基于Web服务的SPSS与.NET系统集成开发

基于 Web 服务的 SPSS 与 NET 系统集成开发 摘要 为了把 SPSS 强大的统计分析功能应用在特定 应用领域的数据处理系统中 利用 SPSS 的可编程扩展机制 与 NET 进行交互集成 将所需的 SPSS 的统计分析功能封装 为可被调用的 web 服务 通过客户端程序调用 Web 服务 向 SPSS 提供数据源和处理请求 并反馈 SPSS 处理结果 通 过药物分析中的线性回归分析实例验证了该方法的可行性 能大大降低软件开发成本 关键词 Web 服务 SPSS 编程扩展 NET 集成开发 统计分析 中图分类号 TP31 TP39 文献标识码 A DOI 10 3969 j issn 1003 6970 2016 04 005 0 引言 随着信息技术的发展成熟 无论是科学研究领域还是 生产服务领域对数据分析的重要性越来越重视 通过对业 务数据的分析挖掘 可以为科学研究人员或企业组织的领 导者提供更好的决策支持 如何把现有的数据分析处理软 件功能集成到待开发的领域软件或系统中 降低软件开发 成本 缩短开发周期 提高软件开发效率是近年来软件技 术人员关注的焦点 已有相关的一些成果 SPSS 不但提供 了丰富的算法来帮助用户完成各种各样的统计分析任务 还支持多种语言的集成接口 使第三方软件系统开发商能 够以高性能 低成本的方式 把 SPSS 集成到其软件产品中 从而可以根据需要调用 SPSS 强大的统计分析功能 由于不 同的异构系统在集成过程中的强耦合性会带来系统开发 维护和升级的困难 因此 在不同系统的集成过程中必须 考虑降低耦合性的问题 Web 服务能够实现不同系统之间 良好的互操作 并且具有即时装配 松散耦合 自动集成 的能力 它的平台和语言中立性使得跨平台的互操作 系 统的整合更加容易 因此本文通过 NET 平台将 SPSS 的部分统计分析功能设 计成 Web 服务 通过访问 Web 服务的形式完成 SPSS 功能 的集成 将 SPSS 集成开发成 Web 服务 在用户操作界面可 以将功能操作和结果展现做的更加简单 直观 容易理解 即使非专业的统计分析人员也可以很容易的使用 同时 WEB 服务的共享性 还可以降低 SPSS 投资和使用费用 1 相关技术介绍 1 1 SPSS 的可编程性扩展及 NET 插件 SPSS statistical Analysis System 是目前应用广泛 功 能强大的通用统计分析软件 提供了大量的统计分析方法 但 SPSS 学习掌握困难 需要用户要求较高数理知识和编程 能力 为了方便 SPSS 与其他应用系统的集成 SPSS 提供了 灵活的外部编程技术支持 外部编程语言和 SPSS 的交互是 通过 SPSS 提供的 SDK Software Development Kit 该 SDK 主要由两个动态链接库文件 SPSSXD API 和 SPSSDXAPI 构成 SPSS 通过 SPSSDX API 即 spssdx dll 动态链接库程序来把其 他外部编程语言集成在其系统内部 这不是本文讨论的主 题 SPSS 通过 SPSSXD API 来实现外部语言程序访问 SPSS 功 能 SPSS 提供了一系列的插件 plug in 程序 如 python plug in R plug in Net plug in 通过这些支持不同语言或 平台的插件 经过 SPSSXD API 在后台激活和控制 SPSS SPSS 的 NET 插件提供了两个 NET 程序集 Assemblies SPSS BackendAPI dll 是用来启动 SPSS 内部接口的动态库 spssxd dll 使得在基于 NET 平台的应用程序语言中可以 使用 SPSSXD API 而 SPSS BackendAPI Controller dll 包装了底 层的 SPSS 功能接口并且暴露给 SPSS BackendAPI dll 它提供 的功能包括启动 SPSS 执行 SPSS 语法命令 读取和写人数 据 创建 SPSS 输出等 SPSS 使用自身的命令语言 Syntax 驱 动 SPSS 做各种统计分析工作 可以读取数据 进行数据处 理以及进行统计分析 Syntax 语句类似 SQL 语句 语句灵 活 执行效率高 可以嵌入到 SPSS 所支持的外部通用语言 中 1 2 Web Service 技术 软件系统构建过程中 特别是在 Internet 环境的软件系 统下 模块之间的强耦合会给软件的维护与升级带来不利 的影响 因此 软件行业内提出了面向服务的体系结构 SOA 把软件功能模块以服务形式进行封装 按照业务 逻辑组合服务完成软件功能 Web 服务 Web Services 是 目前在 Internet 环境下实现面向服务的体系结构 SOA 的 主要技术 通过跨平台 松散耦合的 Web Services 之间进行 相互调用和集成来实现软件功能目标 XML 是 Web Service 的核心技术 XML 为 Web Service 提供了统一的数据格式 从而帮助消除使用不同组件模型 操作系统和编程语言的 系统之间存在的差异 可以满足 Web 客户端 桌面客户端 以及移动客户端软件的开发 根据不同领域对数据分析处理的需要 编写相关的 SPSS 统计应用程序 然后将这些特定 SPSS 的统计应用在 NET 平台下封装成为 Web 服务 就可以在 Internet 或 Intranet 环境中进行 Web 服务的发布 发现 动态绑定等 从而实现 SPSS 统计应用功能的组件化 通过绑定和共享这 些服务可以方便快捷的实现 SPSS 的跨平台集成 从而使 SPSS 的强大的统计分析功能可以借助 Web 服务实现网络化 不再局限于点对点的服务模式 2 基于 Web 服务的 SPSS 与 NET 系统集成 2 1 SPSS 与 NET 的集成原理 SPSS 与 NET 的集成原理如图 l 所示 安装 SPSS 提供的 SPSS Statistics NetPlugln 插件程序后 在 NET 应用程序中就可以加载和引用 SPSS BackendAPI dll 和 SPSS BackendAPI Controlller dll 类库文件中所提供的访问 SPSS 的各种类 在 SPSS BackendAPI Controlller 类库中的 Processor 类是十分关键的一个类 通过 Processor 类可以创 建一个控制 SPSS 的控制器 processor 实例对象 利用控 制器 processor 实例对象的 submit 方法向 SPSS 提交 Syntax 命令以及需要处理的数据 Processor 类的实 例对象必须通过 SPSS 后台库文件 spssxd dll 驱动 SPSS 来处 理提交的命令 SPSS 根据 Syntax 命令来完成数据的统计分 析后 把图 转轴表等统计分析结果以 OXML Output XML 形式输出 提取分析结果首先要通过 OMS Output Man agement System 命令将生成的分析结果以 OXML 的形 式存储到 XML 工作空间 通过 Processor 类的 EvaluateXPath Xpath 方法可以从 XML 工作空间将所需的 结果提取出来 其中 Xpath 表达式指定了所需结果的具体位 置 提取出来的结果以一维字符串数组的形式保存 最后 通过 Processor 类的 StopSPSS 方法结束 SPSS 的一次调用 2 2 SPSS Service 服务的建立 为了更好的利用 SPSS 资源 在 SPSS 与 NET 集成的基础 上 进一步把集成的程序模块按照一定的逻辑功能封装为 具有特定任务的 Web 服务 这些 Web 服务可以发布在 Internet 或 Intranet 上 供其他软件或系统调用访问 从而 实现 SPSS 计算资源的共享 同时也解决了系统集成和软件 架构的耦合性问题 对系统或软件的维护 升级或重用有 着积极的意义 参见图 2 NET 集成开发环境提供了快速方便的 Web 服务创建过 程 开发人员只要编写核心的业务逻辑程序代码 NET 系 统可以直接完成服务的封装和发布等操作 3 实例应用 3 1 Web 服务建立 在药学领域经常用到对药物的某成分的含量及和其有 关的效应进行相关及回归分析 从而来对药物进行分析预 测 下面以一元线性回归模型的计算分析为例创建 Web 服 务 该服务的一个接口方法名为 regressionAnalyze 通过输 入数据文件路径 filepath 因变量 dependent 和自变 量 indepentent 获得 DataTable 类型的分析结果数据 WebMethod public DataTable regressionAnalyze stringfilepath string dependent string indepentent private SpssPlugln p new SpssPlugln 创建 SPSS 插件对象 p Plugln 载入插件程序 启动 SPSS 通信 p SpssProcessor Submit GET FILE filepath 通过 SpssProcessor 提交数据集 string cmds getSyntaxString dependent inde pendent 构建 SPSS Syntax 命令 p SpssProcessor Submit cmds 提交命令 string XpathString getXpathString 构建 XPath 表达式 通过 Processor 类的 EvaluateXPath 方法提取分析结果 sting analysisValue new string XpathString Length for int i 0 i XpathString Length i analysis Value string p spssProcessor EvaluateXPath desctable outputTree XpathString i return coefftable 并将分析结果以 DataTable 的形式返回 p SpssProcessor StopSPSS 关闭 SPSS 通过 ASENET 设计 Web 客户端程序 Web 客户端向 Web 服务器发送 Web 服务请求 Web 服务器接受请求后 载入 NET 插件程序创建 SPSS 控制器对象 通过 SPSS 控制器 启动 SPSS 通信并上传源数据集 提交 Syntax 命令 SPSS 执 行命令完成统计分析后将分析结果输出到 XML 工作空间 SPSS 控制器从 XML 工作空间提取分析结果并将结果返回给 客户端程序 见图 3 3 2 结果分析 为了验证本方法所获结果的正确性 本文采用文献中 所提供的数据 实现对药学数据的线性回归分析功能 程 序运行的界面和运行结果如图 4 所示 页面上部是数据的 输入部分 选择数据文件和确定因变量和自变量后提交 页面下部是由 SPPS 计算并返