（计算机应用技术专业论文）基于xml的数据交换平台在决策支持系统中的应用.pdf

摘要 摘要 本文针对应急决策支持系统中数据交换的需求，提出利用x m l ( 可扩展标记 语言) 技术建立数据交换平台，用统一的方式，实现各个系统之间不同结构和格 式的数据的相互转换，解决了数据孤岛的问题。 x m l 为实现安全、高效的电子政务提供了一种开放的标准，使用x m l 结构 化的数据可以从业务规范和表现形式中分离出来，非常便利地进行交换和处理。 所以它一经出现就成为新一代数据交换的标准。 本文首先深入地分析l 语言和其用于数据交换的关键技术，并结合应急 决策支持系统的特点和需求，研究了x m l 在系统中的应用情况，设计出一种基 于x m l 的异构数据库系统间的数据交换模型。然后，按照程序设计的思想。在 j 2 e e 框架下，对该模型进行了编程实现，使其既具备跨平台功能和具有很好的可 移植性，同时也具备了数据交换功能，可以很好地与同一区域内的其他部门的内 部办公系统进行数据交换。大大地提高了工作效率，树立了政府的良好形象。 关键词：) ( t u lj 2 e e 数据交换决策支持系统 a b s t r a c t a i m i n ga tt 1 1 er e q u i r e m e n t so fd e v e l o p m e n to fb m e 昭e n c yd e c i s i o ns u p p o r t i n g s y s t e m ，t l l i sp a p e rs u 鹊e s t t oe s 协b l i s h e x c h a n g ep l a t f o r n lb yu s i n g x m l ( e x t e n s i v em m 唧i 姐9 1 1 a g e ) s 0 也a td a t ai i la l ls y s t c m so f d i 虢佗n ts t n l c t u f e sa n d f o 瑚a t sc a nb ec o n v e n e dt oc a c ho m e ri nu i l i f o 肋w a y t h e r e f o r ei ts o l v e s 山ep m b i e m o f i n f o 珊a t i o ni s o l a t e dp o n v i lp r o 、五d e s a i l o p e n i n g s t a i l d a r d t oa c h j e v es e c 嘶t ya n de 硪c j e n c yi n e g o v e n 埘e n t n ex m l - s 舡1 l c t u r e dd a _ t ac 蛐b es 印a m t e d 劬mt h eb u s i n e s sm l ea n d m ee x p r e s s i o nf b 锄，t h _ i l si tc a l lb ee x c h a n g e da 1 1 dp r o c e s s e de x p e d i e n t i y s ox m li s r e g a r d e da st h en e ws t a i l d a r do f d a t ae x c h 眦g ew h e ni ta p p e a r e d f i r s t l y ，w ed e 印l ya | l a l y z cx m l a i l di t sk e yt e c h n o l o g yf o rd a t ae x c h a l l g eu s a g e a tt 1 1 es 蛐em n c ，w ep m p o s ea m 。b a s e dd a t ae x c h a i l g em o d e lf o rd i 疗 e r e n t d a t a b a s es y s t e ma 髓rf b c i l s i n go t l rr e s e a r c ho na p p l i c a t i o n su s i 】1 9x m lc o m b i n e dw i l h t h ec h a r a c t e r i s t i ca i l d r e q u i r e m e n t so fe m e 唱e n c yd e c i s i o ns u p p o n i n gs y s t e m s e c o n d l y w ec o n s t r u c t 也em o d e lu n d e rj 2 e ep l a t f o 咖a c c o r d i n gt op f o g 例n n l i n g m i e s f u n h e n n o r e ，t h er n o d e ln o t0 1 1 l yc 锄b el l s e da n dt r a n s p l 柚t e di nm u l t i - p l a t f b n t i s b u ta l s oc a nb e l l s c d f o r e x c h a n g e i na d d i t i o n ，m e m o d e lc a l l b eu s e d t oe x c h a n g e d a t a 锄o n gd i 行e r e n td e p a m i l e m s0 as y s t e mi i lt l l ea r e a i ti m p r o v e st h ee 硒c i e n c yo f g o v e m m e n t a sw e l la sb u i l d su pa 1 1a g r e e a b l ei m a g e o f g o v e m m e n t k e yw o r d ：x m lj 2 e ed a t ae x c h a n g e d e c i s i o ns u p p o r t i n gs y s t e m 创新性声明 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! 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外，论文中不1 含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包括为获得西安电子科技大学或； 它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作j 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名 垄j 多 日期：型兰兰! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研! 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证j 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的： 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论文。( 保密的论： 在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密在 年解密后适用本授权书。 本人签名：弗；毛 本人签名：生! 生 导师签名： 缸瞄红 日期：宴! ! ，! 垡 日期：童型：生：! 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 应急决策支持系统的建设是政府在国民经济和社会信息化的背景下，以提高 政府办公效率，以改善决策方式和速度为目标，将政府以及相关职能部门的各类 业务工作电子化和网络化的过程，同时也为政府信息管理、服务水_ 甲的提高提供 强大的技术和咨询支持。 目前，在应急决策支持系统的建设过程中，各政府职能部门大部分根据自身 的情况与需要，建立了各自的信息系统，这些系统往往是在不同时期、由不同的 公司、利用不同的工具、在不同的开发平台、采用不同的技术标准开发出来的， 并且运行在不同的操作系统和不同的数据库平台之上，而且客户端与服务器之间 通常会有防火墙或者代理服务器，这些跨平台异构系统形成了一个个信息孤岛， 随着决策支持系统的进一步发展，各个部门在数据交换与共享方面存在的局限越 来越大。 在以往的解决方案中，不同系统的数据交换，一般都是采用点对点的方案来 实旌的，即根据特定连接需求，满足特定问题。这样，对于每个应用，都要为每 个需要的资源或外部资源编写连接代码，以使得应用得以运行。当增加了一个新 的系统，就需要重新和所有的系统之间建立点对点的连接。由于每个应用都有其 自己特有的基础架构，这些应用在部署、更改和维护上的代价都非常高昂。这就 要求政府部门每套应用配置特有的专业技术人员，并保持与不同的技术供应商或 解决方案提供商的密切联系。并且开发接口也是相当复杂，成本昂贵的。即使是 只有一个电子政务系统的应用，其创建、维护和定制的代价及复杂度就已经非常 高了，何况要涉及多个这样的应用，其代价之高是可想而知的。 这就迫切需要利用统一的技术，建立一个独立的连接系统，能够利用统一的 方式，支持不同的平台，实现各系统之间不同结构和格式的数据的互相交换，并 由工作流引擎根据服务流程的定义统一协调各个部门业务系统之间的数据传输和 消息通信。各个应用系统都通过这个连接系统与其他应用系统进行数据交换。才 能够真正实现不同数据源的无缝连接。这个连接系统称其为数据交换_ 甲台实现 应用系统的数据交换和共享。 针对以上情况，考虑到x m l 具有自描述性、内容与显示相分离、可扩展性、 独立于平台和应用等特点，是一种优秀的数据描述语言，所以选择它作为数据表 2 基于x m l 的数据交换在决策支持系统中的应用 示以及应用间数据交换的标准格式“儿”。咀。的最大用途之一是作为网上不同数 据存储系统的交流中介。目前i n t e m e t 中有许多在不同操作系统平台上且以不同方 式存储的数据，这些数据在很多情形下需要交流，咀。提供了通用的数据表示格 式，进而提供了一条不同介质上数据进行交流的捷径。因而，如何将决策支持系 统中以不同形式存储的数据通过血进行数据交换，是本论文研究的一个重要课 题。 1 2 传统数据交换的特点与存在的问题 传统的数据交换，即电子数据互换l e c 们i l i cd a 协i n t e r c h a n g e ，简称e d i ) 是 一种基于计算机应用、通信网络和电子数据处理的电子商务和技术( 当然也可用于 电子政务中的电子数据处理) 。e d i 处理的对象是交易信息，如订单、发票、商品 目录、在线报告、客户档案等；所有的e d i 报文都是“按照一个共认的标准”形成 的具有一定的结构特征，e d i 报文能被系统中不同的计算机识别和处理的原理 即在于电子数据格式标准化：e d i 系统中，信息传输的路径是“企业的计算机 电子数据通信网贸易伙伴的计算机，中间无需任何人工干预；e d i 信息的最 终用户是计算机应用软件系统，这种传输是机对机，应用对应用的，这为e d i 与 其他计算机应用系统如管理信息系统的互连等提供了便利。e d i 系统的大范围使 用，可以减少数据处理费用和数据重复录入费用，并大大缩短交易时间。 但是，传统的e d i 实现了统一性却没有实现可扩展性，它要求所有的合作伙 伴都必须使用唯一的解决方案，这使e d i 实现成本过高且过于冗长，而且如果政 府提出一个新的税收方案或某个政府部门想添加一些附属内容，这意味着整个 e d l 系统将被修改，而且昂贵的转换软件和增值网络服务一般来说是令人难承受 的。多年来许多专家和学者为此付出了诸多努力，这正促使了订l 技术的出现。 1 3 基于x m l 的数据交换及研究现状 可扩展标记语言( e x t e n s i b i em 破u pl a i l g u a g e ，简称x m l ) ，是一门新兴的面 向i n t 盯鹏t 应用的标记语言，是s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z em a r k u pl a n g u a g e ) 的子 集，由w 3 c 组织于1 9 9 8 年2 月制定的一种通用语言规范。x m l 实际上是一种 定义语言，即使用者可以定义无穷无尽的标记来描述文件中的任何数据元素，从 而突破了h 刑l 固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富更复杂并组成一个完 整的体系。 x m l 具有适于异构应用间的数据共享，可以进行数据检索和提供多语种支持 第一章绪论 等优点。作为数据表示的一个开放标准，x m l 使得在异构环境下不同计算机系统 之向交换数据变得容易起来，它给i n t e m e t 注入了新的活力。 ) m 几具有强大的数据表现能力，能够以简单的形式表达复杂的数据。可扩展 性强，可以根据用户的需要进行扩展，尤为重要的是，x m l 具有强大的自描述能 力，同时实现了数据与表现形式的分离，这些特点决定了x m l 能够作为数据交 换中的媒介，从而实现异构系统的信息交换。并且，x m l 采用结构化的数据，可 以更详细地定义某个数据对象的数据结构，它的统一数据格式可以使数据管理和 交换的成本更低，也更易于管理。 随着x m l 各项标准的不断成熟，基于咀。的数据交换将具有强大的生命力， 并且对电子政务的发展产生了惊人的推动力。 目前，数据交换平台己成为相关领域的研究热点和难点，许多专家和学者提 出一些基于x m l 的数据交换平台模型，国内一些较大的软件公司也积极地投身到 此项工作中，对咀。数据交换技术的发展起到了推波助澜的作用。但现实情况是： 关于订l 应用于电子政务的统一标准尚处于制定阶段，现有的交换模型都只是针 对具体的系统，不具有通用性。一段时期内还不能摆脱针对实际系统需求建立相 应的数据交换模型的办法“1 。 1 4 论文主要研究内容 本课题的来源是基于陕西省应急决策支持系统的，由于地理条件限制，并且 各职能部门通常采用不同的数据库技术和体系结构来构建自身的信息系统，那些 不能连接到网络中的信息系统大多是相互独立的应用系统，所以数据资料也是单 独存放的。然而，在对一个事件的决策过程中，结论的得出要根据各个地区的数 据采样推算，每个数据协同处理才能完成。中央决策部门需要其他相关部门提供 数据信息，但是由于这些部门之间并没有一套很好的数据共享、同步更新的机制， 往往会造成信息在不同的部门有不同的版本，给部门管理以及其他l j 常工作带来 诸多不便的同时也降低了整体工作效率。 针对决策支持系统中的上述问题，本论文在详细介绍x m l 技术，深入分析 其用于数据交换的关键技术后，提出一个基于x i l 文档转换技术的数据交换模 型，最后实现了该模型在陕西省应急决策支持系统中的应用。 1 5 论文的组织结构 本文由六章和参考文献组成，内容是这样安排的： 基于) 0 皿的数据交换在决策支持系统中的应用 第一章介绍论文研究背景，对传统的数据交换技术和基于m ，的数据交换 技术作了简要的比较以及本论文的主要研究内容和组织结构。 第二章介绍讧l 的产生以及与其相关的技术。 第三章详细分析x m l 数据交换的关键技术。例如：用于实现文档解析的 d o m 、用于实现文档查询的x q l 、x m l q l 、x q u e r ) r 及用于数据处理的x s u 等。 第四章本章通过对x m l 的数据转换及其与数据库的交互方式的深入分析， 在研究咀，文档转换的基础上，设计了一种基于。的数据交换模型。 第五章在陕西省应急决策支持系统的基础上，深入研究了第四章提出的数据 交换模型的在决策支持系统中的实现过程。 第六章总结本文的主要工作并指出了不足。 第二章也技术 第二章x m l 技术 在因特网的信息交换过程中存在着一个突出的问题，就是多种多样的数据格 式给信息的有效使用带来了障碍。以便捷、可靠、有效的方式获取所需的信息对 于网络应用是很关键的问题。因此，期待能够有一种可以描述任何逻辑关系的数 据格式来统一电子数据的存储。目前，能够担当此任的就是) 0 订l f e x t e i i s i b i e m a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) “1 。 可以说，x m l 的出现给数据交换带来了一场革命；m 。的出现是至今为止 最聪明的一种符号语言；) m 几成为下一代网络发展的基石。 2 1 1x m l 的产生 2 1x m l 概述 “h t m l ( 超文本链接标示语言) 是我们的数据类型”比尔盖茨( 1 9 9 6 2 ) 这句 话预示了因特网无可限量的发展前景。在公司、政府机构和个人的网络应用层面 上，h t m l 都获得了成功，似乎h 1 m l 可以解决绝大部分问题，可以说h t m l 直接 推动了一场前所未有的信息革命n “。 但是，由于h 1 m l 的标记集合是固定的，用户不能新增有意义的能供他人使 用的标记。以h t 2 堪l 为数据标准的网络浏览器作为应用平台，使得网络应用程序 依赖服务器上的c g i ( 公共网关接口) 脚本来处理网页上的数据。由于h t m l 过分 依赖于应用平台，使在服务器端要处理的数据量过大，使得网络速度降低效率 不高。 以数据描述为任务的) ( 1 帆语言克服了h t m l 的诸多缺点哪! 。 l 是由w 3 c ( n l ew b r l dw i d ew 曲c o n s o n i 啪) 于1 9 9 8 年2 月发布的一种标 准。它是s g m l 的一个简化子集，它将s g m l 的丰富功能与h t m l 的易用性结合到 w 如的应用中，以一种开放的、自我描述方式定义了数据结构。在描述数据内容 的同时能突出对结构的描述，从而体现出数据之间的关系。这样所组织的数据对 于应用程序和用户都是友好的、可操作的。之后，w 3 c 又用x m l 设计出一个与 h 1 m l 4 o l 功能等价的语言，称为x h t m l l o ( e x t e n s i b l eh y p e rt c x tm a r k u p l 柏g u a g e ) 使之与h t m l 相兼容。1 。 ) 。“l 是s g m l 的一个子集，严格地讲l 也还是s g m l 。与h t m l 不同 的是x m l 有d t d ，因而也可以像s g m l 那样作为元语言来定义其他文件系统， 6基于x h 亿的数据交换在决策支持系统中的应用 或称其为符号化语言。如果把符号化语言分为元符号化语言和实例符号化语言的 话，s g m l 和v i l 都是元符号化语言，而删和由血派生的x h n 仉都 是实例符号化语言。 十几年来，w 曲存储格式语言从m m l 发展到d h n n ，直到今天最新的 仉，发展的每一步都是为了适应w 曲应用的需求。虽然皿。原本是为出版界 设计的一种文档描述语言，即s g m l 派生而来的一种符号化语言，但它也是为因 特网的数据文换而设计的。因而，不仅仅是s g m l 定义的用于描述的文档， 而且在电子商务等各个领域使数据交换成为可能。 用) a 旭可以定义数据关系并形成特有的标准，因此各行业都在建立自己的 行业化标准，应用于网络上的电子商务处理，把后台系统通过w 甜站点表现出来。 此外，一个m 。文件就是一个小的数据库，因此) 。皿。还可以作为数据仓储，通 过对数据关系的定义形成各种关系、属性的数据，实现数据交换、上下文检索和 多媒体传输等。 由于订l 是以文本形式描述的，可以越过不同平台的障碍完成正常的数据 交换。所以适合于各种平台环境的数据交换。并且，l 对于因文本形式会因文 字代码不同造成不能阅读的问题也有完善的解决方案。 在咀，中，文件是由一个个称之为元素( e l e m e m ) 的部件构成，x m l 使用标 记( t a g ) 来描述元素。由于使用了标记的描述方法，可以保持原数据的含义和构造 在因特网上进行数据交换，进而可以保持不同系统之间数据交换的灵活性。 虽然x m l 具备了作为通用数据描述语言的特征，但是v f i 。不是编程语言， 它只是一种数据描述的技术。因此x m l 文件的显示、文件结构的变更、应用程 序的操作等订l 相关技术也是非常重要的。 2 1 2 x m l 的优势 儿使许多只利用h t m l 难以解决的任务变得简单，使只利用h t m l 不可 能完成的任务得以完成。因而从理论上讲，l 标记类型可以是无限的。其优势 表现在以下几个方面： ( 1 ) 自由扩展性 x m l 与h t m l 的一大不同之处，就在于在v i i 。中可以自由定义标签。所 定义的标签可以按用户的意思充分地表达文件的内容，譬如可以定义 和 a b s t m c p 数据交换在决策支持系统中的研究 叫c h 印t e r 基础讥。p i c 1 4基于) 丑皿，的数据交换在决策支持系统中的应用 q h a p t e r ) c h 蚰t e ri d = “3 ， 吲h a p t e r ，c o n t e r i c ，p 雠i 用d o m 解析后，该文档内存中的节点树为图3 1 所示 图3 1 d o m 节点树 对d o m 的解析结果说明如下： ( 1 ) 从树状结构的顶端入口开始首先是文档节点，文档节点的下面是根节点 ( r o o t ) ，即p a p e r 节点。 ( 2 ) p 8 p c r 节点有三个子节点：面t i e ，a b s t a c t c o n t e n t 。在d o m 中，子节点可 以由索引值获得，也可以由节点名获得。对于p a p e r 的三个子节点，按文档中出 现的顺序索引从o 依次增加。 ( 3 ) 对于a b s 仃a c t ，t i t l e 是它的前驱节点，对应节点属性的p r e v i o u ss i b 】i n g ， c o n t e n t 节点是它的后继节点，对应节点属性的n e x ts i b l i l l g 。 ( 4 ) 对于c o n t e m 节点，情况和p a p e r 相似，不过其中i d 是属性节点。 在d o m 中，文档具有树形逻辑结构。然而，d o m 并没有规定必须将文档实 现为一棵树或树林，也没有指定如何实现各对象之间的关系。它定义了构成d o m 的不同对象，却没有提供特定的实现，实际上，它能够用任何编程语言实现。文 档的这种树形表示术语称作“结构模型( s u c t u r em o d e l ) ”。 d o m 将文档中的每个项目看作节点，其中包括元素、属性、注释、处理指 第三章d l 数据交换关键技术分析 令，甚至构成属性的文本。当我们使用d o m 对x m l 文档进行操作时，它首先 要解析文档，将文档分解为独立的元素、属性和注释等。然后，它e 降点树的形 式在内存中创建) 叫l 文档的表示。此后，开发人员可以通过节点树访问文档的 内容，并根据需要修改文档。 3 1 2 使用d o m l 、d o m a p i d o m 将x m l 文档转化为可以通过程序访问的节点树，但d o m 仅仅描述了 访问机制，而不涉及特定的实现。在将d o m 用于特定的问题时，必须知道相关 平台上d o m 是如何实现的，需要使用d o ma p i 。 2 、客户端和服务器端 虽然有许多d o m 和x m l 应用程序，但是它们基本上可以分为两种类型：用 于服务器端的和用于客户端的。 ( 1 ) 服务器端的d o m d o m 能够极大地简化不同商业系统之间的数据交换，并且为数据的存档和 获取提供了理想的机制。 文档交换 x m l 在业务中的首要应用是简化过程之问以及业务之间的通信。与普通的文 件或数据库等转输格式相比，x m l 有许多优势： l 、x m l 文件是独立于平台的一与a c c e s s 数据库或s o ls e r v e r 等数据库系 统不同，x m l 文件实际上能够被任何系统读取和理解，系统只要读取文档，并利 用系统上的d o m 实现将文档解析为节点树。 2 、x m l 文件是自描述的与普通的文件( 它需要程序员协商文件的格式描 述，并进行适当的转换) 不同，设计良好的x m l 文件只需要很少的外部解释文档， 每个描述标题的元素被明确地标记为 ，依此类推。 3 、x m l 文件显示层次化信息普通的文件可能包含重复的子元素组，而 x m l 文件设计为以一种自然的方式表达层次信息即通过节点树。 存档 如果要将信息存档，) 蹦l 是一种理想的存储方式，特别是当这些信息是面向 对象的或者来自于层次型数据库。关系数据库通常也( 但不总是) 比较容易表示 为x m l 节点树。l 文件是基于文本的，而且可能包含许多重复的文本( 标记) ， 因此常常有较高的压缩率。一个典型的相当大的x m l 文件能够压缩到原来大小 的十分之一至二十分之一，通过遍历数据库的层次树或关系树，并使用d o m 构 造节点树，很容易将全部存档到一个x m l 文件中。 基于x h 也的数据交换在决策支持系统中的应用 ( 2 ) m i c r o s o f t i e 5 o 6 o 客户端内置了d o m 功能，n e t s c a p e 及其他浏览器的开 发人员正在为它们的系统增加d o m 支持，一旦支持d o m 的浏览器被广泛使用， i n t 锄e t 开发人员就能够在客户端利用d o m 改善信息展示的方式，并减少与服务 器的交互。 灵活的客户端展示 使文档对于不同的客户端可视变得越来越重要。根据客户端的类型以及文档 的用途，客户端可能要通过多种方式展示文档，例如：蜂窝电话提供商开始尝试 通过电话本身的微型l c d 屏幕提供有限形式的浏览。就这种目的而言，h t m l 并不理想，因为它不包含说明标记中内容含义的信息，这仅仅说明了如何展示这 些内容。v i l 通过将有关内容的信息作为标记的一部分解决了这个问题。对于设 备接收到的文档，定制浏览器可以使用d o m 遍历它的节点树，并且有选择地鉴 别可以忽略的信息。 客户端数据输入 随着d o m 与主要浏览器的集成，可以