（计算机应用技术专业论文）基于soa的督查业务信息系统的研究与实现.pdf

中文摘要 如今电子政务已越来越受到国家的重视，同时社会对电子政务系统的功能和 性能的要求也在日益提高。目前绝大部分的电子政务系统是b s 模式的w e b 应用 程序，它们在不同程度上存在着可扩展性差、互操作能力不强、适应需求能力差、 重复建设、新应用周期长、容易形成“信息孤岛”等较为严重的问题。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 ) 面向服务的架构正是为解决这类问题而新近发展起来的设计 思想和架构。 本文以北京市海淀区督查业务信息系统项目为例介绍了如何利用面向服务的 架构( s o a ) 进行电子政务系统的设计与开发。本文首先介绍了电子政务系统发 展的状况，分析了电子政务所面临的问题，提出采用面向服务的架构( s o a ) 来 搭建电子政务系统的建议；随后，介绍了面向服务架构( s o a ) 的有关理论知识， 包括s o a 的基本概念、特征和角色间的协作关系等，并对s o a 涉及到的关键技 术进行了详细介绍；最后，本文对北京市海淀区督查业务信息系统项目进行了需 求分析和系统设计，介绍了该项目中所采用的s o a 架构，以及如何利用该架构进 行系统的实现。 本文的主要意义在于一方面，阐述了我国电子政务系统发展所面临的问题， 采用了一种解决方案，即利用s o a 架构开发电子政务系统；另一方面，本文通过 具体的案例北京市海淀区人民政府督查业务信息系统，介绍了利用s o a 架构 进行电子政务系统开发的方法。 关键词：面向服务的架构；s o a ；电子政务；督查业务信息系统 分类号： a b s t r a c t e g o v e r n m e n th a sb e e np a i dm o r ea t t e n t i o nb yt h ec e n t r a lg o v e r n m e n to fo u r c o u n t r yn o w d a y s ，m o r ef u n c t i o n s a n dc a p a b i l i t i e sa b o u te - g o v e r n m e n ta r e r e q u i r e d c u r r e n t l y , m o s to fe - g o v e r n m e n ts y s t e m sa r ew e ba p p l i c a t i o n sb a s e do n b sm o d e t h e r ea r em a n yp r o b l e m si nm o s to ft h e s ea p p l i c a t i o n ss u c ha sp o o r e x p a n s i b i l i t y , b a di n t e r o p e r a b i l i t y , b a da c c o m m o d a t i n gt or e q u i r e m e n t ，p r o g r a m r e p e a t i n g ，l o n gp e r i o d o fn e wa p p l i c a t i o na n de a s i l yl e a d i n gt o “i s o l a t e d i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”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 ) i sn e wt h i n k i n ga n d a r c h i t e c t u r et h a ta p p e a r sr e c e n t l yt or e s o l v et h e s ep r o b l e m s t h i sp a p e rf o c u s e so nh o wt oi m p l e m e n ta ne g o v e r n m e n ts y s t e mb a s e do n 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 ，w i t ht h ei l l u s t r a t i o no far e a lp r o j e c t f i r s t l y , t h i s p a p e ri n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r o n i cg o v e r n m e n t ，r a i s e st h ep r o b l e m s w h i c ht h ee l e c t r o n i cg o v e r n m e n th a sf a c e da n ds o ai sr e c o m m e n d e di ns o l v i n g t h e s ep r o b l e m s e c o n d l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h et h e o r yo fs o a ，a n a l y z e sb a s i c c o n c e p t s ，c h a r a c t e r i s t i c s ，c o o p e r a t i v er e l a t i o n sa m o n gr o l e so fs o a a n dt h ek e y t e c h n o l o g i e so fs o a f i n a l l y , t h ep a p e rw i l li n t r o d u c et h er e q u i r e m e n t so ft h e p r o j e c t ，g i v et h es y s t e m sa n a l y s i s ，d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e rl i e si nt w oa s p e c t s ：o no n eh a n d ，i ta d o p t sas o l u t i o n t ot h ep r o b l e m sw h i c he l e c t r o n i cg o v e r n m e n ts y s t e mh a sf a c e d ；o nt h eo t h e rh a n d ， i tg i v e sa ne x a m p l eo nh o wt oi m p l e m e n ta ni n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do ns 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 k e y w o r d s ：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 ；s o a ；e l e c t r o n i cg o v e r n m e n t c l a s s n o ： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名么辄唧 签字日期：如孵年6 月j d 聊签名：7 撕 签字日期：占b 移年6 月o 日 独创性声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，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交通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。 学位做储龋彳习嘶签字慨潲年川口日 9 1 致谢 本论文的工作是在我的导师冯凤娟教授的悉心指导下完成的，冯凤娟教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来 冯凤娟教授对我的关心和指导。 冯凤娟教授在学习、生活、工作各方面无微不至地关怀使我能够顺利完成学 业。她渊博的科学知识、敏锐的学术思想、严谨的治学态度、求实的工作作风， 深深影响了我，将使我终生受益。 在此还要感谢与我一同在此项目中合作过的同事，是他们的不断努力才使项 目顺利地进展，并在实际工作中给了我很多帮助。 感谢我的父母，是他们给予我今天这个学习的机会，他们的理解和支持使我 能够在学校专心完成我的学业，他们是我前进永远的动力和坚强的后盾。 感谢所有关心过我，鼓励过我和帮助过我的人们。 最后衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位学者、专家和教授! 综述 1 1 研究背景 1 综述 一、国外电子政务的发展 国外建立电子化政府的目标是在2 0 世纪9 0 年代提出的，但运用信息技术改 造传统的政府则是在8 0 年代就已经开始了。目前，世界各国的政府都在积极地推 广电子政务，并提出了相应的建设目标和计划。美国已制定了政府纸张消除法 案，计划实现政府办公的无纸化作业，使美国的公民与政府问的互动关系电子化； 英国已经有百分之四十多的政府服务是通过互联网提供给大众的；到2 0 0 4 年，加 拿大百分之四十的公众已通过政府机构的网站享受政府的服务；澳大利亚百分之 三十四的公众已通过政府机构的网站享受政府的服务；日本政府已于2 0 0 0 年3 月 向国会提出了电子签名与认证法案，提出在2 0 0 3 年实现电子政务并完全采用 电子化的手段处理各种行政事务，日本将信息化的成败、i t 产业的兴衰与经济竞 争力的强弱紧密联系在一起，订下了信息化立国的目标，力争在五年内发展成为 世界上最先进的1 1 r 国家；韩国认为二十一世纪是知识和信息决定国际竞争力的时 代，信息化、网络化是决定国家兴衰存亡的根本大计，他们围绕“使韩国成为世 界十大信息强国 的目标，提出了“2 1 世纪网络韩国”的计划；新加坡的电子政 府可以为公民提供两百项以上的电子政务服务，公民可从“电子公民中心 站点 轻松获取法律法规、商务、医疗保健、交通、住房、就业等各项网上的信息和服 务； 欧盟委员会在1 9 9 9 年制定的“电子欧洲 计划中指出：欧盟亟待解决的问题 很多，最主要的是使教育适应数字时代的要求，降低上网费用，建立电子商务规 范，提供高速网络服务。东盟也提出了“电子东盟计划，其四大目标为：强化 东盟地区i t 领域的竞争能力，缩小东盟各国与先进国家在i t 技术方面的差距，政 府和企业合作，推动“电子东盟 事业，促进i t 设备贸易、服务和投资的自由化。 二、我国电子政务的发展 我国电子政务是沿着“机关内部办公自动化管理部门电子化工程全 面的政府上网工程 这样一条线展开的。如今各级政府已经初步建成了一个标准 统一、功能完善、安全可靠的政务信息网络平台。我国政府网站也已于2 0 0 6 年1 月1 日正式开通。中国政府网是国务院和国务院各部门，以及各省、自治区、直 辖市人民政府在国际互联网上发布政务信息和提供在线服务的综合平台。近几年 北京交通大学硕+ 学位论文 电子政务开始向更高层次发展，目前已进入以“统筹规划、资源共享、深化应用” 为主旋律的系统资源整合阶段。 许多地方政府都将国民经济和社会信息化作为“十一五”规划的重要内容。 中央和地方的工商、海关、国税和地税等部门都纷纷推出各种网上办公业务。地 方政府建设数字城市的步伐也明显加快，上海、深圳、广州、天津等沿海丌放城 市纷纷提出建设数字化城市或数码港的概念，其中电子政务的建设是数字城市建 设的核心内容之一。但在整体上，我国政府门户网站的水平还处于政府信息发布 的阶段，不能满足政府与公众之间的双向互动要求，门户网站的服务意识和服务 能力亟待加强。 2 0 0 6 年3 月，国家信息化领导小组在发布的国家电子政务总体框架中指 出：服务是电子政务建设的出发点和落脚点。要紧紧围绕服务对象的需求，选择 有限支持的政府业务，统筹规划应用系统建设，提高各级政府的综合服务能力， 而服务质量的好坏、服务水平的高低依赖于资源的充分共享、系统问的高效协同， 这就对各级政府丌展电子政务提出了更高的需求。 这种转变就意味着电子政务建设将从资源自采、自用向资源共享的转变；从 重硬件轻应用向注重深化应用、系统互联互通、实现业务协同转变；从系统注重 内部、i p 务管理向注重面向公众提供公共服务转变；从部门局部应用向电子政务网 络环境f 的整体应用互联互通、信息共享交换转变。这种转变对原有的技术实现 手段提出了新的挑战。 三、当前电子政务存在的问题 1 、数据描述局部有序，整体规范欠缺，严重影响资源使用与共享【2 】 政务部门在各自的信息系统建设中，多从自身业务出发来构建信息系统，业 务数据固化于软件实现中，且信息资源单独管理，造成了业务与数据的相对自我 封闭。对需要跨部门共享的业务信息，因其描述格式、描述方式均不统一，标准 化程度低，导致大量事实性信息孤岛出现，且不同孤岛间的数据获得与使用较为 困难。如何建立起电子政务应用的标准化数据体系，保证数据表达、处理、展现 的规范化已经成为电子政务建设亟待解决的重要问题。 2 、资源共享模式单一、可扩展性不强，信息组织与发现步履艰难 基于传统技术构建形成的电子政务应用，因技术手段制约，共享实现常以点 对点的信息共享和交换方式为主，这种模式存在方法欠灵活、系统瓶颈明显、可 扩展性弱，并且部署与实施复杂程度高， 如何构建灵活、易扩展的资源共享模式， 不利于各取所需要求下的业务开展需要。 以保证合法用户能够及时发现所需的共 享资源，需要有效的信息组织方式作为支撑。但是客观上由于这些信息来源于不 同地域、不同部门、甚至不同部委，必然导致数据处理的不一致性问题，所以， 2 综述 有关信息的组织与发现成为资源利用与共享中的又一个难点。 3 、应用系统多自成体系，信息资源获得与使用机制僵硬 现有应用系统中，用户通过凝集在业务实现中的信息资源视图方式来实现对 业务功能的满足，不同的应用系统受政务部门职能分割影响，重复管理、重复维 护，不仅使工作量大大增加，而且极易产生数据的不一致现象；其次，当因部门 重组等原因导致网络状况变化，硬件设备或系统升级的情况时，极易引发信息资 源的重新组织乃至废弃，不可避免地陷入重复建设的泥潭。现有信息资源的重复 设置、强行割裂、应用系统扩展能力不强等弊端已经成为影响信息资源获得与使 用的关键问题之一。 4 、软件与业务存在“鸿沟”，导致应用系统协同支持乏力 在以往建设的应用系统中，基本上采取定制化解决方式，按照给定的业务需 求进行建设，系统一旦建成之后则通常保持一个相对固定的体系结构形态。这种 固定的体系结构形态下的应用系统将资源与业务紧密绑定，呈现固化与静止状态， 一旦业务需求发生变化，初始的相对静止的体系结构便难以再与之相匹配，系统 往往需要进行大的改造或重新开发。要实现业务协同，往往需要采用复杂的软件 技术，并需要扩充，改造已有应用系统才能完成，工程量较大，无法紧跟业务变 更步伐。 5 、业务对技术依赖性过高，业务受技术影响程度过重 在电子政务建设中，多数业务功能的实现要通过复杂的技术手段来完成，技 术选型一旦确定，技术对业务的依赖关系也成为现实。导致业务功能的实现受到 技术因素的影响越来越大，用户缺少根据业务需要灵活选择技术的空间与余地， 信息系统不但不能更好支撑业务发展，反而成为业务变更与深化的束缚，业务对 技术的依赖成为影响用户业务变更和创新的制约要素，这一现实若不改观，则很 难根本改善业务深化条件与业务变革环境。 6 、部门间的协同基础薄弱，整合型、协同型业务应用面临窘境 各政府部门现有的信息系统通常是基于不同的软硬件平台开发的，这就导致 了建成的系统之间难以互联互通。在实际应用中，许多环节需要通过人工干预甚 至手工转换来完成，面对以“一站式”服务为代表的协同业务需求，部门间的薄 弱协作基础成为有害制约因素，尽管通过e d i 或e a i 可以进行集成，但因为受到 统一标准缺失限制，所得效果与预期理想尚有差距。因此，跨地区、跨部门的业 务协同亟需新的技术手段来实现。 7 、现实需求与未来发展脱节，建设成果浪费现象时有发生 传统技术中，由于实施过程中客户的需求受软件供应商产品技术的限制很大， 无法完全随着客户的意愿来进行，实施的结果从某种程度上来讲是客户需求和供 北京交通火学硕士学位论文 应商产品固定功能妥协的产物。应用往往由于技术的局限不能真正有效地实现客 户的需求，对以后发展的适应能力比较脆弱，建设成果的搁置和废弃也在所难免。 8 、应用功能重复开发，运维成本较难控制 政府部门职能的不断变化，对应用系统提出了较强的变动需求。但传统系统 基本上都是采用面向过程、面向对象和面向组件进行开发的，具有比较紧密的耦 合度，灵活性较差，这就导致系统功能的复用能力低下，为了满足新的需求，有 时不得不根据业务需求重新开发新系统，导致系统维护与更新难度越来越大，系 统复杂性与日俱增，运维成本高居不下。 四、“服务刀s o a 的核心 面向服务架构( s o a ) 是软件工程方法的重要发展，也是软件产业形态由产 品转向服务的里程碑性技术基础。s o a 是一种新的应用架构模型，它以服务驱动 为核心理念，按需连接系统资源，实现服务的快速组合和重用；它规定了资源间 更为灵活的松散耦合关系，利用开发标准的支持，采用服务作为应用集成的基本 手段；它强调统一规划、统一标准、统一平台和统一管理，采用全新的面向服务 方法构建应用，对各种信息资源和应用按一定的标准封装为具有文档形式接口描 述的服务，服务的使用者和服务之间是一种松耦合关系； s o a 的应用对突破电子政务建设过程中长期存在的诸如可扩展性差、互操作 能力不强、适应需求能力差、重复建设、新应用周期长、容易形成“信息孤岛 等问题提供了有效的解决方法。 在我国政府从管理型政府到服务型政府的转变过程中，随着电子政务工作的 不断推进，要进一步满足电子政务的深化应用，将业务进行精细化划分已成为发 展的必然趋势，与这种趋势相吻合s o a 技术将促使传统产业链分化，即划分为： “服务导向 的服务咨询商、服务生产商、服务中介、基础设施提供商。 这一转型，方面为用户从业务蓝图规划到项目开发和运维管理提供更灵活 的支持，使项目集中于以政务业务服务为中心进行开发，促进以用户为中心的服 务运维发展；另一方面也促使政府本身在这一过程中将自身从非核心的技术实现 中解脱出来，能够更集中精力完成他们的管理和核心业务，更专注于改善政府的 公共服务，提高公共服务的水平和质量，这种专业化的分工的发展最终将从根本 上促进服务品质的整体提升。 s o a 的技术属性和电子政务的宗旨十分吻合，使用s o a 架构实现电子政务将 达到事半功倍的效果。当然这并不等于采用了s o a 架构，就可以解决所有在电子 政务中存在的问题。无论s o a 和电子政务都在飞速地发展，处于不断完善的阶段， 一些理论和实践的问题还处在探索阶段，但是无论如何改变，s o a 可以完善和解 决传统电子政务中存在的诸多弊端，s o a 可能而且可以在电子政务建设中发挥出 4 巨大的优势已经成为共识，s o a 和电子政务的“联姻 已经成为大趋势、大潮流 【l j o 以往经常研究的是如何运用s o a 技术架构整合已有系统，在这里借助海淀区 督查业务信息系统，讨论如何利用s o a 技术搭建一个新系统，使之能够适应未来 电子政务的发展，从一个新的角度来讨论如何使用s o a 技术。 1 2 国内外研究现状 自从1 9 5 4 年政府中的第一台计算机出现在美国的工资管理系统中以来，办公 自动化、无纸办公、远程政务处理等已越来越成为各国政府竞相追求的目标。然 而，真正的电子政务还远不止于此。 电子政判3 】是政府在其管理和服务职能中运用现代信息和通信技术，实现政 府组织结构和工作流程的重组优化，超越时间、空间和部门分隔的制约，全方位 地向社会提供优质、规范、透明的服务，是政府管理手段的变革。 电子政务系统也如其他信息系统一样对软件技术和系统建设思想的要求越来 越高，面向服务的体系结构是基于“软件变服务 思想，提出了一种新的解决软 件重用和软件集成的方案。通过采用面向服务的体系结构，企业能够迅速便捷地 构建开放的、模块化的、可重用的软件组件。这种模式尤其适合面向广域网环境 的大规模应用场景，如跨企业的电子商务系统、跨地域或者跨部门的电子政务系 统、i n t e m e t 环境下的协同计算。 早在1 9 9 6 年，g a r t n e rg r o u p 就已经提出了s o a 的预言，不过那个时候仅仅 是一个“预言 ，当时的软件发展水平和信息化程度还不足以支撑这样的概念走 进实质性的应用阶段。2 0 0 2 年1 2 月，g a r t n e r 又提出了s o a 是“现代应用开发领 域最重要的课题 ，并且预言到2 0 0 8 年，7 5 的新的企业应用将使用s o a 的元素， 从2 0 0 3 年的2 0 产生急剧地增长；到2 0 0 6 年，在全球销售出的所有商业应用产 品中，面向服务的将超过8 0 ；到2 0 0 5 年，试图建立实时企业1 能力的企业中，8 0 将会严重的低估网络的需求，他们将不得不做出最后的增加、升级或者修改，从 而能够开展实时企业应用。2 0 0 8 年，s o a 将成为占有绝对优势的软件工程实践方 法，主流企业现在就应该在理解和应用s o a 开发技能方面进行投资，更好地支持 商业流程。 目前已经有一系列基于x m l 的w e bs e r v i c e s 标准被业界广泛接受，形成了 1 实时企业( r t e ) 是一家通过使用最新信息来积极地消除其关键性业务流程中的管理与执行中的延迟 从而展开竞争的企业。 5 北京交通人学硕十学位论文 w e bs e r v i c e s 的核心技术：服务的提供者可以用w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 描述w e b 服务；用u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 注册中心发布、注册w e bs e r v i c e s ；服务的请求者通过u d d i 进行查询，找到所需 的服务后可以利用s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 来绑定、调用这些服务。 w e bs e r v i c e s 继承了x m l 语言的优势，是一种与丌发语言、平台无关的开发技术， 并采用和支持国际公开的开放技术标准规范。 面对这样一种趋势，能够率先提供基于网络服务为企业应用提供各种灵活的 商业模块的s o a 成为重量级厂商追逐的目标，包括s a p 、i b m 、b e a 、o r a c l e 、 微软在内的厂商都竞相为此推波助澜。 s a p 倡导的n e t w e a v e r 平台以“应用基础设施”( a p p l i s t r u c t u r e ) 的概念， 逐渐模糊了应用产品和基础设施之间的界限，并通过网络服务提供一种端对端的 业务流程。除此之外，n e t w e a v e r 是一个开放的平台，为独立软件开发商( i s v ) 厅辟了一个新的开发空间。而且，它确实已经让一些敢于尝鲜的用户受益。位于 伦敦的全球第一大饮料罐制造商r e x a mp l c 公司，正采用n e t w e a v e r 技术，彻底 改造其生产管理流程，直接将供应商和自己的生产第一线连接起来，让供应商通 过互联网随时跟踪库存情况，在铝卷库存不足时，能及时供货。这一措施让r e x a m p i ，c 公司将其最昂贵的零部件库存削减了一半。 不得不佩服s a p “应用基础设施”的概念；一方面，s a pn e t w e a v e r 与i b m w e b s p h e r e 和m i c r o s o f t n e t 实现了兼容性和互操作性；另一方面，这个概念也 让竞争对手o r a c l e 面临不小的挑战。因为中间件是o r a c l e 的优势所在，而应用软 件部分则是其软肋。s a p n e t w e a v e r 以平台的概念为出发点，刚好弱化了中间件， 加强了应用模块，使s a p 又拿到了一个胜利筹码。从另一角度来看，s a p 正通过 n e t w e a v e r ，将商务软件产品的重心，从各种应用模块的机械性集成，向业务流程 平台( b u s i n e s sp r o c e s sp l a t f o r m ，b p p ) 发展，这令s a p 在应用和管理领域的优势 进一步得到发挥。 虽然业界暂时还无法确定o r a c l e 的f u s i o n 在s o a 方面的进展状况，但o r a c l e 的优势在其收购的仁科软件( p e o p l e s o f t ) ，并且o r a c l e 在收购前就声称将加大在 s o a 方面的研发投入。如果o r a c l e 能够充分利用其中间件优势，或许能一部分转 化其劣势。相比s a p 稳健的成长，o r a c l e 在通过大肆收购扩张的同时，并没有得 到一加一大于二甚至等于二的局面。另外，o r a c l e 面临的潜在矛盾是，它从 p e o p l e s o f t 、s i e b e l 等公司中获得的各种组件之问仍存在相互兼容的问题。 i b m 也着力在s o a 领域投入了大量精力，i b mw e b s p h e r e 在i b m 中间件的 基础上也强化了很多应用接口。正如i b m 所强调的“总线 概念，它关注的领域 是系统领域，为企业用户提供全套的架构服务。但是这种概念从某种角度讲，有 6 综述 把软件当硬件的意味，多少有点把问题简单化了。与此同时，受到新型网络服务 压力最大的微软，也通过收购推出了自己的商务应用软件d y n a m i c s ，虽然微软刚 刚进入这个领域，但以其多年的实力和雄厚的软件市场基础，同样是一股不可小 看的力量1 4 】。 从市场的现状来看，s o a 的市场需求高速增长。根据信息周刊和埃森哲 公司对国内上千家企业机构的问卷调查，拥有s o a 应用的企业比例为8 8 ，在大 中型企业中，比例可达到1 0 。四分之三的被调查企业未对s o a 采取任何行动。 而在早期已开始s o a 部署的企业中，6 0 的大中型企业和超过一半的小型企业都 表示，将增加s o a 上的投入。数据表明：尽管s o a 在中国尚处于应用启蒙阶段， 但企业在s o a 上的投入却在快速增加。可以预计未来1 2 年，s o a 在中国将进入 快速发展期。 目前，在国内的很多企业，例如政府、电信、金融、医疗等等，都需要实施 s o a 。基于论文的研究方向，下面简单讨论一下政府为何需要实施s o a 。 政府的电子政务建设需要围绕政府的具体职能，利用信息化的手段，达到业 务标准和业务资源的统一，实现数据白底向上的快速准确汇集和业务自上而下的 高度协同。中国的电子政务建设目前还处于起步阶段，政府传统的应用是条块的， 不能完全满足现实的需求，政府需要建设政府服务资源目录。在政府服务资源目 录里，提供了政府提供的服务的位置以及调用方法。尽管社会变化在加速，政府 职能也在不断变化，但政府所提供的业务点是固定不变的，通过实施s o a ，就可 以对政府业务流程进行重组，实现资源服务的整合，提高工作效率，以适应不断 变化的需求。 1 3 本文工作简介 实施电子政务的重要性是不言而喻的，而技术以及系统架构的选择间接决定 了电子政务的成功与否。当前电子政务系统建设所常用的三层结构b s 模式虽然 解决了过去c s 模式系统难以维护等问题，但仍然保留了扩展性差、互操作性不 强、容易形成“信息孤岛 的问题，s o a 技术的逐渐成熟为解决这一类问题提供 了一种可能。本文结合当今快速发展的s o a 技术，对建立在s o a 基础上的电子 政务系统进行了深入地探讨。论文的研究内容如下： 1 、通过对电子政务的发展及现存问题分析，提出实施s o a 的必要性。 2 、总结并分析了大量面向服务架构( s o a ) 相关理论的文献，对s o a 架构 的相关知识进行了系统地分析与介绍。 3 、介绍了本文中涉及项目所采用的s o a 架构，以及在该架构基础上电子政 7 北京交通人学硕士学位论文 务系统的设计与实现。 论文组织结构如下： 第一章综述部分。主要介绍项目的研究背景、电子政务的发展历程及趋势、 国内外s o a 的研究现状、本文主要工作和论文的组织结构。 第二章s o a 知识介绍。深入介绍了s o a 的相关知识。 第三章电子政务系统的需求分析与整体架构。对一个具体的电子政务系统一 一北京市海淀区人民政府督查业务信息系统的需求进行了详细分析。 第四章电子政务系统的设计。对一个具体的电子政务系统北京市海淀区 人民政府督查业务信息系统进行系统设计。 第五章电子政务系统的实现。介绍了一种具体的s o a 架构，以及在此架构 基础上电子政务系统的实现方法。 第六章电子政务系统的测试。通过对督查业务信息系统进行功能测试和性能 溯试确定该系统具备上线条件。 第七章总结和展望。对全文的工作进行了总结并对以后的工作做出了展望。 s o a 面向服务的架构 2 1s o a 概述 2 1 1s o a 的定义 2s o a 面向服务的架构 s o a 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。 s o a 的关键是“服务 的概念，w 3 c 将服务定义为：“服务提供者完成一组 工作，为服务使用者交付所需的最终结果。最终结果通常会使使用者的状态发生 变化，但也可能使提供者的状态改变，或者双方都产生变化 。 s e r v i c e - a r c h i t e c t u r e t o m 将s o a 定义为：“本质上是服务的集合。服务间彼 此通信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是两个或更多的服务协调进行 某些活动。服务间需要某些方法进行连接。所谓服务就是精确定义、封装完善、 独立于其它服务所处环境和状态的函数”。 l o o s e l y c o u p l e d c o m 将s o a 定义为：“按需连接资源的系统。在s o a 中，资 源被作为可通过标准方式访问的独立服务，提供给网络中的其他成员。与传统的 系统结构相比，s o a 规定了资源间更为灵活的松散耦合关系 。 g a r t n e r 则将s o a 描述为：“客户端朋艮务器的软件设计方法，一项应用由软 件服务和软件服务使用者组成，s o a 与大多数通用的客户端j l 务器模型的不同之 处，在于它着重强调软件组件的松散耦合，并使用独立的标准接口 。 虽然不同厂商或者个人对s o a 有着不同的理解，但是仍可从上述的定义中看 到s o a 的几个关键特性：一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精 确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型5 1 。 2 1 2s o a 的基本特征和优点 一、s o a 的基本特征 s o a 的实施具有几个鲜明的基本特征。实施s o a 的关键目标是实现企业i t 资产的最大化重用。要实现这一目标，就要在实施s o a 的过程中牢记以下特征： 1 、可从企业外部访问：通常被称为业务伙伴的外部用户也能像企业内部用户 一样访问相同的服务。 9 北京交通大学硕十学位论文 2 、随时可用：当有服务使用者请求服务时，s o a 要求必须有服务提供者能 够响应。 3 、粗粒度服务接口：粗粒度服务提供一项特定的业务功能，而细粒度服务代 表了技术组件方法。举个例子说明，向计费系统中添加一个客户是典型的粗粒度 服务，而你可以使用几个细粒度服务实现统一功能，如：将客户名加入到计费系 统中，添加详细的客户联系方式、添加计费信息等等。采用粗粒度服务接口的优 点在于使用者和服务者之间不必再进行多次的往复，一次往复就足够。 4 、分级：一个关于粗粒度服务的争论是此类服务比细粒度服务的重用性差， 因为粗粒度服务倾向于解决专门的业务问题，因此通用性差、重用性设计困难。 解决该争论的方法之一就是允许采用不同的粗粒度等级来创建服务。这种服务分 级包含了粒度较细、重用性较高的服务，也包含粒度较粗、重用性较差的服务。 5 、松散耦合：s o a 具有“松散耦合”组件服务，这一点区别于大多数其他 的组件架构。该方法旨在将服务使用者和服务提供者在服务实现和客户如何使用 该服务方面隔离丌来。 6 、可重用的服务及服务接口设计管理：如果完全按照可重用的原则设计服务， s o a 将可以使应用变得更为灵活。可重用服务采用通用格式提供重要的业务功能， 为开发人员节约了大量时间。设计可重用服务是与数据库设计或通用数据建模类 似的最有价值的工作。由于服务设计是成功的关键，因此s o a 实施者应当寻找一 种适当的方法进行服务设计过程管理。 7 、标准化接口：x m l 和w e b 服务标准化的开放性使企业能够在所部署的所 有技术和应用中采用s o a 。 8 、支持各种消息模式：s o a 中可能存在无状态的消息、有状态的消息和等 幂消息三种消息模式。在一个s o a 实现中，常会出现混合采用不同消息模式的服 务。 9 、精确定义的服务接口：服务是由提供者和使用者间的契约定义的。契约规 定t n 务使用方法及使用者期望的最终结果。此外，还可以在其中规定服务质量。 需要注意的关键点是，服务契约必须进行精确定义。 二、s o a 的优点 l 、编码灵活性 可基于模块化的低层服务、采用不同组合方式创建高层服务，从而实现重用， 这些都体现了编码的灵活性。此外，由于服务使用者不直接访问服务提供者，这 种服务实现方式本身也可以灵活使用。 2 、明确丌发人员角色 例如，熟悉b e s 的开发人员可以集中精力在重用访问层，协调层丌发人员则 l o s o i a 面向服务的架构 无须特别了解b e s 的实现，而将精力放在解决高价值的业务问题上。 3 、支持多种客户类型 借助精确定义的服务接口和对x m l 、w e b 服务标准的支持，可以支持多种客 户类型，包括p d a 、手机等新型访问渠道。 4 、更易维护 服务提供者和服务使用者的松散耦合关系及对开放标准的采用确保了该特性 的实现。 5 、更好的伸缩性 依靠服务设计、开发和部署所采用的架构模型实现伸缩性。服务提供者可以 彼此独立调整，以满足服务需求。 6 、更高的可用性 该特性在服务提供者和服务使用者的松散耦合关系上得以体现。使用者无须 了解提供者的实现细节，这样服务提供者就可以在w e b l o g i c 集群环境中灵活部署， 使用者可以被转接到可用的例程上。 s o a 可以看作是x m l w e bs e r v i c e 技术之后的自然延伸。s o a 将能够帮助我 们站在一个新的高度理解企业级架构中的各种组件的开发、部署形式，它将帮助 企业系统架构者以更迅速、更可靠、更具重用性架构整个业务系统。较之以往， 基于s o a 架构的系统能够更加从容地面对业务的急剧变化。 2 1 3s o a 的相关技术 面向服务的架构( s o a ) 本身是一种架构，而不是指一种具体的实现技术【6 1 。 实现s o a 架构需要其他一些更具体的技术去支撑。其中涉及的主要技术包括以下 几个：x m l 、s o a p 、w s d l 、u d d i 和e s b 。如图2 1 所示。 北京交通人学硕士学位论文 图2 1s o a 技术实施示意图 f i g u r e 2 1s k e t c hm a po fs o a si m p l e m e n t a t i o n 、x m l x m l l 0 ( 可扩展标记语言，e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 标准是一个基于文 本的w o r l dw i d ew e b 组织( w 3 c ) 规范的标记语言。与h t m l 使用标签来描述 外观和数据不同，x m l 严格地定义了可移植的结构化数据。它可以作为定义数据 描述语言的语言，如标记语法或词汇、交换格式和通信协议。 二、s o a p 简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 是一个基于x m l 的，用 于在分布式环境下交换信息的轻量级协议。s o a p 在请求者和提供者对象之间定义 了一个通信协议，这样，在面向对象编程流行的环境中，该请求对象可以在提供 的对象上执行远程方法调用。因为s o a p 是平台无关和厂商无关的标准，因此尽 管s o a 并不必须使用s o a p ，但在带有单独i t 基础架构的合作伙伴之间的松耦合 互操作中，s o a p 仍然是支持服务调用的最好方法。 w 3 cs o a p l 2 规范在服务请求者和服务提供者之间定义使用x m l 格式的消 息进行通信。将应用程序请求( 在x m l 中) 放入s o a p 信封中( 也是x m l ) ， 并从请求者到提供者发送应用程序请求，提供者发回的响应也采用相同的形式。 最近s o a p 被称为面向服务的架构协议( s e r v i c e s o r i e n t e da r c h i t e c t u r ep r o t o c 0 1 ) 。 1 2 s c i a 面向服务的架构 s o a p 的优点在于它完全和厂商无关，相对于平台、操作系统、目标模型和 编程语言可以独立实现。另外，传输和语言绑定以及数据编码的参数选择都是由 实现决定的。 三、w s d l w e b 服务描述语言w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 是一个提供描 述服务i d l 标准方法的x m l 词汇。w e b 服务描述语言( w s d l ) 规范定义了一个 x m l 词汇表，该词汇表依照请求和响应消息，在服务请求者和服务提供者之间定 义了一种契约。我们能够将w e b 服务定义为软件，这个软件通过描述s o a p 消息 接口的w s d l 文档来提供可重用的应用程序功能，并使用标准的传输协议来进行 传递。 w s d l 描述包含必要的细节，以便服务请求者能够使用特定服务： 1 、请求消息格式 2 、响应消息格式 3 、向何处发送消息 w s d l 是基于x m l 的，因此w s d l 文档是计算机可读的( m a c h i n e - r e a d a b l e ) 。 这样开发环境使用w s d l 将集成服务的流程自动处理到请求者应用程序。例如 w e b s p h e r es t u d i o 产生了一个j a v a 的代理对象，它能够像本地对象一样实现服务， 但是实际上代理对象仅仅处理请求的创建和响应消息的解析。不管服务是用j a v a 、 c 撑或者其他的语言实现，生成的j a v a 代理对象都能够从w s d l 描述中调用任何的 w e b 服务。实际上，w s d l 不能像编程语言那样描述实现细节。 四、u d d i 统一描述、发现和集成( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n 、d i s c o v e r ya n di m e g r a t i o n ) 规 范提供了一组公用的s o a pa p i ，使得服务代理得以实现。u d d i 为发布服务的可 用性和发现所需服务定义了一个标准接口( 基于s o a p 消息) 。u d d i 实现将发布 和发现服务的s o a p 请求解释为用于基本数据存储的数据管理功能调用。 为了发布和发现其他s o a 服务，u d d i 通过定义标准的s o a p 消息来实现服 务注册( s e r v i c er e g i s t r y ) 。注册是一种服务代理，它是在u d d i 上需要发现服务 的请求者和发布服务的提供者之间的中介。一旦请求者决定使用特定的服务，开 发者通常借助于开发工具( 如m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t ) 并通过创建以发送请 求并处理响应的方式访问服务的代码来绑定服务。 s o a 不需要使用u d d i ，但由于u d d i 是建立在s o a 上来完成自身工作的， 所以u d d i 是服务发现的一个好的解决方案。 五、e s b 如图2 2 所示，企业服务总线e s b ( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ) 是s o a 架构的一 北京交通大学硕十学位论文 个支柱技术。作为一种消息代理架构它提供消息队列系统，使用诸如s o a p 或j m s ( j a v am e s s a g es e r v i c e ) 等标准技术来实现。 连接联 通倍缓 j 辙黻 图2 - 2e s b 基本结构图 f i g u r e 2 - 2b a s i cs t r u c t u r eo fe s b 有人把e s b 描述成一种开放的、基于标准的消息机制，通过简单的标准适配 器和接口，来完成粗粒度应用( 比如服务) 和其他组件之间的互操作。 e s b 的主要功