（计算机应用技术专业论文）用于程序挖掘的分布式构件库组织及协同研究.pdf

摘要 基于个性化服务的需求，用户需要根据网络环境和资源条件选择 不同功能集的程序，由此产生了大规模分布式网络中按需定制计算问 题。但是，在传统的i n t e r n e t 中缺乏一种自动根据客户需求搜索、 加载并运行计算程序的智能化机制，无法满足按需定制计算的需求， 当前提出的程序挖掘方法有望解决上述问题。程序挖掘中必须要解决 的一个问题是网络中分布式构件的搜索、组装与运行。本文将分布在 i n t e r n e t 上的构件资源利用层次构件语义网络进行组织，形成分布 在i n t 管坤t 上的构件库，并利用多代理协同为程序挖掘过程提供组 织良好的构件资源。 首先，介绍了网络环境下程序挖掘的概念。以程序挖掘概念为基 础，提出了以功能为核心的构件层次组织模型，并建立了适合代理进 行推理搜索的层次构件语义网络；利用层次构件语义网络在构件目录 库中对构件描述文档编目，用户和代理可以发现和构件相关的组装语 义网络，为程序挖掘过程中构件动态组装的正确性提供保证。然后， 将分布在i n t e r n e t 上的构件资源划分为不同的构件管理域，在管理 域中提供基于构件语义网络组织的构件目录服务，并利用代理协同各 个构件管理域，形成基于构件技术、代理技术及语义网络技术的分布 式构件库系统框架。 为了支持分布式构件库中各代理的协同，本文提出了基于黑板结 构的多代理通信模型及其软件实现机制主动黑板结构设计模式。 模型能够描述代理间的同步、异步、单播及组播通信，注册、注销服 务以及代理的移动等，较好地适用于i n t e r n e t 上分布式构件库的组 织及管理，成为构造多代理运行平台的理论基础。主动黑板设计模式 克服了传统黑板结构的低效及难以实现的缺点，适合具有社会性及自 主性的代理通信。根据多代理通信模型及主动黑板设计模式，设计和 建立了支持i n t e r n e t 上分布式构件库的多代理运行平台，为代理的 启动、运行、通信和迁移提供所需的资源和服务。 启动、运行、通信和迁移提供所需的资源和服务。 基于多代理运行平台，设计并实现了分布式构件库主要代理协同 模型和协议。首先，构造了程序挖掘代理和构件提供者间的通用自动 服务协商协议，并利用通信顺序进程c s p 对协议的逻辑正确性进行了 验证；其次，设计了分布式构件库中的构件目录库注册库和构件目录 库协同的交互协议构件目录库信息服务协议、构件资源库和构件 目录库协同的交互协议构件目录服务协议，以及基于移动代理的 不同构件管理域的构件目录库访问方法。 通过多代理协同，实现了一个分布式构件库原型系统。原型系统 实现了从w e b 上利用代理自动搜索j a v a b e a n s 构件并解析成为基于 x m l 的构件描述文档的构件搜索引擎、从网络构件库利用语义网络导 航搜索构件以及利用移动代理从网络构件库中搜索构件。原型系统验 证了本文中提出的模型和协议的正确性，同时说明了i n t e r n e t 上建 立分布式构件库的可行性及其对程序挖掘过程的有效性。 关键词程序挖掘，构件，层次构件语义网络，主动黑板结构设 计模式，多代理协同，分布式构件库 a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r n e t w o r k sa n d c o m m u n i c a t i o n i n f r a s t r u c t u r e ，i n t e r a c t a c c e s s i n gt e c h n o l o g i e s a n d d e v i c e sa r eb e c o m i n gm o r ed i v e r s e e n du s e r sw a n tt oc u s t o m i z et h e f u n c t i o n a lf e a t u r es e t so fp r o g r a m so rs e r v i c e s a c c o r d i n gt o n e t w o r k e n v i r o n m e n t sa n dr e s o u r c ec o n s t r a i n t s ，西h sf o r m st h e p r o b l e m o f o n d e m a n d c o m p u t i n g i n l a r g e s c a l e d i s t r i b u t e dn e t w o r k s b u t t r a n d i t i o n a li n t e r n e tl a c k sak i n do fi n t e l l i g e n tm e c h a n i s mo fa u t o m a t i c s e a r c h ，l o a da n d r u nt h ec o m p u t i n g p r o g r a m o nt h ed e m a n do fc u s t o m e r s t h e c o n c e p t o fp r o g r a mm i n i n gs t a n d sac h a n c eo f s o l v i n g a b o v e p r o b l e m t op r o v i d et h ec o m p o n e n t w a r e r e s o u r c ef o rp r o g r a mm i n i n g ， w eh a v et oe s t a b l i s hab o u n do fs t a n d a r d c o m p o n e n t ，w h i c h c a r l i m p l e m e n t k i n d so fm e t a - c o m p u t i n g f i m c t i o n ，o r g a n i z e t h e mi n t oa a c c e s s a b l er e s o u r c el i b r a r yi ni n t e r n e ta n ds e tu pw o r k i n gm e c h a n i s m a m o n gc o m p o n e n t w a r e s t ot a c k l ew i t ht h i sp r o b l e m ，t h i sd i s s e r t a t i o n f o c u s e so nm a k i n gu s eo fh i e r a r c h yc o m p o n e n t w a r es e m a n t i cn e t w o r k ( h c s n ) t oo r g a n i z ec o m p o n e n t w a r er e s o u r c e d i s t r i b u t e di n i n t e r a c t ， f o r m i n g d i s t r i b u t e d c o m p o n e n t w a r el i b r a r y i ni n t e r n e ta n d u s i n g m u l t i a g e n tc o o r d i n a t i o nt e c h n i q u et op r o v i d ea b o u n d i n ga n do r g a n i z e d w e l l c o m p o n e n t w a r e r e s o u r c e sf o rp r o g r a m m i n i n g 。 f i r s t l y , a i m i n ga tt h ep r o b l e mo f o n d e m a n dc o m p u t i n g ，i n t r o d u c e s p r o g r a mm i n i n gc o n c e p t u n d e rn e t w o r ke n v i r o n m e n t w ec o n s t r u c t f u n c t i o n - k e r n e l e dc o m p o n e n t w a r eh i e r a r c h yo r g n i z a t i o nm o d e lb a s e do n p r o g r a mm i n i n gc o n c e p t b a s e do nt h em o d e lw ec o n s t r u c th i e r a r c h y c o m p o n e n t w a r es e m a n t i cn e t w o r k ，w h i c hs u i t a b l e f o ra g e n tr e a s o n i n g s e a r c h i n g a f t e ru s i n gh c s n t o o r g a n i z ec o m p o n e n t w a r ed e s c r i p t i o n d o c u m e n t si n c o m p o n e n t w a r ed i r e c t o r yl i b r a r y , p r o g r a mm i n i n g e n d u s e r sa n da g e n t sc a nf i n da s s e m b l ys e m a n t i cn e t w o r k so f c o m p o n e n t w a r e ， h i a n da s s u r et h ec o r r e c t n e s so f c o m p o n e n t w a r ed y n a m i ca s s e m b l yo r c o m p o s i t ed u r i n gp r o g r a mm i n i n gp r o c e s s a tl a s t ，w e p a r t i t i o n c o m p o n e n t w a r e r e s o u r c ei ni n t e r n e ti n t od i f i e r e n t c o m p o n e n t w a r e m a n a g e m e n td o m a i n s ，w i c hp r o v i d ec o m p o n e n t w a r ed i r e c t o r ys e r v i c e b a s e do nh c s nf o re a c hd o m a i na n dc o o r d i n a t ed i f f e r e n td o m a i n sb y a g e n t s ，s ow es e tu pad i s t r i b u t e dc o m p o n e n t w a r el i b r a r yf r a m e w o r k ， w h i c hb a s e do nr a p i d l y d e v e l o p i n gc o m p o n e n t w a r et e c h n i q u e ，a g e n t t e c h n i q u ea n ds e m a n t i cn e t w o r kt e c h n i q u e t o s u p p o r t i n g t h e c o o p e r a t i o na m o n ga g e n t s i nd i s t r i b u t e d c o m p o n e n t w a r el i b r a r y , w ep r o p o s eab l a c k b o a r db a s e dm u l t i a g e n t c o m m u n i c a t i o nm o d e l ，t r e e t o p o l o g ym u l t i a g e n ts y s t e m ( 聊l 正4 s ) a n d i t ss o f t w a r ei m p l e m e n t i n gm e c h a n i s m - - a c t i v eb l a c k b o a r d d e s i g np a t t e r n t h em o d e lc a l ld e s c r i b e ss y n c h r o n o u sa n d a s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o n ， u n i c a s ta n dm u l t i c a s tc o m m u n i c a t i o n a m o n ga g e n t s ，a g e n t sr e g i s t e ra n d d e r e g i s t e rs e r v i c ea n da g e n t sm i g r a t i o nb e t w e e nm u l t i a g e n ts y s t e m se t c t h em o d e li ss u i t a b l ef o rt h eo r g a n i z a t i o na n d m a n a g e m e n t o fd i s t r i b u t e d c o m p o n e n t w a r el i b r a r ya n db e c o m e st h e o r yb a s i sf o ro u rm u l t i a g e n t r u n t i m ep l a t f o r m t h ea c t i v eb l a c k b o a r dd e s i g np a t t e r no v e r c o m e sc o n s o f1 0 we f f i c i e n c ya n dd i f f i c u l ti m p l e m e n t a t i o no f 仃a d i f i o n a lb l a c k b o a r d a r c h i t e c t u r e ，s a t i s f i e sa u t o n o m ya n ds o c i e t yo ft h ea g e n tc h a r a c t e r i s t i c s ， p r o v i d e s aw e l l - f o r m e df r a m e w o r kf o r k n o w l e d g es h a r i n g a n d a s y n c h r o n o u s c o m m u n i c a t i o na m o n gd i s t r i b u t e d a g e n t s a n db e c o m e s i n s t r u c t i v es o f t w a r em e t h o d o l o g yf o ro u rc o n s t r u c t i n gt h em u l t i - a g e n t r u n t i m ep l a t f o r m ( m a r p ) m a r p p r o v i d e sr e s o u r c ea n ds e r v i c ef o r a g e n ts t a r t ，a g e n tr u n ，a g e n t m o v ea n dc o m m u n i c a t i o n a m o n ga g e n t s b a s e do nt h e m a r p , w ed e s i g n m a i n a g e n t sp r o t o c o l s f o r c o o r d i n a t i o nm o d e l so fd i s t r i b u t e d c o m p o n e n t w a r el i b r a r y f i r s t l y , a c c o r d i n g t o r e q u i r e m e n t s o fs e r v i c e n e g o t i a t i o n b e t w e e n p r o g r a m m i n i n ga g e n t s a n d c o m p o n e n t w a r ep r o v i d e r , w ep r o p o s e a g e n e r a l i v a u t o m a t e ds e r v i c en e g o t i a t i o np r o t o c o l ( j i a a s n p ) a n d ，p r o v ei ti o g i c r i g h tb yc s es e c o n d l y , w ed e s i g nc o m p o n e n t w a r ed i r e c t o r yl i b r a r y i n f o r m a t i o ns e r v i c ep r o t o c o l ( c d l i s p ) a n dc o m p o n e n t w a r ed i r e c t o r y s e r v i c ep r o t o c o l ( c d s p ) ，e t c a tl a s t ，w ep r o p o s eas i m p l et r a n s p a r e n t c o m m u n i c a t i o nm e t h o df o rm o b i l ea g e n ta n d ，a n a l y s i sh o w t oe s t a b l i s h t h em i n i m a lo v e r l o a dm o v ep a t hf o rc o m p o n e n t w a r es e a r c h i n gm o b i l e a g e n td u r i n gp r o g r a mm l n l n g - a t l a s t ，s e t su p aj a v a b a s e d p r o t o t y p es y s t e m t oi l l u s t r a t e d i s t r i b u t e d c o m p o n e n t w a r el i b r a r y i nl o c a la r e a n e t w o r k t h r o u g h c o o p e r a t i o na m o n ga g e n t s ，t h ep r o t o t y p e s y s t e m c a n i m p l e m e n t a u t o m a t i cs e a r c h i n gj a v a b e a n si ni n t e m e ta n dp a r s i n gj a v a b e a n s t o x 几b a s e dc o m p o n e n t w a r ed e s c r i p t i o n d o c u m e n t b a s e do nh c s n ， p r o t o t y p es y s t e m o r g a n i s e s n e t w o r k c o m p o n e n t w a r e l i b r a r y a n d i m p l e m e n t sc o m p o n e n t w a r es e a r c h i n gu s i n g s e m a n t i cn a v i g a t i o n ，a n d f i n i s h s s e a r c h i n gc o m p o n e n t w a r e t a s k u s i n g m o b i l e a g e n t s t h e p r o t o t y p es y s t e mp r o v e s c o r r e c t n e s so ft h em o d e l sa n dm e t h o da n d f e a s i b i l i t yo fc o n s t r u c t i n gd i s t r i b u t e dc o m p o n e n t w a r el i b r a r y i ni n t e r n e t a n di t sv a l i d i t yt op r o g r a mm i n i n gp r o c e s s k e yw o r d s p r o g r a mm i n i n g ，c o m p o n e n t w a r e ，h i e r a r c h y c o m p o n e n t w a r e s e m a n t i cn e t w o r k ，a c t i v eb l a c k b o a r dd e s i g np a t t e r n ， a g e n t c o o r d i n a t i o n ，d i s t r i b u t e dc o m p o n e n t1 i b r a r y v 原创性声明 本人声明，所呈交的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，除了论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 为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同 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。 作者签名 曰期：年月一日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学 校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：导师签名：曰期：年一月一日 博士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 程序挖掘及构件库的研究 1 1 。1 程序挖掘及其要撄决的问题 i n t e r n e t 正以前所未有的速度发展着，目前已经成为世界上覆盖面最广、 规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。同时，随着计算机网络技术和 通信技术的发展，大大促进了i n t e r n e t 上的新服务、新应用的出现，如w e b 服 务、w a p 无线上网等技术。虽然i n t e r n e t 已经逐渐从传统的信息发布与共享媒 体演变成为一个大规模的分布式计算平台，但是，传统的i n t e r n e t 应用，大都 是包含多种功能的单一软件包，用户很难根据自己的需要扩展或定制系统的功 能。并且，考虑到用户所处网络环境、资源条件和需求的多样性，很难用同一 个解决方法来满足所有用户的需求。而网络服务也一般由固定的计算模块提供， 无法根据数据传输和处理的需要灵活选择。也就是说，在i n t e r n e t 中缺乏一种 自动根据客户需要搜索、加载、并运行计算程序的智能化机制，因而无法满足 应用层次和网络层次按需定制计算的需求“”。 要解决上述问题，需要改变i n t e r n e t 上服务和应用的实现与提供方式，细 化所提供服务的粒度，使用户能根据需要选择合适的功能集，并引入计算程序 的动态搜索、组装、传输与加载机制，支持新服务、新应用的按需创建。以此， 改变用户只能被动使用现有服务的应用模式，使网络能够按照用户或数据传输 的需要，动态组合、配置计算模块，提高i n t e r n e t 服务的智能化程度。 基于上述情况及软件重用技术的发展，清华大学较早地提出了程序挖掘的 概念，并对其相关理论和技术进行了较为深入的研究。程序挖掘的基本思想是 利用多个代理，分析用户计算请求，从大量的构件资源中识别、发现、获取所 需的构件，并进行自动组装，形成实现用户所需计算功能的程序。“4 “”“3 ”。目 前，清华大学、中南大学等对程序挖掘的研究和实践做了大量工作，其研究重 第1 页 博士学位论文 第一章绪论 点集中在下面四个方面：程序挖掘需求描述及其构件化、构件的及时获取及分 析、构件剪裁与组装以及程序校验与执行。这四个方面的研究需要解决的一个 核心问题是：如何为程序挖掘过程组织网上已存在的、大量可实现各种元计算 功能的标准化构件，建立起构件之间的互操作机制，成为能够被程序挖掘过程 即时、高效访问的资源库，以利于提高程序挖掘中构件的组装效率和正确率。 用于程序挖掘的分布式构件库组织及协同研究就是针对这个问题的研究工作。 1 1 2 程序挖掘对构件库的要求 遵循c o m d c o m c o m + 、7 a v a b e a n e j b 以及c c m 等构件标准，人们已经开发 了大量的构件，并将他们发布在i n t e r n e t 网络中，成为后续软件开发的复用资 源“7 1 。可以把这些构件分为三类：第一类是在w e b 中存在的分散构件；第二类 是由专业的构件库提供的构件，如：i b ma l p h a w o r k s ，f l a s h l i n e 等构件库o 。3 ； 第三类是运行在i n t e r n e t 上各种应用服务器中构件提供的服务，其主要代表是 m i c r o s o f t 的n e t 框架以及s u n 公司的j 2 e e 支持下的w e b 服务。 随着软件复用及应用研究的深入，可复用软件构件库作为软件复用的一项 重要的基础设施已经越来越得到产业界与学术界的重视4 1 。但是，w e b 中分散的 构件资源由于没有遵循同一种构件发布标准，无法被程序挖掘过程自动利用。 同时，各种专业构件库的异构性和构件描述语义的无关联性，也对程序挖掘过 程的实施造成了巨大的障碍。所以，要实现有效的程序挖掘，必须要为这三类 构件资源提供统一的用于程序挖掘的访问接口。构造一个分布式软件构件库， 利用代理技术来协同三类构件资源，为用户和程序挖掘过程提供统一的访问接 口，是一种切实可行的方法。 现在，已有一批典型的构件库系统研究工作，如r e b o o t o ”的实际系统， r i g ”，n a t o “”等标准，a l o a p ”以及北大青鸟“”的构件库模型等方面的研究， 用来规范不同构件库中构件的组织与分类。o m g 的c o r b a 规范版本i 中的构件 模型以及o m g 基于x m l 的x m i ( x m lm e t a d a t ai n t e r c h a n g e ) 标准都是为了规范 并对构件进行标准化组织的研究成果n ”。 尽管上述标准为i n t e r n e t 中的构件组织提供了良好的基础，但均不适用于 程序挖掘中的构件发现和组合。在总结上叙述构件库模型的优缺点的基础上， 第2 页 博士学位论文 第一章绪论 结合各种构件模型标准的构件分类组织规则，本课题的先期工作提出了通用构 件描述语言( u n i v e r s a lc o m p o n e n td e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，u c d l ) 3 。由于程 序挖掘需要构件的组装语义，本文中提出利用语义网络对构件库中的构件进行 组织，形成分布在i n t e r n e t 上的构件库。基于语义网络的分布式构件库可以为 用户清晰地提供已有构件和其他构件的相关组装语义；在构件组合中，获取与 该构件有固定搭配关系的其它构件及应用模式，为程序挖掘过程中的构件组装 及组合提供正确性保证；每一次成功的构件组装或组合，又都会形成相应的组 装语义网络，并被保存在构件库中，随着构件库规模的扩大，构件库中的语义 网络还可以作为任务分解的知识库被加以利用，为用户提供任务分解的实例； 构件库中的语义网络可以作为代理遍历构件库的一个重要依据，适合开发基于 语义网络的构件图形展现软件；最后，基于语义网络的软件构件库的研究可以 为软件重用软件自动装配提供技术支持，具有较高的实用价值。 构造用于程序挖掘的分布式构件库，为w e b 站点中分散的构件资源、 i n t e r n e t 中的专用构件库及w e b 服务建立标准访问接口，将他们按照统一的方 式进行分类组织，是本文要解决的关键问题。而迅速发展的构件技术、代理技 术以及语义网络技术为解决该问题提供了坚实的基础。 1 2 构件技术的研究 构件技术提供了一种从可复用构件中组装程序的有效方法，所以，近年来， 构件技术在研究领域和商业领域都引起人们的高度重视，在技术上出现了长足 进步，也出现了许多相互竞争的构件标准与产品，如s u n 公司提出的j a v a 构件 标准j a y a b e a n 、e j b ，m i c r o s o f t 提出的c o m 、d c o m 、c o m + ，以及o m g 的c o r b a3 0 规范中的c c m 等“7 。2 ”。同时，i n t e r n e t 的易用性和广泛联通性，使它成为发布 和测试构件的理想场所。目前在i n t e r n e t 上出现了多个专门的构件库，如 c o m d o n e n t s o u r c e 、i b ma l p h a w o r k s 、f l a s h l i n e 等，分别提供j a v a b e a n 、a e t i v e x 等多种构件，有很多w e b 站点也提供指向构件的链接，这样，在i n t e r n e t 上逐 渐形成了一个不断扩展的在线构件库，为基于构件的程序开发提供了坚实的基 础“”“。另外，各种构件表示方法、构件获取技术，构件的组装、测试等问题在 文献中也有深入的讨论，使程序的组装和发布过程变得更容易。本节总结网络 第3 页 博士学位论文 第一章绪论 构件资源的分类情况以及学术研究领域在构件描述、构件搜索及构件测试等方 面的研究成果，说明构件技术发展对程序挖掘研究的意义。 1 2 1 网络构件资源 遵循上述构件标准，人们开发了大量的构件，并将他们发布在i n t e r n e t 网 络中，成为后续软件开发的复用资源。我们把这些构件分为三类：第一类是以 w e b 方式存在的分散的构件；第二类是由专业的构件库提供的构件，如；i b m a l p h a w o r k s ，f l a s h l i n e 等构件库；第三类是运行在i n t e r n e t 上各种应用服务 器中构件提供的服务，其主要代表是m i c r o s o f t 的n e t 框架以及s u n 公司的j 2 e e 支持下的w e b 服务。现分述如下： 第一类构件资源零星分布在i n t e r n e t 中的w e b 服务器中，提供免费下载服 务。这些构件包括j a v a b e a n 、e j b 、a c t i v e x 、c o m 、d c o m 等多种构件，只提供 一个基于自然语言的功能说明，不提供测试说明，没有分类或只是按照简单的 分类规则对这些构件进行组织。在程序挖掘过程中要使用这些构件，必须首先 人工下载这些构件，对其进行测试。然后，将测试通过的构件按照一个标准的 分类规则，编目组织到我们的构件目录库和构件资源库中，否则，不能被程序 挖掘使用。 第二类构件资源是由专业的构件库提供的构件，这些构件库中分别存储 j a v a b e a n 、e j b 、a c t i v e x 、c o m 、d c o m 等多种构件，并提供用户查询、浏览甚至 下载的w e b 界面。下面依次介绍i n t e r n e t 上主要构件库的构件资源情况。 1 ) i b ma l p h a w o r k s 。a l p h a w o r k s 是i b m 公司维护的免费j a v a b e a n 构件库， 它提供处于测试阶段的j a v a b e a n s ，其目的是通过用户的试用和反馈，发现构件 设计中存在的问题，逐步修改，直到该构件成为可正式发布的产品。a l h p a w o r k s 中收录的构件经过开发者的多次测试，并提供详细的使用和开发文档，有些还 附有源代码，有很高的分析和复用价值，因此，a l p h a w o r k s 在几年之内成为 i n t e r n e t 上最具影响的j a v a b e a n s 库。目前，该构件库提供大约5 6 0 个 j a v a b e a n s ，这些j a v a b e a n 按照功能、组名、构件名、j d k 版本、更新日期、发 布日期等多种方式分类组织。但是a l p h a w o r k s 中构件的分类标准不够明确， 如在构件功能分类中，构件的大类多达3 0 个，而且这3 0 个构件类并没有按照 第4 页 博士学位论文 第一章绪论 统一的规则划分。并且在a l h p a w o r k s 中，构件的描述采用h t m l 文档格式，只 适合用户的阅读和理解，不适于程序的自动处理。 2 ) f l a s h l i n e 。f l a s h l i n e 构件库提供了约4 0 0 个各类构件，包括7 a v a b e a n 、 e j b 、a c t i v e x 、c o m 等，这些构件按照两层分类方式组织，构件首先分为1 0 个 大类：c o m m u n i c a t i o n s 、d e v e l o p m e n tt o o l s 、i d ee x t e n s i o n s 、i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t 、i n t e r n e t w w w 、n e t w o r k 、s c i e n c e 、t r a i n i n g 、u s e ri n t e r f a c e 、 u t i l i t i e s ，每个大类再进一步细分成多个子类。并且，f l a s h l i n e 构件库中， 构件描述包括概述、评论、支持信息等文档，对构件的功能、应用环境做大致 的说明。 3 ) c o m p o n e n t s o u r c e 。c o m p o n e n t s o u r c e 提供了1 0 0 0 多个构件，这些构件 按照构件功能、构件名、作者等几种方式分类组织，在按照构件功能分类中， c o m p o n e n t s o u r c e 采用单层分类方法，直接将构件分为1 1 5 个类，并可以通过指 定构件的模型、运行平台等限定条件，方便构件的查找。而且，c o m p o n e n t s o u r c e 库中的构件描述包括功能说明、安装需求、兼容性、评论等信息州。 4 ) c o m p o n e n t p l a n e t 。c o m p o n e n t p l a n e t 提供近5 0 0 个各类构件，这些构件 按照刻面分类方法组织，每个刻面代表构件的一个分类角度，如编程语言、构 件模型、应用领域等，对于给定刻面，构件被分为多个子类，这样通过多个刻 面的组合，可以使用户迅速锁定要找的构件。而且，c o m p o n e n t p l a n e t 库中对构 件的描述很详细，包括功能描述、测试文档、版本信息、构件规约等多方面的 信息，说明构件的接口、应用环境、安装方法等等9 1 。 以上这些构件库形成了i n t e r n e t 上的专业构件库资源，而且随着构件技术 的发展，网络构件库的规模仍在不断扩大，i n t e r n e t 上逐渐形成了一个不断扩 展的在线构件库，为基于构件的程序开发提供了坚实的基础。同时，也为应用 和服务的定制提供了构件资源。但是，从上述构件库的介绍中也可以看出，他 们在构件的组织和描述方式上各不相同，因此，尽管i n t e r n e t 上构件资源丰富， 但还需要将这些资源分类组织，为不同的构件库建立一个统一的访问接口，以 方便构件的复用及服务的定制。 第三类构件资源是运行在网络中各种应用服务器中构件提供的服务。这些 构件本身是不允许下载的，他们通过定义标准的接口向分布式应用或者其他构 第5 页 博士学位论文 第一章绪论 件提供服务。i n t e r n e t 环境下，依靠应用服务器提供构件服务的主流技术是w e b 服务，目前m i c r o s o f t ，s u n ，o r a c l e ，i b m ，h e w l e t t - p a c k a r d ，b e as y s t e m s 。w 3 c 等公司和组织，都提出了各自的w e b 服务框架。”。在w e b 服务技术中，定义了 w e b 服务的发现协议及结构、服务协商协议、服务描述语言、服务传输协议及语 言以及支持w e b 服务组合的工作流标准；在局域网环境下，j i n i 技术提供了类 似的相关技术，来实现局域网环境下的动态服务组合3 。随着w e b 服务技术的 日益普及，在网络中将会分布大量可以重用的构件服务，这些构件提供的服务 响应用户的请求并返回执行结果，而不象第一类和第二类构件资源一样，在使 用他们的时候，需要下载到用户的计算环境中。本文将在1 4 节语义网络应用 技术中重点分析w e b 服务技术。 上述三类构件资源都是程序挖掘过程所需构件的重要来源。在第2 章中给 出能够兼容上述三类构件资源的i n t e r n e t 构件发现模式，并介绍了利用构件发 现模式的i n t e r n e t 上分布式构件库的框架结构。 1 2 2 构件的理论研究 除了构件标准与网络构件资源以外，学术界对构件的理论研究也很深入， 取得了很多成果，为基于构件的开发提供了理论指导，同时也为按需搜索、选 择构件及构件组合提供了理论基础。下面从构件描述、构件搜索匹配算法等方 面总结构件理论研究的成果，说明通过动态选取构件组合实现服务定制的理论 基础。 构件功能及其行为特征的准确描述是所有构件复用活动的基础。目前，技 术规范及文献中提出了多种专门的构件描述语言( c o m p o n e n td e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) ，用来全面刻画构件的各种特征。比较典型的有c o r b a 规范中的接口 描述语言i d l 1 、u m l 规范中的对象约束语言o c l 1 、北大青鸟构件系统中的青 鸟构件描述语言j b c d l 1 、加州理工学院提出的c d l k d l 。”以及一个集成的构件 描述框架。”等等。这些描述语言针对不同的应用环境和构件模型提出，在刻画 构件特征方面各有所侧重，如i d l 侧重于描述构件接口方法的参数和语法格式； o c l 着重描述构件方法或操作的约束条件，包括前件、后件、不变量等等；c d l k d l 除了描述构件接口以外，增加了对构件动态属性的刻画；而j b c d l 更适合描述 第6 页 博士学位论文 第一章绪论 面向对象的构件，对构件之间的继承关系，依赖关系有深入的描述，支持构件 的组装、测试。这些构件描述语言对构件功能、行为特征、依赖关系等属性的 刻画为构件的搜索、获取、以及构件功能的理解提供了很好的基础。在总结了 上叙述构件描述语言的优缺点，结合各种不同的构件模型标准，以及分析了网 络上各种主要的构件库中构件的分类及组织规则，本课题组提出了通用构件描 述语言( u n i v e r s a lc o m p o n e n td e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，u c d l ) 及其他构件描述 向u c d l 转换的算法o ”“3 。 构件库规模的扩大促使人们进行构件搜索与匹配算法的研究，其主要任务 是根据给定的一组构件搜索条件，帮助用户从大量构件中找到完全或部分满足 要求的构件。构件搜索涉及到构件需求的描述、构件的描述以及他们之间匹配 算法的研究，随着构件技术的发展，构件种类、构件实现方法日趋多样化，针 对不同需求，人们研究了多种构件匹配算法，如基于文本的搜索、基于词表的 搜索、基于规约的匹配等，其中基于文本和词表的搜索方法与信息获取领域的 关键词匹配方法类似，通过将给定关键词与构件描述中的文本或术语进行比较， 得到匹配的构件，他们的优点是搜索条件简单，容易实现，但搜索结果的准确 性不高o “。在基于规约的匹配方法中，采用形式化语言去准确描述构件的行为 和操作语义，搜索表达式与构件描述之间是否匹配可以形式化表示，因此匹配 结果更准确，也便于在后续操作中对构件测试、组装的自动化处理，但是这种 搜索方法的实现和应用都比较复杂，目前对这种匹配算法的研究大都处于理论 探索和仿真阶段，在实际系统中应用较少。此外，文献中还出现了基于自然 语言的搜索。”、基于概念的搜索。”等构件搜索方法，试图在规约匹配和传统的 文本匹配方法之间寻找折衷的解决方案，在保证搜索精度的前提下，提高搜索 方法的易用性。而本课题组也基于u c d l 提出了两种构件搜索策略c r a f c 和 c r a - v m 及相关算法。”。综上，所有构件搜索与匹配算法的研究使按需要搜索、 获取构件成为可能。