（计算机应用技术专业论文）基于三层cs技术的数学化人口管理系统的设计与实现.pdf

中南大学硕士学位论文 基于三层c s 技术的数字化人u 管理系统的设计与实现 摘要 9 0 年代计算技术最引人注目的进展之一是计算环境从集中走向分布，在此 过程中，分布式网络计算的概念被提了出来，它是对传统计算模式的一次变革， 其最大好处是实现了数据分布和计算分布的高度结合。在众多分布式计算模式 中。多层客户服务计算模式更是一枝独秀，它已经越来越多的被应用到分布式应 用系统的实践中。多层分布式应用系统是在大型应用中被广泛采纳的结构方式， 无论从灵活性、可扩展性还是运行的高效性等几个方面上看，都有传统系统无法 比拟的优势。因此很值得我们去研究。 本文围绕构建分布式应用系统的设计原则，介绍了多层分布式应用系统的各 种设计方法，并着重探讨了多层分布式应用技术在数字化人口管理信息系统中的 具体实现：本文同时介绍了该系统实现中的一些关键技术，并对系统开发中不容 忽视的问题性能优化和安全机制进行了特别阐述。 文章从课题的背景入手，简要概述了计算机网络计算模式的演化过程。指出 了传统c s 模式的固有缺陷，同时介绍了开发多层分布式应用系统的方法、设计 原则和实现技术：在阐明数字化人口管理系统的总体框架和设计方案之后。详细 介绍了运用统一建模语言叫m l ) 为系统建模、辅助系统分析的过程；详细阐述了 基于三层分布式应用系统的应用服务器和客户端在d e l p l l i 中的具体实现方法： 探讨了数字化人口管理信息系统中的关键技术如图像处理、汉字拼音识别、分 布式数据库维护：另外，还对系统的性能优化和安全机制做了深入的分析和研究： 最后对所从事的项目开发工作进行了阶段性总结，并对如何提高多层分布式应用 系统的开发质量提出了一些个人见解。 关键词：三层c s 模式、m 【d a s 、i ，、安全机制、系统性能优化 。 ，南人学城卜学位论文 牡j层( s 拙术的敏，化人【j 鹊胖系统的改l j 正眦 ab s t r a c t i nt h en i n e t i e s ， o n eo fm em o s tc o n s p i c u o u sa d v a n c e si st h a t c o m p u t i n z e n v i m 衄e n ti st e n d i n gt o w a r d sd i s 伍b u n n gf i o mc e n t r a l i z i n g d u r i n gt 1 1 i st i m e ，t h e c o n c c p t i o no fd i s m b u t e dn e t 、r kc o m p u t i n gi sp u tf o n v a r di ti sa 仃a i l s f o m l i n 窟t o 廿l e 仃a d i t i o n a ic o m m n i n gm o d e l ，a n dm a l ( e sa9 0 0 dc o m b i m t i o nb e t 、e e nt t i ed a t a d i s m b u 血g 锄dc 砌州n gd i s 砸b 确n g m i i l t i t i e rc l i e m ，s e r v e ra r c h i t e c t u r e s 眦 m a r v e l o u sm 廿1 es om a n yd i g b u t i l l gc o m p u t i l 】幢m o d e l s ，溅c hh a sb nm o r ea 1 1 d m o 陀u d m l cm 姐y 咖l n i 击e rd i s 缸b u 血gs y s t e l i l s m 圳击町d i s m b u t 】h gs y s t 蛐i s a na r c h i t e c 眦1 a ti s 璐u a l l ya d o p t e di nm el a r g e s c a l e 印p l i c a ：t i o ns y s t e m c o m p a r c d w i t t lt h e 删i t i o n a lc l i e n t ，s e r v e ra r c l l i t c c t t l r e ，i th 嬲m o r ea d v a l t a g ei nt h en e x i b i l i 舛， e x p a i 塔i b i l i t ya n de f f i c i e n c y s oi ti sv e r yw o n hf b ru st or e s e a r c h a c c o r d i l 瑁t ot l l ed e s j g np 曲c i p l eo fr e a l i z i n gd i s m b u t i l l ga p p l i 咖o ns y s t e m ，m e p 印e ri m 州l l c e sa l ll ( i n d s o fd c s i 印m e t i l o d so fm u l t i t i e rd i s 啪b u 血gs ”t e m ，锄d e m d h a t i c a l l yd i s c u s s e st l l ec o n c r e t e 曲p l 锄e n t i l l go ft l i em 山d 石盯d i s 砸b u 血g a p p l i c 撕o nt e c l l n o l o 斟i n 吐l cd i g 眦r e s i d e l l tm i s i t a l s 0d i s c u s s e s 也ek e y t c c h n o l o 百e so ft l i i ss y s t e m 锄de s p e c i a l l ye x p o u n d ss e c 嘶t y 姐do p t i i n i z 撕o no ft l i i s s y s t 哪，砌c hs 1 i o u l d tb c 眦g i 删i nl h e 盯s i c md c v e l o p m c n t t h i sp a p e rb e g 童n sw i t l lt h es o u r c ea n df e 鼯a f c hs i t i 壕t i o no fl b em l a l c ds u b j o 出 ab r i e fl l i s t o r yo ft h ee v o i v c m e n to fn 娟o r kc o m p u t i i l gi sp m 鸵n t e da n di i l ：h e f e d d e f 曲t so f 订a d m o n a lc sm o d ca 他p o i i l t c do u t na l s oi i 山例u c e st l l em 如o d ， p 血c i p l e 姐di l p l e m e 施n gt e c 量l | 1 0 l o g yt o 槽a l i z em i l l d 砸e rs m 托m 托a 血e ri i l 乜d d u c i l l g t l l em a i f l 劬m 鼯a i l dd e s i g ns c h 锄e0 f 也ed i 西t a ：ir e s i d e n tm i s ，“p 北s e i 】【乜m e p r o c e d u r ；eo f s ”把mm o d e l i i l gl l s i | 1 9u 1 伽。t 0a n a l y s i st h es y s t e m i ta l s oi l l m n i i m t e st h e c o n c r c t em c t h o di nt l l ed e l p l l it 0i 玎1 p l e m e n tt h em i d d l e t i e ra n dc 】i 髓t a t 吐1 es 锄e 廿m e ，s 鲫ek e yt 。c b l l o l o g i 髂u s e di i l 坨s y s t 锄h a _ v eb e c n 啪b o l d i c di i lt h ep a p e r ，m c h a si i i l a g cp r o c e s s 抽g ，c h i n e c b a 馏c t e f s 印d l i i l gr e c 0 鲥石o na i 试1 l i en l a i n t e 呦c eo f t h ed i “b u t ed a 诅b a s e i na d d i t i o 玑i tm a k e sad e e p 陀s e a r c ho ns e c u r i t ya n d o p t i m i z a t i o no ft h i ss y s t e m a tl 船t i ts 咖a r i z e st l l er c s e a r c hr c 锄i t s 孤dp u t s f o ，捌s o m ev i e w p o i n t so nh o wt o 岫p m v es o 行w a r eq u a l i t yo ft l l em i l l t i 撕e r d i s m b 岫gs y s t e i 璐 k e yw o r d s ： 3 c rc sm o d e ，m 【d a s ，u h 也，s 血哆s y s t 咖，s y s t e m 叩t i m i z a t i o n 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 1 1 引言 第一章绪论 人口信息资源是人类社会最宝贵的基础资源，是国家制定与实施各项政策、 法规和指导经济建设的重要依据。人口信息的现代化管理程度反映了一个国家的 管理水平。是社会发展和文明进步的表现。 改革开放以来的经济转型期，我国实行以居民身份证等证件为载体与本、表、 册相结合的静中有动的管理，但并未摆脱劳动密集型模式，尚存一些亟待解决的 问题。如：部门分割，多头管理；多处办证，假证泛滥：盲区增加，影响治安； 手工操作，效率不高。 实施人口信息化管理的总体思路是：明确人口信息是重要的基础性、战略性 公共资源，目前这种利用率很低的状况是社会资源的严重浪费：明确人口信息化 管理要打破部门所有的格局由政府统一协调，综合管理，以实现规模效益和各 有关部门的共享效益：明确人口信息资源不仅具有政府管理和社会服务的价值， 而且具有极高的商业价值，在信息安全的前提下尽量开放人口信息资源，将促 进和推动社会公共信息的开发利用，启动庞大的信息服务产业和信息消费市场 形成新的经济增长点；明确2 l 世纪我国人口发展趋势，实施人口信息化管理既 是人口管理发展阶段的必然，也是一项极具前瞻性的工程。 另外，实施人口信息化管理不仅能够促进人口管理体制改革，提高人口管理 效率和信息资源的利用，还具有可以防伪、信息量大、便于为居民提供全方位服 务的优点，体现以人为本的管理思想。 本系统主要通过计算机和网络技术建设人口信息资源数据库。建立人口管 理职能部门之间信息共享和及时沟通与协调机制。实现人口信息资源的优化配 置，实现人口信息化动态管理。 1 2 课题来源及其现状 人口信息是非常重要的公安信息。近年来，随着i t 业在全球的发展和普及， 信息时代以不可抗拒的步伐来到了，为公安信息工作提供了全新的手段。树立“科 学技术是第一生产力”和“向科技要瞀力”的思想，实现公安信息管理与应用计 算化，已成为目前公安信息工作的主题。 信息时代的重要特点就是信息资源的共享。作为掌握着全面人口信息的公安 部门不但要使用好、管理好这些信息，更重要的是如何高效结合现有先进的数 据库技术、计算机网络技术等高科技力量去发挥这些信息的社会价值，使这些信 息具有较高的及时性、准确性、高效性等特点，充分为各项社会活动服务。 十多年来，经过全国各级公安机关领导、业务和技术人员艰苦奋斗人口信 息管理与应用计算机化工作取得了长足的进步。其中全国已有五亿多人口信息进 入计算机管理百分之八十以上地级市城区普及了派出所人l ： 信息计算机管理与 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的戴字化人口管理系统的设计与实现 应用系统；一大批城市已开始市、区级人口信息管理与应用系统一些城市已开 始从单机方式逐渐向网络化和综合化方向发展。 目前湖南省省厅建立了千万级人口信息和图像数据库( 存储人口数据3 0 0 0 万，图像8 0 0 万) 。全省已有1 8 0 0 多个派出所建立了人口信息管理系统，存贮 管理人口信息5 8 0 0 万，扫描人像2 5 0 0 余万，录入派出所工作对象信息8 0 余万， 有1 0 个地级市和2 3 个县分别实现了人口信息计算机派出所- 市县联网，“o 个县 市区建立了县级人口信息库并开通了到省厅的无底卡居民身份证传输网络。 但随着社会经济的发展。社会治安形势也有了很大变化各种社会和治安矛 盾日益突出，目前的人口信息管理模式和技术手段已不能满足要求即使己建立 了人口信息计算机管理的地区，存在许多不适应发展需要的问题。主要有： ( 1 ) 信息管理与应用大部分地区以单机或小规模同络为主。因而信息资源 没有在大范围内共享： ( 2 ) 各地区、城市或省份之间在人口信息计算机管理与应用的实现方式方 法上有较大差别，因而信息资源要在更大范围共享很难实现； ( 3 ) 现有的人口信息管理系统，软件功能单一，操作、维护、管理比较麻 烦，缺乏必要的开放性： ( 4 ) 社会的进步、业务的发展和开拓、技术的进步等提出了更多更新的人 口信息管理与应用需求。 为了加强户政管理，健全落实各项管理制度。提高户政系统办事效率，切合 实际，全心全意方便群众，突出长沙市2 0 0 0 年公安工作“重在管人”的工作中 重点，提出了开发人口信息综合管理系统。该系统包括常住人口管理系统、暂住 人口管理系统、工作对象管理系统、流动人口管理系统、三无人员管理系统等。 本课题来源于湖南省公安厅户政中心，是人口信息综合管理系统的一个子系 统，主要用于常住人口日常的业务处理。目前我省户政系统所使用的是吉林鸿达 公司开发的人口信息管理系统软件。人口信息是以文件方式保存人口数据和图 像数据由派出所、区县、地州市逐级上报，在省厅集中整理。 1 3 系统的设计目标 人口信息系统是公安综合信息系统的重要组成部分。本系统的目标是在地州 市、区县、派出所三级建立本地人口数据库( 含常住人口、暂住人口、工作对象) ， 并组成覆盖全市的三级网络架构，实现人口信息全市范围内的联网管理和查询， 最大限度地利用人口信息资源。 建立以分局为基本单位的办证中心，将原有的派出所常住人口、暂住人口业 务归并由办证中心管理办证中心作为人口信息管理系统的基础和源头它依托 网络对本地和上级人口数据库实现实时或延时维护，保证数据信息的及时、准确、 可靠人口信息的网络化管理是新形势下提出的新要求市、区县管理部门将直 接通过网络对人口信息完成相应的管理工作。 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的教字化人口管理系统的设计与实现 1 4 系统的设计原则 本系统应该符合国家和公安部对人口信息管理的基本政策和标准。符合“金 盾工程”中对公安综合信息系统的总体要求，达到以下设计原则： 1 系统建设的整体性 人口信息含常住人口、暂住人口、工作对象三个部分。系统设计中 以常住人口为主，同时也要考虑三者的关联与统一，以使其成为一 个有机的整体，发挥更大的效益。 人口信息系统又分为派出所、区县、地州市三个级别这三个层次 是互相支持、相互关联、不可分割的一个整体，系统建设中不能只 考虑其中的某一级，而要对三级进行统筹考虑。 2 系统建设的实用性和实战性 人口信息系统是公安综合信息系统中最庞大，使用率最高的一个系 统。同时在系统设计中，要注意提高系统的安全性和稳定性，并使其 易操作，易维护。 3 系统建设的先进性 计算机技术日新月异地发展以使许多原来很难实现或不能实现的目 标成为可能因此在系统建设中应尽可能地利用现有一些成熟的先进 技术来实现，以使系统具有更强的生命力。 4 系统建设的连续性 十多年来公安信息系统的建设已初具规模。因此在新系统的建设过 程中一定要注意对原有硬件资源、信息资源的保护和延用，避免重复 投资和人力、物力的浪费。 5 系统建设的开放性 把人口信息系统建设成为一个开放的系统，既是顺应计算机技术发展 的潮流，也是一种必然。人口信息系统不仅是一个独立的系统，同时 也是一个覆盖面很广、内容非常丰富、与其他公安信息系统有着千丝 万缕联系的系统，系统的开放性，将有利于系统的进一步扩充、完善 和相关系统的连接。人口信息系统的建设将成为整个公安综合信息系 统的基础。 中南大学硕士学位论文 基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 第二章多层c s 模式的开发技术 2 1 计算模式的演变 计算机系统经历了一个从简单到复杂，从低级到高级的过程。计算模式也经 历了主机批处理模式、哑终端，主机模式、以网络为中心模式、客户机服务器模 式。九十年代计算技术最引人注目的进展之一就是计算环境从集中走向分布，在 此过程中，分布式网络计算的概念被提了出来，它是对传统计算模式的一次变革 实现了数据分布和计算分布的结合，而多层客户服务计算模式更是其中的一技独 秀。 2 1 1 主机批处理模式 早期的计算机系统首先使用的是批处理模式。终端用户只能和计算机系统有 极少的交互，当计算机正在处理前一个批任务时，输入的数据被汇总成一批” 并被制成卡带，由操作者将之输入到主机。当主机处理完任务后就产生出结果送 给终端用户。这种批处理过程中没有用户交互，且用户一旦发现带子上哪怕有一 处错误就要重新来过，这往往要花费很长的时间。系统的资源利用率和工作效率 极低。 2 1 2 哑终端处理模式 在使用了分时系统后，用户就可以在终端上以交互方式提交作业，主机轮流 为每个用户作业服务。这种利于输入和显示信息而没有计算处理能力的终端叫做 哑终端“。 哑终端的出现给用户到主机带来了直接、现成的连接。用户不再等待计算机 处理任务，他们能够键入数据并开始自己处理数据了。但是因为哑终端没有计算 处理能力，用户为了对数据进行处理必须和主机相互交互，为了尽可能的使用这 种昂贵的计算机，一般采用多个作业集中到一台计算机上的集中处理方式，从而 使主机系统资源得到最大的应用。当用户等待主机轮流送给终端信息并和数据进 行交互时就导致了延迟。这时延迟下降至数秒到数分钟代替了批处理模式的几小 时甚至几天使工作效率得到了提高同时主机系统资源得到最大的应用。 2 1 3 以网络为中心模式 由于大中型机价格昂贵，而微型计算机的性能逐步提高和价格迸一步下降， 人们越来越希望用廉价的微型计算机代替大中型机系统，让用户的任务在不同的 微机上分布进行并能统一管理。随着电子计算机及其应用技术与通信技术逐步发 展，h 益密切结合产生了计算机网络，迎柬了以网络为中心的计算时代。 把几个p c 机与主机连接起来组成网络时主机上的资源就可以在这些网络 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 他p c 机通过网络访问服务器资源，当要查询数据库信息时，p c 机从网络上读 取要查询的全部信息。当要向服务器写信息时，p c 机要先独占数据库，并把数 据库信息读到p c 机上在指定的位置插入数据。然后把数据库送回服务器。由 于要配置多台处理机增大了硬件费用，同时减少了通信费用，提高了系统构筑的 灵活性，易于软件开发和维护，提高了系统的可靠性。 2 1 4c u 如t ，s e n 他r 模式 8 0 年代后期和9 0 年代初，随着数据库技术和局域网技术的发展，客户杌- ， 服务器( c l i 姻嘶憎，简称c ，s ) 结构应运而生严格地说c l i e n t ，s e 肼系统是 客户进程从服务进程中请求服务的一种计算方式，它是协同处理中一个较宽的领 域，很像是在系统间进行交互式计算。目前的c l i e 耐s e r v e r 体系主要有双层客户 机，服务器模式，三层或n 层客户机，服务器模式。 2 1 4 1 两层c - ，s 模式 两层客户机，服务器模式】在逻辑上划分为两层：前端和后端。前端的可执 行代码由按钮、菜单、g u i 窗体流、s q l 语句、数据验证等g u i ( 图形用户界 面) 元素组成。用户在此层上与p c 机进行交互后端进程则是s q ls e r v 盯或 0 嗽k 之类的数据库服务器后端数据库的内容包括数据表、触发器、引用一致 性定义、安全策略等元素。逻辑前端通常展开在基于w i n d o 、幅的客户工作站上， 而逻辑后端则展开在大的服务器计算机上，逻辑结构几乎总是物理结构一对一的 映射。其优点在于实现数据访问相当简单允许用很快的速度开发出应用程序。 在单层应用中，基本上没有层次的划分，但对于网络应用和分布式应用，就 需要将应用分为两个部分：客户端和服务端，从而形成两层的c ，s 结构。常见的 c ，s 结构的模型如图2 1 所示： 客户端 请求 服务端 l ( 用户界面和( 数据维护) l 业务逻辑) 饭同钴里 图2 1c s 结构模型 但在这种两层结构的模式中，仍然存在下列局限 夺难于管理前端的增强功能。 难于共享公用过程。 夺难于保证数据库安全性和应用程序安全。 夺用户不能开发自己的应用程序。 夺系统维护十分困难。 2 1 4 2 三层客户，服务模型 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 为了解决两层结构中存在的问题以及满足i n t 咖e t 月n 仃a n e t 的兴起对于企业 运作方式的转变的需要，人们提出了三层结构模型，如图2 - 2 所示： 客户层 ( 用户界面) 服务请求 请求结果 中问层 ( 业务逻辑) 服务请求 请求结果 表现层业务层 ( 用户服务)( 业务服务) 图2 2 典型的三层结构计算模式 服务层 ( 数据维护 和存储) 数据层 ( 数据服务) 三层客户机，服务器模型【4 - 5 6 】在两层客户机，服务器模型的基础上，增加了新 的一级。这一级位于前端和后端之间，专为商业规则提供了个明确的层次，它 封装了与系统关联的商业模型，并把它与用户表示层和数据库代码公开。在3 层结构中，客户层只提供应用的用户界面，它根据用户的操作调用相应的业务逻 辑，它永远不会直接访问后台数据库，也称为表现层：业务逻辑是应用系统的关 键所在，它负责处理所有的用户请求，并且把处理结果返回给表现层；服务器层 提供数据库支持，维护数据，也称为数据层 构建于三层结构上的三层应用系统，必须提供三个层次的服务：用户服务、 业务服务及数据服务。它们是逻辑上的分级，与网络上物理位置不一定相对应。 在三级环境中。单独的服务可在网络上进行通信，任何服务都可分布到任一台计 算机上：不同的服务可在不同的操作系统上运行；全部三级服务也可在同一台计 算机和操作系统上运行。 用户服务是三层客户机服务器模型的第一级，相应服务称为客户应用程序， 其功能是为用户提供商业服务的图形界面，确保业务服务能提供所需的业务处理 能力，并且使用户与应用系统紧密地结合起来，以处理各项业务。它有助于用户 完成下列工作：将商业服务作为一个整体来理解和高效地定位商业服务。 商务服务是三层客户机服务器模型新增加的一级是联系用户服务和数据 服务的桥梁。其主要功能为：执行商业策略( 商业策略指限制和控制商业服务流 程的规则) 和封装商业模型并把该模型表述给客户应用程序。由于商业服务执行 组织的商业策略，维护第三级中数据服务的一致，使客户应用程序从复杂的原始 数据服务中分隔出来。 数据服务是三层客户机，服务器模型的第三级，它定义、维护、访问和更新 数据，并管理和满足业务服务对数据的请求。 多层应用结构的优点在于：层次结构清楚、维护和管理简单。 2 1 5b m w s e r ，s e r v e r 模式 b s 结构是在传统c s 结构的基础上发展起来的适用于分布环境的新型网络 计算模式。b s 结构把c s 结构的服务器端进一步细化，分解为一个应用服务 器( w e b 服务器) 和一个或多个数据库服务器。b s 结构模型如图2 3 所示。 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系绩的设计与实现 图2 3b s 模式结构 第一层是表示层，即、e b 浏览器层，主要完成用户接口功能。用户在客户 端使用浏览器由统一资源定位器叫n i f o m e sr c s o u r c cl o c a t o r ，u r l ) 指定w e b 服 务器地址，并提出服务申请，w e b 服务器根据用户的申请用h r t p 协议把所需 的文件资料传送给用户，客户端接收文件资料，并显示在浏览器上。 第二层是功能层，即w e b 服务器层，主要利用w c b 服务器完成客户的应用 功能。w e b 服务器接受客户申请，然后启动c g i 程序或其他相关程序( o d b c ， 开放数据库互联；j d b c ，j a v a 数据库互联) ，建立与数据库系统的连接进行 查询、添加等处理，而后通过w e b 服务器传送到客户机端。 第三层是数据层，即数据库服务器层，主要利用数据库服务器完成数据的存 储和管理功能，数据库服务器应客户请求独立地进行各种处理。 以上三层b s 结构模式各成体系且相互独立，让软硬件环境发生变化时，更 具有可伸缩性和可扩展性。 2 2 构建多层分布式应用系统的方法 分布式多层应用的良好而清晰的结构源于对多层应用各个部分功能分割的 正确设计和实现。多层应用的关键在于应用服务器和客户端的设计和实现。 2 2 1 分布式多层应用的设计原则 一般而言，客户端和应用服务器的设计遵循如下的功能分割原则i i 5 ，i ” ( 1 ) 客户端应用程序主要实现的功能： 处理图形用户界面； 用户的输入处理： 进行简单的计算和检查工作； 调用应用程序服务器提供的服务： ( 2 ) 应用程序服务器主要实现的功能： 中南大学硬士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 实现现实世界的实体对象的功能 进行业务逻辑的判断： 协调不同的对象完成共同的工作； 进行计算或提供公共服务： 正是因为应用程序服务器担负着如此重要的功能，因此在一个大型的系统 中。应用程序服务器不能由一个程序或者是服务来完成，而是由若干个程序或者 是服务共同来完成。 2 2 2 分布式多层应用的实现方法 开发多层应用系统，一般是先开发远程服务器，这个应用服务器负责提供数 据或服务给客户端应用程序使用；再开发客户端用户界面应用程序，客户端应用 程序会向在第一个步骤建立的应用程序服务器提出要求；然后连接客户端应用程 序和远程服务器。 2 3 多层应用的实现技术 2 3 1c o m d c o m 技术 1 c o m 技术 c o m ( t l c c 哪p 朗to b j e c tm o d e l ) 是一种平台独立的、分布式、面向对 象的系统用于创建可互操作的二迸制软件组件。c o m ( c o m p o m n to b j o c tm o d e l ， 以前称为o l e ) 代表微软公司的“组件对象模型”，它是所有a c t i v e x 技术( 包括 a c 6 v e x 控件、a u t o m a t i 以及a c t i v e x 文档) 的基础。 c o m 是一种特殊的规范，按照它开发出来的组件对象可以通过操作系统的 专门特性实现“相互操作”。在实际应用中，为w i 3 2 系统开发的所有新软件 都与c o m 有着一定的关系操作系统通过c o m 对象揭示出自己的一些特性。 由其它厂商开发的组件也可以建立在c 0 m 的基础上，我们能创建和注册自己的 c o m 组件。 c o m 允许客户调用服务，服务是由c o m 兼容的组件通过定义一个二元兼 容规范和实现过程来提供的。c o m 兼容组件( c o m 对象) 提供了一系列的界面， 允许客户通过这些界面来调用相关的对象。如图2 4 所示。 图2 4 c o m 组件调用模型 8 中南大学顾士学位论文 基于三层c s 技术的敦字化人口管理系统的设计与实现 c o m 定义了客户和对象之间的二元结构，并且作为用不同程序语言书写的 组件之间的相互操作的基础。只要该语言的编译器支持微软的二元结构。 c o m 对象可以具有复杂的界面。但是每一个类必须具有它自己唯一的类标 识符( c l s m ) ，并且它的界面必须具有全球唯一的标识符( g u d ) ，以避免 名字冲突对象和界面是通过使用微软的i d l ( 界面定义语言) 来定义的。c o m 体 系结构不允许轻易地对界面作修改这种方法有助于防止潜在的版本不兼容性。 c 0 m 开发者为了给对象提供新的功能，必须努力为对象创建新的界面。c o m 对象是在服务器内运行的，服务器为客户访问c o m 对象提供了三种方法。 在服务器中处理( h p r o s ss e r v 盯) ：客户和服务器在相同的内存处理进程 中运行，并且通过使用功能调用的方法彼此通信 本地对象代理( l o c a l o b j e c t p m 珂) ：允许客户使用内部进程通信方法访问 服务器，而服务器运行于同一物理机器的一个不同的进程中。这种内部进程通信 方法也称为度远程过程调用。 远程代理对象( r 咖o t cp r o x yo b j c c t ) ：允许客户访问在另外机器上运行的 远程服务器客户和服务器的通信使用分布式计算环境r p c 。远程对象支持这 种方法，被称为d c o m 服务器。 c o m 标准1 2 l 驯包括规范和实现两大部分，规范部分定义了组件和组件之间 通信的机制，这些规范不依赖于任何特定的语言和操作系统，只要按照规范任 何语言都可以使用；c o m 标准的实现部分是c o m 库。c 0 m 库为c o m 规范的 具体实现提供了一些核心服务。由c o m 规范所定义的组件模型，主要具有以下 五个特性： 面向对象：在c o m 模型中，对象本身对于客户来说是不可见的。客户 请求服务时，只能通过接口进行。每个对象也用一个1 2 8 位的g u 来 标识，称为c l s ) ( c i a 鹦i d e n t i f i e r ，类标识符或类i d ) ，用c l s i d 标识 对象可以在概率意义上保证在全球范围内的唯性但是，c o m 对象 可以有其自己的状态，正是这种状态才使客户感觉到c 0 m 对象的存在。 当然，c 0 m 对象也可以是无状态的这种c o m 对象以提供功能服务 为主，可以用来替代传统的a p i ( a p p i i c a l i o np m 鲫m m i n gi n t e 面_ c c ，应 用程序编程接口) 函数接口，使得应用程序编程接口更为有序，组织层 次性更强。 客户，服务器特性：对象和客户之间的相互作用是建立在客户，服务器模 型的基础上的，但c o m 不仅仅是一种简单的客户，服务器模型，有时客 户也可以反过来提供服务。或者服务方本身也需要其它对象的一些功 能，在这些情况下，一个对象可能既是服务器也是客户c o m 能够有 效地处理这些情况。 语言无关性：c o m 规范的定义不依赖于特定的语言。c o m 标准与面向 对象的编程语言不同，它所采用的是一种二进制代码级的标准，而不是 源代码级的标准。 进程透明性：在客户，服务器模型的软件结构中，运行在客户端的代码 和运行在服务器端的代码既可以在同一个进程中也可以在不同的进 程中。虽然c o m 对象有不同的进程模型但这种区别对于客户来说是 透明的，因此客户程序在使用组件对象时可以不管这种区别的存在，只 要遵循c o m 规范即可。 可重用性：由于c o m 标准是建立在二进制代码级的，因此c o m 对象 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的戥字化人口管理系统的设计与实现 的可重用性与一般的面向对象语言的重用过程不同。对于c o m 对象的 客户程序来说，它只是通过接口使用对象提供的服务，它并不知道对象 内部的实现过程。因此，组件对象的可重用性可建立在组件对象的行为 方式上，而不是具体的实现上，也就是说我们要对接口编程，而不是对 实现编程，这是建立重用的关键，c o m 用包容( c 伽m a i r 蚰e n t ) 、聚合 ( a g 髀鲥蚴) 这两种机制实现对象的重用。对象重用是c o m 规范很重 要的一个方面，它保证c o m 可用于构造大型的软件系统，而且，它使 复杂的系统简化为一些简单的对象模块，体现了面向对象的思想。 d c o m ( d i s 仃1 ) m 。dc o m p o n e mo b i e c tm o d e l ) 是c o m 的扩展，它可以支持不 同计算机上组件对象与客户之间或者组件对象之间的相互通信，这些计算机可以 在局域网内，也可以在广域网上，甚至通过i n t c m e t 进行连接。 d c o m 可以作为分布式应用系统的基本框架，客户程序与d c o m 组件对象 之间形成了客户，服务器关系，进一步可构成多层软件模型。典型的分布式应用 系统是在各个服务器上运行一些d c o m 组件对象，客户程序调用这些组件对 象，由d c o m 组件对象完成一些实际的功能操作，比如访问数据库或进行一些 复杂的数据处理，客户程序只负责接受用户的输入并把服务器的响应结果反馈给 用户这种结构不仅可以减轻客户程序的负担，还可以提高系统的整体性能。因 为服务器的性能通常都比较高，而且服务器往往与数据库的距离比较近，甚至在 同一台机器上。从而节约了网络资源，使得硬件和软件系统更好地协调工作。 在这种分布式软件结构中，d c o m 组件是应用的关键它体现了基本的应 用逻辑。从分布式应用系统的角度来看，d c o m 组件具有如下五个特性岬】： 可伸缩性：使用d c o m 建立起来的分布式应用系统能很好地适应系统规 模的变化，当用户数比较少、数据量不大时系统显得小巧而快速；当 应用规模增大时系统也能够正常运行并且在保证性能的情况下不影响 可靠性。一方面，d c o m 利用操作系统本身的可伸缩性，比如w i n d 0 邺n t 的多c p u 支持功能，多个d c o m 组件可运行在不同的c p u 上：另一方 面，d c o m 提供了灵活的配置方案，允许不同的组件对象运行在不同的 服务器上，d c o m 的位置透明性保证了这种变化可以不必修改组件源程 序。 可配置性：安装和管理是分布式软件系统的两个重要环节，使用d c o m 模型建立的分布式软件系统可以很方便地对系统进行重新配置。包括服 务器的变化、客户程序的自动安装等特性。d c 0 m 提供了一个图形接口 的配置工具程序( d c o m c n f g e ) ，可使客户程序和组件程序在不改变 代码的情况下适应不同的网络环境。 安全性：d c o m 使用了w i n d o w s n t 的可扩展安全框架，在非n t 平台上 实现的d c 0 m 也包括了一个与n t 兼容的安全提供器。d c o m 实现的安 全性分为访问安全性和激发安全性访问安全性是指那些用户可以调用 组件对象，激发安全性指那些用户可以在一个新进程中创建新的对象。 协议无关性：因为d c o m 并不要求专门的网络协议，所以使用d c o m 建 立的分布式应用系统对网络有很强的适应能力。用户可以在不改变现有 网络结构的情况下使用分布式应用软件或者直接利用i n t e m e t 网络，这 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的教字化人口管理系统的设计与实现 对于许多用户是非常有意义的。 平台独立性：跨越操作系统平台常常是建立分布式应用系统的难点，采用 虚拟机( v i m l a lm a c h i m ) 的做法牺牲了各个操作系统的专有特性。也降低 了组件的运行效率。d ( m 把平台相关的二进制标准和平台无关的标准 隔离开来，并且，由于d c o m 建立在d c e 砒的基础上，所以d c o m 能很好地适应不同的操作系统平台。 2 3 2 i m i 技术 当通过网络来执行其它机器上的代码时我们可以用这种思维来考虑：某些 对象正好位于另一台机器，我们可以向它们发送一条消息，并获取返回结果，就 像这些对象位于自己的本地机器上一样。远程方法引用( r e m o t em e t l l o d m v o 曲n ，简称舢) 采用的就是上述的这种抽象思维，它是j a v a 语言中使用 的一种应用程序分布方案。 心舡对接口( h 她嘞c e ) 有着强烈的依赖。在需要创建一个远程对象的时候 通常通过创建一个接口来隐藏基层的实施细节。所以当客户得到远程对象的一个 句柄时，它们真正得到的是接口句柄而这个句柄正好同一些本地的根、干代码 连接，由根、干代码负责网络通讯，以获取其它机器上的服务。 在远程对象的实施嗍过程中，包括服务器端、客户端应该进行的工作，在此 来分别进行描述。 服务器端：首先服务器必须包含了一个扩展u n i s 岫t c o 坷o c t 的类， 并且实现远程接口。当然在服务器定义的类中可以含有附加的类，但是 客户只能使用那些在远程接口中定义的方法。在保存褂m 对象时，必 须在程序中采取以下三个操作：首先，创建和安装一个安全管理器，令 其支持i l m i 在j a v a 中实用于砌咀的是砌m s 。c i | r i 吲m 哪g e f ；其次， 创建远程对象的一个或多个实例；最后，向远程对象注册至少一个远程 对象。一个远程对象所拥有的方法可以生成指向其它远程对象的句柄这 样一来，客户到注册表中访问一次。得到第一个远程对象即可。到此为 止，服务器端的规划、编码工作就完成了，接下来要做的事情是要设置 注册表。在不同的操作系统中，具体的命令有一些区别，比如在w i n d o w s 3 2 环境中。可以使用s t a r t 姗j r e 西s n y 进行注册，而在u 血中，使用 皿i 他g i s 时进行注册注册表设置好以后，就创建i t 的框架，具 体地说就是创建m m 的根( s t u b ) 与干( s k e l e l o n ) ，以便提供网络连接操 作，并将远程对象伪装成自己机器内的某个本地对象我们可以使用 咖i cc l 私s n 咖e 来完成上述操作。现在将服务器对象运行起来，就可以 向其它客户提供服务了。 客户端：需要在客户端做的工作比较简单首先是把在服务器上生成的 根文件拷贝到本地机器上只有这样客户程序才能知道它请求的服务位 于哪台计算机上：接下来就可以在客户程序中使用远程对象，其方法与 普通的j a v a 程序设计类似。 r m i 的工作原理与我们上面描述的d c o m 极其相似，它最大的优点就是提 供了一种纯j a v a 方案，但是假如已经有许多用其它语言编写的代码，那么r m i 可能很难满足我们的要求。 中南大学硕士学位论文基于三层c s 技术的数字化人口管理系统的设计与实现 2 3 3c o r b a 技术 c o r b a ( t h ec o i m i i o no b j e c tr e q u e s tb m k e ra r c h j t e c t u 陀) 是0 m g ( t h c0 b j e c t m 如a g e m 曲tg m 叩) 制定的开放的、独立于开发商的体系结构和基础构造，通过 c o r i l a 计算机应用程序可以通过网络协同运作。c o m l a 的体系结构是基于 面向对象技术的，并且是围绕着三个关键成份构建的：0 m g 的接口定义语言 ( l ) 、对象请求代理( o r b ) 、标准协议( o p ) 。 在对一个分布式系统进行初始的分析和设计之后紧接着就是定义对象的接 口。对象接口表达客户端和服务器端应用程序之间的协议。在c o i m a 系统中， 使用i d l ( t h ei i l t e 面c e sd e f i i l i d o nl a n g i l a g e ) 来描述接口。i d l 是独立于语言的， 它的语法和c + + 相似，包括模块结构、接口、操作、属性、用户自定义类型、异 常，等等。i d l 并不指明接口的实现方式。不同的c o r b a 产品有不同的处理实 现描述的方法。所有的c 0 r b a 产品都生成基于i d l 定义的指定语言的绑定。c 语言是第一个由c o r b a 指定的映射语言，此外，0 m g 还认可c + + 、j a v a 、 s m a l l t a l l ( 等语言绑定。i d l 定义可以储存在一个接口仓库中，客户端可以使用接 口仓库进行类型检查以及执行动态接口操作。 0 r b ( t h eo b i e c tr c q u e s tb m k e r ) 是c o r b a 系统的核心。一个o r b 将客户 端应用程序的请求递送到服务器端应用程序。客户端的接口完全独立于对象的实 现。对分布式系统开发人员来说，底层的o r b 实现方式是不重要的。重要的是 o i 的接口和对象的接口是否有足够好的定义以提供跨整个分布式环境的统一 的框架，以及通过o r b 建立起来的应用程序在不同平台之间是否能很好地沟通。 o r b 提供一种将客户端请求传达到目标对象实现的机制。o r b 通过减低客户端 对方法调用细节的了解程度而简化分布式开发，它使得客户端的请求看上去像是 本地过程调用。当客户端调用一个方法，o i m 负责找到对象的实现，必要时激 活对象，将请求递送给对象，并将任何响应结果返回给调用者。 i i o p 定义整套数据格式化规则，这些规则称为c d 并且是按c o 砌j a 的 接口定义语言所支持的类型来制定的。0 p 规范还通过使用c d r 数据格式化规 则定义了一套消息类型，