（计算机应用技术专业论文）基于soa服务总线的电费充值卡系统设计与实现.pdf

摘要 本文根据电力部门缴纳电费业务的特征，以s o a 服务总线架构为系统业务 集成的基本架构；采用j a v ae e 、e j b 、j m s 、w e bs e r v i c e 、工作流、e a i 等技术， 研究如何设计和实现基于s o a 服务总线( e s b ) 的电费充值卡系统。s o a 服务 总线架构可以降低客户端和服务器端的耦合性，实现技术和位置的透明性。 企业服务总线是一个提供通信、整合、安全、事务支持和服务质量控制等 s o a 要求的基础架构，电费充值卡系统、遗留系统和以及业务合作伙伴 ( b 2 b b 2 c ) 之间的集成是通过服务总线实现的。本文采用工作流引擎控制数据 流和业务流在服务总线上的传输，以实现业务流程自动化。业务子系统采用j a v a e e 技术开发，利用w e bs e r v i c e 为各个子系统提供业务功能接口，并将业务接 口发布到e s b 上，用组件化设计方法保持细粒度业务功能和技术实现的清晰性。 在开发新业务子系统的过程中，设计一个独立的集成层( 蹦层) 来实现新业务 子系统和其它子系统的资源整合。新业务子系统通过e a i 层发送服务请求到 e s b ，e s b 经过中介路由找到服务提供者。在集成遗留系统或异构业务系统的过 程中，通过代理方式抽象出其系统关键业务功能接口，并将其发布到e s b 上， 电费充值卡系统可以通过e s b 访问遗留系统或异构业务系统。 根据系统的安全概念模型和安全特性，本文设计了基于e s b 的系统安全架 构。为确保服务端点之间通信通道和x m l 数据流的安全，采用了消息网关拦截 器和认证拦截器。拦截器集中处理服务请求或服务响应的安全需求。电费充值 卡系统具有大型系统的特征，业务量和数据量都很大，对性能要求较高，本文 对系统的性能调优、容错、群集和负载均衡也进行了研究，在w e b 或e j b 层实 施j a v ae e 负载均衡，并在系统开发和部署阶段采用相关的性能调优措施。 最后，本文总结了整个设计中的心得体会，并提出了有待进一步深入研究和 探索的问题。本文研究的基于s o a 服务总线架构实现的电费充值卡系统具有平 台中立、服务组件化、松散耦合、技术依赖程度低、业务和l t 对齐等优点，并 且有较大的实用价值。 关键词：s o a ，e s b ，企业应用集成，w e bs e r v i c e ，工作流引擎 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ef e a t u r e so ft h ee l e c t r i c i t yp a y m e n t ，w et a k eu s eo fs o m el a t e s t t e c h n o l o g yt or e s e a r c hh o w t od e s i g na n di m p l e m e n tt h eb u s i n e s ss y s t e mo fe l e c t r i c c h a r g e sc a r do nt h es o a a r c h i t e c t u r eb a s e do fe n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，s u c ha sj a v a e e ，e j b ，j m s ，w e bs e r v i c e ，w o r k f l o we n g i n e ，e a ia n ds oo n 。t h i sa r c h i t e c t u r e c a nr e d u c et h ec o u p l i n gb e t w e e nc l i e n ta n ds e r v e r , a n di ta l s oi m p l e m e n t st h e t r a n s p a r e n c yb e t w e e nt e c h n o l o g ya n dl o c a t i o n e n t e r p r i s es e r v i c eb u si s a ni n f r a s t r u c t u r ef o re n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n ，w h i c h m e e t ss o a r e q u i r e m e n t so fc o m m u n i c a t i o n ，i n t e g r a t i o n ，s e c u r i t y , t r a n s a c t i o ns u p p o r t ， a n ds e r v i c eq u a l i t yc o n t r 0 1 a l lk i n d so fl e g a c ys y s t e m s ，s u b s y s t e m sa sw e l la s b u s i n e s sp a r t n e rs y s t e m ( b 2 b b 2 c ) c a nb ei n t e g r a t e do nt h eb a s eo fe s ba r c h i t e c t u r e i nt h i sp a p e r , w et a k ew o r k f l o we n g i n et oc o n t r o lt h et r a n s f e ro fb u s i n e s sf l o wa n d d a t af l o wo ne s b w et a k eu s eo fj a v ae ep l a t f o r mt od e v e l o ps u b s y s t e ma n d a b s t r a c tf u n c t i o n a li n t e r f a c eo fb u s i n e s sb ya d o p t i n gw e bs e r v i c e ，a l lt h ei n t e r f a c e w a sr e l e a s e do ne s b ，c o m p o n e n td e s i g nm e t h o dm a i n t a i n st h ec l a r i t yb e t w e e n g r a n u l a r b u s i n e s sf u n c t i o n sa n d t e c h n o l o g yi m p l e m e n t a t i o n i nt h ep r o c e s so f d e v e l o p i n gan e ws u b s y s t e m ，w ed e s i g nat i e rn a m e de a it oi m p l e m e n tr e s o u r c e i n t e g r a t i o na m o n g o t h e rs u b s y s t e m s ，l e g a c ys y s t e m sa n d h e t e r o g e n e o u ss y s t e m s t h e n e ws u b s y s t e mc a na c c e s so t h e rs e r v i c ep r o v i d e rb ys e n d i n g r e q u e s tt oe s b i nt h e p r o c e s so fi n t e g r a t i n gl e g a c ys y s t e m so rh e t e r o g e n e o u sb u s i n e s ss y s t e m ，t h ek e y b u s i n e s sf u n c t i o n a li n t e r f a c ei sa b s t r a c t e db ya na g e n tw a ya n dw i l lb er e l e a s e do nt h e e s b ，t h eb u s i n e s ss y s t e mo fe l e c t r i cc h a r g e sc a r dc a na c c e s st h e mt h r o u g he s b a c c o r d i n gt ot h es e c u r i t ym o d e la n ds e c u r i t yf e a t u r e so ft h es y s t e m ，w ed e s i g n t h es e c u r i t ya r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e mb a s e do ne s b w et a k eu s eo fm e s s a g e i n t e r c e p t o rg a t e w a y a n dv a l i d a t e i n t e r c e p t o r t o g u a r a n t e e t h e s e c u r i t y o f c o m m u n i c a t i o nc h a n n e la n dx m ld a t as t r e a m i n t e r c e p t o r sd e a lw i t ht h es e c u r i t y r e q u i r e m e n t so fs e r v i c er e q u e s to rs e r v i c er e s p o n s ei nau n i f i e dw a y t h eb u s i n e s s s y s t e mo w n st h ec h a r a c t e r i s t i c so fl a r g e - s c a l es y s t e m s ，t h ev o l u m eo fd a t aa n d b u s i n e s si sv e r yl a r g e s ow en e e dt oc a r r yo u tr e s e a r c ho np e r f o r m a n c e ，c l u s t e r s ，a n d t h eb a l a n c eo fl o a di nt h i sp a p e r ；w ed e c i d et om a k et h ep e r f o r m a n c eb a l a n c e 呻t h e w e bt i e ra n de j bt i e r ，a n dw ea d o p ts o m ep e r f o r m a n c es t r a t e g yd u r i n gt h el i f e c y c l e o fd e v e l o p m e n ta n dd e p l o y m e n t f i n a l l y ，t h ep a p e rs u m m a r i z e st h ef e e l i n g sa n de x p e r i e n c e so f t h ed e s i g no ft h e s y s t e m , a n dm a d ep e n d i n gf u r t h e rs t u d ya n de x p l o r a t i o no f t h ei s s u e s o a - b a s e d s e r v i c eb u sa r c h i t e c t u r ei sa 舀) 0 dm e t h o df o re n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n i t h a s al o to fa d 、，a n t a g e s ，s u c ha sp l a t f o r mn e u t r a l i t y ，c o m p o n e n ts e r v i c e s ，1 0 wd e 笋e e o t d e p e n d e n c e t e c h n o l o g y ，t h ec o n s i s t e n c y b e t w e e nb u s i n e s sa n di t s oi t h a sm 0 t e p r a c t i c a lv a l u e k e yw o r d s ：s o a , e s b ，e a i ，w e b s e r v i c e ，w o r k f l o we n g i n 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： 日期： 伊伊r p 关于论文使用授权的说明 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、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 导师签名：批期：兰生厂、小 武汉理亡火学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1 课题来源及研究意义 随着企业应用的深入，其业务系统更加复杂，同时企业对应用系统灵活性 要求也不断的提高。然而，这类信息化建设的系统往往局限于解决企业内部的 具体事务问题，面向企业内部功能，而不是面向市场和面向客户的系统：其开 发模式通常是将业务流程硬编码到应用系统的整体结构中，每次业务流程的修 改都可能引起程序结构的大幅变动，其僵硬的体系结构增加系统复杂性，阻碍 系统灵活性。s o a 的首要目标是r r 与业务对齐，支持业务的快速变化；支持r r 架构的灵活性和r r 资产重用。s o a 不仅仅要提供一种服务，其本质是要提供一 个整合和监控各种松散耦合服务的整合平台【。 电费充值卡缴费是用电客户购买充值卡通过拨打9 5 5 9 8 或其它特殊服务号 码来完成充值操作，它是电费缴纳和电费预存的一种新型缴费方式。其业务模 式与移动电信运营商的手机充值卡类似。本文采用基于s o a 服务总线的架构来 构建电费充值卡充值卡系统运行平台，提高电力部门服务质量，创造良好的经 济效益。 1 2 国内外研究历史与现状 在早期的主机时代，绝大多数计算机功能和系统的组成部分，都包括在一 台机器里。在2 0 世纪8 0 年代，随着p c 的繁荣，计算机环境发生了很大的变化。 通过局域网相互连接的计算机设备构成客户朋务器计算环境，计算资源和数据 资源被适当地分割，客户和服务器通过网络协议，远程调用或消息等方式来相 互协作，完成计算。 为了满足更高的可伸缩性需求，多层架构出现，计算资源和数据资源的分 布多样化，与企业中原来已存在的计算环境，尤其是主机及其遗留系统之间的 集成也变得越来越重要。中间件的发展，开始出现分布式对象、组件和接口等 概念，用于计算机环境中更好地分割运算逻辑和数据资源。计算机环境中不同 部分之间的交互，也从原有相对低层的网络协议、远程调用和消息机制的基础 上，发展成为支持分布式对象、组件和接口之间的交互，这种交互在名字服务 武汉理工大学硕士学位论文 等的支持下，通常是位置透明的，但由于缺乏普遍的标准化支持，很难做到技 术透明，系统是紧耦合的1 1 2 j 。 随着互联网( i n t e m e t ) 的发展，开放和标准的网络协议被普遍支持，所有 底层计算平台都开始支持这些标准和协议，这导致一个计算环境内部和各个计 算环境之间交互的藩篱被打破。数据和功能的表示与交互在x m l 、w e bs e r v i c e 技术与标准的基础上，保证了通用性和最大的交互能力，这使得计算环境发展 到了一个全新的阶段，基于标准、开放的互联网技术计算环境。 s o a ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 是分布式软件系统构造方法和环境的新 发展阶段。在s o a 架构风格中，服务是最重要的抽象手段，业务被划分( 组件 化) 为一系列粗粒度的业务服务和业务流程。业务服务相对独立、自包含、可 重用，由一个或多个分布式系统实现，而业务流程f hj 艮务组装而- 来【4 1 。保证服务 的灵活性、松散耦合和重用能力的设计原则对s o a 架构来说同样是非常重要的。 服务总线( e s b ) 是s o a 的架构模式之一，它是过去消息中间件的发展， 采用了“总线”这样一种模式来管理和简化应用之间的集成拓扑结构，以广为 接受的开放标准为基础来支持应用之间在消息、事件和服务级别上的动态互联 互通。 为了促进面向服务应用的开发，r r 公司联合起来，在2 0 0 5 年1 1 月发布了 服务组件架构( s e r v i c ec o m p o n e n ta r c h i t e c t u r e ) 和服务数据对象( s e r v i c ed a t a o b j e c t ) 规范，这些公司包括m m 、b e a 、o r a c l e 、s a p 等。s c a 的目标是大大 简化服务开发，直接采用w e b 服务和x m l 开发服务，使得程序员工作在底层 技术上，需要应付各种异构环境下的具体实现细节；而s d o 定义和规范了服务 世界里的数据，这些数据对象拥有清晰定义的信息模型，独立于数据源和具体 数据访问技术，使得服务访问数据和在服务之间交互数据更方便、有效【3 】。 1 3 课题研究的内容 本文结合s o a 技术和电力部门电费缴纳业务的特征，研究基于s o a 服务 总线的电费充值卡业务集成。通过分析电费充值卡业务的应用模式，使用j a v a e e 、e j b 、j m s 、w e bs e r v i c e 、工作流、e s b 、e a i 等技术，设计和实现基于s o a 服务总线( e s b ) 的电费充值卡系统。课题研究的主要内容如下： 1 分析电力部门的电费缴纳业务，构建电费充值卡业务流程，创建服务接口， 2 武汉理工大学硕士学位论文 构建服务模型。用组件化设计方法设计并实现服务组件。 2 采用s o a 中的企业服务总线( e s b ) 设计系统的总体架构，通过服务总线 连接不同的服务组件，实现新的业务系统、遗留系统、异构系统之间的资源 整合。使用w e bs e r v i c e 等技术实现业务和l t 的对齐。 3 采用工作流引擎控制控制业务流和数据流在服务总线上的传输，通过适配器 集成用户、e s b 、电费充值卡系统和工作流引擎系统。 4 在构建新的应用系统时，单独构造一个e a i 层，e a i 层实现了新业务系统和 其它系统以及e s b 的资源整合，降低了系统之间的耦合性。 5 考虑到系统具有大型系统的特征，利用群集和容错机制确保系统性能优越。 为确保应用端到端的安全，采用拦截器机制为服务请求和服务响应提供统一 的集中安全处理措施，如身份、认证、授权等。 6 对课题研究工作进行的总结和展望，分析课题研究过程中存在的问题，并对 课题存在的问题提出解决方案。 1 4 论文组织结构 本文研究的重点是s o a 及与s o a 相关技术，采用e s b 架构模式实现电费 充值卡业务子系统集成。文章围绕电费充值卡系统的s o a 服务总线架构展开， 共分为如下几个部分。 第一章是绪论，介绍课题的背景、目的与意义、课题研究的主要内容。 第二章是与本课题相关的技术研究，主要研究s o a 、e a i 、w e b 服务、e s b 等技术。 第三章是电费充值卡系统的系统架构设计，包括系统服务组件、总体架构、 系统安全架构、工作流引擎客户端架构。 第四章是系统及服务组件的具体实现，重点在于如何利用s o a 设计思想实 现系统服务组件、企业应用集成、业务流程自动化及系统安全架构等。 第五章是对基于s o a 服务总线的系统性能进行了探讨，主要研究了群集与 负载均衡、容错。 第六章是对课题的研究工作进行总结，归纳电费充值卡业务集成的新特点， 提出存在的问题，并对相关研究成果及技术进行展望。 3 武汉理工大学硕士学位论文 2 1 $ 0 a 概述 第2 章相关技术研究 s o a ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，面向服务架构) 是一种架构模型，它 可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和 使用。服务层是s o a 的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软 件代理交互的人为依赖性【l j 。s o a 并不是一种现成的技术，而是一种架构和组 织r r 基础结构及业务功能的方法，“服务 是s o a 的关键概念。s o a 是一种在 计算环境中设计、开发、部署和管理离散逻辑单元( 服务) 的模型。 图2 - 1s o a 计算环境组成要素 s o a 的组成要素 在s o a 的计算环境中系统可以是高度分布、异构的。它一般包括服务运行 时环境( s e r v i c er u n t i m e ) 、服务总线( e s b ) 、服务网关( s e r v i c eg a t e w a y ) 、服 务注册库( s e r v i c er e g i s t r y ) 和服务组装引擎等1 4 l ，如图2 - 1 所示。服务运行时 环境提供服务部署、运行和管理能力，支持服务编程模型，保证系统的安全和 性能等质量要素；服务总线提供服务中介的能力，使得服务使用者能够以技术 透明和位置透明的方式来访问；服务注册库支持存储和访问服务的描述信息， 4 武汉理j r 大学硕十学位论文 是实现服务中介、管理服务的重要基础；服务组装引擎将服务组装为服务流程， 完成一个业务流程；服务网关用于在不同服务计算环境的边界进行服务翻译。 2 2 企业服务总线 企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) 是一个提供通信、整合、安 全、事务支持和服务质量控制等s o a 要求的性能的基础架构。e s b 通过提供一 个服务的地址和命名控制点来提供这些性能。服务请求者通过以特定的地址和 协议调用服务来访问e s b 。e s b 支持若干种整合机制来整合服务提供者。在企 业服务总线领域中，e s b 提供了服务交互的功能1 3 1 。 s o a 服务总线技术以服务导向的集成为目的，对各种w e bs e r v i c e 进行集中 管理，为异构r r 系统环境提供信息处理的代理。服务总线( e s b ) 可以提供信 息路由和信息格式的转换以实现应用服务的无缝集成。其本质原理就它以中介 的身份处在客户端和服务提供者之间，这样客户端任何的服务请求，不是直接 送到服务提供者，而是先送到服务总线，由服务将请求消息转给服务提供者， 得到返回消息后，服务总线再转给服务请求者【3 1 1 。通过服务总线的s o a 架构技 术，服务提供者的地址和传输协议对客户端来说是透明的，因为客户端只和服 务总线打交道，服务总线将真正的服务提供者的地址和传输协议都隐藏起来了， 如图2 2 所示。 客户端 | 客户端客户端 i iii 服务总线 i ii：工 服务提供者服务提供者服务提供者 图2 - 2 服务总线的s o a 架构技术 5 武汉理上大学硕士学位论文 2 3 企业应用集成 在信息技术和现代企业管理与时俱进的今天，大多企业，特别是有一定规 模的企业都进行了信息化建设，如o a 、s c m 、e r p 、财务系统、销售系统等。 随着企业应用的深入，其业务系统更加复杂，同时企业对应用系统灵活性要求 也不断的提高。然而，这些应用程序犹如信息孤岛，其僵硬的体系结构增加系 统复杂性，阻碍系统灵活性，无法实现资源共享1 9 】【3 8 1 。企业应用集成( e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) 是将基于各种不同平台、用不同方案建立的异构 应用集成的一种方法和技术。e a i 通过建立底层结构，来联系横贯整个企业的异 构系统、应用、数据源等，完成在企业内部的e r p 、c r m 、s c m 、数据库、数 据仓库，以及其他重要的内部系统之间无缝地共享和交换数据的需要。有了 e a i ，企业就可以将企业核心应用和新的i n t e m e t 解决方案结合在一起。e a i 主 要有两种形式：实现某个企业内部的应用集成( i n t r a e a i ) ，不同企业应用之间 的集成( b 2 b ) 。 利用中间件实现e a i 中间件属于系统服务软件，它在操作系统层和应用层之间工作。它连接两 个或更多的应用程序，在两个应用程序之间提供连接和协同工作的功能。各种 形式的中间件都是用来简化不同软件应用系统之间的通信，对中间件的选择会 对应用架构产生影响。中间件在系统中引入了一个抽象层，并因此大大减少了 系统的复杂性；另一方面，每个中间件产品都带给系统额外的通信开销，这将 会对性能、吞吐率、便携性等其它因素产生影响。 集成的基础结构及技术 集成基础结构包括一组中间件技术，这些技术提供了在不同应用之间建立 通信所必需的具有互操作性的服务。有效的集成基础结构应该说明所有的e a i 需要相关中间件服务。一旦集成结构提供了这些服务，开发人员便可从这些繁 杂的工作中解脱出来，以至于它们专注于集成工作。集成的基础结构分为水平 层结构和垂直层结构。在水平层的服务对大多数现有的以及新产生的应用提供 基本的基础结构服务。垂直层的服务跨越若干个水平层服务的基础结构，并为 其特殊的任务提供相关的功能。水平层服务包括：通信、代理和路由、业务智 能。垂直层包括：事务、安全、生命周期、命名、扩展性、管理、规则。服务 间的关系如图2 3 所示。 6 武汉理l ：人学硕士学位论文 业务智能 扩安生命事规 代理和路由 展 命 睦周 全 期名务则 通信 图2 3 基础服务间的关系 集成体系 集成体系指的是整体结构、逻辑组件和不同应用之间的逻辑关系。集成体 系是定义在集成基础设施之上，从上到下主要通过四个层次构成集成体系：数 据集成、应用接口的集成、业务方法的集成、表示层集成。集成信息系统有两 个重要的目标：单一性数据输入和低延迟信息访问。单一数据输入保证数据只 输入信息系统一次。低延迟信息访问保证信息系统某一部分的改变在相关的所 有部分立即可见。数据层次集成为虚拟组件提供数据访问，应用接口不仅使数 据复用变为可能，而且使现存应用功能的复用成为可能。业务方法层集成将虚 拟组件的抽象层次提升到接口能够提供高水平事务功能的层次。表示层集成是 指在顶部添加新开发的表示层，使集成合成信息系统犹如新开发的系统一样【3 9 1 。 b 2 b 集成和w e b 服务 传统商务合作伙伴之间通过电子形式合作有很多障碍，使用不同的技术构建 的系统带有安全漏洞和不兼容的数据形式，集成信息系统的体系结构为b 2 b 集 成提供了一个好的基础，不同系统之间可以通过虚拟业务组件提供的高层业务 接口来访问。自从w e b 服务出现以来，使得b 2 bw e b 服务以类似于e a i 集成的 业务方法来建立模型。w e b 服务在概念上描绘了一种体系，b 2 b 的进程中的任 务可以在由i n t e r n e t 访问的伙伴中进行分布式处理l l 引。w e b 服务技术使用网络技 术的开放性解决许多相互合作性问题，w e b 服务是松耦合的组件，它为b 2 b 协 作压缩功能。 2 4w e b 服务 w e b 服务是描述一些操作( 利用标准化的x m l 消息传递机制可以通过网络 7 武汉理t 大学硕十学位论文 访问这些操作) 的接口。w e b 服务是一种部署在w e b 上的对象或组件，w e b 服 务是基于服务提供者、服务请求者、服务中介者三个角色和发布、发现、绑定 三个动作构建的。w e b 服务提供者就是w e b 服务拥有者，它耐心等待为其它服 务和用户提供自己已有的功能；w e b 服务请求者就是w e b 服务功能的使用者， 它利用s o a p 消息向w e b 服务提供者发送请求以获得服务；w e b 服务中介者的 作用是把一个w e b 服务请求与合适的w e b 服务提供者联系在一起，充当管理者 的角色，一般是u d d i 2 j 【1 5 j 。如图2 4 所示，可以看出w e b 服务结构中共有的三 种角色。 图2 4w e b 服务体系结构 s o a p 协议 s o a p 是为了解决互联网中分布式计算所存在的互操作性问题而出现的。 s o a p 采用了已经广泛使用的两个协议：h t r p 和x m l 。h t y p 用于s o a p 消息 传输，x m l 是s o a p 的编码模式。s o a p 是s o a 应用中理想的通信协议，可以 与其它w e b 服务协议构建起s o a 应用技术基础。s o a p 以x m l 形式提供了一 个简单、轻量的用于在非集中、分布式环境中交换结构化和类型信息的机制。 s o a p 支持r p c 类型和文档类型( 面向消息) 的通信方式【1 3 】【4 l l 。 w s d l 概念模型 w s d l 描述了w e b 服务的三个基本属性：服务所提供的操作( 方法) ，数据 格式详情及访问服务操作的必要协议。w s d l 信息模型充分利用了抽象规范与 规范具体实现的分离，也就是分离了服务接口( 抽象定义) 与服务实现( 具体 定义) 。服务接口规范描述了抽象接口，它在w s d l 中表示为端口类型( p o r t t v p e ) 。抽象接口可以支持任何数量的操作( o p e r a t i o n ) 。操作是由一组消息 8 武汉理1 ：大学硕十学位论文 ( m e s s a g e ) 定义了操作的交互方式。服务实现描述了具体终端的处理方法。绑 定( b i n d i n g ) 机制在w s d l 中表现为b i n d i n g 元素，它使用特定的通信协议、数 据编码模型和底层通信协议，将w e b 服务的抽象定义映射至特定实现。 w e b 服务引擎工作原理 w e b 服务的开发模式是一个不断发展的过程，从最初的a p a c h es o a p 引擎 为代表的方式，到目前的常见的j a x r p c 方式。图2 5 为w e b 服务引擎的工作 原理。 ；t r a n s p o r t；g l o b a l l 图2 5w e b 服务引擎 消息和消息相关的环境属性，被包裹在一个上下文( m e s s a g e c o n t e x t ) 中， 在一个控制句柄链表中传递，每传到链上一个句柄节点，由句柄执行相应的动 作，将处理结果体现到m e s s a g e c o n t e x t 上，并把它传递给下一个句柄。传输侦 听端口由具体的底层传输协议决定，传输侦听端口会把传输层传递的消息打包 封装在m e s s a g e 对象中，并为m e s s a g e 对象创建一个m e s s a g e c o n t e x t ，为 m e s s a g e c o n t e x t 设置各种属性。然后传输侦听端1 2 1 将配置好的m e s s a g e c o n t e x t 对象交给w e b 服务引擎，由引擎负责m e s s a g e c o n t e x t 在会话中的生命周期维护。 作为一般直接使用w e b 服务的开发者，无须细节地关注在每一个层次上有哪些 链，哪些句柄。最终，消息会传到服务句柄( s o a ps e r v i c e ) 层。控制句柄“p r o v i d e r 的职责是调用w e b 服务所封装的后台逻辑模块，如j a v ac l a s s 、e j b 或其它任何 可以被p r o v i d e r 调用的程序模块1 2 3 1 。 9 武汉理jl 大学硕士学位论文 2 5 分布式计算 分布式组件可供远程系统访问，分布式组件通常被称为分布式对象、远程对 象。无论是同一进程内的客户，还是进程外的客户及网络中的其他客户，它们 都能够与分布式对象进行交互。对于所有分布式技术而言，在调用分布式对象 中的某个远程方法时，其遵循的大体步骤基本是一致的。远程方法调用过程涉 及到的主要步骤如下。 客户调用存根( s t u b ) ，它是客户端提供的代理对象。存根负责将网络通信屏 蔽掉，这对于客户而言意义深远。它能够使用s o c k e t 访问网络中的其它资源。 而且，它还能够将对象( 参数) 转换成底层网络要求的特定格式。 借助于网络，存根能够实现与服务器端骨架( s k e l e t o n ) 进行交互。骨架是为 服务器端提供的代理对象。骨架负责将网络通信屏蔽掉，这对于分布式对象而 言意义深远。骨架能够接收来自s o c k e t 的访问请求。而且，骨架还能够将存根 构建好的参数转换成对象( 如j a v a 对象) 表示。 骨架将来自客户的调用委派给合适的分布式对象实现。因此，该对象将完成 具体的访问请求，并将结果返回给骨架。依次类推，骨架将结果返回给存根， 最后客户将获得分布式对象的响应结果( 通过存根获得) 【7 1 。 2 6 业务流程 2 6 1 传统的工作流系统 工作流管理联盟( w f m c ) 将工作流定义为：业务处理的( 完全或部分) 自 动化运转，文档、信息或任务按照一系列程序化的任务规定在其中不同的参与 者之间传递，以完成各步骤的业务操作。组成工作流系统的元素包括：工作流 定义、工作流过程、行为、决策点、工作项、工作列表。在手工工作流过程中， 工作项将被交给具有适当角色的用户，用户隐式或显式地接受工作项，并对其 进行处理。在自动工作流过程中，工作项将由系统而非人来完成，在完成工作 项之后，用户或系统会将其提交给工作流系统。 传统工作流系统太多采用了专有技术，这使得业务流程与企业应用的结合 变得非常复杂，通常需要很长时间进行部署和实施，而与外部系统进行集成则 更加困难，无法适应全球化浪潮和互联网时代对企业灵活、无缝集成的需求。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 人们开始考虑利用w e b 服务的开放性和标准化，来解决业务流程与企业应用之 间的互操作性问题【1 2 l 。 2 6 2b p e l 2 0 0 2 年7 月，i b m 、微软、b e a 提交了b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g e f o rw e bs e r v i c e s1 0 规范。业务流程执行语言基于x m l 和w e b 服务技术。相对 于对象组装技术，服务组装更为复杂。对于s o a 环境中异构的、松耦合的、自 主的服务，它们间的交互关系是动态的、按需发生的，而且缺少中央控制。b p e l 模型如图2 - 6 所示。 1 、17 厂访未b 一 葛i 赢_ 篷 图2 - 6b p e l 模型示意图 流程( p r o c e s s ) 由一系列活动( a c t i v i t y ) 组成，流程通过伙伴链接来定义 与流程交互的其它服务，服务中可以定义一些变量，流程可以是有状态的长时 间运行过程。流程引擎可以通过关联集合( c o r r e l a t i o ns e t ) 将一条消息关联到 特定的流程实例。在b p e l 中，一个流程可以调用其它服务，也可以响应来自客 户端的请求。b p e l 把与流程交互的其它服务称为伙伴( p a r t n e r ) 。在异步通信 环境中，流程与伙伴之间的会话可能是双向的，这在复杂的商务流程中比较常 见。p a r t n e r l i n k 通过引用p a r t n e r l i n k t y p e 来定义流程与伙伴服务之间的通信接 武汉理： 大学硕十学位论文 口。伙伴链接类型声明了两个或多个服务之间的关系。服务链接类型定义了一 组角色，其中每个角色指明一组p o r t t y p e ，即明确了该角色所提供的服务接1 2 1 。 在b p e l 中，我们可以使用变量来保存和传递流程的状态信息。变量的数据类型 由w s d l 定义，既可以是x m ls c h e m a 内置的简单类型，又可以是自定义的复 杂数据类型。b p e l 流程由一系列步骤所组成，它们被称为活动( a c t i v i t y ) 。 w s b p e l 定义了丰富的活动类型，这些活动被划分为两大类：基本活动和结构 化活动。基本活动描述了流程内的一个步骤，比如接收请求、调用伙伴服务、 变量赋值等。而结构化活动则描述了如何组织和管理流程的控制涮瑚。 2 7 j a v a 匪平台 j a v ae e 平台是构建服务器端应用的技术平台，它提供的服务简化了商业应 用的开发工作，使开发人员能够将注意力集中到需要实现的业务功能上，而不 是相关的技术细节上。商业应用大都十分复杂，并需要进行大量的数据操作和 处理，还要支持大量的并发用户。j a v ae e 平台为开发和部署具有可移植性、可 扩展性的分布式计算应用提供了多层应用基础设施解决方案。从本质上说，它 是一组j a v a 技术，这些技术涉及到客户端、表示层、业务逻辑和后端资源。j a v a e e 平台还提供功能完备的安全架构模型，以满足多层应用基础设施的核心安全 需求【删。所有j a v ae e 组件，不论是w e b 组件( 表现层组件) 还是e j b ( 业务 层组件) ，都必须在j a v ae e 服务器基础设施的合适容器中组装和部署。j a v ae e 平台厂商实现的j a v ae e 组件容器和服务可以充当基础设施，用于执行这些组 件。除提供执行环境外，j a v ae e 服务器还提供一些其它服务，如安全、事务、 持久化、连接和资源池等。基于容器的j a v ae e 安全服务主要解决应用层和组件 间的安全需求，它们提供认证和授权机制，使调用者和服务提供者可以彼此证 明身份，然后控制用户或系统可以访问的资源1 6 j 。 2 8 本章小结 本章主要介绍了与课题相关的企业应用集成( e a i ) 、s o a 、企业服务总线 ( e s b ) 、w e bs e r v i c e 、工作流引擎等技术。本文是在j a v ae e 开发平台上利用 这些相关技术设计并实现了电费充值卡系统。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章系统总体架构设计 3 1 系统业务概述 随着体制改革的深入，电力系统的社会角色正在发生变化，如何提高供电、 管电的服务质量直接关系到供电企业的经济效益和长远发展。如何保证电网的 稳定运行，保证供用电质量，提高电力服务客户满意度也成为了电力营销工作 的重中之重。在这种产业大前提下，供电企业可以在电费收费环节尝试借鉴移 动电信运营商的成功业务模式，结合自身的业务特点和需求，为用户提供更加 便捷、自主的缴费使用体验。 电费充值忙管理系统 腻 j 一 il 宴 教据予一霞：l ；卡管理子系i 卡销售_ f 系i l 一燃f 劁) i i z 号业务警统 统 忒 理盎询分 v i ! 艺夕 。- 目目_ 目_ 2 粗l 各级r 销售人 e o b 自 e l 斛黼- 各级卡管理人员 务询分析予卡数据生成 系统子系统 翁 壹询分析 i ， - 窬备珐i l ：结算予系统i 充值予系统妻卜 市q 卞同 妙 - 各级财务人员 j| 屯 用 目 充 结 接 墨 国囵 口 充蕾最鼍 - ” 充蠢请 菸， 一i 隔 酮结果 莎 埚：号， 删果一拶 1 田由啻占 9 5 5 9 8 系统电费营销系统 图3 - 1 总体业务架构图 电费充值卡缴费是用电客户利用充值卡通过充值操作完成电费缴纳和电费 预存的一种新型缴费方式。其原理和使用方式，与移动运营商的话费充值卡基 1 3 武汉理【= 大学硕士学位论文 本一致，可通过拨打9 5 5 9 8 或其它特服号码实现对用户用电账户的充值。客户 购买定额充值卡后，可使用电话来完成费用缴纳或电费预存，不受缴费时间、 缴费地点的限制，使客户摆脱规定的缴费周期与缴费数额，避开缴费高峰。电 费充值卡管理系统分为：卡管理、卡销售、充值、结算以及查询分析五大部分。 卡管理子系统提供卡的制作，入库，调拨，回退，销毁等同常卡业务流程管理 和库存管理功能，帮助用户掌握卡的实时库存、流向等信息；卡销售子系统提 供卡的分配，销售，销量查询统计分析等功能；充值子系统为用户客户提供多 种接入方式的充值服务平台，包括电话充值，网上充值，自助终端充值等功能； 结算子系统提供省公司与地市公司的结算，与代理商结算，与其他系统对帐结 算等功能；查询分析子系统提供各种分析口径，查询方式来实时的查询、分析 卡的库存，销售，沉淀等分析功能。总体业务架构图如图3 - 1 所示。 3 2 系统架构设计 3 2 1 服务组件设计 在本文中，服务被视为核心的概念，所有的业务功能都被抽象为服务，服 务由具体的服务组件来实现。服务实现是衔接服务建模和组件详细设计的关键 步骤。服务实现首先将服务分配到相应的服务组件，然后逐个分析服务实现方 式并进行技术可行性的验证。在服务发现的过程中，根据业务领域的分析结果 将服务按照业务范围进行分类。在服务实现的过程中，将业务范围直接映射到 服务组件，从而实现业务与l t 的一致性。服务实现的方式如图3 2