（计算机应用技术专业论文）基于j2ee架构的远程教学平台的研究与应用.pdf

论文题目：基于j 2 e e 架构的远程教学平台的研究- 9 应用 专业：计算机应用技术 硕士生：谢鹏 ( 签名) i 5 丰目团垒 指导教师：高晔 ( 签名) j 堆 摘要 现代远程教育是构筑知识经济时代人们终身学习的一种新型教育模式。基于w e b 的远程教学平台能够充分发挥信息技术在教学中的优势，能够体现以学生为主体，教师 为主导的教学理念，是未来教育发展的一种趋势。 本文根据j 2 e e 的四层架构体系和分层设计思想，设计了一个可扩展的远程教学平 台。该教学平台的客户层提供简洁的人机交互界面；w e b 层响应用户请求；应用服务层 完成计算和逻辑处理；数据层提供数据的存储服务。本文着重研究了基于组件的分布式 n 层体系结构，以及如何利用当前先进的基于组件的开发方式和中间件技术，来实现远 程教学平台的各种业务逻辑和数据逻辑。在应用开发中结合s t r u t s 框架和h i b e m a t e 技术 来处理页面逻辑和对象的持久化工作，采用a j a x 技术来实现功能的个性化定制，提供 给用户无刷新的友好管理界面，最后本文对教学平台的安全机制进行了分析和探讨。 开发实践表明，采用j 2 e e 四层架构技术，使得教学平台具有较强的伸缩性、通用 性、兼容性和可扩展性，每一层能够专注于特定的角色和功能，各司其职、相互协作。 本教学平台采用b s 模式，客户端只需要浏览器就可以实现网络教学，操作起来方便简 洁。 关键词：远程教育；j 2 e e ；组件；a j a x , r b a c 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fr e m o t ee d u c a t i o np l a t f o r m b a s e do nj 2 e es t r u c t u r e s p e c i a l t y ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e：x i ep e n g i n s t r u c t o r ：g a oy e a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) 监 擎红一 ( s i g n a t u r e t h em o d e ml o n g - d i s t a n c el e a r n i n gi so n ek i l l do fn e we d u c a t i o np a t t e r n sw h i c h c o n s t r u c t st h el i f e l o n gs t u d yi nt h ek n o w l e d g ee c o n o m yt i m e b a s e do nt h ew e bl o n g d i s t a n c e t e a c h i n gp l a t f o r mw h i c hc a nd i s p l a ya d e q u a t e l yt h es u p e r i o r i t yo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n t h et e a c h i n g ，m a n i f e s tt h es t u d e n ta s t h em a i nb o d ya n dt h et e a c h e ra st h el e a d e r s h i p s t e a c h i n gi d e a ，i tw i l lb eat e n d e n c yi nt h ef u t u r et e a c h i n gd e v e l o p m e n t a c c o r d i n gt oj 2 e ef o u rc o n s t r u c t i o ns y s t e ma n dt h el a m i n a t i o nd e s i g nc o n c e p t ，t h i s a r t i c l eh a sd e s i g n e da ne x p a n d a b l el o n g - d i s t a n c et e a c h i n gp l a t f o r m t h i st e a c h i n gp l a t f o r m p r o v i d e st h es u c c i n c tm a n - m a c h i n ei n t e r a c t i o nc o n t a c ts u r f a c et h r o u g ht h ec u s t o m e rl e v e l ： r e s p o n s eu s e rr e q u e s tt h r o u g hw e bl e v e l ；c o m p l e t e st h ec o m p u t a t i o na n dl o g i c a lp r o c e s s i n gb y u s i n gt h es e r v i c el e v e l ；p r o v i d e st h es e r v i c eo fd a t as t o r a g eb yd a t al e v e l t h i sa r t i c l ef o c u s e s o nac o m p o n e n t - b a s e dn - t i e rd i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r e ，嬲w e l la sb o wt ou s et h ea d v a n c e d c o m p o n e n t - b a s e dd e v e l o p m e n tm e t h o d sa n dm i d d l e w a r et e c h n o l o g y ，i no r d e rt or e a l i z ee a c h k i n do fs e r v i c el o g i ca n dd a t al o g i ca b o u tt h el o n g - d i s t a n c et e a c h i n gp l a t f o r m t h i sp l a t f o r m u n i f i e st h es t r u t sf r a m ea n dh i b e r n a t et e c h n o l o g yt op r o c e s st h ep a g el o g i ca n dt h eo b j e c t l a s t i n gw o r ki nt h ea p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n tp r o c e s s e s ，u s e st h ea j a xt e c h n o l o g yt or e a l i z et h e c u s t o m - m a d e 劬c t i o na n dp r o v i d e st h en o n - r e v o l u t i o nf r i e n d l ym a n a g e m e n tc o n t a c ts u r f a c e f o ru s e r s f i n a l l y ，t h i sa r t i c l et r i e st oa n a l y z ea n dd i s c u s st h i st e a c h i n gp l a t f o r m ss a f e t y m e c h a n i s m t h ed e v e l o p m e n tp r a c t i c ei n d i c a t e dt h a tu s e st h ej 2 e ef o u rc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y ， e n a b l e st h et e a c h i n gp l a t f o r mt oh a v et h es t r o n ge l a s t i c i t y ，t h ev e r s a t i l i 锣，t h ec o m p a t i b i l i t y a n dt h ee x t e n d i b i l i t y e a c hl e v e l ，w h i c hc a nc o n c e n t r a t et h es p e c i f i cr o l ea n dt h ef u n c t i o na n d p e r f o r mi t so w nf u n c t i o n s ，i sm u t u a ln o n - i n t e r f e r e n c e 。t h i st e a c h i n gp l a t f o r m , w h i c hu s e st h e b sp a t t e ma n dt h ec l i e n ts i d eo n l yn e e d st h eb r o w s e rt ob ep o s s i b l et or e a l i z et h en e t w o r k t e a c h i n g ，o p e r a t e sc o n v e n i e n t l ya n ds i m p l y k e y w o r d s ：r e m o t ee d u c a t i o n j 2 e e c o m p o n e n ta j a x r b a c t h e s i s ：a p p l i c a t i o n r e a s e r a c h 姿柳技太学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：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 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：谢尺鹏日期： 2 0 口君6 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。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电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 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。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待鹪密后适用本声明。 学位论文作者签名：韵寻l 习鹛 指导教师签名： 2o og 日 佑 鉴月 哺 6 ，、年 1 绪论 1 1 研究背景及意义 l 绪论 信息社会的到来，使人们对知识的更新越来越迫切，人们也越来越认识到终身学习 的必要性，而信息社会的飞速发展和互连网的迅速膨胀使远程教育成为一种趋势，远程 教学系统是一种同时异地或异时异地进行的计算机网络和多媒体技术相结合的新一代 教学技术。远程教学，使广大受教育者可以突破传统教育在教育资源( 师资、教材利用、 实验和演示设施等) 和教育方法( 统一进度、集中式和单向传授) 等方面的限制，受教育 者可以根据自己的业务水平和时间情况安排自己的学习计划和学习进度，实现传统教育 无法做到的“个性化教育，同时由于多媒体技术的运用，教学过程中能充分利用文本、 图形图像、音频和动画等多种媒体进行交互，从而激发学习兴趣，提高教育质量。目前， 信息网络化的热潮正在影响着教育行业，人们普遍认识到，把信息技术应用于教育，将 极大的促进教育的发展，打破传统的教育方法。现代教育技术的应用，教育手段的更新， 必然对传统的教育教学方法、教育观念、教育思想产生一种冲击，带来深刻的变革，形 成新的教育模式，2 1 世纪的教育面临着现代科学技术和社会信息化的严峻挑战，同时也 为教育的改革发展提供了千载难逢的机遇【l 】，在这种情况下，高等教育的需求极为庞大， 网络高等教育的发展可谓适逢其时。 d e s m o n dk b e g a l l 曾经给远程教育定义了如下要素【2 】：学生和教师在地理上是分开 的，不是面对面的；政府教育部门对教育机构的资格认证；应用现代通信技术，提供双 向的交互功能；学生可以随时随地上课，它的最大特点就是远程和交互。 现代远程教学手段的主要特点是教师和学生能够实现跨越空间进行实时或非实时 的交互，这是现代远程教学与传统教学最显著的区别，也是现代远程教学的趋势所在。 现代远程教学具有的优点如下1 3 j ： ( 1 ) 形成虚拟团队社群，推动知识管理 ( 2 ) 善用网络特性，掌握学习资料 ( 3 ) 记录所有学习的过程，易于评估 ( 4 ) 提高学习资料再利用率 ( 5 ) 让学习不受时间和空间的限制 跨越学习的时空障碍。通过网络，传统的时间与空间不再约束教师的讲授和学生的 学习。教师的讲授和学生的学习可以在不同地点同时进行，老师与学生之间可以进行充 分的交流。 实现个性化学习。在现代远程教学网络中，学生可以充分发挥自主学习的主动性、 西安科技大学硕士学位论文 积极性和创造性，无需接受传统的线性学习流程，能够根据自己的需要自由地安排学习 计划、选择学习内容、享受完全个性化的学习，彻底掌握学习的主动权。 有利于教学资源的共享。将优秀的教学资源设置在网上，使每个愿意学习的人都能 得到它，这是对知识资源的最优化利用，并使得效益最高。根据已实施远程教育的国外 高校估计，利用现代远程教学模式的教学可以使学校节省4 0 札5 0 的经费，可以提高学 习效率8 0 ，可以向学生多提供3 0 9 6 的课程。 信息技术的发展带来教学的变革，网络教学成为远程教学的主要形式；信息技术尤 其是网络和通信技术的迅速发展，计算机应用的进一步普及和深入，必将给2 1 世纪的教 学带来一些根本性的变化 4 1 。为了满足全民教育和终身教育的需求，同时追求教育投资 的最优化，世界范围的教育者都认为必须大力发展其它多种教育模式，作为课堂教育的 有效补充，弥补课堂教育的不足。而另一方面，真正有效的授课又必须有学生之间和师 生之间的相互交流。基于w e b 的远程智能教育是网络时代新的教育形式，它可以利用丰 富的网络教学资源，为学习者提供各种形式的教育教学活动。而近几年内，i n t e r n e t 的 广泛使用，各种基于w e b 的远程教育系统的开发、传送和教学考核工具的问世，都使网 络教育中生生之间、师生之间的交互成为可能，成为辅助网络远程教学的重要组成部分。 要实现终身教育，需要远程教学平台的建立和不断完善；在现代信息社会中，由于 知识更新速度的加快，要在激烈的竞争中立于不败之地，只有尽快掌握先进的前沿技术， 只有通过不断的学习，终身学习，考虑到时间，空间及经济的问题，建立远程教学就应 运而生，在本教学平台中，由于教师和学生在地理位置上的分离，没有了教师面对面的 解释和演绎，学习者必须从听众变成索求者，自主进行深入思考和学习。而在自主学习 中，不可避免地要碰到各种疑难问题，由于学生数量众多，教师受到时间和精力的限制， 根本无法及时地回答学生提出的所有问题，由此将会造成学生知识掌握上的缺陷和漏 洞，从而影响学习者的学习积极性和主动性。人们在对信息进行处理时，也像通讯中的 编码与解码一样，必须根据自身的需要进行转换和加工 5 1 1 6 1 ，建立远程教学平台，它能加 强教师和学生的交流，帮助学生明确问题的所在和获得自己真正需要的答案信息方面具 有不可或缺的作用。只有解决好教学平台问题，才能有效地发挥远程教学的优势。因此 必须建立一套高效的、科学的、智能化的教学平台来支持大规模网络学习。 1 2 国内外研究动态及发展趋势 1 2 1 国内外的研究现状 国外远程教学的研究开始于八十年代初期，在经过二十多年的发展，已经形成了比 较先进的网上教学体系。我国在网上教学平台的构建起步较晚，近几年，各个高校根据 本校的学科优势和教学特点，建立了一批高质量高水平的网络资源库，实行了教学资源 2 1 绪论 共享，因此出现了一大批高质量的教学课件和网络教学课程。 但是，从我国目前的情况来看，优质的教学资源仍存在结构性的短缺，标准化的问 题还没有得到根本解决。尤其是在“为各类社会成员提供多层次、多样化的教育服务 上做得远远不够，远程教学本身需要开放的学习环境、灵活的学习时间、不同层次的普 及性、因知识更新而产生的终身服务性以及教育资源的共享性，但大多数课程仍然采用 课堂教学模式，大大地制约了继续教育的发展，浪费了宝贵的社会资源。 1 2 2 远程教育的发展趋势 远程教育的初始阶段是应用印刷技术的通信学习模式( c o r r e s p o n d e n c em o d e l ) ；其 次是综合应用印刷、音频、视频技术的多媒体学习模式( m u t i m e d i a m o d e l ) ；再次是应 用同步沟通电信技术的远程学习模式( t e l e l e a m i n gm o d e l ) ；现在许多大学的远程教育系 统己开始进入应用互联网在线传输技术的柔性学习模式( f l e x i b l el e a r n i n gm o d e l ) 其构 建为向学生( 学员) 提供广泛获取信息和教学沟通技术的机会；跟踪学生的学习活动和评 价学生的学习成果：在教学核心过程中集成使用信息技术和现代教育技术：自动存储教 学过程中产生的相关知识和更新知识数据库，自动应答学生学习中提出的问题；随着 分布计算系统以及高性能计算机和高速网络的发展，计算机从传统的问题求解，执行一 定的运算，向帮助用户进行交互并支持协同工作的方向发展1 7 j 。根据社会需要把专业和 课程及时引入信息世界，引导学生的学习方向，以信息技术和现代教育技术作为远程教 育战略规划和资源配置决策的依据。因此我们有必要建立一套符合远程教育特点的、智 能性强的、交互灵活的、资源共享程度高的现代远程教育系统【8 】。最终实现融合自动技 术的目标。 1 3 本文研究的目的和意义 在我国，远程教育发展十分迅速，有很多网校相继开通，但和发达国家相比，我国 的现代远程教育不但起步较晚，而且基础设施条件较差。尽管经过多方努力，我国现代 远程教育在短短的几年内从无到有取得了长足的发展，取得了一些成果和经验，但和先 进国家相比，无论在技术措施，还是在体系结构方面都存在一些问题t 9 l 。 ( 1 ) 缺乏标准 缺乏衡量软件质量、性能、用户使用界面等方面的标准，导致开发者几乎可以随心 所欲，而使用者无所适从；另一方面，由于不同的开发平台性能差异极大、不同开发者， 甚至是同一开发者推出的不同的产品之间都有很大不同。对于学习者来说，为了学习不 同开发者的产品，或同一开发者的不同课件产品，需要不断更换或维护自己的软硬件平 厶 口o ( 2 ) 交互性差 3 西安科技大学硕士学位论文 良好的交互性能是现代远程教育能够取代传统远程教育的重要因素之一。现代远程 教育应不仅仅提供资料和实现网上阅读，而是更应注重于学习中的交流、讨论。但日前 几乎所有的远程教育系统在交互性，特别是在学生和教师之间的互动性能方面还有许多 不足，基本停留在资料传递阶段。 ( 3 ) 个性化差 网上教育和课堂教育最显著的不同之一，或者说最具吸引的特点之一是可以实行个 性化教育，不但学生可以按照自己的兴趣、爱好、时间等自主的安排学习进度、选择学 习内容，而且教师也可以根据学生的基础、能力等因素提出相应的建议。而现在绝大多 数的远程教育系统不具备这方面的能力，基本上只是课堂教育的翻版。 ( 4 ) 系统能力弱规模小 大多数的远程教育系统在可扩一充性、网络负载均衡和请求响应等方面的能力不同 程度存在问题。 ( 5 ) 低水平重复开发 我国软件产业发展缓慢的重要原因之一就是低水平重复开发、缺乏长远的发展目标 和具有较强操作性的规划。而现在的远程教育系统也存在着这个问题，缺乏平台级产品。 针对以上不足，结合现在远程教育的实际，并综合参考国外著名远程教育系统的基 础上，本文认为现代远程教育系统应至少具备以下能力： ( 1 ) 方便的开发工具，使网上教学者能轻易地在短时间内按统一的模式、标准和界 面开发所有学生认可的教学系统，以便提高教与学的效率。 ( 2 ) 多种实时的交互技术，以方便学习和交流。 ( 3 ) 支持多种格式的多媒体技术，使课件内容可以更加丰富多彩，提高学生学习的 兴趣和主动性。 ( 4 ) 分布式的网络设计方案，系统应具有较好扩展性，满足不同规模的应用。 ( 5 ) 有效的用户安全认证技术。 ( 6 ) 为教学或学习而设计的网上学习工具。如讨论区、聊天区、作业系统、成绩评 分系统。 ( 7 ) 详细的学生使用情况统计和分析功能，通过对学生来源、访问时间、访问频率 等内容的统计分析进行课件的管理。 总之，远程教学平台的开发既要适应现实的需要，又要考虑到潜在的需要、发展的 需要，要有前瞻性和可扩展性。远程教学平台应将开放教育的管理思想融入教育管理系 统中，通过教育管理系统的运行，能够引导、规范管理行为，早日实现远程教学信息的 集中管理、分散操作、信息共享，完成数字化、智能化、综合化的教学办公，本文论述 了采用j 2 e e 四层结构来设计开发新型教学管理系统的思路与方法。目标是在最大程度上 弥补传统技术的不足，建成一个真正完整统一、技术先进、高效稳定、安全可靠的基于 4 1 绪论 j 2 e e 的远程教学管理平台架构，并为进一步实现功能完善模块的远程教平台打下良好的 基础。系统集远程教学管理工作自动化和信息化为一体，应用灵活；在为远程教学管理 有关部门提供优质、高效的业务管理和事务处理功能的同时，采用安全可靠的控制技术， 及时、准确地采集和传输信息，建立完备、可靠的远程教学信息处理系统；同时对各功 能模块实现统一的信息浏览、成绩管理以及基本信息的共享，为访问者提供全面及时的 信息和数据。借助于远程教学平台管理系统的建设，可以实现从有限空间内的手工管理， 到无限空间内的电子化管理的转变。它不仅将完成现实与虚拟之间的沟通，保证整个教 育系统业务工作的完备性和数据信息的一致性，同时能够提高远程教育体系的管理水平 和效率。教学系统及教学管理系统的质量共同决定着教育的质量，它们的先进性共同决 定着教育的先进性。所以，分析、设计和实现一个先进、严整、完善的教学管理系统是 非常必要和有意义的： 第一，现代远程教育管理平台的建立，有利于规范和繁荣远程教育。一个良好的现 代远程教育管理平台不仅能为管理提供便利，更重要的是方便学生学习。管理的现代化 必定带动现代远程教育的规范化，必定带动现代远程教育的繁荣。 第二，现代远程教育管理平台的建立，为凝聚学院和教学总站之间、教师之间以及 学生、技术支持人员、课程开发人员、教务人员和上级管理部门之间的关系创造了条件， 提高了工作效率，使管理更加透明化、规范化。 第三，现代远程教育管理平台将为学生提供高效、优质的学习支持服务。远程教学 师生相对分离，学生主要通过网络环境中的媒体资源和学习支持服务获取知识、提高能 力。 第四，现代远程教育管理平台的建立，将为构筑终身教育体系具有重要意义。管理 平台详细的记录了学生的学习档案信息，将为学员提出忠实可靠的建议，并服务于学员 终生。 第五，现代远程教育管理平台的建立，为我国现代远程教育的国际化制造了前提条 件，管理平台的建立为远程教育管理的规范化迈出了重要一步，拥有了该平台将节约大 量的人力、物力和财力。 1 4 本文研究的主要工作 当前w e b 应用技术层出不穷，各种开发语言和模式五花八门，它们丰富了w e b 技术 的内容，也给w e b 开发人员带来了新的挑战和困惑，本文针对远程教育的具体特点，合 理组织教学资源，构建远程教学及管理平台，本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 研究基于组件的分布式n 层体系结构。j 2 e e 是分布式对象体系的典范，基于 j 2 e e 的w e b 应用不仅使得开发程序更快速，发布应用更容易，而且其中还包含有深刻的 软件工程思想，例如可将功能抽象成接口，如何实现程序的模块化和组件化，如何打包 5 西安科技大学硕士学位论文 应用程序和发布等。此外，j 2 e e 与m v c 的自然结合更让二者发挥了各自的长处。通过 对j 2 e e 及其相关技术的研究，可以对w e b 应用体系有更深刻的认识。 ( 2 ) 根据j 2 e e 的四层架构体系和分层设计思想，设计一个可扩展的远程教学平台。 该教学平台的客户层提供简洁的人机交互界面；w e b 层响应用户请求；应用服务层完成 计算和逻辑处理；数据层提供数据的存储服务。研究分析如何利用当前先进的基于组件 的开发方式和中间件技术，来实现远程教学平台的各种业务逻辑和数据逻辑。 ( 3 ) 采用a j a x 技术实现个性化定制模块。通过a j a x 异步模式，优化了浏览器和服务 器之间的传输，减少不必要的数据往返和带宽占用，最终在网页中实现丰富友好的用户 界面，带给用户无刷新的远程教学平台高速视觉体验。 ( 4 ) 探讨远程教学平台的安全认证机制。 1 5 小结 本章主要介绍了远程教育的概念及发展历程，给出了远程教育的特点和研究的目的 及意义，在详细分析了国内外远程教育研究现状的同时，总结了远程教育未来发展的趋 势，给出了本文研究的主要工作。 6 2 组件模型与j 2 e e 技术 2 组件模型与j 2 e e 技术 2 1 组件模型 组件模型是为开发者定义软件组件而建立的体系结构和a p i 集，使开发者可通过软 件组件的动态组合来建立应用系统。组件模型由组件与容器两种主要成份构成。组件是 具有可重用特性的基本软件部件。容器用于存放和安排组件，实现组件间的交互。容器 也可以作为另一个容器的组件使用。 目前分布式对象技术还处在工业标准形成阶段。它包括有o m g ( o b j e c t m a n a g e m e n t g r o u p ) 提出的c o r a a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 、m i c r o s o f t 公司提出 的组件对象模型c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 以及f l 了s u n 公司推出的e j b ( e n t e r p r i s ej a - v a b e a n ) 。这三个标准类似于组件运行的软总线。软件组件模型是关于开发可重用软件 组件和组件之间相互通信的一组标准的描述。通过重用已有的软组件，使用组件对象模 型的软件开发者可以像搭积木一样快速构造应用程序。这样不仅可以节省时间和经费， 提高工作效率，而且可以产生更加规范、更加可靠的应用软件。 软件组件应该具备以下几个特征【l o l ： ( 1 ) 自描述组件必须能够识别其属性、存取方法和事件，这些信息可以使开发环境 将第三方软件组件无缝的结合起来。 ( 2 ) 可定制一个典型的图形方式环境，软件组件的属性可以通过控制面板来设置。 ( 3 ) 可集成组件必须可以被编程语言直接控制。组件可以和脚本语言连接或者与从 代码级访问组件的环境连接，这个特性使得软件组件可以在非可视化开发项目中使用。 ( 4 ) 连接机制。组件必须能产生事件或者具有让程序员从语义上实现相互连接的其 它机制。这意味着程序员可以很容易地向按钮添加代码，使点中按钮就可以影响其它组 件的动作。 下面简要地对c o r b a 、c o m d c o m 和e j b - - - 种典型的组件模型进行分析比较。 2 1 1 公共对象请求代理体系结构( c o r b a ) 公共对象请求代理体系结构【l l 】( c o r b a ) 是一个语言和平台中立的规范体，它用 于建立分布式对象应用程序。c o r b a 是通过一组标准描述的，这些标准是由一个称为 对象管理组织( o m g ) 的组织创建的。 c o r b a 代表着一种标准的模型，利用它可以创建能够发布给远程客户的对象和组 件。c o r b a 使用了一种标准的通信模型，利用这种模型，以异构的语言实现并且运行 在异构的硬件和操作系统平台之上的客户和服务器可以进行交互。 7 西安科技大学硕士学位论文 c o r b a 应用程序以这样一种方式建立：应用程序与通信代码的细节大体上是隔离 的。事实上，c o r b a 应用程序是这样定义的：从c o r b a 客户的角度来讲，c o i m a 服 务器的分布式本质可以是完全透明的。公共对象服务规范( c o i m as e r v i c e s ) 、公共设 施体系结构( c o r b af a c i l i t i e s ) 和c o r b a 业务对象都是建立在c o r b a 之上的标准，它 们提供了十分丰富的分布式通信服务和框架。c o r b a 接口定义语言( i d l ) 提供了一个 中立的语言机制，它利用已经存在的一些把i d l 映射为j a v a , g 把j a v a 映射为i d l 的标准来 定义分布式对象接口【1 2 1 。c o r b a 对象现在有能力通过引用或通过值的方式被传递。 c o r b a 组件模型的底层结构为o r b 。一个c o r b a 组件采用i d l 进行描述。c o r b a 提供了i d l 到c 、c + + 、j a v a 、c o b o l 等语言的映射机制i d l 编译器。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 并1 c l i e n t 程序。图2 1 展示了c o r b a 组件模型。 c l i e n t s c r v e r s t u bs k c l e t o n i d l 编译器 o r b 图2 1c o r b a 组件模型 c o r b a 同时提供了一系列的公共服务规范一c o s s ，其中包括名字服务、持久 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组件。此外，c o r b a 还针对电信、石油等典型的应用行业提 供了一系列的公共设施。 c o r b a 是一种语言中立的软件组件模型，可以跨越不同的网络、不同的机器和不 同的操作系统，实现分布式对象之间的互操作。 2 1 2m i c r o s o f t 的c c o m 组件模型 m i c r o s o f t 的组件对象模型( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，c o m ) 和分布式组件对象模 型( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，d c o m ) 分别提供了建立依赖于w i n d o w s 平台 的非分布式组件和分布式组件的方法i l 习。基于j a v a 的d c o m 客户和服务器可以被建立并 且位于m i c r o s o f tj a v a 虚拟机( m s m ) 内。m s j v m 提供了对二进制c o m 和d c o m 库的 链接以及与w i n d o w s 平台的交互。 m i c r o s o f t 弓i 入了组件对象模型c o m ，形成了c o m 对象之间实现互操作的二进制标 8 2 组件模型与j 2 e e 技术 准。c o m 规定了对象模型和编程要求，使c o m 对象可以与其它对象相互操作。这些对 象可以用不同的语言实现，其结构也可以不同。基于c o m ，微软进一步将o l e 技术发展 至) j o l e 2 。其中，c o m 实现了o l e 对象之间的底层通信工作，其作用类似于c o r b a 0 r b 。 不过此时的c o m 只能作用在单机w i n t e l 平台上。在o l e 2 中，也出现了我们今天熟知的 拖放技术以及o l e 自动化。 同时，微软在v b 中引入了可以嵌入任何可视组件的通用模型v b x 。v b x 的主要局 限在于它并不是一个开放的结构，也没有为第三方软件开发商提供v b x 集成的标准。最 后，微软将上述思想集中在一起，以c o m 作为组件通信框架。v b x 也发展为o l e 控件 o c x 的形式。d c o m 是c o m 在分布式计算方面的自然延续，它为分布在网络不同节点 的两个c o m 组件提供了互操作的基础结构，而所有以o l e 为标志的技术如今也已挂上了 a c t i v e x 标志【1 4 1 。 d c o m 是m i c r o s o f t 与其他业界厂商合作提出的一种分布组件对象模型( d i s t r i b u t e d c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，其发展经历了一个相当曲折的过程1 1 5 1 。d c o m 起源于动态 数据交换( d d e ) 技术，通过剪切粘贴( c u t p a s t e ) 实现两个应用程序之间共享数据 的动态交换。对象链接与嵌入o l e 就是从d d e 弓 伸而来的。图2 2 显示了d c o m 体系结构 的一个高级视图。在d c o m 的客户端，d c o m 客户与d c o m 库通信以创建d c o m 对象接 口的一个实例。d c o m 库接着查询w i n d o w s 注册表提取如何创建和寻找这个对象的信 息。这一信息可以使d c o m 库与服务控制管理器( s e r v i c ec o n t r o lm a n a g e r ) 进行交互。 d c o m 库查询服务控制管理器以激活一个远程d c o m 对象实例。然后服务器端的服务控 制管理器使用d c o m 库创建被请求对象的一个实例。 c l i c n t - s i d cd c o m s c r v c r - s i d cd c o m i d c o m c l i e n t ll d c o m s e r v e r l d c o m 厂 i n t c r f a o e m j c r o s o nd c o m r 每s 奶， l t b r a r i 上 d c o mm i c r o s o n l i b i l r i e s r e g i s t r y d c o mp r o x y d c o m s t u b t i r s p 。c a n d li 訾1 卜 一i 一一i il 工 i 一溢谢一l l r s e c i p e 谢a n 够d i t t c l p i ps u a c i m t c p i p i 图2 2 d c o m 体系结构 d c o m 开始提供远程访问和分布式计算以及对象回收机制，让c o m 组件模型能够提 供企业级计算的能力【1 6 l 。不过在d c o m 的时代，客户端仍然是通过p r 【y s t l l b 直接和 c o m 对象互动，还未达到像e j b 组件模型一样由虚拟服务器控管，以提供系统服务等功 9 西安科技大学硕士学位论文 能。但是m i c r o s 0 r 很快的在m t s l 0 中正式加入了这个功能，至此c o m 组件模型才能够 顺利的加入企业核心服务，例如o b j e c tp o o l i n g ，r o l e b a s e d 安全权限和事务管理等功能。 严格的说在m t s 出来之后，c o m 组件模型才有资格成为关键性系统的核心组件模型， 也因为m t s 才有后来的m i c r o s o f td n a 架构。在w i n d o w s2 0 0 0 中m t s 正式成熟演进到了 c o m + i 0 ，除了把m t s 调整的和操作系统更契合外，最重要的进步是把执行效率大幅提 升。 d c o m 实际上是一个自底向上增长的组件模型。也就是说，d c o m 是从c o m 发展而 来，c o m 是从o l e 发展而来，它们都是从当前的w i n d o w s 平台体系结构发展而来。c o m 提供了一个组件模型，d c o m 允许用户建立m i c r o s o f tw i n d o w s 平台相关的分布式服务， 所以，d c o m 客户和服务器对w i n d o w s 平台就有一个双重的依赖。从c o r b a 的观点来看， 我们可以粗略地说，a c t i v e x 控件与d c o m 的关系相当于c o r b a 组件与o r b 的关系。当 然，按照微软一贯的产品开发逻辑，微妙的思想都退到了幕后，提供给开发者的是一个 以w i z a r d 方式生成各种应用的可视化开发环境。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 r ) 和消息队列服务器m s m q ( m i c r o s o f tm e s s a g e q u e u es e r v e r ) 。前者与c o r b a 对象事务服务目标类似，后者则是为了保证应用之间进行 可靠的消息通信和管理。此外，微软在网络安全方面也有自己的一整套实用的解决方案。 2 1 3s u n 的e j b 组件模型 按照s u n 和j a v a s o f t 对j a v a 的界定，j a v a 是一个应用程序开发平台，它按照高性能、 可移植、可解释的原则，提供面向对象的编程语言和运行环境。j a v a 计算的本质就是利 用分布在网络中的各类对象共同完成相应的任务【1 7 】。例如j a v aa p p l e t 可按用户的需求从 服务器上动态地下载到客户机的浏览器上，完成h t m l 页面的动态变化。 j a v a 对于软件组件的观点与c o r b a 中的组件观点存在一定的区别。在c o r b a 中， c o r b a o r b 相当于一根软总线，组件可以即插即用。也就是说，从c o r b a 的观点看来， 所有组件的地位相当，完全是一种平行的关系。而在j a v a 中，软件组件是能够进行可视 化操作的可重用软件，它满足一定的特征要求，并可以根据需要进行定制和组装。 j a v a 的软件组件称为j a v a b e a n s ，或者简称为b e a n 。按照j a v a s o f t 给出的定义，b e a n 是能够在构造工具中进行可视化操作的可重用软件。j a v a b e a n s 的组件模型包含组件和容 器两个基本要素，这一思想在a c t i v e x d c o m 技术中同样存在。作为一种典型的组件模 型，j a v a b e a n s 具有属性、方法、事件、内省、定制和持久性等6 个方面的特征【1 8 1 。其中 前3 种特征( 属性、方法、事件) 是面向对象的组件必须满足的基本要求，属性和方法 保证b e a n 成为一个对象，而事件可以描述组件之间的相互作用以及组件与容器之间相互 感兴趣的事情。通过事件的生成、传播和处理，组件相互之间关联在一起，共同完成复 杂的任务。后三种特征( 内省、定制和持久性) 主要侧重于对j a v a b e a n s 组件性质的刻画。 1 0 2 组件模型与j 2 e e 技术 内省用于暴露与发现组件接口。使用内省机制，可以使组件的使用者了解到组件的属性、 方法和事件。由于一个组件通常是具有一定性质和行为的对象的抽象，它往往有很大的 通用性。为了在一个具体的应用环境中使用组件，必须对组件进行定制。j a v a b e a n s 的定 制通常在一个可视化生成工具中进行，通过组件的内省机制，发现组件的属性、方法和 事件，然后利用生成工具提供的属性编辑器实现定制。持久性是将组件的状态保存在永 久存储器中并能够一致恢复的机制。j a v a 通过序列化( s e r i a l i z e ) 实现定制组件的永久性 存储，通过反序列化可以实现组件状态的恢复。 j a v a b e a n s 组件的本地活动是在与其容器相同的地址空间内进行的。在网络上，j a v a - b e a n s 组件可以以三种方式进行活动，图2 3 给出j a v a 三种网络访问机制。 图2 3j a v a 三种网络访问机制 j d b c 使b e a n 组件能够访f 司s q l 数据库。b e a n 可以实现给定数据库中的表操作，完 成相应的业务逻辑；j a v ar m i ( 远程方法调用) 使分布在网络不同地址上的两个组件之 间实现互操作。组件之间的调用方式采用经典的c l i e n t s e r v e r 计算模式；j a v ai d l 是一个 j a v a 版的c o r b a o r b 1 9 1 。通过j a v ai d l 可以实现一个j a v a b e a n s 和一个c o r b a 服务之间 的互操作。基于j a v ai d l 的j a v a 组件互操作模型完全等同于c o r b a 的思想，只不过具体 的编程语言采用j a v a ，而c o r b a o r b 选择了j a v ai d l 。 远程方法调用机制i t m i 是构成j a v a 分布对象模型的基础结构。r m i 系统包括代理 框架层、远程