（计算机软件与理论专业论文）基于rdf语义元数据的构件动态组装系统.pdf

基于r d f 语义无数据的构件动态组装系统 图片目录 图2 1i m f 陈述图示例2 0 图2 - 2 元数据目录服务交互。2 3 图3 1构件动态组装原型系统框架。2 8 图3 2 构件动态组装原型系统主要流程3 1 图3 3 用户提交构件组装模型流程。3 2 图3 4 用户提交构件组装模型流程。3 4 图4 1构件动态组装语义元模型。4 2 图4 2a p a c h ed i r e c t o r ys e n ，e r 体系结构4 3 图4 3l d a p 持久层和h i b e m a t e 持久层比较4 4 图5 1 构件动态组装核心系统包结构设计4 9 图5 2 构件动态组装核心系统类结构设计1 5 0 图5 3 构件动态组装核心系统类结构设计2 5 l 图5 4 元数据目录服务系统包结构设计6 1 图5 5 元数据目录服务系统类结构设计6 2 图5 乇系统数据库e r 图6 3 图5 7 用户登录界面展示。6 5 图5 8 用户构件组装信息展示舜口构件纽装动态调用界面展示6 6 图5 9 构件动态组装执行结果展示界面展示6 7 图5 1 0 构件组装原型系统应用流程。7 8 图5 1 1b 用户构件组装信息展示7 9 图5 1 2b 用户构件组装执行结果展示8 0 图5 1 3c 用户构件组装信息展示8 1 图5 1 4c 用户构件组装执行结果展示8 2 图5 1 5d 用户构件组装信息展示8 3 图5 1 6d 用户构件组装执行结果展示8 4 8 基于r d f 语义冗数据的构件动态组装系统 表4 1 表5 1 表5 2 表5 - 3 表5 - 4 表5 5 表5 6 表5 - 7 表5 8 表5 9 表5 1 0 表5 1 1 表孓1 2 表5 1 3 表5 1 4 表5 - 1 5 表5 1 6 表5 1 7 表5 1 8 表5 1 9 表5 2 0 表5 2 1 表5 2 2 表5 彩 表5 2 4 表5 2 5 表5 2 6 表5 - 2 7 表5 搦 表5 2 9 表5 3 0 表孓3 1 表5 3 2 表孓3 3 表5 3 4 表5 - 3 5 表5 3 6 表5 3 7 表格目录 元数据目录服务功能组件。4 5 a s s e m b l v a c t i o n 数据结构说明4 7 t i m e s e q 数据结构说明。4 8 t a s k 数据结构说明4 8 尉g g e ri n t e r f a c e 核心方法说明5 1 a s s e m b l y t r i g g e rc l a s s 数据成员说明5 2 舡s e m b l y 确g g e rc l a s s 方法成员说明5 2 c o n f i gc l a 鳃数据成员说明5 2 c o n 触c l 勰s 方法成员说明5 2 e n g i n ec l 勰s 数据成员说明5 3 e n g i n ea a 鼹方法成员说明5 3 p a f c l a s s 数据成员说明5 3 p a r s ec l a 醛方法成员说明5 4 d e c o m p 0 a a s s 数据成员说明5 4 d e c 0 i i l i ) 0 c l a s s 方法成员说明一5 4 c o m p o 舱n t m a n a g e ra 邪s 数据成员说明5 5 c o m p o n e n t m a n a g e rc l a 路方法成员说明5 5 c o m p o 鹏n t r u 舱ri l l t e f f a c e 核心方法说明5 5 v a l i d a t i o nc l a s s 数据成员说明5 6 v | a l i d a t i o nc l a 鲻方法成员说明5 6 a s s e m b l v l i s tc l 勰s 数据成员说明5 6 a s s e m b l v l i s ta a s s 方法成员说明。5 6 a c t i o n d e t a i la a 踮数据成员说明5 7 a c t i o n d e t a i lc l 勰s 方法成员说明5 7 g e t q u e r vl i l t e r f a c e 核心方法说明5 7 g e t v a l i d a t i o n q u e r 、rc l a 豁数据成员说明5 7 g e t v a l i d a l i o n q u e r 、，c l a 豁方法成员说明5 7 g e “吣瑚i b l y u s t q u e r ya a 豁数据成员说明5 8 g e 认s m b l y l i s t q u e f ya a 鼹方法成员说明5 8 g e “址t i o n 埯t a i l q u e 哆a a 嚣数据成员说明 g e 认d i o n d e t a i l q u e n ，a a 鼹方法成员说明5 8 d b c o 曲e c t i o n f a c t o n ri n t e 血c e 核心方法说明5 9 b a s i c d b c o n n e c t i o n f a c t o r yc l a s s 数据成员说明5 9 b a s i c d b c 0 彻c c t i o n f a d o r yc l a 豁方法成员说明6 0 系统异常列表6 0 数据库u r 表结构。6 3 数据库瑟s e m b l v 表结构6 4 数据库c 0 啪p o n e n t 表结构“ 9 蟮于r d f 语义几数据的构件动态组装系统 表5 3 8 表5 3 9 表5 4 0 表5 - 4 1 表5 4 2 数据库a c t i o n 表结构6 4 j i j 户登录界面说明6 5 用户构件组装信息展示和构什组装动态调州界面说明6 5 构件动态组装执行结果展示界面说明6 6 应用用用户构1 i ，l ：组装信息7 9 1 0 独创性( 或创新性) 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中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：酗妃 本人签名：逊塾 本人承担一切相关责任。 日期：7 矿口矗；2 7 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。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磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：垂垂垒垦日期：2 旦! 星：墨2 皇 导师签名：貉s 客 日期： 兰1 2 墨! 二兰z 基于r d f 语义兀数据的构件动态纽装系统 基于r d f 语义元数据的构件动态组装系统 摘要 大多数企业的信息系统经过多年建设后，已经形成若干相对独 立，功能各不相同的应用系统。构件是企业分布式应用的基本构成单 元，在企业生产和遗留系统中存在着大量功能构件，如何有效集成不 同信息系统中的功能构件，生成新的应用，为企业创造新的价值呢? 随着网络的发展，未来的世界，网络将无处不在，网络极度发达 并且安全问题较好地解决后，软件将演变成一种服务，人们希望能够 通过网络以服务定制的方式满足自身的各种需求。随着社会的发展， 人们的个性化需求将不断上升，然而，不同需求间可能只存在细微差 别，如果企业为每一个用户都预先创建能够满足其个性化需求的服 务，这些服务间将存在极大冗余，并且预先为每一个用户都订制和创 建服务将耗费巨大的成本，因此是不切实际的。 企业需要重用和集成已有构件来创造新的价值，用户希望构件的 组装和集成能够在最大程度上满足他们的个性化需求，那么，如何在 企业和用户间搭建一座桥梁呢? 如果能够根据用户需求动态地组装 和执行相关构件，向用户提供所需的服务，则能够在满足用户个性化 需求的同时以较低的代价重用企业已有资源。传统的构件组装技术在 支持构件的动态组装方面都存在不足。 幕十r d f 语义几数据的构件动态纽装系统 为了有效解决这一问题，本文提出了一种动态组装和集成构件的 方法，允许用户自己定义构件的组装和集成，从而使得构件组装提供 的服务能够在最大程度上满足用户的个性化需求。 首先，在构件动态组装原型系统逻辑设计方面，文章分别给出了 原型系统框架，系统功能，系统模块以及系统主要流程的设计。 其次，在系统核心内容的研究方面，文章分别给出了构件动态组 装的形式化表达，构件动态组装r d f 语义元模型的定义以及构件动 态组装语义元数据目录服务的定义。基于r d f 语义元模型定义的元 数据能够描述参与组装的应用构件以及它们之间的交互语义。用户通 过定义和提交构件组装语义元数据能够定义满足其个性化需求的服 务。提交构件组装定义后，用户可以随时调用构件组装，系统将解析 构件组装语义元数据，按照其中描述的构件交互语义动态调用执行构 件组装。 最后，文章分别给出了构件动态组装原型系统的物理设计和实现 以及原型系统的具体应用场景，并详细描述了原型系统应用过程和应 用结果。 关键词 构件构件组装r d f 元数据元模型 c o m p o n e n t s d y n a m i ca s s e m b i j y s y s t e mb a s e do nr d fs e m a n t i cm e 呦a i a a b s t r a c t a f t e rv e a r so fc o n s t m c t i o n ，t h e r ea r el o t s0 fd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns y s t e m s w i t h i nm o s to fe n t e r p r i s e s c o m p o n e n t sa 陀 c o n s t m c t i v cb 1 0 c k so fe n t e 印r i s e d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s t h e r ea r eag r e a td e a l0 fc o m p o n e n t sw i t h i nt h ep r o d u c t i v e 卸dl e f tb e h i n de n t e r p r i s es y s t e m s n o w ，e n t e 叩r i s e sf a c et h ec h a l l e n g eo nh o wt o 舔s e m b l ec o m p o n e n t s0 fd i f ! f e r e n ti ts y s t e m se f i e c t i v e l yt 0m a k eu s eo fe x i s t e n t e n t e r p r i s er e s o u r c e s 锄dg a i nf r o mi t n e t w o r kw i l lb ee v e r v w h e r ci nt h ef i l t u r cw o d d s o f t w a r ew i l le v 0 l v ei n t 0 s e i c e sa sl o n ga sn e m o r ki se x t r e m e l ya d v 锄c e d 锄ds e 饥r i t yp r o b l e m sa r ef i x e d s e r v i c e sa r eu s u a l l yp f e d e f i n e d 觚dc o n s t m c t e db e f b r eb e i n gs u p p l i e d t 0u s e r s t r a d i t i o n a l l v h o w e v e r ，w i t ht h ef i s i n g0 fu s e r s i n d i v i d u a t i n e e d s ，c o n s 仃u c t i n ga l l d 0 虢r i n ge v e r yu s e rw i t ht h ev e r ) ，s e i c ct h a t 伽m e e t t h e i rn e e d sb ys e i c ep r o v i d e r i si l n p o s s i b l e 卸dc o s t l y b e s i d e s ，t h e r ew i l lb er c d u n d a n c y 锄伽gt h e s es e f v i c e s b e c a u s et h e r ei sa l w a y so n l ys m a l ld i 骶r e 玎c c 锄o n g d i f ! i e r e n tn e e d s f o rn o w ，、eh a v ee n t e 印r i s e sw h ow 蹰tt or e u s et h e i rc 0 m p o n e n t s 柚du s e r s w h o n e e ds e r v i c e si m p l e m e n t e db yc o m p o n e n t s 鹤s c m b l yt h a tc 柚m e e tt h e i ri n d i v i d u a t i o n n e e d s t l l l e n ，h o wt ob u i l dab r i d g eb e t w e e nt h e m ? s u p p o s et h a tc o m p o n e n t sc a n b e d v n a m i c 镐s e m b l e da n de x e c u t e dt o o f f e rs e i c e st 0u s e r sa c c o r d i n gt 0 t h e i r r e q u i r e m e n t s ，t h e n ，u s e 体i i i d i v i d u a t i o nn e e d sc 卸b es a t i s f i e d 卸de n t e 叩r i s e s r c s o u r c ec 锄b er e u s e da tt h es 锄et i m e n ep o s tf a c ：t 0c o m p o n e n t st e c h n i q u e sh a v e n o tb e 饥p a i t i c u l a r l ys u c c e s s f u l l a c ko fa 孕e e du p o nt e c h n o l o 酉c a ls t a n d a r d s 锄dt h e a b s e n c eo fc o m p o n e n t sb e h a v i o r s e m a n t i c i n t e 伊a t i o n m o d e l sa r et 、o m a j o r c o n t r i b u t i n gf a c t o f s 3 i no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ，an e wm e t h o do fd y n a m i cc o n s t m c t i n g a n d o f f e r i n gc o m p o n e n t sa s s e m b l yd e f i n e db y u s e r st h e m s e l v e si sp u tf o r w a r di n t h i s f i r s t l y t h el o g i c a ld e s i g l lo ft h cd e n l os y s t e mi s i n t r o d u c e d ，i n c l u d i i 培s y s t e m 仃a m e w o r kd e s i g i l ，s y s t e mf u n c t i o nd e s i 印，s y s t e mm o d u l e sd e s i g i la n d t h ep n m a r y s y s t e mf l o w sd e s i g i i t h e n 。i nt h ea s p e c to fs y s t e mr e s e a r c h ，af 0 咖a l i z e d d e f i n i t i o no fd y n a m l c c o m p o n e n t sa s s e m b l ya n dc o m p o n e n t sa s s e m b l yr d f ( r e s o u r c e d e s c r i b ef r a m e w o r k ) s e m a n t i cm e t a m o d e la sw e n a sd e s i 印o fc o m p o n e n t sa s s e n 出l ym e t a d a t ad l r e c t o r y s e r v i c ea r ei n t r o d u c e d m e t a d a t ad e f i n e db a s e do nt h em e t a 。m o d e lc a nd e s c n b e t h e c o n s t l l l c t i v ec o m p o n e n t so faa s s e m b l ya n d t h e i rb e h a v i o rs e m a n t i c u s e r sc a nd e t m e s p e d f i ca s s e m b l yb ys u b s c r i b i n ga s s e m b l yd e s c r i p t i v em e t a d a t a a f t e rs u b s c n p t l o n ， a s s e m b l vc a nb ec a l l e da n ds y s t e mw i up a r s et h ea s s e m b l ym e 切d a t aa n dd y n a m l c e x e c u t er e l a t e dc 0 m p o n e n t sa c c o r d i n g t ot h eo p e r a t i o nl o 舀cs p e c i f i e di nt h em e t a d a t 扎 a tl a s t ，t h ep h y s i c a ld e s i 印a n di m p l e m e n t a t i o no ft h e c o r es y s t e mm o d u l e sa n da s p e c i l 沁s y s t e ma p p l 触i o ns c e n 痂，i n c l u d i n gd e 矗僦0 no f 溯p o n e n t sa s s e m b l y m e t a d a t a a p p l i c a t i o np r o c e s sa n da p p l i c a t i o n r c s u l t sa r ep r 0 v i d e d k e yw o r d s c o m p o n e n tc o m p o n e n t 舡s c m b l y r d fm e t a d a t am e t a - m o d e l 4 基于r d f 语义冗数据的构件动态纽装系统 基于r d f 语义元数据的构件动态组装系统 1 1 论文的背景 第一章绪论 目前，大多数企业的信息系统经过多年建设后，已经形成若干分布在不同位 置，相对独立，功能各不相同的应用系统。构件是企业分布式应用的基本构成单 元，在企业不同应用系统中同样存在着大量功能构件。那么，如何以较低的代价 有效集成不同信息系统中的功能构件来生成新的应用功能，为企业创造新的价值 昵? 随着网络的发展，未来的世界，网络将无处不在，人们希望能够通过网络以 服务定制的方式满足自身的各种需求。同样，未来软件开发的方式也将变成由通 用软件开发商开发组件，专业领域开发商提供框架，系统集成商开发应用，当网 络极度发达并且安全问题较好地解决后，软件将演变成一种服务，应用提供商选 择合适的组件和框架搭建应用，提供了构件应用最好的灵活性( 。 与此同时，随着社会的发展，人们的个性化需求将不断上升，然而，不同的 需求之阃可能只存在细微的差别。如果企业为每一个用户都预先创建能够满足其 个性化需求的服务，这些服务间将存在极大冗余，并且为每一个用户都订制和创 建能满足其个性化需求的服务将耗费巨大的成本，因此是不实际的。 企业需要重用和组装已有构件来创造新的价值，用户希望构件的组装和集成 能够在最大程度上满足他们的个性化需求，那么，如何在企业和用户间搭建一座 桥梁呢? 传统的构件组装技术没有取得显著的成果，主要原因有两个：一是缺乏一致 的技术规范和标准，二是缺乏动态的语义集成模型【2 】。 构件组装( c o m p o n c n tc o m p o s i t i o n ) 机制是运用多个构件构造软件系统的方 法，是基于构件的软件工程c b s e ( c o m p o n e n tb a s c ds o f h a r ce n g i l l e e r i n g ) 的关 键技术【3 l 。在实现级的构件组装开发研究中，出现了许多基于c o r b a 、d c o m 和口b 的构件组装的实用技术和产品，这些技术虽然提供了相应的构件接口标准 和互操作机制，然而，构件之间的集成关系，如过程调用、消息连接等，都是分 散在构件的实现中，这种集成方式使得构件的集成关系固定在构件的实现中，缺 乏灵活性，不适合分布式环境下构件动态配置的要求【4 1 。此外，c o r b a 、d c o m 皋于r i ) f 语义己数据的构件动态组装系统 和e j b 都不能够支持以通用的方式对构件动念组装时的交互行为语义进行描述， 从而不能够有效地支持构件的动态组装【2 1 。 w 曲服务组合也是广泛应用的构件组装机制，当前主流的三大类w r e b 服务组 合方法包括：基于b p e l 4 w s 的w 曲服务组合，模型驱动的w 曲服务组合以及基于 ai 规划的w e b 服务组合f 5 1 。w 曲服务组合能够将共享的w 曲服务组合起来，提供 更为强大的服务功能，加快系统开发的速度【m 。然而，这些w 曲服务组合方法只 能够对w 曲s e r v i c e 构件进行组合和集成，其它构件，如目b 或c o m 构件必须被封 装成w 曲s e i c e 才能进行集成。 为了有效地实现构件的动态组装，同时使得构件组装能够满足用户的个性化 需求，本文提出了一种动态组装和集成构件的方法，允许用户自己定义构件的组 装和集成，从而使得构件组装提供的新功能和应用能够在最大程度上满足用户的 个性化需求。用户所要做的只是根据一定的元模型规范定义构件组装语义元数据 并提交到构件组装系统中，在用户需要执行构件组装时，系统将根据构件组装语 义元数据中描述的构件组装模型动态组装和执行相关构件，满足用户需求。这样 做的好处是： 低代价：不需要预先组装构件，需要定义的只是构件组装语义元数据，在用 户需要时，系统将动态组装和执行相关构件。 灵活性：构件组装能够极大地满足用户个性化需求，因为构件组装模型由用 户自己定义。 1 2 论文的目标 本文将提出一种全新的构件动态组装方法，目的是能够适应未来发展趋势， 以最小的代价，以通用的方式动态组装构件并以先进的服务模式提供给用户，从 而在重用已有资源创造新的价值的同时在最大程度上满足用户的个性化需求。对 于r r 企业而言，这种构件组装方法和服务模式尤其具有较大的参考和借鉴价值。 一方面，企业能够以较低代价重用已有资源，以先进的服务模式在网络上提供资 源；另一方面，用户的个性化需求能够得到极大的满足。 为此，本文将分别阐述这种构件动态组装系统的逻辑设计，核心研究内容以 及结合特定应用场景的系统的物理实现。 1 3 论文的主要工作 本文作者的主要工作包括： 1 相关技术和理论研究 学习和研究构件组装技术和理论，包括构件组装基本原理，基本技术和实现 1 2 基于r d f 语义无数据的构件动态组装系统 技术。 学习和研究w 曲s e i c e 和w 曲服务组合技术和理论，侧重于它们在构件组 装和集成方面的应用，优势和不足。 学习和研究元数据和元模型相关理论和技术，侧重于元数据和元模型的应 用，语义元数据以及现有主要元数据标准和规范。 学习和研究r d f 资源描述框架，侧重于r d f 理论基础，r d fs c h e m a ，r d f 在资源描述方面的应用以及r d f 词汇集的创建和维护。 学习和研究u ) a p 协议，侧重于l d a p 在元数据交换和元数据目录管理方面 的应用并对主流u ) a p 服务器进行调研。 学习和研究c 5 0 决策树分类预测算法，侧重于算法实现。 2 基于r d f 语义元数据的构件动态组装原型系统的逻辑设计 构件动态组装原型系统功能设计。 构件动态组装原型系统框架设计。 构件动态组装原型系统主要流程的设计，包括定义构件组装的流程和动态执 行构件组装的流程。 3 基于r d f 语义元数据的构件动态组装原型系统的核心研究 给出构件动态组装的形式化定义，这是定义构件组装r d f 词汇集和语义元 模型的基础。 根据构件动态组装的形式化定义，定义构件动态组装r d f 词汇集，包括r d f c l a 豁和r d f a t 仃i b u t e 。 根据构件动态组装的形式化定义，定义构件动态组装r d f 语义元模型。 构件动态组装语义元数据目录服务的设计。 4 基于r d f 语义元数据的构件动态组装原型系统的物理实现 系统核心功能模块的设计和实现。 系统元数据目录服务平台的设计和实现。 系统数据库设计和实现。 系统数据结构设计。 系统用户接口u i 设计和实现。 5 基于r d f 语义元数据的构件动态组装原型系统的应用 应用场景描述。 应用构件组装语义元数据的定义。 应用用构件的实现。 应用过程和结果说明。 1 3 皋于r d f 语义几数锯的构件动态纽装系统 1 4 论文的结构 本文的结构组织如下： 第二章相关理论和技术 本章介绍了论文涉及到的相关理论和技术，包括：构件组装的概念，传统构 件组装技术的优势和不足；r d f 资源描述框架和l d a p 轻量级目录访问协议。 第三章基于r d f 语义元数据的构件动态组装系统逻辑设计 本章包括原型系统的功能设计，原型系统框架设计，原型系统核心模块的功 能设计以及系统主要执行流程的设计，从逻辑和功能层面描述原型系统的行为和 特性。 第四章基于r d f 语义元数据的构件动态组装系统核心研究 本章包括构件动态组装的形式化表达，构件动态组装r d f 语义元模型的定 义以及构件动态组装语义元数据目录服务的研究和设计。 第五章基于r d f 语义元数据的构件动态组装系统物理实现 本章包括系统主要数据结构，数据库，核心模块，用户界面，元数据目录服 务的设计和实现；系统部署和依赖以及系统应用。应用部分包括应用场景描述， 应用构件组装语义元数据的定义，应用用构件的实现以及应用过程和结果说明。 1 4 基十r d f 语义冗数据的构件动态纽装系统 2 1 本章概要 第二章相关理论和技术 本章将分别介绍论文研究和实践工作中涉及到的相关理论和技术。 首先，本章第二小节将介绍构件组装的概念，传统构件组装技术的优势和不 足，以及本文提出的构件组装方法的出发点和优势。 其次，本章第三小节将介绍r d f 。资源描述框架( r e s o u r c ed e s c r i p t i o n f r a m e w o r k ，简称r d f ) 是本构件动态组装原型系统的实现技术之一，用于定义 和交换构件动态组装语义元数据。 构件动态组装语义元数据是对传统元数据规范的语义级扩展，不仅能够描述 构件组装的基本信息，如构件组装的全局标识，构件组装用户等，还能够对特定 构件组装中涉及到的所有系统构件，数据集合，构件之间的交互时序逻辑和构件 执行的时序约束关系进行描述，使得系统能够根据这些逻辑交互信息动态调用和 执行相关构件。 最后，本章第四小节将介绍轻量级目录访问协议l d a p ( l i g l l tw e j 曲t d i r c c t o r va c c e s sp r o t o c 0 1 ) 。u ) a p 是本构件动态组装原型系统的另一实现技术， 用于提供构件动态组装语义元数据目录服务，对构件组装语义元数据信息进行存 储，检索和管理。 构件动态组装语义元数据需要进行统一存储和管理，当系统中存在大量构件 组装定义时，需要对构件动态组装语义元数据进行快速定位，因此，考虑采用元 数据目录服务器存储构件组装元数据信息，通过元数据目录服务对构件组装语义 元数据进行查询和管理。 2 2 构件组装技术 2 2 1 构件组装技术概述 基于构件的软件工程( c o m p o n e n tb 弱e ds o f t w a r ee n 百n e e r i n g ，简称c b s e ) 逐 幕十r d f 语义i 数据的构件动态纽装系统 渐成为软件开发的主流范型，是软件丌发工程化的现实可行途径。构件组装 ( c o m p o n e n tc o m p o s i t i o n ) 机制是运用多个构件构造软件系统的方法，是c b s e 的关键技术。如何将构件组装成软件受到需求定义，软件体系结构，构件模型， 构件粒度，组装场景和运行环境等要素的制约。 构件组装的本质是在构件之间建立关联，根据这种关联，协调它们的行为， 把它们组织成为一个有机的整体。构件通过接口或者连接件进行连接，其实质是 通过接口或者连接件在它们之间建立关联，协调它们的行为m 。 软件构件组装技术已越来越被人们所重视，是目前国内外软件技术研究的热 点。 2 2 2 构件组装技术分类 根据构件组装时需要对构件内部细节了解的程度，可以将构件组装技术分为 黑盒组装方法、灰盒组装方法和白盒组装方法： 黑盒组装方法不需要对构件的实现细节有任何了解，也不需要对构件进行 配置或修改，是最理想的方法。但在实践中表现出许多致命缺点，利用现有 的组装技术几乎不可行。 白盒组装方法要求将构件的所有实现细节都展示出来，让复用者理解后再 进行组装，并可对构件按应用的需求进行修改。然而一个可以随意修改的软 件构件并不是真正意义上的可复用产品，所以白盒组装方法对于软件复用 的意义不大。 灰盒组装方法介于“黑盒与“白盒”之间，“灰盒通过调整构件的组装 机制而不是修改构件来满足应用系统组装的需求，是当前技术发展的合适 选择。 根据构件组装模式可以分为静态组装和动态组装： 静态组装以组装工具的使用为主要特征，软件构件组装技术研究方面大多集 中在静态方面。 动态组装以构件模型、构件体系结构的建立和标准化以及开放系统技术的运 用为主要特征，具有很高的灵活性。人们希望由构件组装而成的软件系统具 有动态可变的、可扩展的和可重用的特点，即要求在系统运行过程中可以进 行软件构件的组装等。 2 2 3 构件组装开发实践 在实现级的构件组装开发研究中，出现了许多基于c o r b a 、d c o m 和e j b 1 6 基于r d f 语义冗数据的构件动态组装系统 的构件组装的实用技术和产品，如s t a r c c m ，o p e n c c m 等。 c o r b a 、d c o m 和日b 描绘了未来软件开发的方式：通用软件开发商开发 组件，专业领域开发商提供框架，系统集成商开发应用。当网络极度发达并且安 全问题较好的解决后，软件将演变成一种服务，所有软件，组件、框架、应用， 都挂在o r b 总线上，应用提供商选择合适的组件和框架搭建应用，提供了构件 应用最好的灵活性。 然而，基于c o r b a 、d c o m 和玎b 的构件组装技术也存在许多问题： 首先，在c o r b a 、d c o m 和e j b 等构件模型中，虽然模型框架提供了相应的 构件接口标准和互操作机制，然而，构件之间的集成关系，例如，过程调用、消 息连接等，都是分散在构件的实现中，这种集成方式存在明显的问题： 构件在集成时，必须了解各自的实现细节。 构件的集成关系固定在构件的实现中，缺乏灵活性。 其次，由于c o r b a 、d c o m 和日b 都过早地确定了构件连接的机制，且连 接机制与功能代码编译在一起，当加入新的连接信息时，需要改写源码、重新编 译，从而造成构件连接机制不灵活，不适合分布式环境下构件动态配置要求【4 1 。 此外，c o r b a 、d c o m 和e j b 都不能够支持以通用的方式对构件动态组装 时的交互和行为语义进行描述，从而不能够有效地支持构件的动态组装。 最后，c o r b a 、d c o m 和玎b 都是基于经典的客户机朋艮务器模型，在自主 性、灵活性、主动性等网络环境的适应性方面有一定欠缺。 w 曲s e i c e 是一种无需购买并部署的组件，它能够采用单一技术统一地封装 信息，行为，数据表现以及商务流程【8 】。w 曲服务组合也是一种构件组装机制， 主流w 曲服务组合方法包括：基于b p e l 4 w s ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c l l t i o nl a n g u a g c f o r w 曲s e i c e s ，w 曲服务的商业流程执行语言) 的w 曲服务组合，模型驱动的w 曲 服务组合以及基于ai 规划的w r e b 服务组合。 b p e l 4 w s 的作用是将一组现有的服务整合起来，从而定义一个新的w 曲服 务。b p e l 4 w s 流程是一个流程图，用来表达特定业务的处理逻辑和算法，流程 的每一步称为一个活动。b p e l 4 w s 没有提供具体方式来选取动态绑定时需要调 用的服务，并且b p e l 4 w s 不支持在应用运行时的流程模型的调整i 酬。 模型驱动的w 曲服务组合提出用模型驱动的方法来开发、管理动态服务组 合，模型驱动方法将软件开发方法学应用到服务组合中。该方法最大的特点是将 组合逻辑与组合规范分离开，使得能在更抽象的层次将w r e b 服务组合模型化，该 组合定义随后可自动地映射到特定的规范如b p e l 4 w s 上，进而再关联到实际具 体的w 曲服务上p j 。 o w l 2 s 的出现为基于ai 规划的组合方法提供了可能，将w r e b 服务看成ai 中 1 7 某于r d f 语义兀数据的构件动态组装系统 的动作，通过输入输出参数、前提和结果等来描述w r e b 服务。在服务组合时，只 要将w 曲服务的这些描述映射为动作形式化描述，在w 曲服务空i 、b j 中以构造w e b 服务组合为目标，通过形式化的推理来得出w 曲服务的组合序列。 然而，这些w 曲服务组合方法只能够用于将w 曲s e n ，i c e 构件进行组合或者将 w 曲s e i c e 构件集成到商业过程中，其它构件，如勘b 或d c o m 构件必须被封装 成w 曲s e i c e 才能进行组合和集成。 2 2 4 小结 构件组装机制是运用多个构件构造软件系统的方法。人们希望由构件组装而 成的软件系统要具有动念可变的、可扩展的和可重用的特点，即要求在系统运行 过程中可以进行软件构件的组装，即构件的动态组装。 在实现级的构件组装开发研究中，出现了许多基于c o r b a 、d c o m 和e j b 的构件组装的实用技术和产品。然而，由于在c o r b a 、d c o m 和h b 框架中，存 在构件连接机制不灵活，缺乏对构件交互行为语义的描述等问题，不适合分布式 环境下构件动态配置的要求。 为了有效实现运行时构件的动态配置和集成，同时满足用户的个性化需求， 本文将提出一种基于构件组装语义元数据描述的构件动态集成方法。用户通过定 义构件组装语义元数据定义构件组装，系统通过解析构件组装语义元数据动态执 行构件组装。 2 3 r d f 和元数据 2 3 1 元数据 元数据是关于数据的数据，它描述数据资源的各种属性。元数据能够帮助数 据生产者完整、充分地描述数据集，从而让数据使用者能够理解数据的名称、内 容、限制、质量、数据的组织方式等丰富的描述信息，并根据具体应用的需要对 数据集的应用价值做出正确的评估【9 】。 元数据有三种主要的类型： 描述性元数据：是指那些描述和识别信息体的特征和分析信息体知识内容的 数据。它包含下列各种信息：用于识别某信息体的数据( 如：题名，作者，制作 或出版日期等) ；知识组织数据( 如姓名，主题等与相关主题的搭配) ；知识访问 数据( 如主题标题，分类，归类) 。 1 8 皋于r d f 语义冗数据的构件动态组装系统 结构性元数据：是指那些文件的结构或“标记、数据集和其他被描述的信 息体。它是用于确保数字化信息体正常发挥功能的技术性信息。它是指那些相关 文件如何组成在一起和对象如何在各种系统白】显示和发布的相关信息。它所处理 的是研究对象是什么，该对象能做什么，该对象的工作原理是什么等相关的信息。 结构性元数据有时候也被称为技术型元数据、显示型元数据或使用型元数据。它 包括下列各种信息：软硬件文档，技术性信息，版本控制信息，数字化信息，鉴 定和安全数据等。 管理性元数据：制作管理性元数据的目的是为了满足管理、制定决策、保管 记录的需要。管理性元数据提供了有关数字对象的存储条件和转换过程相关的信 息。管理性元数据有助于检测、复制、数字化和备份数字信息体。它包含的信息 有：获取方式相关信息，所有权、权限、许可、复制信息，定位信息，使用信息， 保存类信息，完整性信息，用于保存的行为文档。此外管理性元数据还可以细分 成几个类，比如保存性元数据、访问和权限元数据和元元数据。 2 3 2 元模型 元模型是定义元数据的模版，元模型定义了元数据的结构和语义。元模型的 目标主要体现为以下三个方面： 规范元数据：构建元模型的基本目标是规范和标准化元数据的定义，发布和 使用，便于在