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1 软 件 构 件 与 中 间 件 技 术 张 立 勇 宋 胜 利 ( 西 安 电 子 科 技 大 学 软 件 学 院,710071) 主 要 内 容 : 概 述 : 中 间 件 与 软 件 构 件 的 动 因 与 基 本 概 念 CORBA 中 间 件 :CORBA 的 基 本 原 理 CORBA 应 用 的 基 本 开 发 过 程 (CORBA 构 件 的 开 发 与 使 用 ) CORBA 中 构 件 接 口 的 编 写 CORBA 服 务 端 程 序 的 编 写 Java 企 业 版 中 间 件 :J2EE 的 基 本 概 念 EJB 构 件 的 开 发 与 使 用 Java 企 业 版 中 间 件 服 务 的 使 用 Web Service 体 系 结 构 :Web Service 体 系 结 构 简 介 SOAP WSDL UDDI 本 书 的 关 注 点 主 要 有 两 个 : 如 何 开 发 与 使 用 基 于 特 定 中 间 件 的 构 件 如 何 使 用 中 间 件 提 供 的 各 种 支 持 本 书 中 所 有 例 子 程 序 均 使 用 Borland 公 司 的 VisiBroker for Java 和 Sun 公 司 的 Java 企 业 版 参 考 实 现 平 台 开 发, 这 些 例 子 很 容 易 移 植 到 其 他 开 发 平 台 读 者 可 从 西 安 电 子 科 技 大 学 相 关 教 学 网 站 下 载 这 些 例 子 程 序 的 全 部 源 代 码 声 明 : 本 书 CORBA 部 分 ( 第 二 部 分 ) 内 容 来 自 于 从 网 络 途 径 获 得 的 由 李 文 军 周 晓 聪 李 师 贤 三 位 老 师 编 写 的 中 山 大 学 学 习 资 料 分 布 式 软 件 体 系 结 构, 其 中 少 量 地 方 根 据 个 人 观 点 进 行 了 修 改 本 书 仅 用 于 西 安 电 子 科 技 大 学 的 教 学 用 途 - 1 -

2 第 一 部 分 概 述 第 1 章 软 件 构 件 与 中 间 件 基 本 概 念 本 章 介 绍 分 布 式 软 件 的 基 本 概 念 软 件 构 件 的 基 本 概 念 中 间 件 的 动 因 与 基 本 概 念 ; 利 用 jdk 的 远 程 方 法 调 用 Java RMI 开 发 了 一 个 简 单 的 分 布 式 应 用 程 序, 通 过 该 例 子 演 示 软 件 构 件 与 中 间 件 技 术 为 软 件 开 发 提 供 的 基 本 支 持 1.1 分 布 式 软 件 的 基 本 概 念 分 布 式 软 件 与 客 户 机 / 服 务 器 模 型 在 计 算 机 硬 件 技 术 与 网 络 通 信 技 术 的 支 持 下, 应 用 需 求 驱 使 计 算 机 软 件 的 规 模 与 复 杂 度 不 断 增 长, 软 件 正 变 得 无 处 不 在, 同 时 软 件 所 面 临 的 挑 战 也 正 在 日 益 加 剧, 软 件 开 发 过 程 中 复 杂 度 高 开 发 周 期 长 可 靠 性 保 证 难 等 问 题 日 益 突 出 在 这 种 背 景 下, 软 件 开 发 人 员 不 得 不 在 软 件 开 发 的 过 程 中 寻 求 更 多 的 支 持, 以 帮 助 其 在 特 定 的 开 发 周 期 内 开 发 出 规 模 更 大 更 可 靠 的 软 件 系 统 本 书 关 注 在 上 述 背 景 下 大 型 分 布 式 软 件 系 统 的 开 发 支 撑 原 因 主 要 有 两 个 : 随 着 网 络 与 通 信 技 术 的 发 展, 分 布 式 软 件 的 应 用 越 来 越 广 泛, 分 布 式 软 件 在 计 算 机 软 件 应 用 领 域 扮 演 着 非 常 重 要 的 角 色 分 布 式 软 件 一 般 比 集 中 式 软 件 规 模 大 复 杂, 是 软 件 开 发 复 杂 性 的 集 中 体 现 简 单 地 讲, 分 布 式 软 件 指 运 行 在 网 络 环 境 中 的 软 件 系 统, 而 网 络 环 境 是 一 群 通 过 网 络 互 相 连 接 的 处 理 系 统, 每 个 处 理 节 点 由 处 理 机 硬 件 操 作 系 统 及 基 本 通 信 软 件 等 组 成 分 布 式 计 算 有 两 种 典 型 的 应 用 途 径 第 一 种 应 用 途 径 是 将 分 布 式 软 件 系 统 看 作 直 接 反 映 了 现 实 世 界 中 的 分 布 性, 例 如 当 今 许 多 业 务 处 理 流 程 通 常 呈 现 一 种 分 布 式 运 作 方 式, 如 某 生 产 制 造 企 业, 其 负 责 加 工 制 造 的 工 厂 可 能 位 于 珠 江 三 角 洲 一 带, 而 负 责 销 售 的 部 门 则 可 能 分 别 位 于 北 京 上 海 和 广 州, 这 时 负 责 业 务 流 程 的 软 件 系 统 显 然 也 应 做 相 应 的 分 布 式 处 理 第 二 种 应 用 途 径 主 要 用 于 改 进 某 些 应 用 程 序 的 运 行 性 能, 使 它 们 比 单 进 程 的 集 中 式 实 现 更 具 有 效 率, 如 利 用 互 联 网 上 的 大 量 计 算 机 实 现 海 量 数 据 的 科 学 计 算 或 分 析, 此 时 软 件 系 统 的 分 布 性 并 不 是 现 实 世 界 中 分 布 性 的 映 射, 而 是 为 利 用 额 外 的 计 算 资 源 而 人 为 引 入 的 分 布 式 软 件 通 常 基 于 客 户 机 / 服 务 器 (Client/Server) 模 型 如 果 一 个 系 统 两 个 组 成 部 分 存 在 如 下 关 系 : 其 中 一 方 提 出 对 信 息 或 服 务 的 请 求 ( 称 为 客 户 机 ), 而 另 一 方 提 供 这 种 信 息 或 服 务 ( 称 为 服 务 器 ), 那 么 这 种 结 构 即 可 看 作 是 一 种 客 户 机 / 服 务 器 计 算 模 型 互 联 网 的 许 多 应 用 程 序 都 采 用 客 户 机 / 服 务 器 模 型, 例 如 Web 浏 览 器 与 Web 服 务 器 电 子 邮 件 客 户 程 序 与 服 务 程 序 FTP 客 户 程 序 与 服 务 程 序 等 ; 更 一 般 地, 在 普 通 的 函 数 或 对 象 方 法 调 用 中, 执 行 调 用 语 句 的 子 程 序 与 实 现 函 数 / 方 法 体 的 子 程 序 或 对 象 可 看 作 一 种 客 户 机 / 服 务 器 模 型, 其 中 实 现 方 是 服 务 器, 调 用 方 是 客 户 机 分 布 式 软 件 与 传 统 的 集 中 式 软 件 主 要 区 别 在 于 强 调 客 户 端 与 服 务 端 在 地 理 位 置 上 的 分 离, 这 种 分 离 可 带 来 许 多 好 处 : 更 好 的 支 持 平 台 无 关 性 : 客 户 端 和 服 务 端 可 以 运 行 在 不 同 的 硬 件 (PC 工 作 站 - 2 -

3 小 型 机 等 ) 与 操 作 系 统 (Windows Unix Linux 等 ) 平 台 上 ; 更 好 的 可 扩 展 性 : 可 以 在 服 务 端 功 能 不 变 的 前 提 下 对 服 务 端 的 程 序 进 行 改 进 或 扩 充, 而 这 种 改 进 或 扩 充 不 会 影 响 到 客 户 端 的 应 用 程 序 当 然 客 户 端 与 服 务 端 的 分 离 也 使 得 软 件 系 统 更 复 杂 : 开 发 人 员 不 得 不 分 别 编 写 客 户 端 和 服 务 端 应 用 程 序, 并 力 求 保 持 两 者 的 一 致 性 ; 软 件 系 统 的 调 试 部 署 维 护 更 加 困 难 ; 需 考 虑 更 多 的 可 靠 性 安 全 性 性 能 等 软 件 质 量 因 素 分 布 式 软 件 的 三 层 / 多 层 结 构 早 期 的 分 布 式 系 统 基 于 图 1-1 所 示 的 两 层 结 构 在 两 层 结 构 中, 简 单 地 将 软 件 系 统 划 分 为 服 务 器 层 和 客 户 层, 服 务 器 层 又 称 为 数 据 层 在 服 务 器 层, 一 般 放 置 一 个 数 据 库 服 务 器, 上 面 安 装 一 个 数 据 库 管 理 系 统, 存 放 系 统 用 到 的 持 久 数 据 而 客 户 层 则 实 现 系 统 的 主 要 业 务 功 能, 实 现 时 需 要 访 问 数 据 库 中 存 放 的 数 据, 一 般 会 有 多 个 客 户 端 同 时 访 问 数 据 库 服 务 这 时 的 系 统 结 构 比 较 简 单, 就 是 多 个 客 户 端 程 序 共 享 一 个 数 据 库 客 户 向 服 务 器 请 求 数 据 库 服 务 数 据 库 服 务 器 数 据 库 数 据 库 存 储 过 程 服 务 器 ( 数 据 ) 层 Client Client Client 客 户 层 用 户 界 面 代 码 业 务 逻 辑 代 码 图 1-1 两 层 结 构 的 分 布 式 系 统 两 层 结 构 中 软 件 开 发 的 主 要 工 作 量 在 客 户 层 数 据 层 基 本 没 有 什 么 程 序 代 码, 主 要 就 是 建 好 数 据 库, 可 能 利 用 存 储 过 程 实 现 一 些 基 本 的 业 务 逻 辑 开 发 人 员 所 编 写 的 代 码 几 乎 全 部 都 在 客 户 端, 一 般 可 以 把 客 户 端 的 代 码 分 为 用 户 界 面 相 关 的 代 码 和 业 务 逻 辑 相 关 的 代 码, 在 客 户 端 的 代 码 中 要 访 问 数 据 库 中 的 数 据, 可 以 执 行 一 些 SQL 语 句 或 调 用 存 储 过 程 两 层 结 构 下, 客 户 程 序 直 接 访 问 数 据 库, 并 且 用 户 界 面 代 码 和 业 务 逻 辑 代 码 交 织 在 一 起, 这 些 导 致 两 层 结 构 存 在 以 下 重 要 的 缺 陷 : 第 一, 客 户 端 的 负 担 比 较 重 一 般 认 为, 客 户 端 程 序 只 要 为 使 用 该 系 统 的 用 户 提 供 一 个 人 机 交 互 的 接 口 就 行 了, 但 是 在 两 层 结 构 下, 客 户 端 仍 然 需 要 进 行 比 较 复 杂 的 数 据 处 理, 因 为 客 户 端 从 数 据 库 中 得 到 的 仅 仅 是 一 些 原 始 的 数 据, 必 须 按 照 业 务 逻 辑 的 要 求 对 这 些 数 据 进 行 一 定 的 处 理 后 才 能 呈 现 给 用 户, 所 以 客 户 端 的 负 担 比 较 重 第 二, 客 户 端 的 可 移 植 性 不 好 处 理 复 杂 必 然 牵 涉 更 多 的 移 植 性 问 题, 另 外 在 两 层 结 构 下, 每 个 客 户 端 上 都 要 安 装 数 据 库 驱 动 程 序, 移 植 至 少 需 要 重 新 安 装 数 据 库 驱 动 第 三, 系 统 的 可 维 护 性 不 好 因 为 客 户 端 包 含 过 多 的 业 务 逻 辑, 并 且 业 务 逻 辑 与 人 机 交 互 界 面 交 织 在 一 起, 无 论 是 用 户 界 面 需 要 修 改, 还 是 业 务 逻 辑 需 要 修 改, 都 很 麻 烦 - 3 -

4 第 四, 数 据 的 安 全 性 不 好 两 层 结 构 下, 数 据 库 必 须 为 每 一 个 客 户 端 机 器 开 放 直 接 操 作 数 据 库 的 权 限, 这 时 就 很 难 防 止 一 个 恶 意 的 用 户 在 某 个 客 户 端 机 器 上 利 用 该 权 限 执 行 其 不 应 该 执 行 的 操 作 鉴 于 以 上 原 因, 人 们 提 出 了 图 1-2 所 示 的 三 层 结 构 : 存 数 据 库 服 务 器 数 据 库 数 据 库 储 过 程 中 间 层 服 务 器 向 数 据 库 服 务 器 请 求 服 务 器 ( 数 据 ) 层 中 间 层 中 间 层 应 用 程 序 业 务 逻 辑 代 码 客 户 向 中 间 层 服 务 器 请 求 中 间 层 客 户 层 Client Client Client 用 户 界 面 代 码 图 1-2 三 层 结 构 的 分 布 式 系 统 在 3 层 结 构 下, 在 数 据 层 和 客 户 层 之 间 再 增 加 一 个 中 间 层, 将 原 来 放 在 客 户 端 的 业 务 逻 辑 代 码 移 到 中 间 层 来 客 户 程 序 与 数 据 库 的 连 接 被 中 间 层 屏 蔽, 客 户 程 序 只 能 通 过 中 间 层 间 接 地 访 问 数 据 库, 即 降 低 了 客 户 端 的 负 担 改 善 了 其 可 移 植 性, 又 提 高 了 系 统 的 数 据 安 全 性 ; 同 时 业 务 逻 辑 代 码 与 用 户 界 面 代 码 相 对 独 立, 也 在 很 大 程 度 上 提 高 了 系 统 的 可 维 护 性, 较 好 地 解 决 了 两 层 结 构 的 上 述 问 题 三 层 结 构 中 软 件 开 发 的 主 要 工 作 量 在 中 间 层, 中 间 层 包 括 除 用 户 界 面 代 码 与 持 久 数 据 之 外 的 几 乎 所 有 系 统 代 码, 是 整 个 软 件 系 统 的 核 心 在 3 层 结 构 中, 客 户 层 和 数 据 层 已 被 严 格 定 义, 但 中 间 层 并 未 明 确 定 义 中 间 层 可 以 包 括 所 有 与 应 用 程 序 的 界 面 和 持 久 数 据 存 储 无 关 的 处 理 假 定 将 中 间 层 划 分 成 许 多 服 务 程 序 是 符 合 逻 辑 的, 那 么 将 每 一 主 要 服 务 都 视 为 独 立 的 层, 则 3 层 结 构 就 成 为 了 n 层 结 构 典 型 地, 可 将 业 务 逻 辑 层 分 离 出 实 现 数 据 持 久 化 操 作 的 持 久 层, 用 于 实 现 对 于 持 久 数 据 操 作 的 封 装, 从 而 形 成 由 客 户 层 业 务 逻 辑 层 持 久 层 与 数 据 层 构 成 的 四 层 结 构 - 4 -

5 1.2 软 件 构 件 的 基 本 概 念 本 节 从 分 布 式 对 象 的 角 度 讨 论 软 件 构 件 的 特 性 分 布 式 对 象 是 构 成 分 布 式 系 统 的 软 件 构 件, 除 了 具 备 一 般 软 件 构 件 的 特 征 外, 其 重 要 特 征 就 是 分 布 特 性 对 象 到 构 件 的 发 展 按 照 面 向 对 象 的 观 点, 软 件 系 统 由 若 干 对 象 组 装 而 成, 将 这 一 观 点 延 伸 至 分 布 式 系 统, 分 布 式 系 统 由 若 干 分 布 式 对 象 组 装 而 成 面 向 对 象 的 精 髓 之 一 在 于 对 象 维 护 自 身 的 状 态 并 通 过 消 息 进 行 通 信, 这 对 于 分 布 式 计 算 环 境 是 非 常 理 想 的, 但 是 分 布 式 对 象 与 传 统 对 象 相 比, 有 其 特 殊 的 特 性 首 先, 分 布 式 系 统 由 于 其 规 模 与 分 布 特 性 等 原 因, 比 集 中 式 系 统 更 容 易 被 拆 分 给 不 同 的 人 或 团 队 开 发, 这 就 很 有 可 能 遇 到 不 同 的 人 或 团 队 习 惯 使 用 不 同 的 程 序 设 计 语 言 和 环 境 的 情 况 但 是, 这 些 使 用 不 同 语 言 的 人 ( 团 队 ) 开 发 的 程 序 要 能 够 方 便 的 交 互, 换 句 话 说, 就 是 用 不 同 的 语 言 所 写 的 对 象 要 能 够 方 便 的 交 互 而 在 传 统 的 集 中 式 面 向 对 象 系 统 中, 显 然 对 象 之 间 的 交 互 是 局 限 于 某 种 特 定 的 语 言 的 从 语 言 这 个 角 度 我 们 可 以 看 到, 分 布 式 对 象 比 传 统 对 象 面 临 的 环 境 更 复 杂, 这 要 求 分 布 式 对 象 比 传 统 对 象 具 备 更 好 的 封 装 特 性, 比 如, 要 把 实 现 所 使 用 的 语 言 屏 蔽 起 来, 对 象 的 使 用 者 看 到 的 是 一 个 跨 语 言 的 对 象 更 进 一 步 讲, 分 布 式 系 统 要 求 分 布 式 对 象 可 以 在 任 何 粒 度 上 透 明 的 使 用, 也 就 是 说, 无 需 考 虑 位 置 与 实 现 不 需 要 考 虑 具 体 在 哪, 是 与 使 用 者 在 同 一 个 进 程 内, 还 是 在 不 同 的 进 程 内, 如 果 不 同 又 在 哪 个 进 程 内, 或 是 在 哪 个 机 器 上 的 哪 个 进 程 内, 或 者 是 运 行 在 什 么 样 的 操 作 系 统 之 上 等 等, 这 些 具 体 的 位 置 信 息 使 用 者 都 不 希 望 去 过 多 的 关 心 另 外 也 不 需 要 关 心 对 象 的 具 体 实 现 细 节 : 如 是 用 什 么 语 言 实 现 的, 是 不 是 用 面 向 对 象 的 语 言 实 现 的, 还 是 用 一 个 函 数 库 甚 至 是 一 个 面 向 对 象 数 据 库 实 现 的, 都 不 用 去 关 心 传 统 的 面 向 对 象 语 言 中 的 对 象 很 难 满 足 上 面 提 到 的 要 求 传 统 对 象 的 关 注 点 是 封 装 和 通 过 继 承 对 实 现 进 行 重 用, 封 装 提 供 了 一 种 将 对 象 实 现 细 节 与 其 他 对 象 屏 蔽 开 的 严 格 方 法, 可 以 大 大 缓 解 在 面 向 过 程 系 统 中 较 突 出 的 维 护 问 题, 继 承 提 供 了 一 种 重 用 对 象 实 现 的 简 便 方 法 而 分 布 式 系 统 要 求 分 布 式 对 象 要 有 更 好 的 可 插 入 性, 这 个 要 求 仅 仅 依 靠 传 统 面 向 对 象 的 封 装 和 继 承 是 不 可 能 满 足 的 首 先, 要 求 另 一 层 次 上 的 封 装, 只 需 暴 露 公 用 接 口 ; 其 次, 从 重 用 的 角 度 来 讲, 继 承 局 限 于 程 序 设 计 语 言, 而 分 布 式 系 统 不 太 关 注 于 直 接 重 用 代 码, 而 是 要 求 能 够 利 用 远 程 所 实 现 的 服 务 这 就 是 说, 分 布 式 系 统 中 的 分 布 式 对 象 和 传 统 的 对 象 不 一 样, 实 际 上 是 具 有 良 好 封 装 特 性 的 软 件 构 件 一 般 地 讲, 构 件 指 系 统 中 可 以 明 确 辨 识 的 构 成 成 分, 而 软 件 构 件 指 软 件 系 统 中 具 有 一 定 意 义 的 相 对 独 立 的 构 成 成 分, 是 可 以 被 重 用 的 软 件 实 体 构 件 提 供 了 软 件 重 用 的 基 本 支 持, 分 析 传 统 工 业, 如 机 械 建 筑 等 行 业, 以 及 计 算 机 硬 件 产 业, 其 成 功 的 基 本 模 式 是 符 合 标 准 的 零 部 件 ( 构 件 ) 生 产 与 基 于 标 准 零 部 件 的 产 品 生 产 ( 组 装 ), 其 中 复 用 是 必 需 的 手 段, 而 构 件 是 核 心 和 基 础, 这 种 模 式 是 产 业 工 程 化 工 业 化 的 必 由 之 路, 也 是 软 件 产 业 发 展 的 必 然 途 径, 这 是 软 件 复 用 与 软 件 构 件 技 术 受 到 高 度 重 视 的 根 本 原 因 由 于 本 书 关 注 分 布 式 系 统, 对 应 软 件 构 件 也 关 注 分 布 式 构 件, 因 此 除 非 特 别 声 明, 以 后 论 述 中 不 区 分 构 件 与 分 布 式 对 象 这 一 对 概 念, 一 般 提 到 的 构 件 均 指 分 布 式 构 件, 即 分 布 式 对 象, 反 之 亦 然 软 件 构 件 的 特 性 与 相 关 概 念 与 对 象 相 比, 构 件 通 常 具 有 如 下 特 性 : - 5 -

6 构 件 是 一 个 严 格 定 义 的 可 插 入 单 元 : 类 似 于 硬 件 模 块, 一 旦 开 发 完 成, 就 可 以 方 便 的 用 来 组 装 系 统 构 件 一 般 是 基 于 对 象 实 现 的, 但 也 可 以 不 作 为 对 象 实 现 构 件 将 封 装 运 用 到 了 极 限 : 构 件 通 过 封 装 来 隐 藏 构 件 的 实 现 以 达 到 : 构 件 的 实 现 语 言 是 未 知 的 : 如 一 个 Java 客 户 端 不 会 感 觉 到 所 使 用 的 构 件 是 由 C++ 实 现 的 构 件 的 物 理 位 置 是 未 知 的 : 一 个 VB 客 户 端 不 会 感 觉 到 所 使 用 的 构 件 是 运 行 在 相 同 的 进 程 内 ( 使 用 DLL), 还 是 在 同 一 机 器 的 不 同 进 程 内, 甚 至 是 位 于 不 同 机 器 上 构 件 通 常 在 容 器 中 进 行 管 理 : 按 照 上 面 的 讨 论, 构 件 要 屏 蔽 实 现 语 言 实 现 方 式 等 很 多 实 现 细 节, 使 用 一 个 构 件 时 可 以 不 关 心 具 体 实 现 和 位 置 这 仅 是 指 开 发 人 员 不 用 关 心, 是 不 是 谁 都 不 用 管 这 些 事 情, 当 然 不 是, 如 果 谁 都 不 去 处 理 不 同 语 言 不 同 实 现 方 式 不 同 的 物 理 位 置 所 带 来 的 差 异, 那 用 不 同 语 言 不 同 实 现 方 式 实 现 的 位 于 不 同 的 物 理 位 置 的 构 件 就 不 可 能 很 好 的 交 互 那 具 体 谁 去 作 这 个 工 作 呢? 通 常 的 做 法 是 设 置 容 器 来 为 构 件 一 个 运 行 环 境, 容 易 是 一 种 特 殊 的 应 用 程 序, 构 件 在 容 器 中 运 行 和 管 理 当 有 客 户 端 要 访 问 某 个 构 件 时, 实 际 是 向 容 器 发 起 了 一 个 请 求, 容 器 再 去 判 断 构 件 的 具 体 实 现 语 言 实 现 方 式 以 及 构 件 的 具 体 物 理 位 置, 然 后 帮 助 请 求 者 与 构 件 进 行 交 互 也 就 是 说, 我 们 所 使 用 的 具 备 很 好 特 性 的 构 件 实 际 上 是 容 器 和 我 们 用 各 种 语 言 方 式 所 编 写 的 程 序 共 同 协 作 的 结 果 这 就 要 求 构 件 遵 循 所 处 的 容 器 的 规 则, 并 按 照 标 准 的 途 径 向 容 器 发 送 事 件 构 件 可 以 从 容 器 中 获 得 属 性 或 服 务 : 如 构 件 可 以 使 用 容 器 的 背 景 色 作 为 自 己 的 背 景 色 构 件 允 许 对 所 支 持 的 接 口 进 行 动 态 发 现 和 调 用 : 客 户 程 序 可 以 在 运 行 状 态 下 确 定 一 个 构 件 支 持 何 种 功 能, 然 后 调 用 该 功 能 既 然 构 件 具 备 极 好 的 封 装 性 和 可 插 入 性, 那 么 基 于 构 件 的 系 统 从 可 维 护 性 上 来 讲 就 可 以 达 到 一 种 比 较 理 想 的 状 态 如 图 1-3 所 示, 一 个 构 件 化 的 软 件 系 统 在 进 行 维 护 或 升 级 时, 在 保 持 构 件 接 口 不 变 的 前 提 下, 可 单 独 对 系 统 中 若 干 个 构 件 进 行 修 改, 而 不 会 影 响 构 成 系 统 的 其 它 构 件 接 口 保 持 不 变 软 件 系 统 版 本 1 软 件 系 统 版 本 2 构 件 1 构 件 2 构 件 1 构 件 2 构 件 3 构 件 4 构 件 3 构 件 4 构 件 5 构 件 6 构 件 5 构 件 6 图 1-3 构 件 化 软 件 系 统 的 升 级 方 式 - 6 -

7 下 面 介 绍 几 个 构 件 相 关 的 概 念 接 口 : 接 口 是 系 统 中 用 来 定 义 分 布 式 对 象 能 力 的 约 定 由 于 构 件 将 封 装 运 用 到 了 极 限, 构 件 之 间 相 互 看 到 的 就 只 有 接 口 这 里 的 接 口 和 程 序 设 计 语 言, 如 Java 中 的 interface 所 起 的 作 用 基 本 一 致, 但 构 件 的 接 口 通 常 是 跨 语 言 的 数 据 类 型 : 分 布 式 对 象 之 间 不 可 避 免 的 要 进 行 交 互, 而 交 互 的 最 基 本 支 撑 就 是 要 定 义 在 分 布 式 对 象 之 间 传 输 的 数 据 类 型 一 般 说 来, 现 有 程 序 设 计 语 言 中 已 有 的 数 据 类 型 不 能 直 接 在 分 布 式 系 统 中 使 用, 因 为 分 布 式 系 统 通 常 涉 及 多 种 程 序 设 计 语 言 与 多 个 平 台, 而 不 同 语 言 或 平 台 的 数 据 类 型 往 往 不 能 兼 容, 如 整 型 数 在 不 同 的 语 言 或 平 台 上 可 能 字 节 数 或 字 节 顺 序 不 尽 相 同, 因 此 一 般 需 要 一 种 独 立 于 语 言 和 平 台 的 数 据 类 型 系 统 编 组 与 解 组 (Marshaling and Unmarshaling): 分 布 式 对 象 之 间 交 互 时, 由 于 一 般 至 少 跨 越 了 进 程 边 界, 因 此 交 换 的 数 据 通 常 要 在 网 络 上 进 行 传 输, 而 网 上 传 输 的 数 据 只 能 是 串 行 化 的 流 数 据, 所 以 需 要 把 程 序 员 熟 悉 的 有 类 型 的 数 据 转 化 成 便 于 网 络 传 输 的 流 数 据 发 送 出 去, 并 且 需 要 把 网 络 上 接 收 到 的 流 数 据 转 化 成 程 序 员 容 易 处 理 的 有 类 型 数 据, 这 就 是 编 组 与 解 组 的 过 程 编 组 过 程 将 数 据 封 装 成 标 准 的 格 式 以 便 于 传 输, 解 组 过 程 则 负 责 打 开 传 输 来 的 数 据 对 象 句 柄 (Object Handle): 对 象 句 柄 是 在 客 户 程 序 的 编 程 语 言 或 脚 本 环 境 内 用 来 引 用 分 布 式 对 象 的 实 例 从 功 能 角 度 上 讲, 对 象 句 柄 类 似 于 面 向 对 象 语 言 中 的 对 象 指 针 或 对 象 引 用, 但 是 具 体 实 现 上 和 对 象 指 针 或 对 象 引 用 却 存 在 本 质 的 差 别, 由 于 对 象 句 柄 是 对 远 端 分 布 式 对 象 的 引 用, 因 此 不 可 能 像 对 象 指 针 或 对 象 引 用 那 样 指 向 对 象 在 内 存 中 的 首 地 址 对 象 创 建 (Object Creation): 和 面 向 对 象 语 言 中 使 用 一 个 对 象 要 先 new 类 似, 分 布 式 对 象 系 统 必 须 为 创 建 一 个 新 的 分 布 式 对 象 实 例 提 供 一 种 机 制, 但 是 这 也 不 同 于 简 单 的 new, 要 涉 及 更 多 的 其 它 工 作, 分 布 式 系 统 中 经 常 使 用 工 厂 (factory) 来 完 成 对 象 创 建 工 作 工 厂 是 一 种 特 殊 的 分 布 式 对 象 类 型, 常 用 来 创 建 其 它 的 分 布 式 对 象 对 象 调 用 (Object Invocation): 分 布 式 对 象 系 统 必 须 为 分 布 式 对 象 的 调 用 提 供 一 种 机 制 通 常 情 况 下 开 发 人 员 不 希 望 自 己 写 代 码 编 组 与 解 组 这 些 复 杂 的 底 层 工 作, 而 是 希 望 像 使 用 面 向 对 象 语 言 中 的 对 象 那 样 实 现 分 布 式 对 象 的 调 用, 通 过 后 面 的 讨 论 我 们 可 以 发 现, 有 了 中 间 件 的 支 持 就 可 以 实 现 但 是 分 布 式 系 统 的 开 发 人 员 一 定 要 随 时 牢 记, 分 布 式 对 象 的 调 用 一 般 会 涉 及 一 个 多 方 参 与 的 跨 越 网 络 通 信 的 过 程, 忽 略 这 种 区 别 会 给 开 发 的 系 统 带 来 很 大 的 危 害 1.3 中 间 件 的 基 本 概 念 中 间 件 的 动 因 尽 管 有 了 构 件 技 术 的 支 持, 但 是 随 着 软 件 系 统 规 模 与 复 杂 度 的 不 断 提 高, 软 件 开 发 过 程 中 复 杂 度 高 开 发 周 期 长 可 靠 性 保 证 难 等 突 出 问 题 并 没 有 得 到 根 本 缓 解 ; 而 分 布 式 软 件 面 临 更 大 的 挑 战, 分 布 式 软 件 所 运 行 的 网 络 环 境 具 有 明 显 的 分 布 性 开 放 性 演 化 性 异 构 性 并 发 性 等 特 征, 因 此 分 布 式 软 件 必 须 解 决 互 操 作 数 据 交 换 分 布 性 可 行 性 等 一 系 列 更 复 杂 的 问 题 究 其 本 质 原 因, 在 于 人 们 控 制 复 杂 性 的 能 力 相 对 稳 定, 但 面 临 的 问 题 却 越 来 越 多 在 现 - 7 -

8 实 生 活 中, 如 果 遇 到 一 件 很 复 杂 的 事 情 要 完 成, 我 们 往 往 会 寻 求 工 具 的 支 持, 很 多 工 具 的 作 用 是 帮 人 们 完 成 重 复 性 的 每 次 手 工 做 起 来 又 很 费 力 费 时 的 工 作, 在 软 件 开 发 时 解 决 问 题 的 思 路 是 一 致 的 基 本 的 解 决 思 路 就 是 抽 取 软 件 的 共 性 成 分, 抽 取 的 共 性 成 分 由 系 统 级 软 件 完 成, 向 开 发 人 员 屏 蔽 系 统 低 层 的 复 杂 度, 从 而 在 高 层 保 持 整 体 复 杂 度 的 相 对 稳 定 在 软 件 领 域, 这 种 解 决 思 路 往 往 导 致 新 型 系 统 软 件 的 产 生 操 作 系 统 与 数 据 库 管 理 系 统 的 产 生 就 是 经 历 了 类 似 这 样 的 过 程 在 操 作 系 统 出 现 之 前, 计 算 机 的 初 始 组 成 就 是 硬 件 + 程 序, 即 程 序 直 接 运 行 在 裸 机 硬 件 之 上 此 时, 应 用 程 序 直 接 控 制 硬 件 的 各 种 运 行 细 节, 应 用 程 序 中 存 在 大 量 的 代 码 用 于 管 理 各 种 物 理 器 件, 以 访 问 数 据 为 例, 程 序 必 须 控 制 怎 样 连 接 磁 盘, 如 何 读 取 其 中 的 数 据, 如 何 处 理 各 种 异 常 情 况 等 这 使 得 程 序 代 码 十 分 庞 大, 而 且 正 确 性 难 以 保 证 随 着 计 算 机 应 用 的 日 益 广 泛, 程 序 的 规 模 不 断 增 大, 软 件 开 发 变 得 越 来 越 困 难 在 这 种 背 景 下, 人 们 进 行 了 软 件 共 性 的 第 一 次 抽 取, 即 抽 取 出 了 程 序 的 共 性 ( 稳 定 ) 成 分 计 算 机 资 源 管 理, 此 次 共 性 的 抽 取 导 致 了 操 作 系 统 的 产 生, 分 离 出 了 应 用 程 序 初 期 的 操 作 系 统 被 称 为 管 理 程 序 或 监 督 程 序, 提 供 大 量 的 与 硬 件 相 关 的 代 码 ( 系 统 调 用 ) 来 完 成 上 层 应 用 程 序 的 各 种 请 求, 隐 藏 了 与 硬 件 相 关 的 程 序 执 行 过 程 的 复 杂 性, 从 而 简 化 了 应 用 程 序 的 开 发 操 作 系 统 形 成 之 后, 计 算 机 的 组 成 变 成 了 硬 件 + 操 作 系 统 + 应 用 程 序 此 时, 应 用 程 序 中 访 问 的 数 据 和 应 用 程 序 一 样 以 简 单 文 件 的 方 式 存 储, 应 用 程 序 的 开 发 人 员 需 要 了 解 数 据 的 具 体 组 织 格 式, 并 且 需 要 自 己 编 写 程 序 解 决 完 整 性 等 相 关 问 题 随 着 应 用 程 序 处 理 的 数 据 规 模 越 来 越 大, 应 用 程 序 中 数 据 管 理 这 一 共 性 也 越 来 越 明 显, 即 应 用 程 序 中 普 遍 存 在 大 量 代 码 实 现 数 据 管 理 功 能 于 是 人 们 进 行 了 软 件 共 性 的 第 二 次 抽 取, 即 抽 取 出 了 程 序 的 共 性 ( 稳 定 ) 成 分 数 据 管 理, 此 次 共 性 的 抽 取 导 致 了 数 据 库 管 理 系 统 的 产 生, 分 离 出 了 应 用 软 件 数 据 库 管 理 系 统 对 数 据 进 行 统 一 的 管 理 和 控 制, 并 保 证 数 据 库 的 安 全 性 和 完 整 性, 为 用 户 屏 蔽 系 统 关 于 数 据 存 储 和 维 护 等 的 细 节, 从 而 再 次 简 化 了 应 用 程 序 的 开 发 类 似 的 工 作 仍 在 继 续, 在 软 件 系 统 规 模 与 复 杂 度 不 断 提 高 的 同 时, 人 们 不 断 从 应 用 软 件 中 提 取 共 性 降 低 高 层 复 杂 性, 最 终 导 致 了 中 间 件 的 产 生 与 操 作 系 统 数 据 库 管 理 系 统 类 似, 中 间 件 是 在 操 作 系 统 ( 数 据 库 管 理 系 统 ) 与 应 用 系 统 之 间 的 一 层 软 件, 通 常 为 分 布 式 应 用 的 开 发 部 署 运 行 与 管 理 提 供 支 持 中 间 件 提 供 的 支 撑 在 中 间 件 应 用 的 早 期, 人 们 依 据 所 抽 取 出 的 应 用 软 件 中 的 不 同 共 性 设 计 与 实 现 了 多 种 类 型 的 中 间 件, 一 般 一 种 类 型 的 中 间 件 实 现 一 种 共 性 功 能, 为 应 用 软 件 提 供 一 种 开 发 支 撑 由 于 所 属 的 具 体 领 域 不 同, 面 临 的 问 题 差 异 很 大, 因 此 不 同 开 发 组 织 分 离 开 发 出 的 中 间 件 也 不 尽 相 同 以 下 是 几 种 常 见 的 中 间 件 以 及 其 提 供 的 支 持 : 终 端 仿 真 / 屏 幕 转 换 中 间 件 : 用 以 实 现 客 户 端 图 形 用 户 接 口 与 已 有 的 字 符 接 口 方 式 的 服 务 器 应 用 程 序 的 互 操 作 在 该 种 中 间 件 支 持 下, 可 以 很 容 易 地 为 原 有 字 符 界 面 的 应 用 程 序 提 供 图 形 用 户 界 面 数 据 访 问 中 间 件 : 在 数 据 库 管 理 系 统 的 基 础 上, 对 异 构 环 境 下 的 数 据 库 实 现 联 接 或 文 件 系 统 实 现 联 接 的 中 间 件, 为 应 用 程 序 访 问 数 据 库 提 供 开 发 支 撑 远 程 过 程 / 方 法 调 用 中 间 件 : 用 以 实 现 远 程 过 程 或 方 法 调 用 的 中 间 件 向 应 用 程 序 提 供 远 程 调 用 时 的 底 层 通 信 支 持, 帮 助 应 用 程 序 完 成 编 组 与 解 组 等 工 作, 程 序 员 方 便 地 编 写 客 户 端 应 用 程 序, 像 调 用 本 地 过 程 或 对 象 那 样 方 便 调 用 位 于 远 端 服 务 器 上 的 过 程 或 对 象 方 法 消 息 中 间 件 : 为 应 用 程 序 提 供 发 送 和 接 收 异 步 消 息 支 持 的 中 间 件 基 于 消 息 的 交 互 方 式 提 供 了 基 本 的 异 步 编 程 模 式, 即 客 户 端 可 以 通 过 发 送 消 息 来 请 求 某 种 服 务, 在 服 务 端 处 理 请 求 期 间, 客 户 端 不 必 等 待 对 方 完 成, 可 以 执 行 其 它 操 作, 服 务 端 完 成 后 会 以 消 息 的 形 式 通 知 - 8 -

9 客 户 端 在 消 息 中 间 件 的 支 持 下, 应 用 程 序 可 以 很 容 易 地 实 现 消 息 的 发 送 和 接 收, 而 不 必 关 心 消 息 交 换 过 程 中 的 具 体 细 节 事 务 ( 交 易 ) 中 间 件 : 提 供 事 务 控 制 机 制 的 中 间 件 事 务 ( 交 易 ) 管 理 支 持 可 靠 的 服 务 端 计 算, 这 在 很 多 关 键 系 统 中 都 是 必 需 的 事 务 的 基 本 特 征 是 维 护 一 系 列 操 作 的 原 子 性, 如 银 行 业 务 系 统 中 转 账 功 能 所 包 含 的 扣 除 源 账 户 余 额 与 增 加 目 标 账 户 余 额 两 个 操 作, 这 两 个 操 作 从 业 务 逻 辑 上 讲 应 该 是 原 子 的, 即 要 么 全 部 都 完 成, 要 么 全 部 都 不 做 基 于 事 务 中 间 件, 应 用 程 序 可 以 佷 方 便 地 实 现 事 务 控 制, 而 不 必 关 心 具 体 事 务 控 制 的 细 节 构 件 中 间 件 : 提 供 构 件 化 支 持 的 中 间 件 在 分 布 异 构 的 网 络 计 算 环 境 中 将 各 种 分 布 对 象 有 机 地 结 合 在 一 起, 完 成 系 统 的 快 速 集 成, 实 现 对 象 重 用 有 了 各 种 中 间 件 的 支 撑, 在 应 用 软 件 中 用 到 中 间 件 对 应 的 功 能 时, 不 需 要 开 发 人 员 自 己 实 现, 可 直 接 利 用 中 间 件 将 其 已 实 现 好 的 功 能 快 速 集 成 到 应 用 软 件 中 随 着 中 间 件 应 用 越 来 越 广 泛, 又 出 现 了 一 个 新 问 题 : 中 间 件 越 来 越 多, 开 发 时 需 要 安 装 的 支 撑 环 境 越 来 越 复 杂, 开 发 人 员 不 得 不 花 费 越 来 越 多 的 时 间 安 装 与 配 置 需 要 的 各 种 中 间 件 因 此 自 然 地 出 现 一 种 中 间 件 集 成 的 强 烈 需 求, 在 中 间 件 研 究 的 基 础 上, 人 们 开 始 考 虑 将 各 种 中 间 件 的 功 能 集 成 在 一 起, 现 有 中 间 件 多 以 集 成 中 间 件 的 形 式 出 现, 集 成 中 间 件 也 称 为 应 用 服 务 器 现 有 的 集 成 中 间 件 典 型 地 为 三 层 / 多 层 结 构 的 分 布 式 软 件 系 统 提 供 各 种 开 发 支 撑, 因 为 三 层 结 构 的 分 布 式 软 件 的 核 心 为 中 间 层, 因 此 支 撑 主 要 集 中 在 对 中 间 层 开 发 的 支 撑 上 目 前 应 用 最 广 泛 的 集 成 中 间 件 有 三 类 : 基 于 OMG(Object Management Group, 对 象 管 理 组 织 )CORBA 规 范 的 集 成 中 间 件 基 于 Sun JEE(Java Enterprise Edition,Java 企 业 版 ) 规 范 的 集 成 中 间 件 基 于 微 软.NET 架 构 的 集 成 中 间 件 其 中 前 两 种 所 基 于 的 规 范 均 为 工 业 标 准, 这 两 种 标 准 得 到 了 产 业 界 众 多 厂 商 的 广 泛 支 持, 因 此 可 供 选 择 的 具 体 中 间 件 产 品 较 多, 也 是 本 书 主 要 内 容 的 关 注 点 第 三 种 基 于 微 软 公 司 的 私 有 技 术, 因 此 具 体 的 中 间 件 产 品 基 本 局 限 于 微 软 公 司 的 平 台, 有 兴 趣 的 读 者 可 参 考 其 它 相 关 书 籍 或 资 料 为 便 于 论 述, 在 不 引 起 混 淆 的 情 况 下 下 文 中 用 中 间 件 一 词 代 表 集 成 中 间 件 现 有 中 间 件 为 分 布 式 软 件 系 统 提 供 的 基 本 支 持 与 分 布 式 软 件 所 运 行 的 网 络 环 境 密 切 相 关, 具 体 可 归 为 提 供 构 件 运 行 环 境 提 供 互 操 作 机 制 与 提 供 公 共 服 务 三 个 方 面 提 供 构 件 运 行 环 境 : 现 有 中 间 件 均 提 供 构 件 化 的 基 本 支 持, 支 持 方 便 开 发 与 使 用 符 合 特 定 规 范 的 构 件 ( 分 布 式 对 象 ) 中 间 件 一 般 通 过 构 件 容 器 为 构 件 提 供 基 本 的 运 行 环 境, 具 体 功 能 一 般 包 括 管 理 构 件 的 实 例 及 其 生 命 周 期 管 理 构 件 的 元 信 息 等 提 供 互 操 作 机 制 : 因 为 分 布 式 软 件 跨 越 了 多 台 计 算 机, 所 以 需 要 一 种 像 TCP/IP 或 者 IPX 这 样 的 网 络 基 础 设 施 来 连 接 应 用 程 序 的 各 节 点 现 有 操 作 系 统 ( 如 Unix Linux Windows) 或 高 级 程 序 设 计 语 言 ( 如 Java C++) 均 提 供 了 像 套 接 字 (Socket) 这 样 的 开 发 接 口 支 持 编 写 跨 越 网 络 交 互 的 代 码 ; 但 是 有 相 关 开 发 经 验 的 读 者 不 难 发 现, 基 于 这 些 开 发 接 口 实 现 需 要 进 行 比 较 复 杂 的 开 发 与 调 试 ; 而 跨 越 网 络 的 交 互 是 每 个 分 布 式 系 统 必 须 解 决 的 首 要 问 题, 因 此 现 有 集 成 中 间 件 均 集 成 了 早 期 远 程 过 程 / 方 法 调 用 中 间 件 的 功 能, 提 供 了 很 强 的 高 层 通 信 协 议 以 屏 蔽 节 点 的 物 理 特 性 以 及 各 节 点 在 处 理 器 操 作 系 统 等 方 面 的 异 构 性 基 于 中 间 件 的 互 操 作 支 持, 开 发 人 员 在 开 发 与 调 用 分 布 式 对 象 时, 均 不 需 自 己 编 写 处 理 底 层 通 信 的 代 码 广 泛 使 用 的 这 种 高 层 通 信 协 议 包 括 以 下 几 种 : - 9 -

10 远 程 过 程 调 用 (Remote Procedure Call,RPC):RPC 是 第 一 个 得 到 广 泛 应 用 的 高 层 通 信 协 议, 使 用 RPC, 客 户 应 用 程 序 可 以 像 调 用 本 地 过 程 那 样 调 用 在 远 程 计 算 机 上 执 行 的 C 语 言 函 数 由 于 是 结 构 化 的, 因 此 目 前 已 经 基 本 被 面 向 对 象 的 通 信 协 议 取 代 IIOP(Internet Inter-ORB Protocol):IIOP 是 CORBA 中 使 用 的 一 种 通 信 协 议, 有 了 它, 运 行 在 不 同 平 台 上 的 两 个 对 象 可 以 很 方 便 的 进 行 交 互 DCOM 通 信 协 议 : 微 软 在 RPC 基 础 上 实 现 的 分 布 式 COM 构 件 间 使 用 的 通 信 协 议 JRMP (Java Remote Messaging Protocol): 特 定 于 Java 语 言, 支 持 用 Java 语 言 编 写 的 对 象 之 间 进 行 远 程 交 互 (Java Remote Method Invocation, Java RMI) 的 通 信 协 议 RMI/IIOP:Java 企 业 版 中 访 问 EJB 使 用 的 通 信 协 议, 基 于 IIOP 实 现 以 上 各 种 协 议 的 共 同 特 征 就 是 帮 助 应 用 程 序 完 成 编 组 与 解 组 等 跨 越 网 络 通 信 的 底 层 工 作, 实 现 远 程 过 程 / 方 法 调 用 中 间 件 的 功 能 提 供 公 共 服 务 : 除 了 互 操 作 的 支 持 外, 现 有 集 成 中 间 件 将 早 期 各 种 中 间 件 中 针 对 分 布 式 软 件 的 通 用 支 持 集 成 于 一 身, 以 公 共 服 务 的 形 式 提 供 给 应 用 程 序 公 共 服 务 又 称 为 系 统 级 服 务, 指 由 中 间 件 ( 应 用 服 务 器 ) 实 现 的 应 用 程 序 使 用 的 软 件 系 统 中 共 性 程 度 高 的 功 能 成 分 公 共 服 务 有 两 个 基 本 特 征 : 由 中 间 件 而 非 应 用 程 序 实 现 应 用 程 序 中 通 常 会 调 用 其 实 现 的 共 性 功 能 与 应 用 程 序 中 开 发 人 员 开 发 的 构 件 实 现 的 功 能 不 同, 公 共 服 务 通 常 不 实 现 应 用 系 统 中 具 体 业 务 逻 辑, 而 是 为 具 体 业 务 逻 辑 的 实 现 提 供 共 性 的 支 持, 而 开 发 人 员 开 发 的 构 件 则 实 现 具 体 的 业 务 逻 辑 显 然, 一 个 中 间 件 平 台 所 提 供 的 公 共 服 务 越 多, 开 发 者 就 越 容 易 在 更 短 的 时 间 内 开 发 出 高 质 量 的 分 布 式 系 统 有 了 中 间 件 提 供 的 公 共 服 务, 开 发 者 可 以 将 主 要 精 力 集 中 于 系 统 的 具 体 业 务 逻 辑 以 下 是 几 种 常 见 的 公 共 服 务 : 事 务 服 务 (Transactions Service): 提 供 支 持 事 务 处 理 的 机 制, 以 保 证 系 统 状 态 与 数 据 的 一 致 性 与 完 整 性, 支 持 可 靠 的 服 务 端 计 算 安 全 服 务 (Security Service): 为 系 统 提 供 在 分 布 式 环 境 下 的 安 全 机 制, 以 防 止 未 授 权 用 户 对 系 统 的 非 法 访 问 命 名 服 务 (Naming Service): 在 分 布 式 系 统 中, 命 名 服 务 提 供 了 一 种 定 位 分 布 式 对 象 与 其 它 系 统 资 源 的 机 制 持 久 性 服 务 (Persistence Service): 持 久 性 服 务 使 得 分 布 式 对 象 可 以 通 过 持 久 的 数 据 存 储 来 保 存 更 新 和 恢 复 他 的 状 态 消 息 服 务 (Messaging Service): 消 息 处 理 服 务 提 供 异 步 编 程 模 式, 异 步 模 式 在 很 多 应 用 中 都 需 要 分 布 式 垃 圾 回 收 服 务 (Distributed Garbage Collection Service): 当 一 个 程 序 不 再 使 用 分 布 式 对 象 时, 分 布 式 垃 圾 回 收 服 务 会 自 动 释 放 分 布 式 对 象 所 占 用 的 存 储 单 元 资 源 管 理 服 务 (Resource Management Service): 一 般 来 说, 资 源 管 理 器 按 照 使 可 伸 缩 性 最 大 化 的 方 式 来 管 理 分 布 式 对 象, 即 支 持 大 量 的 客 户 程 序 同 分 布 式 对 象 在 短 时 间 内 进 行 交 互 的 能 力 1.4 互 操 作 的 基 本 原 理 与 实 例 广 义 的 互 操 作 包 括 中 间 层 应 用 构 件 与 数 据 库 客 户 层 构 件 与 中 间 层 应 用 构 件 中 间 层 应 用 构 件 与 公 共 服 务 构 件 中 间 层 应 用 构 件 之 间 的 互 操 作 等 多 个 层 次, 本 书 主 要 关 注 应 用 构 件

11 之 间 的 互 操 作, 即 软 件 系 统 开 发 人 员 编 写 的 程 序 之 间 的 互 操 作 互 操 作 的 基 本 原 理 上 节 提 到 的 RPC IIOP DCOM 通 信 协 议 JRMP RMI/IIOP 等 高 层 通 信 协 议 均 可 以 帮 助 应 用 程 序 完 成 编 组 与 解 组 等 跨 越 网 络 通 信 的 底 层 工 作, 实 现 传 统 远 程 过 程 / 方 法 调 用 中 间 件 的 功 能 这 些 高 层 通 信 协 议 尽 管 具 体 的 实 现 细 节 不 尽 相 同, 但 是 在 实 现 方 式 上 与 开 发 模 式 上 均 采 用 了 RPC 中 相 同 的 通 信 模 型 与 类 似 的 开 发 模 式, 它 们 采 用 的 通 信 模 型 称 为 Stub/Skeleton 结 构, 如 图 1-4 所 示 客 户 程 序 服 务 程 序 客 户 端 桩 服 务 端 框 架 通 信 总 线 : 进 程 边 界 可 以 自 动 生 成 图 1-4 Stub/Skeleton 结 构 在 Stub/Skeleton 结 构 中, 由 客 户 端 桩 (Stub) 替 客 户 端 完 成 与 服 务 端 程 序 交 互 的 具 体 底 层 通 信 工 作, 客 户 程 序 中 的 远 程 对 象 引 用 实 际 上 是 对 本 地 桩 的 引 用 ; 而 服 务 端 框 架 (Skeleton) 负 责 替 服 务 端 完 成 与 客 户 端 交 互 的 具 体 底 层 通 信 工 作 由 于 客 户 端 桩 与 服 务 端 框 架 分 别 位 于 客 户 端 与 服 务 端 程 序 的 进 程 内, 因 此 开 发 人 员 开 发 客 户 端 与 服 务 端 程 序 时 只 需 分 别 与 本 进 程 内 的 桩 与 框 架 构 件 交 互 即 可 实 现 与 远 端 的 交 互, 而 负 责 底 层 通 信 的 客 户 端 桩 与 服 务 端 框 架 在 开 发 过 程 中 自 动 生 成 而 非 由 开 发 人 员 编 写, 从 而 为 开 发 人 员 省 去 底 层 通 信 相 关 的 开 发 工 作 在 Stub/Skeleton 结 构 的 支 撑 下, 客 户 程 序 与 服 务 程 序 按 照 图 中 所 示 的 8 个 步 骤 完 成 一 次 服 务 的 调 用 : 1: 客 户 程 序 将 调 用 请 求 发 送 给 客 户 端 桩, 对 于 客 户 程 序 来 说, 桩 就 是 服 务 程 序 在 客 户 端 的 代 理 2: 客 户 端 桩 负 责 将 远 程 调 用 请 求 进 行 编 组 并 通 过 通 信 总 线 发 送 给 服 务 端 3: 调 用 请 求 经 通 信 总 线 传 送 到 服 务 端 框 架 4: 服 务 端 框 架 将 调 用 请 求 解 组 并 分 派 给 真 正 的 远 程 对 象 实 现 ( 服 务 程 序 ) 5: 服 务 程 序 完 成 客 户 端 的 调 用 请 求, 将 结 果 返 回 给 服 务 端 框 架 6: 服 务 端 框 架 将 调 用 结 果 编 组 并 通 过 通 信 总 线 发 送 给 客 户 端 桩 7: 客 户 端 桩 将 调 用 结 果 解 组 并 返 回 给 客 户 程 序 8: 客 户 程 序 得 到 调 用 结 果

12 Stub/Skeleton 结 构 的 支 持 使 得 开 发 人 员 从 繁 杂 的 底 层 通 信 工 作 中 解 脱 出 来, 开 发 人 员 可 以 不 用 编 写 底 层 通 信 代 码 即 可 实 现 客 户 端 与 服 务 端 的 远 程 交 互, 从 而 将 主 要 精 力 集 中 到 业 务 逻 辑 的 实 现 上 互 操 作 实 例 下 面 通 过 一 个 具 体 实 例 来 演 示 互 操 作 的 基 本 原 理 该 例 子 实 现 远 程 查 询 通 话 记 录 的 功 能, 客 户 端 远 程 调 用 分 布 式 对 象 实 现 的 查 询 通 话 记 录 功 能, 分 布 式 对 象 则 通 过 查 询 数 据 库 完 成 具 体 的 查 询 功 能 该 例 子 程 序 采 用 纯 Java 语 言 编 写, 利 用 JDBC/ODBC 访 问 关 系 数 据 库, 并 采 用 远 程 方 法 调 用 RMI 实 现 客 户 程 序 与 服 务 程 序 之 间 的 交 互 客 户 程 序 只 能 通 过 服 务 程 序 间 接 地 访 问 关 系 数 据 库, 因 而 该 例 子 程 序 属 于 一 种 典 型 的 三 层 设 计 模 型, 该 例 子 程 序 的 三 层 结 构 与 每 一 层 实 现 基 本 功 能 如 图 1-5 所 示 数 据 层 提 供 持 久 数 据 存 储 : 存 储 电 话 号 码 通 话 记 录 等 信 息 提 供 存 储 过 程 : 根 据 用 户 姓 名 查 询 通 话 记 录 中 间 层 实 现 分 布 式 对 象 : 向 客 户 端 提 供 查 询 通 话 记 录 的 服 务 提 供 服 务 程 序 : 创 建 并 注 册 分 布 式 对 象 实 例 客 户 层 实 现 客 户 端 程 序 : 调 用 分 布 式 对 象 提 供 的 查 询 通 话 记 录 的 服 务, 显 示 结 果 图 1-5 话 费 查 询 实 例 的 系 统 结 构 本 例 子 关 注 的 重 点 是 客 户 端 与 中 间 层 分 布 式 对 象 之 间 的 交 互, 交 互 基 于 Java RMI 实 现, Java RMI 采 用 JRMP 协 议 支 持 客 户 程 序 访 问 远 端 分 布 式 对 象 数 据 库 设 计 数 据 库 中 存 放 本 例 中 使 用 的 持 久 数 据, 即 电 话 用 户 的 通 话 记 录, 数 据 库 中 的 表 结 构 如 图 1-6 所 示 其 中, 表 TelephoneDirectory 记 录 了 所 有 用 户 的 电 话 号 码, 以 number 为 主 键 ; 表 CallHistory 记 录 了 所 有 电 话 的 通 话 历 史, 其 中 number 是 外 键, 建 立 该 属 性 的 允 许 重 复 的 索 引 表 CallHistory 通 过 外 键 number 与 表 TelephoneDirectory 相 关 联 本 例 中 利 用 JDBC/ODBC 访 问 数 据 库, 因 而 支 持 使 用 多 种 不 同 的 数 据 库 管 理 系 统, 只 要 这 些 数 据 库 管 理 系 统 提 供 了 ODBC 接 口, 如 Microsoft Access Microsoft SQL Server Sybase Oracle 等

13 数 据 库 Telephony 表 TelephoneDirectory number subscriber 文 本 类 型 ; 电 话 号 码 文 本 类 型 ; 电 话 用 户 姓 名 表 CallHistory number 文 本 类 型 ; 电 话 号 码 ( 索 引, 可 重 复 ) starttime 日 期 / 时 间 类 型 ; 起 始 通 话 时 间 endtime 日 期 / 时 间 类 型 ; 终 止 通 话 时 间 图 1-6 话 费 查 询 实 例 的 数 据 库 表 结 构 使 用 ODBC 访 问 数 据 库 之 前, 必 须 将 数 据 库 配 置 为 ODBC 的 一 个 数 据 源 以 采 用 Microsoft Access 数 据 库 为 例, 主 要 的 步 骤 为 : 在 Windows 的 控 制 面 板 中 打 开 数 据 源 (ODBC), 单 击 添 加 按 钮 后 选 择 Microsoft Access Driver (*.mdb) 驱 动 程 序, 然 后 为 数 据 源 命 名 并 选 择 相 关 联 的 Access 数 据 库 文 件, 如 图 1-7 所 示 图 1-7 配 置 ODBC 数 据 源 为 进 一 步 提 高 程 序 的 数 据 独 立 性, 还 可 以 利 用 许 多 关 系 型 数 据 库 管 理 系 统 支 持 的 存 储 过 程 来 完 成 数 据 查 询 与 更 新 操 作 数 据 独 立 性 使 得 在 数 据 库 中 表 的 属 性 或 表 之 间 的 关 联 发 生 某 些 变 化 时, 程 序 员 无 需 对 应 用 程 序 作 任 何 修 改 使 用 存 储 过 程 访 问 数 据 库 还 可 带 来 其 他 好 处, 例 如 提 高 了 SQL 语 句 查 询 与 更 新 数 据 库 的 效 率, 在 网 络 环 境 下 加 强 了 数 据 库 的 安 全 性 等 等 在 不 同 的 数 据 库 管 理 系 统 中, 存 储 过 程 可 能 有 不 同 的 名 字, 如 保 留 过 程 触 发 器 查 询 等 图 1-8 展 示 了 本 例 中 使 用 的 存 储 过 程 ( 即 Microsoft Access 中 的 查 询 ), 它 根 据 指 定 电 话 用 户 名 字 的 参 数 (Telephone Subscriber) 查 询 该 用 户 登 记 的 所 有 电 话 的 通 话 记 录 本 例 程 序 中 利 用 该 存 储 过 程 实 现 对 数 据 的 查 询

14 查 询 QueryCallHistoryWithSubscriber SELECT TelephoneDirectory.number,CallHistory.startTime, CallHistory.endTime FROM TelephoneDirectory, CallHistory WHERE (TelephoneDirectory.number = CallHistory.number) AND (TelephoneDirectory.subscriber = [Telephone Subscriber]) ORDER BY starttime; 图 1-8 存 储 过 程 接 口 定 义 除 了 数 据 库 中 数 据 持 久 数 据 外, 本 例 中 需 要 编 写 的 程 序 代 码 包 括 以 下 几 个 主 要 部 分 : 中 间 层 ( 服 务 端 程 序 ): 分 布 式 对 象 实 现, 实 现 中 间 层 的 核 心 功 能, 即 具 体 查 询 数 据 库 完 成 查 询 通 话 记 录 功 能 ; 服 务 程 序 : 使 用 Java RMI 实 现 分 布 式 对 象 时, 需 要 开 发 人 员 编 写 一 个 服 务 程 序, 该 服 务 程 序 完 成 真 正 提 供 服 务 的 分 布 式 对 象 的 创 建 与 注 册, 服 务 程 序 中 的 真 正 提 供 服 务 的 对 象 实 例 通 常 又 称 为 伺 服 对 象 (servant); 客 户 程 序 : 利 用 服 务 程 序 中 伺 服 对 象 提 供 的 服 务 完 成 通 话 记 录 查 询 的 功 能 在 开 发 服 务 端 程 序 与 客 户 程 序 之 前, 接 口 是 需 要 首 先 考 虑 的 问 题, 因 为 接 口 是 客 户 程 序 与 服 务 端 分 布 式 对 象 之 间 的 约 定 在 Java RMI 中 分 布 式 对 象 的 接 口 用 Java 语 言 的 interface 定 义, 并 且 要 求 所 有 分 布 式 对 象 的 远 程 接 口 必 须 继 承 java.rmi.remote 接 口, 还 要 求 其 中 的 每 一 个 方 法 必 须 声 明 抛 出 java.rmi.remoteexception 异 常, 因 为 网 络 通 信 或 服 务 程 序 等 原 因 均 可 能 导 致 远 程 调 用 失 败 程 序 1-1 给 出 了 例 子 程 序 中 通 话 记 录 管 理 器 的 远 程 接 口 定 义 定 义 的 接 口 CallManagerInterface 约 定, 服 务 端 的 分 布 式 对 象 提 供 一 个 可 供 远 程 调 用 的 操 作 getcallhistory, 该 操 作 需 要 一 个 字 符 串 类 型 的 参 数 ( 电 话 用 户 的 姓 名 ), 返 回 一 个 DatabaseTableModel 类 型 的 对 象 ( 该 用 户 的 通 话 记 录 ) 程 序 1-1 CallManagerInterface.java // 分 布 式 对 象 通 话 记 录 管 理 器 CallManager 的 远 程 接 口 package Telephone; public interface CallManagerInterface extends java.rmi.remote // 根 据 电 话 用 户 名 字 查 询 通 话 记 录 // 参 数 : subscriber - 电 话 用 户 的 名 字 public Database.DatabaseTableModel getcallhistory(string subscriber) throws java.rmi.remoteexception; 服 务 端 程 序 程 序 1-2 定 义 的 类 CallManager 就 是 服 务 端 分 布 式 对 象 的 实 现, 该 类 实 现 了 远 程 接 口 CallManagerInterface 中 约 定 的 getcallhistory 方 法 为 防 止 多 个 客 户 程 序 并 发 地 调 用 数 据 库 查 询 操 作, 方 法 getcallhistory() 被 定 义 为 同 步 方 法 在 CallManager 类 的 实 现 中, 由 于 Java RMI 中 Stub/Skeleton 结 构 的 支 持, 因 此 在 实 现 getcallhistory 方 法 时, 并 没 有 因 为 该 方 法 是 被 远 程 调 用 的 方 法 而 添 加 任 何 代 码 处 理 底 层 通

15 信 ; 在 下 面 的 实 现 代 码 中, 除 了 方 法 接 口 处 声 明 抛 出 RemoteException 外, 该 方 法 的 实 现 与 一 个 普 通 Java 类 中 方 法 的 实 现 没 有 区 别 程 序 1-2 CallManager.java // 通 话 记 录 管 理 器 ( 即 远 程 接 口 CallManagerInterface 的 实 现 ) package Telephone; public class CallManager extends java.rmi.server.unicastremoteobject implements CallManagerInterface // 属 性 定 义 protected Database.DatabaseAccess database; // 缺 省 构 造 方 法, 必 须 抛 出 RemoteException 异 常 public CallManager() throws java.rmi.remoteexception database = new Database.DatabaseAccess(); // 根 据 电 话 用 户 名 字 subscriber 查 询 通 话 记 录, 实 现 远 程 接 口 指 定 的 方 法 public synchronized Database.DatabaseTableModel getcallhistory(string subscriber) throws java.rmi.remoteexception String sql = ""; // SQL 查 询 语 句 Database.DatabaseTableModel table = null; // 返 回 的 二 维 表 模 型 System.out.println("Respond to client request: " + subscriber); try sql = "QueryCallHistoryWithSubscriber('" + subscriber + "')"; java.sql.resultset rs = database.callquery(sql); table = new Database.DatabaseTableModel(rs); rs.close(); catch(java.sql.sqlexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); return table; 程 序 1-3 所 示 ServerApplication 是 服 务 程 序 的 主 程 序, 它 的 核 心 功 能 是 完 成 真 正 提 供 服 务 的 分 布 式 对 象 的 创 建 与 注 册 程 序 1-3 ServerApplication.java // 服 务 程 序 的 主 程 序 public class ServerApplication final static String JDBC_DRIVER = "sun.jdbc.odbc.jdbcodbcdriver"; public static void main(string args[]) // 为 RMI 设 置 安 全 管 理 器 System.setSecurityManager(new java.rmi.rmisecuritymanager()); // 加 载 JDBC 驱 动 程 序 try Class.forName(JDBC_DRIVER); catch(classnotfoundexception exc)

16 System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); // 创 建 并 注 册 伺 服 对 象 try // 创 建 伺 服 对 象 Telephone.CallManager callmanager = new Telephone.CallManager(); // 用 名 字 "CallManagerServant001" 注 册 伺 服 对 象 java.rmi.naming.rebind("callmanagerservant001", callmanager); catch(java.rmi.remoteexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); catch(java.net.malformedurlexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); // 提 示 服 务 程 序 就 绪 System.out.println("Call manager in the server is ready..."); 程 序 1-4 定 义 的 DatabaseAccess 类 与 程 序 1-5 定 义 的 DatabaseTableModel 类 均 用 于 抽 象 JDBC 访 问 数 据 库 的 行 为, 在 实 际 应 用 中 我 们 通 常 会 设 计 更 完 善 更 个 性 化 的 数 据 库 访 问 程 序 包 来 包 装 JDBC 的 API 由 于 本 例 主 要 关 注 客 户 程 序 与 分 布 式 对 象 之 间 的 交 互, 因 此 对 于 Java 程 序 中 访 问 数 据 库 不 熟 悉 或 不 感 兴 趣 的 读 者 可 略 过 这 两 个 类 的 具 体 实 现 代 码 DatabaseAccess 主 要 用 于 管 理 服 务 程 序 与 数 据 库 的 连 接, 并 完 成 数 据 库 的 查 询 与 更 新 操 作 DatabaseTableModel 负 责 将 数 据 库 查 询 结 果 转 换 为 二 维 表 数 据 模 型 的 形 式, 方 便 利 用 swing 的 二 维 表 控 件 显 示 查 询 结 果 在 基 于 关 系 数 据 库 的 应 用 中, 二 维 表 控 件 是 最 常 用 的 数 据 表 达 方 式, 对 于 某 些 具 有 层 次 结 构 的 数 据 则 以 树 控 件 表 达 会 更 加 自 然 // 实 现 JDBC 与 数 据 库 的 连 接 package Database; 程 序 1-4 DatabaseAccess.java import java.sql.*; public class DatabaseAccess // 常 量 定 义 protected final String DATABASE_NAME = "jdbc:odbc:telephone"; // 属 性 定 义 protected Connection connection; protected Statement statement; protected CallableStatement callable; // 为 数 据 库 建 立 的 连 接 // 将 执 行 的 SQL 语 句 // 将 调 用 的 SQL 存 储 过 程 语 句 // 行 为 定 义 // 构 造 方 法, 建 立 与 数 据 库 的 连 接 public DatabaseAccess() try // 建 立 与 指 定 数 据 库 的 连 接 connection = DriverManager.getConnection(DATABASE_NAME); // 如 果 连 接 成 功 则 检 测 是 否 有 警 告 信 息 SQLWarning warn = connection.getwarnings(); while (warn!= null) System.out.println(warn.getMessage());

17 warn = warn.getnextwarning(); // 创 建 一 个 用 于 执 行 SQL 的 语 句 statement = connection.createstatement(); callable = null; catch(sqlexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); // 析 构 方 法, 撤 销 与 数 据 库 的 连 接 public synchronized void finalize() try connection.close(); catch(sqlexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); // 利 用 存 储 过 程 执 行 数 据 库 查 询 操 作 // 参 数 : procedure - 存 储 过 程 名 字 // 返 回 : 查 询 结 果 集 public synchronized ResultSet callquery(string procedure) throws SQLException callable = connection.preparecall("call " + procedure + ""); ResultSet rs = callable.executequery(); return rs; 程 序 1-5 DatabaseTableModel.java // 根 据 数 据 库 查 询 结 果 构 造 供 JTable 控 件 使 用 的 二 维 表 数 据 模 型 package Database; import javax.swing.*; import java.sql.*; import java.util.vector; public class DatabaseTableModel extends javax.swing.table.abstracttablemodel // 属 性 定 义 protected String[] titles; // 列 标 题 protected int[] types; // 各 列 的 数 据 类 型 protected Vector data; // 二 维 表 的 数 据 // 构 造 方 法, 根 据 SQL 查 询 结 果 集 rs 构 造 二 维 表 public DatabaseTableModel(ResultSet rs) try // 取 得 结 果 集 的 元 数 据 ResultSetMetaData meta = rs.getmetadata(); int columncount = meta.getcolumncount(); // 取 所 有 列 标 题 与 类 型 名 字 ( 注 意 JDBC 元 数 据 的 下 标 从 1 开 始 计 数 ) titles = new String[columnCount]; types = new int[columncount];

18 for (int index = 1; index <= columncount; index++) titles[index - 1] = meta.getcolumnname(index); types[index - 1] = meta.getcolumntype(index); // 逐 行 取 结 果 集 中 的 数 据 data = new Vector(1000, 100); while (rs.next()) Vector row = new Vector(30); for (int index = 1; index <= columncount; index++) row.addelement(rs.getobject(index)); row.trimtosize(); data.addelement(row); data.trimtosize(); catch(sqlexception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); // 实 现 AbstractTableModel 遗 留 的 抽 象 方 法 public int getrowcount() return data.size(); public int getcolumncount() return titles.length; public String getcolumnname(int col) return titles[col]; public Object getvalueat(int row, int col) return ((Vector) data.elementat(row)).elementat(col); public void printdata() int i,j; String ss = ; for(j=0; j<getcolumncount(); j++) ss = ss + getcolumnname(j) + \t ; System.out.println(ss); for(i=0; i<getrowcount(); i++) ss = ; for(j=0; j<getcolumncount(); j++) ss = ss + getvalueat(i,j).tostring() + \t ; System.out.println(ss); 客 户 端 程 序 本 例 客 户 程 序 完 成 的 功 能 为 调 用 中 间 层 的 分 布 式 对 象, 并 将 结 果 显 示 在 客 户 端 界 面 上 在 Java RMI 中, 客 户 程 序 通 过 Java RMI 的 命 名 服 务 查 找 希 望 使 用 的 分 布 式 对 象 程 序 1-6 给 出 的 查 询 程 序 Client.java 中, 用 于 解 析 远 程 对 象 的 对 象 标 识 为 CallManagerServant001, 它 必 须 与 服 务 程 序 注 册 远 程 对 象 时 采 用 的 名 字 完 全 相 同, 同 时 构 造 远 程 对 象 的 URL 时 必 须 包 含 主 机 名 与 实 现 服 务 端 分 布 式 对 象 时 类 似, 由 于 Java RMI 中 Stub/Skeleton 结 构 的 支 持, 因 此 在 实 现 客 户 端 程 序 时 同 样 不 需 编 写 注 意 程 序 中 远 程 对 象 callmanager 必 须 声 明 为 远 程 对 象 接 口 CallManagerInterface 的 实 例, 而 不 是 远 程 对 象 实 现 类 CallManager 的 实 例, 因 为 客 户 程 序 只 能 看 到 远 端 分 布 式 对 象 ( 构

19 件 ) 的 接 口 程 序 1-6 Client.java // 客 户 端 程 序 package Telephone; public class Client // 实 现 main 方 法, 根 据 参 数 调 用 分 布 式 对 象 的 getcallhistory 完 成 通 话 记 录 的 查 询 public static void main(string[] args) String name = args.length > 0? args[0]:"liyong zhang"; Database.DatabaseTableModel result = null; try // 从 Applet 取 主 机 名 String host = "//localhost/"; // 远 程 对 象 的 标 识 必 须 与 服 务 程 序 注 册 时 使 用 的 对 象 标 识 完 全 相 同 String objectid = "CallManagerServant001"; // 根 据 主 机 名 与 对 象 标 识 解 析 远 程 对 象 CallManagerInterface callmanager = (CallManagerInterface) java.rmi.naming.lookup(host + objectid); // 调 用 远 程 对 象 方 法 查 询 用 户 的 通 话 记 录 result = callmanager.getcallhistory(subscriber); System.out.println(result.toString()); catch(exception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); 编 译 并 运 行 应 用 程 序 Java 语 言 要 求 程 序 包 与 子 目 录 相 对 应, 因 而 在 编 写 Java 程 序 之 前 就 必 须 决 定 程 序 包 与 子 目 录 的 名 字 表 1-1 总 结 了 本 小 节 例 子 程 序 完 整 的 目 录 组 织 与 文 件 清 单 表 1-1 目 录 组 织 与 文 件 清 单 \TelephoneExample 整 个 例 子 程 序 所 处 的 子 目 录 Client.java 客 户 程 序 Client.class - 由 Client.java 编 译 得 到 的 字 节 码 ServerApplication.java 服 务 程 序 ServerApplication.class - 由 ServerApplication.java 编 译 得 到 的 字 节 码 \TelephoneExample\Database 数 据 库 访 问 程 序 包 DatabaseAccess.java 提 供 对 数 据 库 的 连 接 与 访 问 服 务 DatabaseAccess.class - 由 DatabaseAccess.java 编 译 得 到 的 字 节 码 DatabaseTableModel.java 将 数 据 库 查 询 结 果 转 换 为 二 维 数 据 表 模 型 DatabaseTableModel.class - 由 DatabaseTableModel.java 编 译 得 到 的 字 节 码 \TelephoneExample\Telephone 电 话 计 费 查 询 程 序 包 CallManager.java 通 话 记 录 管 理 器 的 实 现 CallManager.class - 由 CallManager.java 编 译 得 到 的 字 节 码 CallManagerInterface.java 通 话 记 录 管 理 器 的 接 口 CallManagerInterface.class - 由 CallManagerInterface.java 编 译 得 到 的 字 节 码 CallManager_Stub.class - 由 rmic 根 据 CallManager.java 生 成 的 客 户 端 的 桩 CallManager_Skel.class - 由 rmic 根 据 CallManager.java 生 成 的 服 务 端 的 框 架 表 1-1 中 的 Java 字 节 码 由 JDK 提 供 的 javac 编 译 器 生 成, 而 远 程 对 象 在 客 户 端 的 桩 与 服 务 端 的 框 架 必 须 另 由 rmic 编 译 器 生 成,rmic 的 输 入 是 Java 字 节 码 文 件 而 不 是 Java 源 程 序 文 件 具 体 的 编 译 过 程 如 下 :

20 编 译 DatabaseAccess 类 与 DatabaseTableModel 类 D:\TelephoneExample> javac Database\*.java 编 译 CallManagerInterface 接 口 与 CallManager 类 D:\TelephoneExample> javac Telephone\*.java 生 成 客 户 端 桩 CallManager_Stub 与 服 务 端 框 架 CallManager_Skel D:\TelephoneExample> rmic Telephone.CallManager 编 译 ServerApplication 类 与 Client 类 D:\TelephoneExample> javac *.java 如 果 开 发 者 不 是 直 接 使 用 JDK, 而 是 使 用 某 种 集 成 化 开 发 环 境 ( 如 NetBean Borland JBuilder Eclipse 等 ), 则 利 用 项 目 (Project) 机 制 可 减 轻 许 多 编 译 工 作 的 负 担, 开 发 环 境 会 根 据 项 目 内 容 自 动 调 用 相 应 的 编 译 器 生 成 字 节 码 文 件 以 及 客 户 程 序 桩 与 服 务 程 序 框 架 文 件 完 成 例 子 程 序 的 编 译 与 布 置 后, 就 可 以 开 始 运 行 例 子 程 序 了 首 先 启 动 RMI 远 程 对 象 注 册 表, 然 后 启 动 服 务 程 序 例 如 在 Windows 中 可 在 MS-DOS 方 式 键 入 以 下 命 令 : 启 动 RMI 远 程 对 象 注 册 表 D:\TelephoneExample> start rmiregistry 启 动 服 务 程 序 D:\TelephoneExample> start java ServerApplication 运 行 客 户 端 程 序 D:\TelephoneExample> java Client 客 户 端 与 服 务 端 程 序 的 输 出 界 面 如 图 1-9 所 示 : a) 服 务 端 输 出 b) 客 户 端 输 出 图 1-9 执 行 结 果 分 布 运 行 此 例 子 程 序 可 以 很 容 易 地 将 客 户 端 与 服 务 端 分 布 到 两 个 不 同 的 物 理 机 器 上 运 行, 由 于 Java 良 好 的 可 移 植 性, 除 了 Windows 平 台, 客 户 端 程 序 还 可 以 运 行 在 安 装 JDK 的 LINUX UNIX 等 其 它 操 作 系 统 之 上, 由 于 服 务 端 使 用 JDBC/ODBC 访 问 数 据 库, 因 此 可 让 其 仍 运 行 在 Windows 操 作 系 统 之 上 跨 机 器 运 行, 我 们 需 要 修 改 客 户 端 程 序 中 查 找 分 布 式 对 象 的 代 码, 使 其 查 找 运 行 在 服 务 端 机 器 上 的 分 布 式 对 象, 而 不 是 本 机 上 的 分 布 式 对 象 具 体 的 修 改 就 是 将 调 用 命 名 服 务 的 lookup 方 法 时 将 对 应 的 主 机 名 改 为 服 务 程 序 运 行 的 机 器 的 主 机 名 或 IP 地 址, 如 程 序 1-7 所 示 中 的 黑 体 部 分 所 示 :

21 程 序 1-7 Client.java try // 从 Applet 取 主 机 名 String host = "//serverhost/"; // 改 为 服 务 程 序 运 行 机 器 的 主 机 名 或 IP 地 址 // 远 程 对 象 的 标 识 必 须 与 服 务 程 序 注 册 时 使 用 的 对 象 标 识 完 全 相 同 String objectid = "CallManagerServant001"; // 根 据 主 机 名 与 对 象 标 识 解 析 远 程 对 象 CallManagerInterface callmanager = (CallManagerInterface) java.rmi.naming.lookup(host + objectid); // 调 用 远 程 对 象 方 法 查 询 用 户 的 通 话 记 录 result = callmanager.getcallhistory(subscriber); System.out.println(result.toString()); catch(exception exc) System.out.println(exc.getMessage()); System.exit(1); 小 结 在 本 例 中, 我 们 实 现 了 一 个 简 单 的 三 层 结 构 的 分 布 式 应 用 : 数 据 层 : 存 放 系 统 的 持 久 数 据 通 话 记 录, 并 提 供 一 个 存 储 过 程 以 提 高 数 据 独 立 性 中 间 层 : 提 供 分 布 式 对 象 实 现 系 统 的 核 心 功 能 通 话 记 录 查 询, 并 编 写 了 一 个 服 务 程 序 将 分 布 式 对 象 准 备 好 ( 创 建 并 注 册 ) 客 户 层 : 调 用 分 布 式 对 象 的 功 能, 将 结 果 呈 现 给 用 户 在 上 述 三 层 结 构 中, 希 望 读 者 关 注 的 重 点 是 中 间 层 分 布 式 对 象 与 客 户 端 程 序 通 信 的 实 现, 即 基 于 Java RMI 的 Stub/Skeleton 结 构 实 现 的 远 程 交 互 在 上 述 开 发 过 程 中,rmic 命 令 的 执 行 生 成 了 负 责 客 户 端 底 层 通 信 的 CallManager_Stub 与 负 责 分 布 式 对 象 底 层 通 信 的 CallManager_Skel 1, 所 以 尽 管 我 们 没 有 编 写 任 何 代 码 处 理 跨 越 机 器 的 通 信, 我 们 的 程 序 可 以 很 容 易 分 布 到 两 个 物 理 机 器 上 运 行 在 实 际 的 复 杂 分 布 式 系 统 中, 除 了 分 布 式 对 象 与 其 使 用 者 之 间 的 基 本 通 信 问 题 外, 特 别 是 当 要 解 决 的 问 题 变 得 更 庞 大 更 复 杂 的 时 候, 我 们 往 往 需 要 寻 求 中 间 件 提 供 的 更 多 支 持, 典 型 的 主 要 包 括 如 下 两 个 方 面 : 1 更 复 杂 的 可 互 操 作 性 除 了 跨 越 机 器 与 操 作 系 统 之 外, 复 杂 的 分 布 式 系 统 中 基 于 网 络 交 互 的 双 方 经 常 出 现 跨 越 其 它 异 构 环 境 的 进 行 交 互 的 需 求, 如 交 互 双 方 采 用 不 同 的 程 序 设 计 语 言 实 现 等 而 Java RMI 的 实 现 约 束 程 序 员 只 能 使 用 Java 语 言, 如 果 需 要 实 现 更 复 杂 的 互 操 作, 我 们 需 要 寻 求 其 它 中 间 件 的 支 持 2 公 共 服 务 大 规 模 的 分 布 式 系 统 经 常 需 要 公 共 服 务 中 共 性 的 功 能, 如 系 统 中 分 布 式 对 象 数 量 很 多 时, 我 们 需 要 更 有 效 的 命 名 服 务 来 查 找 定 位 分 布 式 对 象, 需 要 更 复 杂 的 伺 服 对 象 管 理 机 制 来 管 理 大 量 的 分 布 式 对 象, 需 要 资 源 管 理 机 制 以 使 得 关 键 的 系 统 资 源 能 够 在 大 量 的 对 象 中 方 便 高 效 的 共 享 ; 当 分 布 式 对 象 的 操 作 可 能 修 改 系 统 的 核 心 业 务 数 据 时, 我 们 需 要 事 务 控 制 机 制 以 保 证 系 统 状 态 的 一 致 性 ; 当 应 用 在 网 络 中 发 布 时, 我 们 需 要 有 效 的 安 全 控 制 来 保 证 只 有 合 法 的 授 权 用 户 才 能 执 行 特 定 的 操 作 等 等 JDK 并 没 有 对 公 共 服 务 提 供 更 多 的 支 持, 如 果 需 要 我 们 也 要 寻 求 其 它 中 间 件 的 支 持 本 书 的 后 续 内 容 以 CORBA 与 Java 企 业 版 中 间 件 为 核 心, 重 点 讨 论 如 何 开 发 与 使 用 符 : 在 新 版 本 的 JDK 中, 读 者 可 能 会 发 现 rmic 只 会 生 成 一 个 负 责 客 户 端 底 层 通 信 的 Stub 类, 而 不 会 生 成 负 责 服 务 端 底 层 通 信 的 Skeleton 类, 这 主 要 是 因 为 随 着 研 究 的 进 展, 技 术 上 已 经 实 现 通 用 的 Skeleton, 即 一 份 代 码 即 可 为 实 现 所 有 的 分 布 式 对 象 实 现 底 层 通 信 的 功 能, 而 由 于 每 个 分 布 式 对 象 对 客 户 端 提 供 的 接 口 不 尽 相 同, 为 保 持 客 户 端 编 程 的 简 单 性, 每 个 分 布 式 对 象 仍 需 一 个 Stub 类

22 合 对 应 规 范 的 分 布 式 对 象 ( 构 件 ) 如 何 获 得 更 好 的 可 互 操 作 性 以 及 如 何 使 用 中 间 件 提 供 的 公 共 服 务 等 内 容 思 考 与 练 习 1-1 试 描 述 三 层 分 布 式 软 件 体 协 结 构, 并 简 要 分 析 三 层 结 构 相 比 两 层 结 构 的 特 点 和 优 势 1-2 试 描 述 分 布 式 对 象 与 客 户 端 交 互 时 采 用 的 Stub/Skeleton 结 构, 说 明 完 成 一 次 远 程 调 用 的 基 本 过 程 1-3 现 有 集 成 中 间 件 为 分 布 式 系 统 开 发 提 供 的 基 本 支 持 有 哪 些? 1-4 * 参 照 1.4 中 例 子 实 现 一 个 提 供 银 行 帐 户 操 作 的 分 布 式 对 象 和 一 个 使 用 该 对 象 的 简 单 的 客 户 端 程 序, 具 体 要 求 如 下 : 1) 该 分 布 式 对 象 至 少 提 供 一 个 查 询 余 额 的 功 能 2) 可 以 将 帐 户 信 息 存 放 在 数 据 库 中, 也 可 以 不 存 放 在 数 据 库 中 3) 客 户 端 可 以 仅 提 供 一 个 简 单 字 符 界 面 4) ** 尝 试 跨 机 器 和 操 作 系 统 运 行

23 第 二 部 分 CORBA 规 范 与 CORBA 中 间 件 第 2 章 CORBA 基 本 原 理 本 章 简 单 CORBA 应 用 程 序 的 基 本 结 构 对 象 管 理 体 系 结 构 CORBA 程 序 通 信 总 线 ORB 的 体 系 结 构 CORBA 对 于 可 互 操 作 性 的 支 持 以 及 CORBA 规 范 与 基 于 CORBA 的 中 间 件 平 台 等 内 容 2.1 对 象 管 理 体 系 结 构 对 象 管 理 组 织 与 其 主 要 规 范 在 学 习 CORBA 之 前, 我 们 首 先 了 解 一 下 负 责 制 定 和 发 布 CORBA 规 范 的 组 织 OMG OMG 是 对 象 管 理 组 织 (Object Management Group) 的 缩 写, 他 是 1989 年 成 立 的 非 盈 利 性 联 盟 从 其 名 字 我 们 可 以 看 到, 该 组 织 所 做 的 工 作 是 和 面 向 对 象 技 术 密 切 相 关 的, 他 的 主 要 目 标 是 促 进 分 布 式 系 统 开 发 中 面 向 对 象 技 术 理 论 与 实 践 的 发 展 OMG 现 在 有 成 员 800 多 个, 包 括 IBM Sun HP 西 门 子 爱 立 信 等 大 型 信 息 产 品 供 应 商 ; 也 包 括 像 Oracle BEA Borland 等 知 名 软 件 开 发 商 ; 同 时 还 包 括 波 音 花 旗 等 最 终 用 户 和 全 球 众 多 的 高 校 与 研 究 机 构 OMG 的 技 术 规 范 主 要 用 来 支 持 分 布 式 异 类 环 境 的 软 件 开 发 项 目 所 谓 异 类 是 指 我 们 所 开 发 的 软 件 所 运 行 的 环 境 可 能 包 含 不 同 的 硬 件 平 台 ( 如 不 同 厂 商 的 PC 机 工 作 站 小 型 机 甚 至 Framework) 操 作 系 统 ; 开 发 时 可 能 使 用 不 同 的 程 序 设 计 语 言 可 能 使 用 不 同 的 网 络 通 信 协 议 进 行 交 互 异 类 环 境 下 分 布 式 对 象 与 其 客 户 端 之 间 的 可 互 操 作 性 一 直 是 分 布 式 系 统 关 注 的 一 个 重 点 一 种 中 间 件 或 规 范 要 支 持 如 此 异 类 的 环 境 是 很 不 容 易 的,CORBA 规 范 也 是 经 过 了 多 次 更 新 与 扩 充 才 达 到 了 一 个 比 较 理 想 的 程 度 OMG 所 制 定 和 发 布 的 规 范 覆 盖 了 从 分 析 设 计 到 编 码 部 署 运 行 和 管 理 的 整 个 软 件 开 发 过 程 这 些 规 范 是 一 种 工 业 或 行 业 标 准 什 么 意 思 呢? 就 是 这 些 规 范 不 是 某 一 个 或 几 个 厂 商 根 据 自 己 的 产 品 所 提 出 的, 而 是 在 整 个 行 业 中 大 家 共 同 遵 循 的 标 准 比 如, 我 们 要 基 于 CORBA 开 发 一 套 应 用 系 统, 我 们 可 以 自 由 选 择 不 同 厂 商 的 CORBA 产 品, 我 们 开 发 好 的 系 统 也 可 以 比 较 容 易 的 从 一 个 厂 商 的 平 台 上 迁 移 到 其 他 厂 商 的 平 台 上 OMG 发 布 的 最 有 影 响 力 的 两 套 规 范, 一 个 是 UML(Unified Modeling Language), 统 一 建 模 语 言 ; 另 一 个 就 是 CORBA(Common Object Request Broker Architecture), 通 用 对 象 请 求 代 理 体 系 结 构 UML 是 一 套 面 向 对 象 分 析 与 设 计 阶 段 的 表 示 技 术 规 范 它 为 我 们 提 供 了 一 种 可 视 化 的 方 式 来 描 述 一 个 系 统 的 分 析 与 设 计 结 果 Rational 公 司 的 Rational Rose 是 目 前 较 为 流 行 的 UML 软 件 工 具, 另 外 还 有 Borland 收 购 的 TogetherSoft 公 司 的 Together Rational 公 司 和 Rose 工 具 相 关 的 有 一 整 套 软 件 开 发 规 范 RUP(Rational Unified Process) CORBA 是 一 套 面 向 分 布 式 系 统 的 中 间 件 规 范, 基 于 CORBA 的 中 间 件 为 应 用 系 统 提 供 构 件 管 理 构 件 互 操 作 公 共 服 务 等 典 型 支 持 具 体 的 讲,CORBA 又 包 含 一 系 列 单 独 的 规 范, 比 如 核 心 的 ORB 体 系 结 构 接 口 定 义 语 言 IDL 网 络 通 信 协 议 GIOP 和 IIOP 可 移 植 对 象 适 配 器 POA CORBA 组 件 模 型 CCM 等 每 一 个 规 范 都 对 我 们 开 发 一 个 分 布 式 系 统 的 一 个 侧 面 作 了 标 准 化 比 如 IDL 就 规 定 了 我 们 应 该 如 何 定 义 分 布 式 对 象 的 接 口

24 2.1.2 对 象 管 理 体 系 结 构 CORBA 所 基 于 的 概 念 框 架 是 对 象 管 理 体 系 结 构 (Object Management Architecture, OMA),OMA 描 述 了 一 个 基 于 CORBA 的 应 用 系 统 的 基 本 结 构 与 构 成 系 统 的 构 件 的 特 性 由 OMG 发 布 的 Object Management Architecture Guide 是 关 于 OMA 的 正 式 规 范, 该 指 南 描 述 了 OMG 的 技 术 目 标 与 相 关 术 语, 并 为 所 有 CORBA 规 范 提 供 了 概 念 性 的 基 础 设 施 指 南 的 核 心 内 容 是 对 象 模 型 与 参 考 模 型, 其 中 对 象 模 型 定 义 了 对 象 外 部 可 见 特 征 的 独 立 于 具 体 实 现 的 语 义, 参 考 模 型 则 标 识 与 刻 划 了 组 成 OMA 的 组 件 接 口 与 协 议 OMA 参 考 模 型 OMA 参 考 模 型 如 图 2-1 所 示, 它 描 述 了 一 个 基 于 CORBA 的 应 用 系 统 的 基 本 结 构 从 图 中 我 们 可 以 直 观 地 看 到, 软 件 系 统 有 很 多 个 构 件 ( 对 象 ) 构 成, 这 些 对 象 都 挂 接 到 了 一 个 类 似 总 线 的 东 西 上 ; 这 些 对 象 又 被 划 分 到 不 同 的 组 中 图 中 方 框 加 半 圆 的 表 示 被 封 装 成 对 象 的 非 面 向 对 象 实 现 基 于 CORBA 的 应 用 系 统 与 应 用 有 关 的 非 标 准 化 接 与 应 用 领 域 有 关 的 接 口 通 用 设 施 的 接 口 应 用 程 序 接 口 领 域 接 口 公 共 设 施 对 象 请 求 代 理 (ORB) 对 象 服 务 通 用 服 务 的 接 口 图 2-1 OMA 参 考 模 型 在 OMA 参 考 模 型 中,ORB 为 构 成 系 统 的 各 个 构 件 提 供 了 通 信 总 线, 为 其 提 供 互 操 作 的 基 本 支 持 ; 同 时, 构 成 系 统 的 构 件 又 被 划 分 到 了 不 同 的 组 中, 这 是 因 为 在 实 际 的 系 统 中 除 了 最 基 本 的 通 信 设 施 外, 构 成 系 统 的 对 象 还 有 很 多 共 性 可 以 加 以 提 取 并 重 用 比 如, 在 几 乎 每 一 个 系 统 中 都 会 有 一 些 对 象 来 实 现 命 名 服 务, 系 统 其 他 的 对 象 利 用 该 对 象 提 供 的 服 务 来 查 找 和 定 位 对 象 ; 另 外 在 很 多 系 统 中 还 会 有 一 些 对 象 实 现 安 全 性 控 制 一 些 对 象 实 现 事 务 控 制 等 功 能 ; 再 有 在 很 多 系 统 中 都 会 有 一 些 对 象 来 提 供 打 印 功 能 电 子 邮 件 功 能 等 面 向 大 多 数 领 域 的 工 具 类 的 功 能 以 及 一 些 特 定 领 域 内 通 用 的 功 能 CORBA 规 范 把 这 些 对 象 的 共 性 按 照 其 基 础 性 分 别 抽 象 并 标 准 化 为 对 象 服 务 通 用 设 施 和 领 域 接 口, 从 而 导 致 了 对 象 组 的 划 分 下 面 对 OMA 参 考 模 型 中 各 构 成 部 分 进 行 解 释 : 1. 对 象 请 求 代 理 对 象 请 求 代 理 是 OMA 参 考 模 型 的 核 心, 它 提 供 了 分 布 式 对 象 之 间 透 明 地 发 送 请 求 或 接

25 收 响 应 的 基 本 机 制, 独 立 于 实 现 对 象 的 特 定 平 台 与 技 术 客 户 程 序 无 需 知 道 如 何 与 对 象 通 讯 如 何 激 活 对 象 对 象 如 何 实 现 如 何 查 找 对 象 等 ORB 是 基 于 分 布 式 对 象 构 建 应 用 程 序 的 基 础, 并 保 证 了 在 异 类 网 络 中 对 象 的 可 移 植 性 与 可 互 操 作 性 OMG 的 接 口 定 义 语 言 IDL(Interface Definition Language) 为 定 义 CORBA 对 象 的 接 口 提 供 了 一 种 统 一 标 准, 用 IDL 定 义 的 对 象 接 口 是 对 象 实 现 与 客 户 程 序 之 间 的 合 约 IDL 是 一 种 强 类 型 的 说 明 性 语 言, 独 立 于 任 何 程 序 设 计 语 言 IDL 到 程 序 设 计 语 言 的 映 射 支 持 开 发 者 选 择 自 己 的 程 序 设 计 语 言 来 实 现 对 象 和 发 送 请 求 OMG 发 布 的 CORBA: Common Object Request Broker Architecture and Specification 是 关 于 ORB 体 系 结 构 的 规 范, 定 义 了 ORB 组 件 的 程 序 设 计 接 口 OMG 发 布 的 CORBA languages 是 一 系 列 独 立 的 语 言 映 射 规 范, 包 括 Java C++ Smalltalk Ada C COBOL 等 语 言 2. 对 象 服 务 对 象 服 务 是 CORBA 中 通 用 性 最 强 的 一 组 公 共 服 务, 这 些 服 务 要 么 是 利 用 分 布 式 对 象 开 发 基 于 CORBA 的 应 用 程 序 的 基 础, 要 么 为 应 用 程 序 的 可 互 操 作 性 提 供 与 具 体 应 用 领 域 无 关 的 基 础 对 象 服 务 将 覆 盖 对 象 整 个 生 存 期 的 对 象 管 理 任 务 标 准 化, 例 如 对 象 服 务 提 供 的 功 能 包 括 了 创 建 对 象 对 象 访 问 控 制 查 找 对 象 维 持 对 象 间 关 系 等 这 种 标 准 化 可 导 致 不 同 应 用 程 序 的 一 致 性, 并 提 高 软 件 开 发 者 的 生 产 率 OMG 的 对 象 服 务 统 称 CORBA Services,OMG 发 布 的 CORBA Services: Common Object Services Specifications( 简 称 COSS) 是 关 于 对 象 服 务 的 一 组 规 范, 其 中 包 括 对 象 命 名 事 件 生 存 期 持 久 对 象 事 务 并 发 控 制 关 系 外 表 化 许 可 机 制 查 询 属 性 安 全 性 时 间 对 象 收 集 交 易 对 象 等 服 务 的 规 范 3. 公 共 设 施 公 共 设 施 的 通 用 性 比 对 象 服 务 稍 低, 是 可 用 于 大 多 数 应 用 领 域 的 面 向 终 端 用 户 的 设 施, 包 括 分 布 式 文 档 设 施 打 印 设 施 数 据 库 设 施 电 子 邮 件 设 施 等 公 共 设 施 提 供 的 一 系 列 通 用 的 应 用 程 序 功 能 可 配 置 为 特 定 的 应 用 需 求, 公 共 设 施 的 标 准 化 使 得 通 用 操 作 具 有 统 一 性, 并 且 终 端 用 户 可 方 便 地 选 择 自 己 的 配 置 OMG 的 公 共 设 施 统 称 CORBA facilities, OMG 发 布 的 CORBA Facilities: Common Facilities Architectures 是 描 述 公 共 设 施 体 系 结 构 的 规 范 与 对 象 服 务 规 范 一 样, 公 共 设 施 规 范 包 括 了 一 系 列 用 OMG IDL 表 达 的 接 口 定 义 4. 领 域 接 口 领 域 接 口 是 CORBA 中 通 用 性 最 低 的 一 组 公 共 服 务, 仅 在 特 定 的 应 用 领 域 具 备 一 定 的 通 用 性, 是 与 应 用 领 域 有 关 的 接 口, 例 如 金 融 医 疗 制 造 业 电 信 电 子 商 务 运 输 等 应 用 领 域, 领 域 内 通 用 的 功 能 如 电 信 领 域 内 的 电 话 控 制 功 能 图 2-1 中 的 领 域 接 口 表 示 为 一 组 领 域 的 接 口, 暗 示 了 开 发 者 可 按 照 不 同 的 应 用 领 域 来 组 织 领 域 接 口 OMG 正 是 按 不 同 应 用 领 域 组 织 与 发 布 一 系 列 领 域 接 口 规 范, 例 如 OMG 已 发 布 了 制 造 医 疗 金 融 电 信 等 行 业 的 规 范 集 CORBA Manufacturing CORBA Med CORBA Finance CORBAtelecoms 等 OMG 正 在 进 一 步 完 善 并 将 陆 续 推 出 新 的 领 域 接 口 规 范 5. 应 用 程 序 接 口 应 用 程 序 对 象 为 终 端 用 户 执 行 该 系 统 特 定 的 任 务, 因 为 这 部 分 不 具 有 通 用 性, 所 以 它 不 是 OMG 标 准 化 的 内 容, 而 是 构 成 整 个 OMA 参 考 模 型 的 最 上 层 元 素 一 个 典 型 的 应 用 程 序 由 大 量 基 本 的 对 象 类 构 建 而 成 的, 其 中 部 分 对 象 与 具 体 应 用 有 关, 部 分 对 象 则 来 自 领 域 接 口 公 共 设 施 与 对 象 服 务 应 用 程 序 对 象 可 通 过 继 承 机 制 重 用 现 有 的 对 象 应 用 程 序 只 需 支 持 或 使 用 与 OMG 一 致 的 接 口 即 可 加 入 到 OMA 中, 这 些 程 序 本 身 未 必 要 用 面 向 对 象 风 格 来 实 现 图 2-1 的 对 象 服 务 与 应 用 程 序 接 口 展 示 了 现 有 的 非 面 向 对 象 软 件 可

26 以 嵌 入 在 一 些 对 象 包 装 器 中, 从 而 融 入 OMA 体 系 结 构 上 述 的 对 象 服 务 公 共 设 施 与 领 域 接 口 构 成 了 CORBA 中 的 公 共 服 务 集 合,OMG 对 于 这 些 公 共 服 务 的 接 口 均 进 行 了 标 准 化, 并 且 以 IDL 的 形 式 定 义 出 来 厂 商 实 现 一 个 CORBA 中 间 件 平 台 的 时 候 按 照 接 口 的 约 定 去 实 现 命 名 服 务 安 全 性 控 制 事 务 控 制 打 印 电 子 邮 件 电 话 控 制 等 功 能, 可 以 采 用 任 意 的 实 现 机 制 程 序 员 在 程 序 中 也 按 照 接 口 的 约 定 来 使 用 这 些 服 务 ( 服 务 是 由 一 个 一 个 的 对 象 提 供 的 ), 而 不 需 要 关 心 使 用 的 那 个 厂 商 的 平 台, 因 为 它 们 所 实 现 的 服 务 都 提 供 了 相 同 的 接 口 OMA 对 象 模 型 OMG 在 Object Management Architecture Guide 中 定 义 的 对 象 模 型 描 述 了 对 象 外 部 特 征 的 标 准 语 义,CORBA 系 统 中 对 象 就 是 本 书 第 一 章 描 述 的 分 布 式 对 象 构 件 在 对 象 模 型 中, 对 象 类 型 操 作 属 性 对 象 实 现 等 语 义 与 Java C++ 等 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 十 分 相 近 在 该 模 型 中, 客 户 程 序 与 对 象 实 现 之 间 的 界 面 是 对 象 的 接 口 定 义 对 象 接 口 采 用 接 口 定 义 语 言 IDL(Interface Definition Language) 定 义 请 求 是 一 个 在 特 定 时 刻 发 生 的 事 件, 它 携 带 的 信 息 包 括 操 作 提 供 服 务 的 目 标 对 象 引 用 0 个 或 多 个 实 际 参 数 以 及 一 个 可 选 的 请 求 上 下 文 (request context) 等 对 象 引 用 是 可 以 有 效 地 指 称 一 个 对 象 的 对 象 名 字 请 求 上 下 文 提 供 了 可 能 影 响 请 求 执 行 的 额 外 信 息, 这 些 信 息 通 常 与 操 作 有 关 请 求 表 (request form) 用 于 发 送 请 求, 可 多 次 求 值 与 执 行 请 求 表 由 IDL 与 特 定 语 言 的 绑 定 来 定 义, 另 一 种 形 式 的 请 求 表 通 过 调 用 动 态 调 用 接 口 DII 创 建 一 个 调 用 结 构, 往 调 用 结 构 中 添 加 参 数 后 可 发 出 调 用 在 OMG 的 对 象 模 型 中, 对 象 可 以 被 创 建 或 撤 销 但 从 客 户 程 序 的 角 度 看, 没 有 专 门 机 制 用 于 创 建 或 撤 销 对 象, 对 象 创 建 与 撤 销 只 是 发 出 请 求 的 结 果, 分 布 式 对 象 的 生 命 周 期 管 理 工 作 全 部 收 缩 到 服 务 端 这 样 的 好 处 是 客 户 端 的 负 担 轻, 客 户 端 无 需 关 心 服 务 端 分 布 式 对 象 的 生 命 周 期 特 性, 只 是 根 据 需 要 使 用 分 布 式 对 象 2.2 对 象 请 求 代 理 结 构 对 象 请 求 代 理 (Object Request Broker,ORB) 是 OMA 的 核 心 基 础 设 施,CORBA 规 范 规 定 了 ORB 的 标 准 体 系 结 构 ORB 负 责 完 成 查 找 请 求 的 对 象 实 现 让 对 象 实 现 准 备 好 接 收 请 求 传 递 构 成 请 求 的 数 据 等 完 成 远 程 调 用 时 底 层 通 信 任 务 所 需 的 全 部 机 制 客 户 程 序 所 看 到 的 对 象 接 口 完 全 独 立 于 对 象 所 处 的 位 置 实 现 对 象 的 程 序 设 计 语 言 以 及 对 象 接 口 中 未 反 映 的 其 他 特 性 为 调 用 远 程 对 象 实 现 的 一 个 实 例, 客 户 程 序 必 须 首 先 获 取 一 个 对 象 引 用 ( 以 后 我 们 将 知 道 有 多 种 方 式 可 获 取 对 象 引 用 ) 客 户 程 序 发 出 远 程 调 用 的 方 式 与 本 地 调 用 相 似, 只 不 过 调 用 的 是 远 程 对 象 实 例 的 对 象 引 用 ORB 检 查 对 象 引 用, 如 何 发 现 目 标 对 象 是 远 程 的, 就 将 参 数 打 包 并 通 过 网 络 传 递 给 远 程 对 象 所 在 的 ORB ORB 提 供 的 最 基 本 功 能 是 从 客 户 程 序 向 对 象 实 现 传 递 请 求 在 逻 辑 上 ORB 可 理 解 为 一 个 由 ORB 接 口 定 义 的 服 务 集 合, 但 在 物 理 上 ORB 通 常 不 必 实 现 为 一 个 单 独 的 组 件 ( 例 如 进 程 或 程 序 库 ) ORB 内 核 (ORB Core) 是 ORB 最 关 键 的 部 分, 负 责 请 求 的 通 信 设 施, 每 一 个 ORB 产 品 供 应 商 都 有 一 个 自 己 特 有 的 ORB 内 核 图 2-2 展 示 了 ORB 体 系 结 构 的 主 要 组 成 部 分 以 及 它 们 之 间 的 关 系

27 客 户 程 序 对 象 实 现 动 态 调 用 接 口 IDL Stub ORB 接 口 静 态 IDL Skeleton 动 态 框 架 接 口 对 象 适 配 器 ORB 内 核 对 于 所 有 的 ORB 实 现 都 相 同 的 接 口 每 一 对 象 类 型 都 有 桩 和 一 个 框 架 可 能 有 多 个 对 象 适 配 器 依 赖 于 ORB 具 体 实 现 的 接 口 向 上 调 用 接 口 向 下 调 用 接 口 图 2-2 ORB 体 系 结 构 从 图 2-2 可 以 看 到 ORB 采 用 了 Stub/Skeleton 结 构 来 支 持 客 户 端 与 分 布 式 对 象 的 交 互, 其 中 客 户 程 序 桩 和 对 象 实 现 框 架 与 RMI 中 的 作 用 相 同 但 ORB 的 体 系 结 构 显 然 比 RMI 更 复 杂, 因 为 它 不 仅 提 供 了 动 态 调 用 的 方 式, 还 支 持 用 不 同 的 程 序 设 计 语 言 实 现 对 象 1. 对 象 接 口 客 户 程 序 所 看 到 的 对 象 接 口 完 全 独 立 于 对 象 所 处 的 位 置 实 现 对 象 的 程 序 设 计 语 言 以 及 对 象 接 口 中 未 反 映 的 其 他 特 性, 这 种 独 立 性 是 通 过 ORB 来 保 证 的 IDL 根 据 可 执 行 的 操 作 以 及 操 作 的 参 数 来 定 义 对 象 的 类 型, 并 可 映 射 到 特 定 的 编 程 语 言 或 对 象 系 统 为 能 在 运 行 时 充 分 利 用 对 象 接 口 定 义 的 有 关 信 息, 还 可 将 对 象 接 口 定 义 添 加 到 接 口 库 (Interface Repository) 服 务 中, 该 服 务 允 许 运 行 时 动 态 访 问 接 口 信 息 IDL 与 接 口 库 具 有 同 等 的 表 达 能 力 客 户 程 序 只 能 通 过 对 象 的 接 口 定 义 掌 握 对 象 的 逻 辑 结 构, 并 通 过 发 送 请 求 来 影 响 对 象 的 行 为 与 状 态 客 户 程 序 不 必 了 解 对 象 实 现 的 具 体 实 现 方 式, 也 不 必 知 道 该 对 象 实 现 采 用 哪 个 对 象 适 配 器 以 及 需 要 用 哪 个 ORB 访 问 该 对 象 实 现 CORBA 通 过 对 象 接 口 进 一 步 延 伸 了 传 统 程 序 设 计 语 言 的 封 装 与 信 息 隐 藏 概 念 对 象 实 现 可 以 用 多 种 方 式 实 现, 例 如 独 立 的 服 务 程 序 程 序 库 每 个 方 法 的 程 序 代 码 被 封 装 的 应 用 程 序 面 向 对 象 数 据 库 等 通 过 使 用 附 加 的 对 象 适 配 器,ORB 事 实 上 可 支 持 所 有 风 格 的 对 象 实 现 通 常 对 象 实 现 不 依 赖 于 ORB 或 客 户 程 序 调 用 对 象 的 方 式, 如 果 对 象 实 现 需 要 使 用 依 赖 于 ORB 的 服 务, 则 需 要 通 过 选 择 合 适 的 对 象 适 配 器 获 得 服 务 的 接 口 2. ORB 中 的 Stub/Skeleton 结 构 客 户 程 序 通 过 发 送 请 求 调 用 由 对 象 实 现 提 供 的 服 务,ORB 支 持 客 户 端 与 分 布 式 对 象 通 信 的 最 基 本 方 式 是 Stub/Skeleton 结 构 通 过 Stub/Skeleton 结 构 完 成 调 用 的 方 式 称 为 静 态 方 式, 对 应 客 户 端 利 用 Stub 发 起 调 用 的 方 式 称 为 静 态 调 用 方 式, 服 务 端 采 用 Skeleton 分 发 请 求 的 方 式 静 态 请 求 分 派 方 式 采 用 静 态 方 式 时,ORB 产 品 会 提 供 一 个 IDL 编 译 器, 在 编 译 IDL 文 件 时 会 创 建 客 户 程 序 桩 与 服 务 端 框