（计算机应用技术专业论文）基于中间件技术的web信息系统的应用研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 近年来，随着i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅猛发展和基于h t t p 协议的w e b 技术 的广泛应用，传统的工作模式和生产方式得到了极大的改变。多层应用体系结构 作为新一代w e b 计算模型，和传统的客户机服务器模型相比，增加了一个中间层 部件，用于处理应用系统中的商业逻辑部分。这种分层的结构具有优化系统的总 体性能，平衡节点的负载情况，提高系统的可靠性、可伸缩性和可扩展性等优势， 使在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下开发复杂事务的应用系统、集成现有信息系统成为 可能，具有重要的研究意义。 本论文结合北京东城区青少年课外活动管理平台项目，针对中间件技术在 w e b 信息系统中的应用进行了比较深入的研究，所做的工作主要包括以下几个方 面： 1 介绍了中间件的概念、特点、分类及国内外中间件技术的研究现状。结合 当今中间件技术的发展趋势，给出了一个基于中间件技术的w e b 信息系统模型。该 模型使用轻量级容器，采用了o rm a p p i n g 技术构建了o rm a p p i n g 持久层，一方 面解决了对象关系模式不匹配的问题，另一方面保证了数据访问中间件需要的事 务、安全等方面的服务，并使得中间件系统有足够的扩展能力采用自定义的查询 优化手段。 2 下一代w e b 技术。初步研究x m l 等下一代w e b 的相关技术。 3 系统分析w e b l o g i cs e r v e r 的性能，并在一定程度上对系统性能进行了优化 配置。首先从影n 自w e b l o g i cs e r v e r 性能的几个方面( 女u j d b c 、j s p 预编译等) 入手 进行系统性能的分析，最后讨论w e b l o g i cs e r v e r 从单机系统到集群的扩展及其性 能调优。 北京东城区青少年课外活动管理平台项目中介绍了s t r u t s 框架，基于s t r u t s 框架引入了一种新的对象关系映射框架：h i b e r n a t e ，研究和分析了h i b e r n a t e 的 应用。 关键词：中间件，w e b 应用服务器，o rm a p p i n g ，h i b e r n a t e ，s t r u t s 湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h es w i f td e v e l o p m e n to fi n t e m e t i n t r a n e ta n dw i d e a p p l i c a t i o no fw e bb a s e do nh t t pp r o t o c 0 1 t h e r ea r eg r e a tc h a n g e sf r o n lt r a d i t i o n a l w o r km o d ea n dm a n u f a e t u r em o d e a san e ww bc o m p u t a t i o nm o d e l m u l t i t i e r a p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r eh a sam o r em i d d l et i e rt h a nc l i e n t s e r v e r , w h i c hi su s e dt o p r o c e s st h ea p p l i c a t i o nb u s i n e s sl o g i c t h i sc a no p t i m i z e 也eo v e r a l lp e r f o r m a n c eo f t h e s y s t e ma n dh a l a n c et h e1 0 a do fn o d e s ；a l s ot h i sc a ni m p r o v et h er e l i a b i l i t y , s c a l a b i l i t y a n de x p a n s i b i l i t yo ft h es y s t e m s oi ti sp o s s i b l et od e v e l o pt h ec o m p l i c a t e da p p l i c a t i o n a n dt oi n t e g r a t et h eo l di n f o r m a t i o ns y s t e m s ，s oi ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c et or e s e a r c h t h i s i nt i f f sd i s s e r t a t i o n ，t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fm i d d l e w a r et e c h n o l o g yi n w e b b a s e di n f o r m a t i o ns y s t e ma r ei n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y ，t h em a i nc o n t e n t s s t u d i e da r ea sf o l l o w s ： 1 w ei n t r o d u c et h ec o n c e p t i o n ，c h a r a c t e r s ，c l a s s i f i c a t i o na n dt h er e s e a r c ho f m i d d l e w a r et e c h n o l o g yi nt h ew o r l d c o m b i n i n gt h ed e v e l o p m e n tt r e n do fc u r r e n t m i d d l e w a r et e c h n o l o g i e s t h ea r t i c l ec o n c e i v e sam o d e lo fw e b b a s e di n f o r m a t i o n s y s t e mb a s e do nm i d d l e w a r et e c h n o l o g y t h em o d e lu s e st h el i g h tc o n t a i n e ra n do ，r m a p p i n gt e c h n i q u et o b u i l dp e r s i s t e n c el a y e r t h i sd e s i g ng i v e st h es o l u t i o no f o b i e c t - r e l a t i o n a li m p e d a n c em i s m a t c ha n de n s u r e st h es e r v i c et h a td a t aa c c e s s m i d d l e w a r ei sn e e d e d a sar e s u l t ，t h em i d d l e w a r eh a st h ee n o u g he x t e n s i b l ea b i l i t yt o a d o p tu s e rd e f i n eo p t i m i z em e a n s 2 w e bo fn e x tg e n e r a t i o n 1 1 1 i sp a p e rg e n e r a t i o nw 曲c o m p u t i n gt e c h n o l o g y b r i e f l ys u c ha sd i s c u s s e st h en e x tx m l e t c 3 a n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c eo f w e b l o g i cs e r v e rs y s t e m i c a l l ya n do p t i m i z i n gt h e d e r f b i t n a n c eo ft h es y s t e mi ns o m ea s p e c t s f i r s t l y , w ea n a l y z et h ep e r f o r m a n c ef r o m s e v e r a la s p e c t s ( s u c ha sj d b c ，j s pp r e c o m p i l e ，e t c ) ；t h e nw ed i s c u s st h ee x p a n s i o no f w e b l o g i cs e r v e rf r o ms t a n d - a l o n es y s t e mt oc l u s t e r w ei n t r o d u c es t r u t sf r a m e w o r ka n dan e wc i r mf r a m e w o r kb a s e do ns t r u t s f r a m e w o r k ：h i b e m a t e ，r e s e a r c ha n da n a l y s et h ea p p l i c a t i o no fh i b e m a t e k e y w o r d s ：m i d d l e w a r e ，w e ba p p l i c a t i o ns e r v e r , o rm a p p i n g ，h i b e r n a t e ，s t r u t s 佩 3 i 亡工繁火港 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工 作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：陴据南日期：协0 6 年乡月西日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：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，允许论文被查阅和 借阅。本人授权湖北工业大学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。 学位论文作者签名：即时稚暮， 日期：0 6 年f 月日 指导教师签名：7 暨c 主碍 日期：训6 年歹月 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的研究的目的及意义 中问件技术的出现，为软件的体系结构注入了新鲜的活力，改变了传统的客 户端服务器端两层应用模式，在客户端和服务器之间加入了中间件一层，构成了 三层或多层的应用模式。特别是分布式对象技术、构件技术的发展，使中间件技 术有了更大的突破。通过提供中间件的组件模式，简化了应用程序的开发复杂性， 提高了软件可重用性，促使软件生产的产业化，使跨企业的分布式应用得到了推 广。 与此同时，中问件技术也在不断发展，从原有的独立的消息中间件、交易中 间件、对象中间件，发展到综合各类中间件技术的应用服务器。w e b 应用服务器便 是在w e b 计算环境下产生的新型中间件。w e b 应用服务器通过把用户接口、商业逻 辑和后端服务分割开来，向开发者提供一种创建、部署和维护企业规模的w e b 应用 的模块化方式，为要转向w e b 的用户提供了高性能多线程的环境。它支持多种工业 标准的协议和界面引擎，包括数据库互连标准o d b c 和j d b c 、c o r b a ( c o m m o no b j e c t r e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，公共对象请求代理体系结构，是由o m 6 组织制订 的一种标准的面向对象应用程序体系规范) 、c o m d c o m 、e n t e r p r i s ej a v a b e a n 等， 是一种比较成熟的中间件平台。综合国内外的应用趋势可以看到，用先进、成熟、 可靠、可伸缩的应用服务器中间件搭建软件应用可以满足不断变化的业务需求。 随着i n t e r n e t i n t r a n e t 的快速发展和广泛应用，对新一代基于 i n t e r n e t i n t r a n e t 的信息系统的需求日益增长。此前i n t e r n e t 上的应用系统在 进行复杂事务处理、集成现有信息系统等方面存在缺陷。应用服务器作为新一代 i n t e r n e t i n t r a n e t 信息系统平台，主要用来解决i n t e r n e t 环境下联机事务处理问 题，使在i n t e r n e t 环境下开发电子商务、网络交易等需要处理复杂事物的应用系 统成为可能，具有重要的研究意义。应用服务器及相关信息技术研究是当前分布 式计算和i n t e r n e t 计算技术研究的前沿，技术难度较大，涉及较为。泛的技术领 域，主要有分布式对象、分布式事务处理、j a v ae j b 、计算机网络、i n t e r n e t 计 算、中间件、数据库、客户s t 月 务器、多层应用程序、系统安全等方面，具有重 要理论意义及工程应用价值。 湖北工业大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 中间件不仅在中国，在整个世界范围内都是一个正在蓬勃发展的技术领域。 九十年代初，客户机n 务器计算模式开始成为一种主流技术，客户机n 务器计 算模式为计算机技术提供了一个巨大的发展空间，使实现灵活性、高效率、低成 本的应用环境成为一种可能，而中间件正是实现这一可能性的关键技术。根据 i d c ( 国际数据公司，全球著名的市场咨询和顾问机构) 公司的市场调查报告，中间 件软件1 9 9 6 年在全球就已经形成了1 5 亿美元的市场份额，这是一个非常巨大的市 场。 1 2 1 国内外中间件的发展 最早具有中问件思想和功能的软件是i b m 的c i c s ( 用户信息控制系统) ，i b m 于 1 9 9 4 年正式以中间件产品的形式出售，确定了中间件产品的雏形。该软件用于联 机事务处理，可支持异构的平台。但是c i c s 不是分布式环境，所以人们把在1 9 8 4 年在贝尔实验室完成的t u x e d o 作为第一个严格意义上的中间件产品。由于分布式 处理没有广泛用于商业，所以t u x e d o 在很长时间却是实验室产品，后来被n o v e l l 收购，经商业推广，又被b e a 收购。尽管中问件的概念很早就已产生，但只在最近 1 0 年才在国外广泛使用，国内应用尚差很远。就国内大多数用户，甚至软件工程 师来说，还是知之甚少，或者是刚刚接触。因此，仍需要学习中问件，宣传中间 件，研究中间件，大力推广普及中间件。可庆幸的是，国内中间件的起步正处于 世界范围的中间件的初创时期，并不落后。早在1 9 9 2 年东方通科技公司就着手中 间件的研发，1 9 9 3 年推出第一个国产的中间件产品t o n g l i n k q 。之后，又涌现了 一批以中问件为核心业务的公司，如清华北美、四川拓普等，以及也己开发出中 间件产品的系统集成或软件公司，如中科软件、中国科学院计算机所、中软集团、 中创公司、山东浪潮、金蝶、国防科大、东大阿派、北大青鸟、亿阳通信、东华 减信等。中间件产品已初步形成系列。 国内许多企业原本是以一个系统集成商的身份进行中间件的市场开拓工作。 随着国内中间件市场的成熟，国外中间件厂商大举进入中国，国内中间件市场的 竞争逐步白热化。形势的发展要求我们做出新的抉择。不少企业最终选择了放弃 集成，做一个独立软件供应商，这是一条充满风险和牺牲的道路。既然历史的机 遇使我们在中间件技术领域，获得了与国外产品同时起步的有利时机，取得了远 远高于国外产品的中国市场占有率，具备了与世界最高水平平等对话的地位，我 湖北工业大学硕士学位论文 们没有理由不在世界计算机行业为民族软件产业去争得一席之地，这是一种荣耀， 更是一种义不容辞的责任。 1 2 2 发展中间件面临的问题 虽然中间件的市场前景广阔，在业内已有很多成功的应用实例，特别是为我 们提供了发展系统级软件的难得机遇。但是，对于那些希望在这一领域有所作为 的软件企业来说，仍有一些现实的困难需要解决。 首先，中问件虽然被业界誉为有史以来发展最快的软件产品，但在技术上仍 处于成长阶段，还没有统一的标准和模型，作为基础的标准化工作仍在进行之中。 其次，就中间件产品本身而言，是否容易调用a p i 以及封装质量如何，是区别 其质量高低的重要标准。此外，虽然各家厂商的产品都是基于同样的技术和标准 进行开发，但是对于标准的实现程度仍有所差别。例立h b e a 纯j a v a 的应用服务器中 问件，就完全符合了j 2 e e1 2 个标准中的1 0 项。对一些国内软件企业而言，产品开 发成功仅仅是万旱长征走完了第一步，更重要的是如何精益求精，在细微处下功 夫。 其三，由于中间件涉及软件领域的各种技术、标准与规范，对软件开发人员 提出了很高的素质要求，因此真正开发成功一个中间件产品，绝非一朝一夕的事 情。正女n b e a 公司大中国区技术总监李业所说，中间件的研发工作牵涉到对于应用 系统、数据库、网络、硬件平台甚至前端等方方面面的了解，而国内软件业缺乏 具备总体设计能力的人刁。，以至于软件的功能设计往往不能实现一步到位，直接 影响到客户服务质量和产品的稳定性。 其四，如何真正实现产品化是目前国内中间件厂商遇到的最大问题。b e a 公司 技术总监李业分析认为，国内软件企业的研究开发与产品化工作往往不能同步进 行，其原因在于项目管理出现问题。就b e a 的经验而言，版本控制也是产品化的重 要一环。b e a 公司重视中间件产品的通用性，不会专门为某位客户提供单独的版本， 否则随着用户量的增加，版本控制就会成为令人头痛的事情。同时，b e a 也不向用 户提供源代码，以免客户改变代码出现问题时，给技术支持造成困难。 总体上看，国外厂商由于具备多年的技术积累和开发经验，可以降低因开发 失败带来的风险，少走许多弯路，同时在技术研发人才的竞争中仍具有一定优势。 目前看来，就管道类的中间件而言，国内厂商的差距不大，具有较强的竞争力。 而在平台类中间件领域，要想推出真正成熟的产品仍有待时日。 湖北工业大学硕士学位论文 1 2 3 国内中间件发展前景 软件产业对于国民经济发展的重要性不言而喻。然而中国软件业发展至今， 在总体上仍然不具备参与国际竞争的实力。软件公司虽有5 0 0 0 多家，但8 0 左右均 为中小企业，缺乏具备品牌优势和国际竞争力的软件集团。1 9 9 9 年中国软件出口 额仅为1 3 亿美元，而只有几百万人口的爱尔兰，软件业年出口额就达7 0 亿美元。 随着i n t e r n e t 的发展，作为大型分布式应用基础构架的组成部分，中间件的 地位正在变得日渐重要，甚至成为与操作系统和数据库管理系统并列的基础软件 领域的3 大支柱，这就为我国软件业提供了又一次发展良机。中间件市场的竞争， 是国内软件业在系统级产品领域，与国外一流厂商面对面的直接交锋。从产品本 身到企业的研究开发能力、市场推广能力及服务支持能力，这一较量将是全方位 的。我们在正视自身差距的同时，也应该树立信心，充分利用自身的竞争优势， 推出更为贴近国内用户实际应用需求的产品。 近年来，从事电子商务业务的c o m 公司不断涌现，尤其值得中间件厂商予以 更多地关注。以b e a 公司为例，e t r a d e 和a m a z o n 都是其中问件产品的大客户，截止 目前，新浪、网易、搜狐、易趣及2 1 c n 等2 0 余家国内知名网站均陆续采用了b e a 的中间件产品。a p u s i c 公司首席技术官袁红岗也预测，a p u s i c 产品的第一个用户 将来自网站。 能否及时跟进中间件产品的技术发展趋势，也是国内相关软件企业要想有所 作为的关键所在。目前，随着i n t e r n e t 的发展，符合s u n 公司提出的j 2 e e 标准的中 间件产品已渐成潮流。此外，基于w e b 的无线商务也令人关注。i b m 就推出了支持 无线设备的通信中问件m q s e r i e se v e r y p l a c e 。m i c r o s o f t 也有通信中间件的无线 版本，但它只支持w i n d o w sc e 操作系统。 目前，国外厂商在中间件市场上仍处于领先地位，长此以往，其价格和技术 垄断势必让国内用户付出更多的代价。随着国内软件企业相继加入到中间件市场 的竞争行列，将有助于用户摆脱对价格昂贵的国外中间件产品的过分依赖，并为 其带来更多的选择机会。 1 3 研究内容 1 3 1 要研究内容及组织结构 1 研究x m l 等下一代w e b 的相关技术。 湖北工业大学硕士学位论文 2 研究运用h i b e r n a t e 数据库中间件技术。 3 从j d b c 、j s p 预编译等几个主要方面对w e b l o g i cs e r v e r 的性能进行分析， 并在一定程度上对w e b l o g i cs e r v e r 进行了优化配置。从而为相关的企业级软件开 发总结和积累相关经验。 本论文的组织结构如下： 第一章：绪论。主要介绍论文研究的目的意义、国内外现状及研究内容。 第二章：中间件相关技术综述。本章重点介绍了中间件的概念、作用和特点 及分类，论述了w e b 相关技术；o m gc o r b a ，s u nj 2 e e ，m i c r o s o f td n a2 0 0 0 三种 中间件技术以及三种中问件技术的相关性比较：应用服务器的运行模式、功能定 义、体系结构等相关技术；多层分布式应用体系等相关内容。 第三章：j 2 e e 环境下的数据库访问技术。主要是从整体上对j 2 e e 环境下的数 据访问中间件的相关概念进行介绍，同时分析了这些技术的优缺点。 第四章：新一代o r m 技术h i b e r n a t e 。本章节详细介绍了h i b e r n a t e 的o r m 机 制和h q l 语言的完善功能以及它的事务管理及缓存技术。 第五章：丌发w e b 信息系统实例。本章主要论述了本应用系统的总体设计方案 和本系统所采用的技术平台以及相关技术介绍。 第六章：w e b l o g i cs e r v e r 性能分析和调优。本章首先从影响单个w e b l o g i c s e r v e r 的性能的几个方面进行系统性能分析，并做出相应的优化配置，最后从 w e b l o g i cs e r v e r 集群角度分析系统的总体性能。 第七章：结束语 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章中间件相关技术综述 随着软件系统的复杂性不断增长，各个行业对软件系统的性能要求也越来越 高，因此越来越多的企业正热衷于构建以w e b 技术为核心，浏览器n 务器模式的 与用户平台无关，且具有统一而简单的交流方式的软件系统，以满足这种不断增 长的社会需求。于是集w e b 技术、应用服务器技术、软件复用、分布式对象计算、 企业级应用开发等技术为一体的“基于中间件的软件开发”便应运而生。 2 1 中间件概述 计算机技术和网络技术的不断发展使得客户机服务器体系结构得到蓬勃发 展，但是随着应用水平的不断提高以及企业应用的不断扩大，构建在两层客户机 服务器之上的计算机应用系统的局限性就愈发地暴露出来，而且在分布式计算模 式环境中，无论是硬件平台还是软件平台，都不可能统一，而大型应用软件通常 要求在软硬件各不相同的分布式网络上运行。为了更好地开发和应用能够在异构 平台上运行的应用软件，迫切需要一种基于标准的、独立于计算机硬件以及操作 系统的开发和运行环境，中间件技术就应运而生了。 2 1 1 中间件的概念 中剧件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所提供 的基础服务，衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源共享、 功能共享的目的。目前，它并没有很严格的定义，但是普遍接受i d c 的定义：中问 件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技 术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网 络通信。人们在使用中间件时，往往是把一组中间件集成在一起，构成一个平台( 包 括开发平台和运行平台) ，但在这组中间件中必须要有一个通信中间件，因此可以 比较形象地把中间件可以定义为：平台+ 通信。一般认为，中间件必须具有以下 特点： 1 ) 标准的协议和接口。 2 ) 分布计算，提供网络、硬件、操作系统透明性。 3 ) 满足大量应用的需要。 6 湖北工业大学硕士学位论文 4 ) 能运行于多种硬件和操作系统平台。 其中具有标准的接口和协议非常重要，因为它可以实现不同硬件和操作系统 平台上的数据共享和应用互操作。 从理论上讲，中间件有以下的工作机制：在客户端上的应用程序需要从网络 中的某个地方获取一定的数据或服务，这些数据或服务可能处于一个运行着不同 操作系统和特定查询语言数据库的服务器中。客户f i r 务器应用程序中负责寻找数 据的部分只需访问一个中间件系统，由中间件完成到网络中找到数据源或服务， 进而传输客户请求、重组答复信息，最后将结果送回应用程序的任务。 在具体实现上，中间件是一个用a p i 定义的软件层，具有强大的通信能力和良 好的可扩展性的分布式软件管理框架。 2 1 2 中间件的作用和特点 中间件的作用简单来说就是试图通过屏蔽各种复杂的技术细节使技术问题简 单化。具体地说，中问件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一 个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务 上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上 的负担。所以说中间件带给应用系统的，不只是开发的简便、开发周期的缩短， 同时也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投 入。其次，中间件作为新层次的基础软件，其重要作用是将不同时期、在不同操 作系统上开发的应用软件集成起来，彼此像一个天衣无缝的整体协调工作，这是 操作系统、数据库管理系统本身做不了的。 中问件是位于硬件、操作系统平台和应用程序之间的通用服务系统，具有标 准的程序接口和协议，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操 作。中问件应具有以下的特点： 首先，由于中间件是用来解决应用之间的互连性，所以它必须提供一个公共 的应用通讯机制和数据接口。通讯机制用来屏蔽各类通讯协议之间的差异，完成 通讯协议间尽可能地完全映射，同时用来控制数据传输过程中的流量、加密方法、 并发冲突等问题。数据接口用来实现异构、分布式环境中数据的共享，从而做到 对象位置与平台无关性。 第二，中问件应具有可靠性保证。不同应用之间的通讯，即客户方和服务器 方的请求和应答过程需要通过中间件才能正确完成，中间件必须提供接管和恢复 事务的功能，确保关键性事务不被丢失。 湖北工业大学硕士学位论文 第三，效率保证。中间件的工作流程是：当客户端的应用程序需要调用网络 上某个服务器的数据或服务时，中间件系统接收客户端的请求，由此查找数据源 或服务，建立相应服务或数据同相应服务器之间的对应关系。并在发送应用程序 请求后重新打包响应，将其传送回客户机中的应用程序。客户和服务器的角色是 相对而言的，发出请求的就是客户方，服务或数据的提供者就是服务器。在不同 的调用中，客户和服务器的角色可以互换。这样，由于实现了客户和服务器透明 性而增加的请求响应时间则必须由中间件的工作效率来尽量缩短。因此中间件提 供的对服务或数据的查询效率是至关重要的。 2 1 3 中间件的分类 中间件按照其会话方式可分为同步会话和异步会话两种。 同步会话是指：客户方向服务方发出请求后，等待服务方返回的结果，在收 到服务方的处理结果前不做其它处理。在这种方式下，客户方在等待服务方的处 理结果时，可以结合“超时”概念，在规定时限内，如果客户方还未收到服务方 的处理结果，则本次请求失败。 同步方式可能因为拥挤的网络环境造成灾难。当客户方超时时间到了，却未 收到服务方的应答时，客户方本次请求失败，它会去重新发起请求。这样会造成 恶性循环，大大降低网络上的处理效率。 异步会话是指：客户方在等待服务方的处理结果时可以去完成其它任务。 在异步方式下，当一个节点向另外个节点发出消息后，不等待应答。因而 一个消息发送完成后，发送方就可以去处理其它事情。但不幸的是，发送方同样 也可以发送新的消息，因而同样会造成网络拥塞。 目前，针对不同的应用涌现出各具特色的中问件产品。从不同的角度和层次 对中问件有不同的分类。根据中问件在系统中所起的作用和采用的技术不同，可 以把中间件大致划分为以下几种： 一、数据访问中间件( d a t aa c c e s sm i d d l e w a r e ) 在分布式系统中，重要的数据都集中存放在数据服务器中，它们可以是关系 型、复合文档型、具有各种存放格式的多媒体型，或者是经过加密或压缩存放的， 数据访问中间件是在这种系统中建立数据应用资源互操作的模式，实现异构环境 下的数据库联接或文件系统联接的中间件，从而为在网络上虚拟缓冲存取、格式 转换、解压等带来方便。数据访问中间件在所有的中间件中是应用最广泛、技术 湖北工业大学硕士学位论文 最成熟的一种。一个最典型的例子就是o d b c ，o d b c 是一种基于数据库的中问件标 准，它允许应用程序同本地或者异地的数据库进行通信，并提供了系列的应用 程序接口a p i ，当然，在多数情况下这些a p i 都是隐藏在开发工具中，不被程序员 直接使用。不过在数据访问中间件处理模型中，数据库是信息存贮的核心单元， 中间件完成通信的功能，这种方式虽然是灵活的，但是并不适合于一些要求高性 能处理的场合，因为它需要大量的数据通信，而且当网络发生故障时，系统将不 能正常工作。 二、远程过程调用中间件( r p c ) 远程过程调用是另外一种形式的中间件，它在客户服务器计算方面，比数据 库中间件又迈进了一步。通过这种远程过程调用机制，程序员编写客户方的应用， 需要时可以调用位于远端服务器上的过程。它的工作方式如下：当一个应用程序a 需要与远程的另一个应用程序b 交换信息或要求b 提供协助时，a 在本地产生一个请 求，通过通讯链路通知b 接收信息或提供相应的服务，b 完成相关处理后将信息或 结果返回给a 。r p c 的灵活特性使得它有比数据库中间件更广泛的应用，它可以应 用在更复杂的客户服务器计算环境中。远程过程调用的灵活性还体现在它的跨平 台性方面，它不仅可以调用远端的子程序，而且这种调用是可以跨不同操作系统 平台的，而程序员在编程时并不需要考虑这些细节。 r p c 也有一些缺点，主要是因为r p c 一般用于应用程序之问的通信，而且采用 的是同步通信方式，因此对于比较小型的简单应用还是比较适合的，因为这些应 用通常不要求异步通信方式。但是对于一些大型的应用，这种方式就不是很适合 了，因为此时程序员需要考虑网络或者系统故障，处理并发操作、缓冲、流量控 制以及进程同步等一系列复杂问题。 三、交易中间件 交易中间件是专门针对联机交易处理系统( o l a p ，o n l i n ea n a l y t i c a l p r o c e s s i n g ) 而设计的。联机交易处理系统需要处理大量并发进程。处理并发涉及 到操作系统、文件系统、编程语言、数据通讯、数据库系统、系统管理及应用软 件，是一个相当艰巨的任务，但是工作的难度可以通过采用一个交易中间件来简 化。交易中间件就是一组程序模块，用以大大减少开发一个联机交易处理系统所 需的编程量。x o p e n 组织专门定义了分布式交易处理的标准及参考模型，把一个 联机交易系统划分成资源管理( r m ) 、交易管理( t m ) 和应用( a p ) 三部分，定义了应 用程序、交易管理器、多个资源管理器是如何协同工作的。资源管理器是指数据 湖北工业大学硕士学位论文 库和文件系统，交易管理器可归入交易中间件。交易中间件管理有应用声明和提 交的交易，并通过两阶段提交协议等方式保证分布式交易的完整性、控制并发、 实现交易路由和均衡负载。 交易中间件理论上相对成熟，功能和，i f - 能界定清晰，但基本上适用于联机交 易系统，如银行业务系统、定票系统等。尽管交易信息也是消息，交易中间件也 是基于消息的传输，也可支持同步和异步方式，但与消息中问件的定位差距较大， 属于一种较专用的中间件。 四、面向消息中间件( m o m ，m e s s a g e o r i e n t e dm i d d l e w a r e ) 消息中间件能在不同平台之间通信，实现分布式系统中可靠的、高效的、实 时的跨平台数据传输，它常被用来屏蔽掉各种平台及协议之间的特性，实现应用 程序之间的协同；其优点在于能够在客户和服务器之间提供同步和异步的连接， 并且在任何时刻都可以将消息进行传送或者存储转发，这也是它比远程过程调用 更进一步的原因。另外消息中问件不会占用大量的网络带宽，可以跟踪事务，并 且通过将事务存储到磁盘上实现网络故障时系统的恢复。当然和远程过程调用相 比，消息中间件不支持程序控制的传递。 消息中间件适用于需要在多个进程之间进行可靠的数据传送的分布式环境。 它是中间件中唯一不可缺少的，也是销售额最大的中间件产品，目前在w ir l d o w s 2 0 0 0 操作系统中已包含了其部分功能。 五、面向对象的中间件( o b j e c to r i e n t e dm i d d l e w a r e ) 当前开发大型应用软件通常采用基于组件技术，在分布式系统中，还需要集 成各节点上的不同系统平台上的组件或新老版本的组件；组件的含义通常指的是 组对象的集成，其种类有数百万种，但这些组件面i 临着缺乏标准而不能相互操 作，各厂家的组件只能在各自的平台上运行。为此，连接这些组件环境的面向对 象的中间件便应运而生。面向对象的中间件是对象技术和分布式计算发展的产物， 它提供一种通讯机制，透明地在异构的分布计算环境中传递对象请求，而这些对 象可以位于本地或者远程机器。在这些面向对象的中间件中，功能最强的是c o r b a ， 可以跨任意平台，但是太庞大；j a v a b e a n s 较灵活简单，很适合于作浏览器，但运 行效率差：d c o m 模型主要适合w i n d o w s 平台，己广泛使用。但是d c o m 和c o r b a 这两 种标准相互竞争，而且两者之间有很大的区别，这在一定程度上阻碍了面向对象 中间件的标准化进程。当前国内新建系统实际上主要是u n i x ( 包括l i n u x ) 和 w i n d o w s ，因此针对这两个平台建立标准的面向对象中间件是很有必要的。 湖北工业大学硕士学位论文 六、事务处理中间件( t p m ，t r a n s a c t i o np r o c e s s i n gm o n i t o r ) 事务处理中间件是在分布、异构环境下提供保证交易完整性和数据完整性的 一种环境平台；它是针对复杂环境下分布式应用的速度和可靠性要求而实现的。 它给程序员提供了一个事务处理的a p i ，程序员可以使用这个程序接口编写高速而 且可靠的分布式应用程序基于事务处理的应用程序。 事务处理中间件向用户提供一系列的服务，如应用管理、管理控制、已经应 用于程序问的消息传递等。常见的功能包括全局事务协调、事务的分布式两段提 交( 准备阶段和完成阶段) 、资源管理器支持、故障恢复、高可靠性、网络负载平 衡等等。 七、网络中间件 它包括网管、接入、网络测试、虚拟社区、虚拟缓冲等，也是当前研究的热 b m o 八、终端仿真，屏幕转换中间件 它的作用在于实现客户机图形用户接口与已有的字符接口方式的服务器应用 程序之间的互操作。 2 2w e b 技术 2 2 1w e b 技术发展及现状 目前w w w 是因特网上最广泛的一种应用，其应用范围在急剧增长。w w w 的核心 技术就是w e b 技术，w e b 技术是利用浏览器和w w w 服务器构成的一种新型计算技术， 它以标准化的网络浏览器替代传统客户应用来作为i n t e r n e t 应用系统的标准客户 端，使得客户程序的维护代价降低到最低点。w e b 是由日内瓦粒子物理实验室发明 的。w e b 技术利用了种称为超文本( h y p e rt e x t ) 的技术，即它使用了在文件中有 着加重色的词句或图形去链接或指向其他文件、图形、声音等。它可以从一个文 件中的任何一点指向另一个文件的任何一点，从而可以实现快速的信息浏览。同 时超文本技术具有良好的图形用户界面，使得用户能够很容易地浏览因特网中的 信息。 w e b 技术主要涉及到两个标准，一个是应用层协议，称为超文本传送协议 ( h t t p ) ；另一个是表示层句法，称为超文本标记性语言( h t m l ) 。这两个核心协议 湖北工业大学硕士学位论文 的设计所面向的最基础的应用是文档的表示和传输，w e b 技术是在这两个标准的基 础上发展起来的。超文本传送协议是w e b 技术中的一个最基本的协议，它是一个应 用层协议，直接用t c p 层传递。当客户机向服务器请求一个文件时，首先要建立一 条t c p 连接，在t c p 连接好后，客户机就向服务器发送u r l ，让服务器根据u r l 去寻 找相应的文件，找到文件后就从已建立好的t c p 通道上发给客户机，文件发送完毕 即拆除t c p 连接。当要寻找另一个文件时，需要重复上述过程。而h t m l 是s g m l ( 标 准通用标记语言) 的一种简单实现，在以s g m l 为代表的标i 己语言中，文档所使用的 标记是通过d t d ( 文档类型定义) 定义用到的标记的语义和功能。标记语言通过d t d 定义的标一记的主要作用是描述文档的内容。解释标记语言的应用程序可以把文 档解释成具有结构的数据。任何文档都要通过显示或打印表现到最终用户面前， 同时文档的格式和显示方式也可以通过标记进行描述，这样标记语言分成了以描 述文档数据内容语义结构为中心的标记语言和以描述文档显示打印效果式样为中 心的标记语言。h t m l 是s g m l 的一种简单实现，其设计的目的就是使事情简单化和 直观化。在h t m l 中可以很简单地实现丰富的现实效果和链接，并且可以很容易地 插入图片，这样导致了h t m l 的快速发展。 有t h t t p 协议和h t m l 表示层句法，就可以构成客户机服务器系统的w e b 系统， 在传统上称w e b 的客户机为浏览器，它具有良好的图形界面，用鼠标和键盘作为输 入设备进行输入。w e b 的服务器一般仍称作服务器。用h t m l 语言写成的文本称为主 页( h o m e p a g e ) ，一般在主页上有加重色的是超级链接，当鼠标指向超级链接并且 按下鼠标左按钮时，即可通过h t t p 协议将下一个主页传过来。当然仅是h t t p 与h t m l 构建的w e b 系统，其功能过于简单，这大大限制了w e b 的应用场合。为了增强w e b 系 统的能力，众多计算机厂商和标准化组织开发了许多新的技术，它们包括服务器 端的c g i 技术、客户机端的p l u gi n ，j a v a ，j a v as c r i p t 等技术。这些技术使w e b 的应用扩展到更广阔的范围。 2 2 2 下一代w e b 技术 随着w e b 的迅速普及，基于w e b 的应用逐步延伸到一些复杂的应用和计算，一 些传统的分布式计算和面向对象技术也试图迁移至l j w e b 技术上来，w e b 技术己成为 软件工程丌发、网络分布式计算和处理的核心。但是，w e b 技术中h t m l 仅提供了信 息在浏览器中显示的控制方式，而没有表达数据语义的功能，随巷新的应用不断 加入至j j w e b 应用中，导致了基于w e b 的应用标准不兼容、语义定义不严格、有效性 和结构化缺乏、难以实现准确高效的人机交互等一系列问题。h t t p 协议同样随着 湖北工业大学硕士学位论文 w e b 应用的延伸而变得越来越臃肿和庞大，原本简洁的h t t p m 议也因此变得效率低 一f 。1 9 9 6 年，万维网联盟研究组( w 3 c ) 在对h t m l ，h t t p 以及w e b 中的链接定位等核心 技术大量研究的基础上发展了一种新型的标准标记语言，这种新语言更加易于使 用，l l h t m l 的结构更加严谨，研究组把它命名为扩展标记语言( x m l ) ，这为下一代 的w e b 发展打开了大门。x m l 是作为一种元标记语言被设计出来的，元标记语言就 是用来创建标记语言的语言，在x m l 的基础上可以定义、扩展新的标记，而且这样 的标记是具有语义的，能够表达数据的含义。x m l 文档应满足 ( m l 应用的结构性和 有效性的要求。文档的有效性是指文档必须符合x m l 语法规则要求，而结构性是指 文档在内容结构上必须满足d t d 所制定的标记规则，如元素名称匹配、元素的顺序 及嵌套规则等。d t d 与x m l 文档的关系就如数据库与其数据模式之间的关系一样， 国此开发x m l 文档的核心就是制定文档相应的d t d 。x m l 允许开发者编写自己的d t d 以创建所需的任何标记。另外，在x m l 开发过程中使用x m l 名字空间机制防止不同 开发者定义的具有相同标记名称引起的冲突。 x m l 最大的优点是