摘  要: 針對(duì)目前SOA研究現(xiàn)狀,對(duì)SOA、Web Service和Web Service組合模式予以分析研究，構(gòu)建出基于SOA的Web Service組合模式及運(yùn)行時(shí)架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)子系統(tǒng)資源共享、平臺(tái)獨(dú)立和松散耦合，為互聯(lián)網(wǎng)上信息系統(tǒng)開發(fā)提供新的解決方案。最后,應(yīng)用此組合模式及架構(gòu)開發(fā)項(xiàng)目“研究生實(shí)習(xí)實(shí)踐綜合管理信息系統(tǒng)”中學(xué)院導(dǎo)師管理模塊Web服務(wù)，說明此架構(gòu)在Web Service及信息系統(tǒng)中的適用性。
關(guān)鍵詞: 面向服務(wù); XML; Web服務(wù); SOA; 組合模式

    近年來，大量的Web Service已經(jīng)在基于互聯(lián)網(wǎng)的軟件開發(fā)中出現(xiàn)，Web Service正發(fā)展為一個(gè)集成信息資源的分布式計(jì)算環(huán)境[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)軟件的功能需求日益多元化，單獨(dú)的Web Service已很難滿足用戶的需求[2]。為了滿足用戶的多元化需求，尋求一種基于面向服務(wù)架構(gòu)、動(dòng)態(tài)服務(wù)組合的Web Service開發(fā)模型已成為計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。動(dòng)態(tài)服務(wù)組合是按需利用已有Web Service組合成新服務(wù)的技術(shù)[3],可以迅速地構(gòu)建起新的Web Service或應(yīng)用系統(tǒng)，更好地滿足用戶的需求。
    隨著Web Service組合技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了不少基于各種架構(gòu)的Web Service組合模型。參考文獻(xiàn)[4]提出基于聚類的Web Service組合模式,該模式滿足組合服務(wù)按功能的粗糙分類，不滿足服務(wù)時(shí)實(shí)精確匹配，可能造成服務(wù)冗余。參考文獻(xiàn)[5]提出基于生成樹的Web Service組合模式，該模式把具有一定聯(lián)系的服務(wù)看作是樹的一個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并，最后形成一個(gè)完整的服務(wù)系統(tǒng)，但各服務(wù)之間耦合度過高，不利于新服務(wù)的加入。參考文獻(xiàn)[6]提出基于服務(wù)組鏈的Web Service組合模式，該模式擴(kuò)展了基于服務(wù)鏈有順序服務(wù)組合方法[7],能以統(tǒng)一的方式解決順序和并發(fā)服務(wù)組合問題。而面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)是松散耦合的，可以重用已有的服務(wù)，并可按需定制新的服務(wù)集成到原系統(tǒng)中, 靈活地組建應(yīng)用系統(tǒng)。因此，應(yīng)用SOA是構(gòu)建松散耦合Web Service組合系統(tǒng)的一個(gè)有效途徑[8]。
    在分析總結(jié)以往對(duì)SOA、Web Service和Web Service組合研究基礎(chǔ)上，首先，對(duì)SOA、Web Service和Web Service的組合模式予以分析研究；其次，提出基于SOA的Web Service組合模式，并在此組合模式中，利用Petri網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)工作流程建模，完成Web Service分層設(shè)計(jì)；最后，基于此Web Service組合模式實(shí)現(xiàn)了“研究生實(shí)習(xí)實(shí)踐綜合管理信息系統(tǒng)”中學(xué)院導(dǎo)師管理模塊Web Service，證明了此模式的可行性。
1 面向服務(wù)架構(gòu)
    服務(wù)可以定義為:一個(gè)服務(wù)是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)良好業(yè)務(wù)功能的模塊，可以被服務(wù)使用者通過服務(wù)已發(fā)布的接口進(jìn)行調(diào)用來重新構(gòu)建新的應(yīng)用或業(yè)務(wù)流程[8]。面向服務(wù)架構(gòu)是一個(gè)組件模型,它將應(yīng)用程序的不同功能單元服務(wù)化,通過服務(wù)間定義良好的接口和協(xié)約聯(lián)系起來。接口采用中立的方式定義,獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言,使得構(gòu)建在此系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信[9]。面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)是一種特定環(huán)境下采用的一種軟件開發(fā)架構(gòu)，SOA的參考架構(gòu)如圖1所示。

    (1)服務(wù)組件層：服務(wù)組件層包括組件、模塊、程序等元素，這一層中的元素滿足了服務(wù)層中的服務(wù)所定義的契約。服務(wù)由組件、模塊和程序組成。
    (2)服務(wù)層：這一層包含了所有在服務(wù)組合中定義的服務(wù)。每個(gè)服務(wù)的定義由語(yǔ)法和語(yǔ)義信息組成，都在這一層中定義。
    (3)業(yè)務(wù)過程層：業(yè)務(wù)過程層描述了業(yè)務(wù)執(zhí)行的方式。
    (4)消費(fèi)者層：這一層描述了不同的渠道，IT的功能通過這些渠道交付。
    (5)QOS層：這一層關(guān)注實(shí)現(xiàn)和管理非功能性需求及服務(wù)的安全。
2 Web Service
    Web Service是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺(tái)，它是對(duì)一些松散耦合的服務(wù)的抽象集合。具體來說，Web Service是一種模塊化的軟件應(yīng)用程序，他們通過網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)并發(fā)布到注冊(cè)中心，其他應(yīng)用程序可以通過注冊(cè)中心獲得這些Web Service的調(diào)用規(guī)范，一般使用WSDL描述，然后按照調(diào)用規(guī)范的定義使用SOAP協(xié)議綁定來訪問和調(diào)用這些Web Service。
    Web Service基于XML技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為運(yùn)行在不同平臺(tái)、不同架構(gòu)以及使用不同語(yǔ)言編寫的各種軟件應(yīng)用程序之間的互操作提供了一種解決方案。目的是為了讓計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序自動(dòng)識(shí)別和運(yùn)用所提供的服務(wù)。Web Service的體系架構(gòu)如圖2所示。

    在圖2的Web Service體系結(jié)構(gòu)中共有3種角色:(1)服務(wù)提供者(Service Provider)發(fā)布自己的服務(wù),并且對(duì)使用自身服務(wù)的請(qǐng)求者進(jìn)行響應(yīng);(2)服務(wù)代理(Service Broker)注冊(cè)與發(fā)布服務(wù)及其提供者,對(duì)其進(jìn)行分類,并提供搜索服務(wù)；(3)服務(wù)使用者(Service Requester)利用服務(wù)代理查找所需的服務(wù),進(jìn)而根據(jù)需要使用該服務(wù)。
2.1 SOA和Web Service的關(guān)系
    W3C在2004年2月發(fā)布的面向服務(wù)架構(gòu)規(guī)范中指出SOA是Web服務(wù)的架構(gòu),換言之,Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)了面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)。SOA是一套面向服務(wù)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,Web服務(wù)則是一套技術(shù)體系,可以用來建立應(yīng)用解決方案,解決特定的消息通信和應(yīng)用集成問題。SOA與Web Service之間的關(guān)系可以用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的森林和樹符號(hào)化表示。
    定義1：Web Service=(T,A1,A1...An)是具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的樹，1、2、...是結(jié)點(diǎn)編號(hào)，根結(jié)點(diǎn)即為服務(wù)代理，結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系即為服務(wù)之間的綁定關(guān)系。此定義的圖形化表示，如圖3所示。

    定義2：SOA=(T，T1…Tn)是具有n棵樹的森林，1，2，…n是每課樹的編號(hào)，每棵樹為一種Web Service，樹由服務(wù)代理、服務(wù)提供者、服務(wù)使用者組成，服務(wù)代理即為根結(jié)點(diǎn)，樹根之間的關(guān)系即為不同Web Service之間關(guān)系，而樹結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系即為不同服務(wù)之間的層次關(guān)系。此關(guān)系可用圖4形式化地表示。

    (3)條件模式
　 條件模式指在滿足某個(gè)條件下才執(zhí)行某個(gè)Web Service，如圖7所示。

3 基于SOA的Web Service組合應(yīng)用
3.1 Petril網(wǎng)建模
    首先, 利用Petri網(wǎng)對(duì)服務(wù)組合流程建模, 該模型包含順序、并行和循環(huán)三種組合模式，整個(gè)組合系統(tǒng)主要由5種服務(wù)組成，如圖8所示。

    圖8中，s1是企業(yè)創(chuàng)建的申請(qǐng)，s2是學(xué)生申請(qǐng)過程，s3是學(xué)生的申請(qǐng)，s4是導(dǎo)師審核。t1是登陸系統(tǒng)，用于驗(yàn)證用戶身份；t2是判斷企業(yè)申請(qǐng)是否通過的條件；t3是判斷學(xué)生能否申請(qǐng)此實(shí)習(xí)單位的條件；t4是判斷學(xué)生是否申請(qǐng)成功該實(shí)習(xí)單位；t5是循環(huán)條件，判斷導(dǎo)師是否要繼續(xù)執(zhí)行此審核。
    根據(jù)Petri網(wǎng)模型將學(xué)院導(dǎo)師管理組合Web Service 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的XML文件，XML文件中定義了調(diào)用Web Service相應(yīng)欄目的功能。下面為學(xué)院導(dǎo)師管理Web Service的主頁(yè)面,將其命名為Supervisor,在調(diào)用學(xué)院導(dǎo)師管理Web Service時(shí),利用SOAP調(diào)用文件Supervisor.xml。
    學(xué)院導(dǎo)師管理組合Web Service軟件主界面如圖9所示。

3.2 學(xué)院導(dǎo)師管理Web Service軟件核心功能
　    核心算法：
　　<script language="javascript">   
        <!--讀取欄目的值-->
        XmlDocument doc = new XmlDocument(); 
              doc.Load("Supervisor.xml");    
    XmlNodexnserver= doc.SelectSingleNode
       ("resourcesdata/dataconnection/server");
　　<!--操作欄目功能>
　    XmlDocumentdoc=new XmlDocument();  
             doc.Load("Supervisor.xml");
       XmlNode xnuser=doc.SelectSingleNode
　        ("resourcesdata");  
    xnuser.Attributes["createuser"].InnerText="false";       
　    doc.Save("Supervisor..xml");      
　    <!--添加欄目功能-->      
　　XmlDocumentdoc= new XmlDocument();
           XmlTextReader reader=new  
           XmlTextReader("Supervisor.xml");       
    XmlElement root = doc.DocumentElement;
        <!--獲取欄目的值-->
        XmlElementtagMessage=doc.
            CreateElement("Rootnet");    
        XmlElementtagText= doc.CreateElement
           ("Catalog");  
    <!--保存Supervisor.xml文件-->
        doc.Save("Supervisor.xml");
　        </script>
    打開學(xué)院導(dǎo)師管理Web Service軟件,以學(xué)院導(dǎo)師用戶身份登陸，如圖10所示。點(diǎn)擊學(xué)生申請(qǐng)管理欄目，導(dǎo)師就可對(duì)自己所帶學(xué)生的實(shí)習(xí)申請(qǐng)進(jìn)行審核處理，也可以用學(xué)號(hào)對(duì)學(xué)生的申請(qǐng)進(jìn)行篩選，然后進(jìn)行快速審核。

    在面向服務(wù)的軟件開發(fā)范型中，強(qiáng)調(diào)以聚合網(wǎng)絡(luò)資源和滿足用戶多元化需求為出發(fā)點(diǎn)，以服務(wù)用戶為核心。文章以SOA及Web Service的基本概念為出發(fā)點(diǎn)，分析了以往Web Service的組合模式,并給出了基于SOA的Web Service的組合模式。該模式以Petri網(wǎng)[11]為服務(wù)工作流的建模工具，對(duì)軟件服務(wù)按層松散組合，形成了完整的軟件原型。最后,以此組合模式實(shí)現(xiàn)了“學(xué)院導(dǎo)師管理”這個(gè)簡(jiǎn)單的Web Service案例。實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)用基于SOA的Web Service組合模式可以有效地將網(wǎng)絡(luò)上的資源進(jìn)行整合重用，用戶不用再考慮軟件本身的復(fù)雜性，只需要根據(jù)需求選擇需要的服務(wù)即可，同時(shí)此案例也體現(xiàn)了面向服務(wù)體系架構(gòu)以服務(wù)用戶為核心的先進(jìn)理念。目前，Web Service在架構(gòu)上趨于穩(wěn)定，但是Web Service的關(guān)鍵技術(shù)還有待解決，如通過對(duì)基于語(yǔ)義的查找技術(shù)、基于語(yǔ)義的智能Web Service組合等問題進(jìn)行研究[12],實(shí)現(xiàn)用基于語(yǔ)義的查找技術(shù)來替換現(xiàn)有Web Service基于關(guān)鍵字查找的方法,進(jìn)一步體現(xiàn)面向服務(wù)體系架構(gòu)“服務(wù)用戶”的思想。
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