a r ep r o d u c t sa n dh a v ea b i l i t yo f u p g r a d i n gr e p o s e f u l l y i nt h i st o p i c ，s i m i l a r r e s e a r c h e sa r eu n a v a i l a b l e y e ta tl e a s tw i t h i n c h i n a t h et h e s i s i m p l e m e n t s a ni n s u r a n c e a p p l i c a t i o ns y s t e mu s i n ge n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ns y s t e m f r a m e w o r k t h i s s y s t e mr e q u i r e s t h ea r c h i t e c t u r ec a nb e d i s t r i b u t e do rc e n t r a l i z e d ，a n di tc a n tb ef i x e do nc e r t a i nm i d d l e w a r ep r o d u c tw h e n d i s t r i b u t e d t h es y s t e mh a st h r e ep a r t s ：u s e ri n t e r f a c el a y e r 、a p p l i c a t i o nl o g i cl a y e r a n dd a t am a n a g e m e n t l a y e r u s e ri n t e r f a c el a y e rr e q u i r e st w ow a y s w h i c ha r et e r m i n a l a n dw e bb r o w s e r , a n dh a su n i f o r ms e r v i c e s a l t h o u g ht h e r e ss t i l lal o to fw o r kt od o i n p r a c t i c e ，t h e r e s u l to ff a c ts h o w st h a tt h e s y s t e mf r a m e w o r kh a sf l e x i b i l i t y , p r a c t i c a b i l i t ya n d a c h i e v e so u r e x p e c t i n g k e y w o r d s e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e m ；d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n ；d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g c sa r c h i t e c t u r e ；n e t ；j 2 e e ；e j b ；o r b ；m i d d l e w a r e ；d i s t r i b u t e do b j e c t o b j e c t o r i e n t e d 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 1 引言 随着市场竞争的日益激烈，各行业在运营、管理方面的要求越来越多， 主机一终端模式和传统的客户机服务器模式的应用系统框架已无法满足现 实的需要。与此同时，由于计算机技术不断发展，使得越来越多的应用软 件从集中式向分布式转变，分布式应用已被人们广泛接受和使用。 分布式应用主要采用的是分布式计算技术。分布式计算技术可以使分 布在计算机网络上的多种资源实现信息共享，解决异构环境下的应用互操 作问题、系统管理问题、系统安全问题等等。近2 0 年来，国内外的学者在 分布式计算研究的基础上纷纷提出自己的研究成果，分布式计算技术发展 到现在已经逐步走向成熟，以n 层c s 体系结构为基础，分布式处理技术 从传统的中间件技术发展到了现在的平台型中间件技术。 对于企业级应用来说，除了要考虑采用分布式计算技术之外，还必须 考虑到以下特定因素： 1 ) 软件的通用性：在保险、银行、电信领域中，全国范围内经营的企 业很多，过去各省市地区自行开发的同类业务应用软件系统大同小异，造 成很多重复建设，总计投入的资金巨大所得结果却无法共享，更无法进行 统一的升级。因此，当我们要统一全国同类业务版本时，软件的通用性较 一般的应用系统会提出更高的要求。 2 ) 分阶段投资和发展：当我们采用组件构成应用的主体时，基础的系 统设备和中间件成为我们讨论成本的主要方面，显然基础设备是必需的。 但是基础中间件产品不一定是必需的，整个应用系统必须考虑相对落后地 区的设备环境问题。因此软件的功能应是可拆装的，可以组成最小运行集 合。同时对相对较贵的中间件产品应能保证可暂时不配置运行，待经济条 件改善了，业务发展了，以不改动应用程序只变动系统配置的方式加入。 实践证明，整个计算机系统建设中，保证可不断增强方式比一步到位方式 更有效。因为不论是系统软件还是硬件，其性能价格比都在飞速地提高。 3 ) 中间件产品的竞争和升级：应用软件对所集成的中间件产品应当不 是排它的，而是包容的，即：能同时集成多种中间件软件，在具体应用实 例化时，可以灵活地配置。排它性选择任何一种中间件软件都是有风险 的，因为谁也不能预料这一中间件软件提供商的发展情况，并且一旦失去 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 竞争，价格上也会构成垄断，厂家的技术创新动力也会随之减弱。因此， 企业级应用软件框架应保证对上百种基础中间件产品的包容能力。另一方 面，即使同一厂家的中间件产品也在不断升级。随着c o r b a 的标准不断 进化，其产品也在不断升级，企业级应用软件应能适应这种变化。 总之，企业级应用要具备能够规划统一的中间层管理，分类基础中间 件产品并有包容它们的能力；在具体实例化配置时，保证最有效的配置， 可变换不同中间件产品并具有平稳升级的能力。这正是笔者在参与中国人 民保险公司p i c c 新一代财产保险业务处理系统项目时遇到的问题。p i c c 新一代财产保险业务处理系统采用的分布式体系结构，该系统分为表示 层、应用逻辑层、数据管理层三个层次，其中表示层要求采用终端和微机 浏览器两种界面方式，应用逻辑层为u n i x 操作平台下的i n f o r m i x 数据 库环境，开发工具为i n f o r m i x 4 g l 语言，为表示层提供相关业务逻辑和 数据管理的服务。表示层与应用逻辑层之间的接口通过中间件实现通信， 保证应用逻辑层可以同时为两种不同的表示层提供一致的服务。由于p i c c 下属的各个分公司使用的中间件不同，甚至有的分公司暂时不能采用分布 式，因而要求该系统必须在尽可能小地改动系统的前提下，通过配置能够 适应各种中间件产品或不用中间件产品。本文提出的企业级应用系统框架 正是解决了这个问题。 在p i c c 新一代财产保险业务处理系统的设计和开发过程中，笔者充分 感受到了分布式计算技术的先进性，同时也认为应该针对企业级应用的特 点对企业级分布式应用系统框架进行系统地论述，以便于今后企业级应用 系统的设计、开发，笔者愿意提出一个企业级应用系统框架与大家一起进 行深入地探讨和研究。 1 1 相关技术 企业级应用系统框架的核心技术为分布式计算技术，同时也涉及到一 些其它相关技术，如：数据库协议、对象技术、w e b 技术以及目前最为流 行的x m l ，下面就对与它们进行简要地论述。 1 1 1 数据库协议 x o p e n 的c a l ll e v e li n t e r f a c e ( c l i ) c l i9 6 规范提供了与使用结构 2 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 化查询语言s q l 的关系数据库管理系统r d b m s 的接口。微软的o p e n d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( o d b c ) 的a p i 【o d b c9 6 是c l i 标准最知名的例 子。s u n 公司的j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( j d b c ) 的a p i j d b c9 8 1 是 c l i 标准适用于j a v a 应用的一个新的例子。c l i 和它支持的体系结构可能是 c l i e n t j s e r v e r 计算的最普遍的用法。它使得采用标准编写的应用可以操作大 部分的情况而不关心它所连接的数据库。当然，这种方法的缺点是它不能 提供对各种关系数据库系统特征的访问。接口的类消息组件表现为一个混 合的同步异步操作模式，当一个初始结果被同步返回时，处理过程还在服 务器端异步继续执行。这使得当服务器端可以提供一些初始结果时，客户 端可继续进行处理；更多的结果被服务器排队并按照它的请求返回给客户 端。r p c 组件被用于控制和操作严格的同步方式。 1 1 2 对象技术 对象技术( o t ) 是在1 9 7 0 年底由a d e l eg o l d b e r ga n da l a nk a y 引入到计 算当中来的，当时采用的是s m a l l t a l k 语言。在面向对象模型中，系统被看 作是压缩了结构和行为的协作对象，属于继承构造类。在过去的二十年 中，面向对象技术的好处已经被证明，它已经改变了当今系统创建和支持 的方式。面向对象分析o o a 、面向对象设计0 0 d 和面向对象编程o o p 都 有丰富的经验和大量的工具。虽然许多传统的结构化方法并未完全转变， 而面向对象技术也并未完全使用，特别是对于对象技术之前的一些遗留系 统，但是面向对象技术o t 很快的成熟起来，并作为一门技术用于处理复杂 事物、提高可维护性、提高可用性和减少软件生命周期的代价。 1 1 3w e b 技术 w e b 技术( w t ) 出现于9 0 年代，并很快应用于i n t e m e t 。w e b 浏览器和 搜索引擎的出现使7 0 年中期的个人计算机成为了回忆。w 曲技术已经前所 未有地普遍化和全球化。在这我们并不关心w e b 技术最为流行的方面， 如：创建页面，它可以通过一个平滑的用户接口访问世界上的任何地方。 在本文中，我们关心的是利用w e b 技术创建大的应用系统或为一个旧的应 用系统重新创建。1 9 9 5 年面向对象语言j a v a 的出现带来了j a v a “a p p l e t s ”， 它为以前的静态w 曲技术提供了”e x e c u t a b l ec o n t e n t ”。 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 1 1 4 扩展标记语言x m l 可扩展标记语言( e x t e n s i b ! em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 是标准通用标 记语言( s t a n d a r dg e n e r i cm a r k u pl a n g u a g e ，s g m l ) 的一个子集。其目的 在于使得在w e b 上，能以现有超文本标记语言( h t m l ) 的使用方式提 供、接收和处理通用的s g m l 成为可能。x m l 的设计既考虑了实现的方便 性，同时也顾及了与s g m l 和h t m l 的互操作性。 x m l 是一种元标记语言。用户可以定义自己需要的标记。这些标记必 须根据某些通用的原则来创建，但是在标记的意义上，也具有相当的灵活 性。标记可以有三类意义：结构、语义和样式。结构决定了元素之间的层 次关系，语义将单个的元素与外部的实际事务联系起来，而样式指定如何 显示元素。 x m l 描述了一类称为x m l 文档的数据对象，同时也部分地描述了处 理这些数据对象地计算机程序地动作。 x m l 文件本质上是保存信息的结构化载体，为了得到x m l 文件的有 效性，你必须明确确定文件中的信息必须遵守哪些结构。在x m l 中， s c h e m a 被用来建立某类数据的模型。一旦数据模型适合特定的数据类，我 们就可以创建遵守该模型的结构化x m l 文件。 s c h e m a 描述了在有效的x m l 文件中的标记和字符数据的排列，在这 种情况下，术语“有效的”非常重要，因为创建没有s c h e m a 的x m l 文件 是完全合法的，在这种情况下，文件是结构良好的但不是有效的。换句话 说，x m l 文件必须符合s c h e m a 才能成为有效的。即s c h e m a 是在x m l 应 用和应用所用的x m l 文件之间的一个协议。 1 。2 论文内容与创新 根据以上分析，本文将研究主题确定为“企业级应用系统框架的研究 及其应用”，目的是针对企业级应用的特点提供一个可适应各种中间件也 可以不采用中间件的企业级应用系统框架。论文工作包括以下四个方面： 1 ) 分布式计算技术的论述 谈及企业级应用系统，就必然要采用分布式计算技术，因此作为整 个论文工作的基础，我们首先对分布式计算技术的发展进行了回顾，并对 4 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 分布式体系结构进行了论述。 2 ) 中间件技术的归纳和总结。 分布式应用系统的核心是中间件技术。本文接着对中间件技术进行 了归纳和总结，按照中间件的发展将中间件技术分为了传统型中间件和平 台型中间件进行论述。 3 ) 企业级应用系统框架。 为了能够满足企业级应用的特点，即：具备能够规划统一的中间层 管理，分类基础中间件产品并有包容它们的能力；在具体实例化配置时， 保证最有效的配置，可变换不同中间件产品并具有平稳升级的能力，我们 提出了一个企业级应用系统框架。在中间件技术分析比较的基础上，建立 一个由产品集成区、语义转换区和应用逻辑适应区、应用组件区四个部分 组成的中间层结构；并且针对应用提出了开关组的概念，利用它实现中间 件的平稳转换和拆装。 企业级应用系统框架是本文的首要创新点，目前至少国内在这方面 还未见有类似的研究。 4 ) 在保险领域的应用实例。 我们将企业级应用系统框架应用于保险行业，即：中国人民保险公 司p i c c 新一代财产保险业务处理系统。该系统由用户界面层、应用逻辑层 和数据管理层三部分组成，保险行业特性要求系统具备适应各种中间件产 品，也可以轻松地拆掉中间件实现集中式处理。尽管企业级应用系统框架 在实际运用过程中仍有待迸一步工作，但事实结果表明它达到了我们的预 期目标。 1 3 论文组织 全文共由六章组成。本章为“引言”，说明研究意义及相关技术，确 定论文工作内容，点明主要贡献，介绍论文的组织结构。 第二章“分布式计算技术”，对分布式计算技术的发展进行了回顾， 并对分布式对象技术、分布式体系结构进行说明。 第三章“中间件技术”，详细论述两种中间件形式，即：传统型中间 件和平台型中间件。 第四章“企业级应用系统框架”，结合企业级应用系统的行业特性搭 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 建一个企业级应用系统框架。 第五章“保险行业的应用实例”，以保险行业为例，阐述如何利用企 业级应用系统框架实现一个保险行业实例。 第六章“结束语”，总结全文，并确定下一步工作方向。 6 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 2 分布式计算技术 谈到企业级应用就必然要利用分布式计算技术，采用分布式体系结构 进行系统建模，本章首先对分布式计算技术的发展进行了回顾，之后简要 介绍了分布式对象技术，最后详细描述分布式体系结构。 2 1 发展回顾 8 0 年代中期，分布式技术( d t ) 是指通过网络连接的、无共享物理内存 的自治式计算机。随着更小、更强大和更便宜的c p u 的到来，一种将应用 从主机移植到p c 机、工作站和基于多通讯计算的分布式功能的趋势也随之 而来。分布式的观念也越来越从紧密连接的、物理上接近的、同构的计算 机转向更松散的连接、物理上远程的、异构的计算机。 到了8 0 年代后期，以支持信息共享的应用需求为核心，形成了面向过 程的第一代分布计算技术，集中式模式逐渐过渡为分布式客户服务器模式 ( c s 模式) ，此时的c s 模式在某种意义上也可以被称为“远程过程调用 r p c ”，它主要解决了通过管道和插座等设备连接在本地和广域网络上的 分布式功能调用。9 0 年代初期，为了解决异构环境下的应用互操作问题、 系统管理问题、系统安全问题等，出现了中间件技术，即：在网络计算平 台上部署分布计算环境，提供开发工具和公共服务，支持分布式应用，实 现资源共享和协同工作。按照其作用领域分为：传输型中间件和交易型中 间件。 到了9 0 年代，出现了以面向对象技术为核心的分布式对象技术。分布 式对象技术采用面向对象的多层客户服务器计算模式，该模式将分布在网 络上的全部资源( 无论是系统层还是应用层) 都按照对象的概念来组织， 每个对象都有定义明晰的访问接口。支持客户访问异地分布对象的核心机 制称为对象请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r , o r b ) ，因而我们把这个时期 出现的以分布式对象技术为核心的中间件称为o r b 型中间件。 到了9 0 年代中后期，随着j a v a 服务器技术的发展，s u n 公司力图使 j a v a 不仅仅是作为一种有生命力的语言来发展，更重要的是，要作为一种 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 有生命力的企业开发平台来发展，j a v a2 平台企业版( j 2 e e ) 的发布就证明 了这一点。接着，微软也推出了d n a 体系结构，发展至今成为n e t 平 台。这些平台型中间件与传统的中间件有很大不同，它是以运行环境为中 心，可以将应用集成于环境的配置之中，开发人员对内含的中间件感觉不 明显。 由于本文的核心在于对中间件所在的中间层进行规划，因而中间件技 术作为本文的基础将在第三章进行详细讨论。 2 2 分布式对象技术 分布式对象技术是适合于对象化的设计。与以往的中间件相比，方法 的调用有所不同，用户不能象调用a p i 一样去直接调用这些方法，而只能 通过间接方式进行调用，接口定义语言i d l 定义了对象的各种接口和方 法。另外，用户在调用对象的时候也只需要使用对象的引用，而不再需要 创建本地实例。分布式对象结构如图2 1 所示。 幽2 1 分布式对象结构 目前，最具有代表性的三个分布式对象技术是c o i 也o r b 、 a c t i v e x d c o m 、j a v a ，下面对这三个技术作一简要的介绍和比较分析。 1 ) o m g 的c o r b a o r b 通用对象请求代理结构c o r b a 是对象管理协会o m g 发布的异质网络 分布对象的交互标准，它提供了一系列公共服务规范，其中包括名字服 务、永久对象服务、生命周期服务、事务处理服务、对象事件服务和安全 服务等，它们相当于一类用于企业级计算的公共构件。现在，c o r b i i o p 已成为i n t e m e t 上实现对象互访的技术标准，o m g 的i i o p 也已成为许多公 司( 如o r a c l e 、n e t s c a p e 、s u n 和i b m 等) 进行系统集成的基本协议。 c o r b a 的数据及调用格式的转换是由对象请求代理o r b 透明地完 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 成。所有的c o i u 3 a 对象接口，以及接口中相关的数据类型，都可以由i d l 说明。这种对接口的公共定义方法使应用程序能够在不涉及到对象的具体 运行方式时对对象进行操作。客户使用对象的调用依据不是对象的具体地 点，而是各个对象在c o r b a 命名服务中的对象别名。i d l 编译器可以生成 s e r v e r 方的s k e l e t o n 和c l i e n t 方的s t u b 代码，通过分别与客户端和服务端 程序的联编，即可得到相应的s e r v e r 和c l i e n t 程序。此外，c o r b a 还支持 运行时的对象接口动态定义、通过它的接口库( i r ) 进行接口选择调用以 及动态调用接口( d i d 。 c o r b a 具有语言无关和平台无关特性，它可以跨越不同的网络、不同 的机器和不同的操作系统，实现分布对象之间的互操作，使得它的集成性 和可用性大大高于其它两种分布式对象技术。 2 ) m i c r o s o f t 的a c t i v e x d c o m 分布式组件对象模型d c 0 m 是微软c o m 集成结构的扩展，它主要是 为不同网络环境中的分布对象提供交互的标准。c o m 是一个综合底层平 台，用于执行在一个地址空间( 进程内) 或一个主机上不同进程( 本地或 进程外) 组件间的相互协作，是o l e ，a c t i v e x 以及微软提供的越来越多的 服务的基础，比如：d i r e c t x 多媒体服务。 d c o m 只是在调用程序和实际的执行接口之间插入了一个转换接口。 从这个角度来讲，虽然这种运行机制仍然是以二进制集成方案的形式为基 础的，而不是一个抽象的模型，但d c o m 结构和基于r p c 机制的抽象模型 确实十分类似。在公共服务方面，微软提出了自己的事务服务器 m t s ( m i c r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e o 和消息队列服务器m s m q ( m i c r o s o f t m e s s a g eq u e u es e r v e r ) 。 由于它主要是应用于微软操作系统w i n d o w s 环境，使得它对操作系 统的依赖性较强。 3 ) s u n 的j a v a j a v a 是一个应用程序开发平台，提供面向对象的编程语言和运行环 境。j a v a 的软件构件称为j a v a b e a n ( 简称b e a n ) ，它的组件模型包含组件 和容器两个基本要素，具有属性、方法、事件、自我检查、定制和永久性 等6 个方面的特征。在网络上，j a v a b e a n 构件可以以三种方式进行活动： q j d b c 使b e a n 构件能够访问s q l 数据库； ) j a v a r m i 使分布在网络 不同地址上的两个构件之间实现互操作，构件之间的调用方式采用c s 模 型：j a v a l d l 可以通过i i o p 实现一个j a v a b e a n 和一个c o r b a 服务之间 9 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 的互操作，其构件模型的思想完全等同于c o r b a 。 虽然j a v a b e a n 软件构件技术依赖于j a v a 语言和j a v a 虚拟机，无法与 c o r b a 的语言无关和平台无关性相比，但是它最大的优势是使对象能够在 i n t e r n e t 上迁移和执行，这是c o r b a 所不具备的。因而，c o r b a 技术和 j a v a 技术的结合将是今后的发展趋势。 2 3 分布式体系结构 分布式体系结构采用的是c s 模型，它已经成为目前开发应用软件的 首选模式，它将原来庞大的主机应用拆分为两部分，即：客户端c l i e n t 和 服务端s e r v e r ，并经历了二层c s 模型、三层c s 模型、直至n 层c s 模 型。所有的c s 应用都至少有两层，即：界面层和数据管理层，用户的界 面层在客户端，数据的管理在服务端。这种模型大大减轻了对主机的负 载，改善了最终用户在使用多用户软件时的运行效率。 2 3 1 二层c s 结构 二层c s 结构是一种典型的客户服务器体系结构，它将处理负载分为 两部分，即：数据层和表示层应用逻辑层。用户界面和主要的业务逻辑存 在于客户端c l i e n t ，也就是说应用的大部分是运行在c l i e n t 。这类应用一般 都是数据驱动的，典型的例子就是c l i e n t 向s e r v e r 发出s q l 请求，通过标 准的c l i 接口访问s e r v e r 的数据库。这种模式存在了许多缺点： 由于这种结构的处理负载都位于c l i e n t 端的p c 机上，而服务器仅充当 了应用程序和数据之间的传输控制器，因而应用程序的性能大大受限于 p c 机资源，同时也增加了网络流量，而服务器的作用不能够充分发挥 出来； 这种结构的可维护性差，由于主要的业务逻辑放在客户端，无论应用程 序改动多小，也不得不更新每个客户端：另外，一些用户可能还来不及 更新整个应用程序，而其他一些用户已经及时作了更新，对版本的管理 带来了麻烦。 0 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 2 3 2 三层c s 结构 为了解决二层c s 结构出现的这些问题，软件界提出了三层c s 结 构。三层c s 结构将处理负载分为成三部分，表示层运行用户的界面，应 用逻辑层运行业务逻辑，数据层存放应用程序所需的数据。三层体系结构 如图2 2 所示。 表示层通过调用应用逻辑层代码来获取所需要的数据，并按照适当的 格式显示出来。由于业务逻辑从界面层分离出来，极大地增强了应用程序 设计的灵活性。当应用程序被修改时，只要对表示层提供的接口不变，就 不需要更新每个客户端的用户界面程序，在运行效率和可维护性上远远高 于二层c s 结构。 数据层包含了应用程序所需要的数据。这些数据可以由不同的信息源 组成，如：o r a c l e 、i n f o r m i x 、s y b a s e 数据库，也可以是x m l 文档集，还 可以是目录服务。除了传统的关系数据库存储机制外，还有许多种应用程 序可以访问的不同的企业数据源。 表示层应用逻辑层数据层 图2 2 三层体系结构图 另外，多种c l i e n t 端能够和一个s e r v e r 端进行通讯，而不仅仅是一个 特定的服务器，s e r v e r 端对执行细节进行封装，提供给客户端的是标准的服 务接口，客户端无须了解服务端的具体位置以及具体的执行细节，体现了 良好的封装性。 中辫科学技术大学硕士学往论文企她级应用系统框架的研究及其应用 2 3 。3 n 层c s 结构 实际上就是攒三层c s 模型中应用逻辑层不单纯是一个程廖，蕊是根 据功能对应用逻辑层进行划分。n 层c s 结构具有以下五个层次： 1 用户界面层：负责处理用户与应用程序之间的交互过程：它可以是 一个邋过防火墙运行的w e b 浏览器，也可以是一般的终蝼设备、桌 面应用程序，甚至还可以是无线设冬。 2 表示逻辑层：定义了用户界隧要照示的内容，并根据所支持的是什 么样的接期确定如 可处理熙户的请求。对于棚应的客户，表示逻辑 层版本会巍相应的不网。 3 。业务逻辑层：通过与应用数据打交邀，对应用盼业务嫂则实施建 模。 4 基础撼架服务层：提供应用系统嚣要的其它功能，如：淡息传送、 事务支持等等。 5 数据层：存放企业级的应用数据。 在实际应用中，也可以将业务逻辑层霉分为港于组 牛集，每一个缝孝# 集完成一个相当小的救务功熊，髑户界瑟层遴常霈要连接若于今组伴集来 竞戏一令单独豹业务逻辑，缰髂袋之润盘可以楗显调用。困此，逶常我们 黢说的三联c s 模型就是摆k 层模型。 2 4 本章小结 企业级应用必然采用分布式计算技术，作为本文核心内容的基础，本 章酋先对分布式计算技术的发展背景进行了简单介绍，之后对分布式对象 技术及分布式体系结构的三种模型进行了论述。 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 3 中间件技术 在c s 模式中，通常采用中间件技术实现分布式处理，以把应用扩展 到不同的操作系统和不同的网络环境，即：解决异构环境下的应用互操作 问题、系统管理问题和系统安全问题。中间件作用于客户端和服务器之间 的接口层，通常我们称其为“中间层”，中间件象一条软件的总线，使应 用的组件可以灵活地集成进入分布式的应用系统。中间件结构如图3 1 所 示。 r ，、厂、 r ，逻辑实现 、 l 客户进程 ii 逻辑实现 l l，ljl 王 王0 l中间件 l s e n d l e n = s t r l e n ( t m i n f o - s e n d b u f ) ； t m i n f o - r e c v b u f = m m s s g e t b u f p t r ( r p y b u f i d ) ； t m i n f o - l e c v l e n = s t r l e n ( t m i n f o l e c v b u t ) ； + 一- l o g i nt on e t w o r k i f ( p l o g i n c o u n t 一0 ) + ( v o i d ) f m m s s t r i m s p a c e ( t m i n f o - i n i t i n f o ，”r ”) ； ( v o i d ) s t r e a t ( t m i n f o - i n i t i n f o ，“i t l l x e d o “t l 】x e d o t u x e d o “n ) ； l e t 2 n w t p i n i t ( t m i n f o ) ； i f ( 1 e t 一- 1 ) t p u s e r l o g ( ”n w t p i n i tf a i l e d ! ”) ； r e t i n t ( 1 e t ) ； ( v o i d ) n w t p l e m o v e ( t m i n f o ) ； r e t u r n ( m u m ) ； ) p l o g i n c o u n t + 2i ： ，+ 一s t a r tat r a n s a c t i o n i f ( t m i n f o 一 t r a n 一1 ) l e t2 n w t p b e g i n ( t m i n f o ) ； i f ( 1 e t = = - 1 ) ( r e t i n t ( 1 e t ) ； ( v o i d ) n v a p t e r m ( t m i n f o ) ； ( v o i d ) n w t p l e m o v e ( t m i n f o ) 中国科学技术大学硕士学位论文企业级应用系统框架的研究及其应用 r e t u r n ( m u mk + s e a r c ht h el o c a t e ds e r v i c ec l a s s 一一十 s t r c p y ( t m i n f o 。 s v c n a r a e ，f g e t s v c c l a s ( s e r v i c e n a m e ) ) ； t p u s e r l o g ( ”f n w c a l l ：f u n c n a m e ；【s 】 s e r v i c e s 。f s l n ” s e r v i c e n a m e ，t m i n f o - s v c n a m e ) ； ，+ 一一c a l las y ns e r v i c e r e t = n w t p c a l l ( t m i n f o ) ； i f ( r e t 一1 ) r e t i n t ( r e t ) ； t p u s e r l o g ( ”n w t p c a l lf a i l e d ! ”) ； ( v o i d ) n w t p a b o r t ( t m i n f o ) ； ( v o i d ) n w t p t e r m ( t m i n f o ) ； ( v o i d ) n w t p r e m o v e ( t m i n f o ) ； r e t u r n ( m u m ) ； ) ，一- - c o m m i tt h e t r a n i f ( t m i n f o - t r a n 一1 ) r e t = n w t p c o m m i t ( t m i n f o ) ； i f ( r e t 一- 1 ) r e t i n t ( 1 e t ) ； ( v o i d ) n w t p a b o r t ( t m i n f o ) ； ( v o i d ) n w t p t e r m ( t m i n f o ) ； ( v o i d ) n w t p r e m o v e ( t m i n f o ) ； r e t u m ( m u m ) ； + 一p o i n tt u x b u f p t rt o u s e r a u f p t r 一一+ r p y b u f l a b l e = l o c a t e ( m e m h e a d ，r p y b u f i d ) ； r p y b u t t a b l e - d a t a = t m i n f o - r e c v b u f ； r p y b u f l a b l e - l e n = t m i n f o - r e c v l e n ； + 一一l o