分布式對(duì)象技術(shù)及其在Web上的應(yīng)用

1、    分布式對(duì)象技術(shù)及其在Web上的應(yīng)用            作者：佚名時(shí)間：2007-11-25 12:33:00                     摘要：本文首先論述了分布式對(duì)象技術(shù)的重要概念和基本原理，然后分析了CORBA和

2、Web相結(jié)合所帶來的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。最后，結(jié)合實(shí)例，介紹了開發(fā)基于CORBA/Web技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：Web  分布式對(duì)象  CORBA  IDL  PDMS1      引言Internet/Intranet的飛速發(fā)展使得World Wide Web應(yīng)用日益廣泛，從而引發(fā)了一場(chǎng)Web技術(shù)的革命。目前，各種新型的Web應(yīng)用，如電子出版，電子商務(wù)等層出不窮，許多應(yīng)用系統(tǒng)也紛紛集成了Web瀏覽器和服務(wù)器，Web技術(shù)正以日新月異的速度變化著。Web已不再僅僅是超媒體信息的瀏覽工具，它正逐步成為人們事

3、務(wù)處理的通用前端。在分布式環(huán)境中，異構(gòu)性是一個(gè)十分明顯的特點(diǎn)，一個(gè)典型的分布環(huán)境包括有大型主機(jī)、UNIX工作站和PC機(jī)，各種機(jī)器所采用的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議也是千差萬別。在這樣的異構(gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)信息和軟件資源的共享將十分困難，而一個(gè)健壯的分布式計(jì)算框架將為分布式應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來巨大的好處。由于分布式對(duì)象技術(shù)，特別是CORBA技術(shù)對(duì)于提高Web的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力有著無可比擬的巨大作用，它已開始進(jìn)入Web領(lǐng)域并投入應(yīng)用。2      分布式對(duì)象技術(shù)分布式對(duì)象技術(shù)主要是在分布式異構(gòu)環(huán)境下建立應(yīng)用系統(tǒng)框架和對(duì)象構(gòu)件，在應(yīng)用系統(tǒng)框架的支撐下，開發(fā)者可以將軟

4、件功能包裝為更易管理和使用的對(duì)象，這些對(duì)象可以跨越不同的軟硬件平臺(tái)進(jìn)行互操作。目前主要的分布式互操作標(biāo)準(zhǔn)有Microsoft的OLE/COM/DCOM標(biāo)準(zhǔn)、Sun公司的Java RMI標(biāo)準(zhǔn)和OMG組織的CORBA標(biāo)準(zhǔn)。下面以CORBA為代表論述分布式對(duì)象技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)三種標(biāo)準(zhǔn)加以比較。2.1 CORBA體系結(jié)構(gòu)CORBA的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該體系結(jié)構(gòu)中主要描述了以下內(nèi)容：(1)  接口與IDL語言接口是CORBA系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的概念，因?yàn)樗砹藢?duì)象的服務(wù)能力，為客戶提供了操作對(duì)象的唯一方法。簡單的說，接口就是一組相關(guān)函數(shù)的集合，接口中每一個(gè)函數(shù)都給出了詳細(xì)的說明，包括

5、函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型、返回類型以及可能拋出的異常。必須指出的是接口只定義了函數(shù)的原型，并沒有給出具體的實(shí)現(xiàn)，這就留給開發(fā)者足夠的靈活性來提供他們自己的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。接口是通過一種中性的接口描述語言（ IDL，Interface Description Language）來定義的。雖然IDL語言只提供了被ORB操作的對(duì)象的概念框架，但是ORB在運(yùn)行時(shí)并不需要IDL的源代碼。只要樁例程或運(yùn)行狀態(tài)下接口庫中的等價(jià)信息是可用的，ORB就能通過特定的方式完成其功能。 (2)  樁和構(gòu)架樁（Stub）可以看成是實(shí)際對(duì)象在客戶進(jìn)程中的映像，其中的接口必須是預(yù)先定義好的，因此它為客戶提供

6、了一種靜態(tài)的調(diào)用方式。與樁相對(duì)應(yīng)的構(gòu)架（Skeleton）為服務(wù)器提供了一種靜態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式。IDL編譯器翻譯描述對(duì)象接口的IDL文件，生成對(duì)應(yīng)具體編程語言的IDL樁和IDL構(gòu)架。樁負(fù)責(zé)將客戶請(qǐng)求進(jìn)行編碼，發(fā)送到對(duì)象實(shí)現(xiàn)端，并對(duì)收到的結(jié)果進(jìn)行解釋，然后把結(jié)果或異常返回給客戶。與此相反，構(gòu)架對(duì)客戶的請(qǐng)求進(jìn)行解碼，定位目標(biāo)對(duì)象和請(qǐng)求執(zhí)行的對(duì)象方法，激活該方法，然后把結(jié)果或異常信息編碼返回給客戶端。(3)  動(dòng)態(tài)調(diào)用接口和動(dòng)態(tài)構(gòu)架接口    與樁和構(gòu)架不同，動(dòng)態(tài)調(diào)用接口（DII ，Dynamic Invocation Interface）和動(dòng)態(tài)構(gòu)架接口（DSI

7、，Dynamic Skeleton Interface）提供了動(dòng)態(tài)調(diào)用的方式和動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)的方式，它們使得用戶可以在事先不知道對(duì)象接口信息的情況下通過查詢接口庫或采取其它手段動(dòng)態(tài)地獲得對(duì)象接口信息，然后使用ORB核心接口中的DII動(dòng)態(tài)調(diào)用方法構(gòu)造客戶請(qǐng)求并發(fā)送到對(duì)象實(shí)現(xiàn)。在對(duì)象實(shí)現(xiàn)方可以使用DSI的動(dòng)態(tài)分發(fā)機(jī)制處理客戶方的請(qǐng)求。與靜態(tài)方式相比，動(dòng)態(tài)方式提供了很大的靈活性，但是它的工作效率沒有靜態(tài)方式高。另外，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的接口大多可以預(yù)先確定，所以大部分情況下都是采用靜態(tài)方式?？蛻舴脚c服務(wù)器方所采用的方式并不一定要一一對(duì)應(yīng)，也就是說，客戶方支持靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種調(diào)用方式，服務(wù)器方也支持靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種實(shí)現(xiàn)方

8、式，經(jīng)過組合得到的四種方式都可能出現(xiàn)，例如，客戶方使用靜態(tài)調(diào)用方式，而服務(wù)器方使用動(dòng)態(tài)構(gòu)架接口是允許的，反之亦然。(4)  ORB核心和對(duì)象適配器與Unix的實(shí)現(xiàn)機(jī)制相類似，CORBA規(guī)范將那些相對(duì)固定的、單一的功能提取出來交由ORB內(nèi)核實(shí)現(xiàn)以保證它的可靠性、高效性與可重用性。作為整個(gè)CORBA系統(tǒng)的基礎(chǔ)，ORB內(nèi)核通過屏蔽諸如服務(wù)器位置、實(shí)現(xiàn)方式、通信協(xié)議等具體細(xì)節(jié)為客戶方與服務(wù)器方之間的通信提供了透明的傳輸機(jī)制。當(dāng)前的應(yīng)用系統(tǒng)存在著各種不同的對(duì)象實(shí)現(xiàn)方式，例如可執(zhí)行程序、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫等，他們有不同的定位對(duì)象、解釋對(duì)象、激活對(duì)象的方法。因此，如果將現(xiàn)存的所有對(duì)象實(shí)現(xiàn)的解決方案都

9、包含在ORB內(nèi)核中，它必將非常龐大、冗余并且難以移植。為了確保ORB內(nèi)核的高效與可移植性，一個(gè)稱為對(duì)象適配器（OMA）的中間層加入到ORB與對(duì)象實(shí)現(xiàn)之間。定位目標(biāo)對(duì)象的任務(wù)從ORB內(nèi)核中分離出來交給對(duì)象適配器來完成。 22  CORBA與RMI和DCOM的比較RMI直接把分布式對(duì)象模型嵌入到Java語言內(nèi)部，使得Java程序員可以自然地編寫分布式程序，不必離開Java環(huán)境，或者涉及CORBA IDL以及Java到CORBA的類型轉(zhuǎn)換。然而RMI不遵守CORBA標(biāo)準(zhǔn)，基本上是Java-to-Java技術(shù)，它需要客戶方程序和服務(wù)方程序都用Java編寫，難以實(shí)現(xiàn)與其它語言編寫的對(duì)象之間的互

10、操作。DCOM則是從COM改造過來的。Microsoft把DCOM作為開發(fā)Internet和組件的基礎(chǔ)，目前已搭載到Windows NT 4.0以上版本和Windows 98中。COM這一技術(shù)部分是作為規(guī)范，它定義對(duì)象實(shí)現(xiàn)的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)，用于單機(jī)上應(yīng)用之間的通信，對(duì)象實(shí)現(xiàn)與使用的語言無關(guān)。DCOM是COM的分布式擴(kuò)展，在DCE RPC之上構(gòu)造對(duì)象的遠(yuǎn)程過程調(diào)用層支持對(duì)遠(yuǎn)程對(duì)象的訪問。一個(gè)DCOM對(duì)象（又稱為ActiveX對(duì)象）是支持一個(gè)或多個(gè)界面的組件，DCOM界面指預(yù)先規(guī)定的一組相關(guān)函數(shù)。DCOM類實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)界面，由一個(gè)又一個(gè)128-bit類ID唯一標(biāo)識(shí)?？蛻舫绦蛲ㄟ^獲得指向DCOM對(duì)象的

11、界面的指針與該對(duì)象交互，通過指針調(diào)用其操作?？蛻舫绦驈牟恢苯釉L問對(duì)象。DCOM對(duì)象不支持對(duì)象ID，因此，客戶程序不能與某個(gè)特定的對(duì)象發(fā)生聯(lián)系。3.   分布式對(duì)象技術(shù)與Web技術(shù)的集成Web 的發(fā)展已經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段。靜態(tài)的信息發(fā)布階段。服務(wù)器只提供信息的存儲(chǔ)和發(fā)布功能，用戶通過瀏覽器被動(dòng)地獲取信息，功能單一，缺乏交互性。動(dòng)態(tài)的信息發(fā)布階段。用戶可以通過CGI或JDBC等多種手段與Web服務(wù)器，甚至后端數(shù)據(jù)庫直接交互，極大地增強(qiáng)了客戶方的可操作性。但是，HTTP協(xié)議是一種無狀態(tài)的協(xié)議，很難支持聯(lián)機(jī)處理和系統(tǒng)集成。分布式對(duì)象技術(shù)與Web 之間并不存在著內(nèi)在的必然聯(lián)系，但是這

12、兩者相結(jié)合后，卻產(chǎn)生了誘人的技術(shù)魅力。第一，它可以消除CGI的瓶頸，使客戶端能直接調(diào)用服務(wù)器上的方法?？蛻舳丝梢岳妙A(yù)編譯過的樁（Stub）傳遞參數(shù)或利用CORBA的動(dòng)態(tài)調(diào)度服務(wù)在運(yùn)行中產(chǎn)生參數(shù)，服務(wù)器通過一個(gè)預(yù)編譯的程序直接接受調(diào)用。與HTTP/CGI比較起來，客戶/服務(wù)器的開銷非常小。在CGI 中，一個(gè)Applet每次調(diào)用服務(wù)器上的方法必須要啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程請(qǐng)求，而CORBA不需要，CGI不能維護(hù)客戶端調(diào)用間的狀態(tài)，CORBA則可以做到。第二，CORBA可以提供可伸縮的服務(wù)器到服務(wù)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)象也可以利用CORBA ORB 進(jìn)行通信。這樣，為了均衡來自客戶機(jī)上的請(qǐng)求負(fù)荷，ORB可以讓這

13、些對(duì)象運(yùn)行在多個(gè)服務(wù)器上，而且，ORB還可以根據(jù)各個(gè)服務(wù)器的負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)度。而CGI面對(duì)要響應(yīng)的成百上千個(gè)請(qǐng)求，無法將負(fù)載分散到多個(gè)進(jìn)程或多個(gè)服務(wù)器上，這就是CGI運(yùn)用的瓶頸。第三，CORBA 可以采用分布式對(duì)象結(jié)構(gòu)擴(kuò)充Java，目前，Java Applet還不能利用遠(yuǎn)程方法調(diào)    用進(jìn)行跨地址空間的通信，而CORBA可以使Java Applet能夠和用不同語言編寫的其它對(duì)象進(jìn)行跨地址空間及網(wǎng)絡(luò)的通信，同時(shí)還可以提供強(qiáng)大的分布式對(duì)象服務(wù)。CORBA和Web相結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο蟮腤eb體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示，它由客戶層（Web瀏覽器）、應(yīng)用層（Web服務(wù)

14、器和應(yīng)用服務(wù)器）和資源層（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）三層構(gòu)成?？蛻魧油ㄟ^HTTP協(xié)議訪問Web服務(wù)器，從Web服務(wù)器下載HTML頁面，頁面中內(nèi)嵌的Java Applet通過CORBA內(nèi)部通信機(jī)制（IIOP）訪問應(yīng)用層的對(duì)象和服務(wù)。應(yīng)用層由Web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成，主要提供安全管理，事務(wù)處理和各種訪問服務(wù)。Web服務(wù)器提供常規(guī)的頁面訪問請(qǐng)求。應(yīng)用服務(wù)器利用對(duì)象通信協(xié)議在Web瀏覽器和資源層之間提供事務(wù)處理和數(shù)據(jù)庫訪問的功能。資源層中主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由會(huì)話管理、公共語言組件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問組件構(gòu)成。會(huì)話管理處理來自應(yīng)用層的請(qǐng)求。公共語言組件解釋來自客戶端的請(qǐng)求，并將它們轉(zhuǎn)換成一種

15、適于傳遞到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的形式。數(shù)據(jù)訪問和存儲(chǔ)執(zhí)行請(qǐng)求包括訪問數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行事務(wù)處理。4  基于CORBA的Web計(jì)算模式實(shí)例分析受國家863計(jì)劃CIMS專家組的委托，由東南大學(xué)和同創(chuàng)集團(tuán)軟件事業(yè)部聯(lián)合開發(fā)研制的“基于CORBA/Web技術(shù)的企業(yè)級(jí)和部門級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，此項(xiàng)目得到八六三計(jì)劃專家委員會(huì)的高度重視，被列為八六三重大目標(biāo)產(chǎn)品項(xiàng)目。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDMS，Product Data Management System）以產(chǎn)品為中心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企

16、業(yè)信息的集成，為工程技術(shù)人員提供一個(gè)協(xié)同工作的環(huán)境，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量，為企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。    下面簡要介紹基于CORBA/Web技術(shù)的PDMS的研制開發(fā)步驟：    （1）通過對(duì)應(yīng)用需求的分析，歸納得到PDMS的服務(wù)功能及其描述。在功能模塊上，OMG組織提出了“PDM使能器”規(guī)范，將PDM的功能通過八個(gè)使能器（工程活動(dòng)需求、工程變更、制造實(shí)現(xiàn)、文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義、配置管理和測(cè)試維護(hù)等）封裝起來。使它們能夠支持企業(yè)制造過程模型中的產(chǎn)品開發(fā)過程。本系統(tǒng)的開發(fā)參照“PDM使能器”規(guī)范，保證了與其它PDMS的交

17、互性和通用性。（2）根據(jù)得到的服務(wù)功能描述，使用標(biāo)準(zhǔn)的 IDL語言進(jìn)行描述，從而得到應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)功能的IDL文件。IDL文件中包括了PDMS服務(wù)的數(shù)據(jù)類型和服務(wù)接口，服務(wù)接口又可以分為屬性和操作。IDL語言是CORBA規(guī)范中定義的一種中性語言，它用來描述對(duì)象的接口，而不涉及對(duì)象的具體實(shí)現(xiàn)。通過CORBA軟件總線系統(tǒng)提供的IDL編譯器工具對(duì)PDMS服務(wù)的IDL描述文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到客戶端樁文件和服務(wù)器端構(gòu)架文件。在CORBA中定義了IDL語言到C、C+、和Java等語言的映射。本系統(tǒng)中服務(wù)器端的構(gòu)架文件采用C+的映射形式，以充分利用C+語言在對(duì)象實(shí)現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì)；客戶端的樁文件采用Java的映射形

18、式，以充分利用Java Applet在Web上的獨(dú)特功能。（3）完成服務(wù)器端方主程序的編寫，通過將服務(wù)器端功能實(shí)現(xiàn)代碼與所生成的服務(wù)端構(gòu)架代碼聯(lián)合編譯得到實(shí)現(xiàn)相應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)功能的軟構(gòu)件，隨后使用對(duì)象管理工具將該軟構(gòu)件注冊(cè)到CORBA軟件總線支持環(huán)境中，以供其它應(yīng)用調(diào)用和訪問。    （4）完成客戶方Java Applet的編寫，該Applet根據(jù)用戶的需求向服務(wù)器方發(fā)出請(qǐng)求，并把請(qǐng)求結(jié)果返回給用戶。由于絕大多數(shù)的瀏覽器對(duì)從網(wǎng)上下載的Java Applet采取一種稱為“Sand-Box”的安全模型，使得Java Applet既不能與宿主機(jī)以外的計(jì)算機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接，也不能訪問本地文件系統(tǒng)、本地設(shè)備。而CORBA系統(tǒng)的特點(diǎn)是服務(wù)對(duì)象的分布性和遠(yuǎn)程對(duì)象定位的透明性。本系統(tǒng)通過CORBA系統(tǒng)提供的IIOP代理（Gatekeeper）來解決安全限制的約束，它負(fù)責(zé)接受Applet發(fā)來的IIOP報(bào)文，分析報(bào)文內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)發(fā)給位于其他主機(jī)上的Applet無法直接調(diào)用的CORBA服務(wù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)，并將服務(wù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)返回的IIOP報(bào)文送交Applet。