【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）基于CAR的WebApp軟件模型研究與實現(xiàn)－計算機軟件與理論

碩士學位論文 基于 件模型 研究與實現(xiàn) 姓 名：蔣章概 學 號： 0720080235 所在院系：電子與信息工程學院計算機系 學科門類：計算機科學與技術 學科專業(yè)：計算機軟件與理論 指導教師：陳榕 教授 副 指導教師 ：顧偉楠 教授 二 一年一 月 A in 2010 0720080235 u 基 于 C A R 的 W E B A P 蔣 章 概 同濟大學 學位論文版權使 用授權書 本人完全了解同濟大學關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，同意如下各項內容：按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版本；學校有權保存學位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以及提供本學位論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢赃m當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。 學位論文作者簽名： 年 月 日 同濟大學學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。 學位論文作者簽名： 年 月 日同濟 大學 碩士學位論文 摘要 I 摘要 隨著 互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和硬件設備性能的提高 ， 軟件平臺和 軟件 模型正以中心 進行 著 變革 ， 以 S、 代表的 新型操作系統(tǒng)紛紛出現(xiàn) ， 這些新型操作系統(tǒng) 的軟件 模型也 同時 發(fā)生了改變，而云計算的出現(xiàn)更 使得各種 本地應用 頻頻被搬上網(wǎng)絡 ，透過云端運算，以基于 形式 向用戶提供服務。 瀏覽器簡化了應用的開發(fā)和移植。 在 “ 和欣 ” 操作系統(tǒng) （ 中，同樣需要建立一種以 中心的軟件 模型， 以滿足 當前 軟件模型 的發(fā)展 和 應用 開發(fā)的需求。 本 文 根據(jù) 當前軟件平臺和軟件 模型的發(fā)展趨勢， 并結合 特點 ， 研究 并 實現(xiàn) 了一種 基于 的 件 模型，以 覽器引擎為 宿主運行 環(huán)境， 的核心應用 都基于 首先，在該 件模型中 ， 筆者 結合 富互聯(lián)網(wǎng)應用 客戶端技術 和 件技術自身的特點， 對 覽器引擎進行了本地 件擴展， 發(fā)明了 件與調 技術，即 使用 粘合 件 。 該技術 充分利用了 件的優(yōu)勢， 使得 備了 接近本地應用的計算性能，適應了嵌入式操作系統(tǒng)內存有限且對應用性能要求較高的要求。 同時 以 件來組裝 可以使得 有很好的軟件重用的特性 ，對于軟件工程化開發(fā)具有重要意義 。 其次 ，在該 件模型中，筆者 還 提出了 將 輯進行分離 ， 并 引入 擬機來 協(xié)調 邏輯， 實現(xiàn)了 覽器引擎與 擬機 連通 的基礎 工作 。 最后 ， 在該 件模型中， 筆者提出 了一個簡單的 組成，并實現(xiàn)了 加載器。 本文 完成了 課題的研究目標， 研究成果 已經 在上?？铺┦兰o科技有限公司 的產品化開發(fā)中得到應用。 關鍵詞 ： 軟件模型 ， I as of S A of to of to of by a of to be in to of of a in of on on as IA we AR in AR is by is to AR AR in It of of of on AR of be to we of in We to of we of a in s 碩士學位論文 目錄 錄 第 1 章 緒論 . 1 定義 . 1 究背景、目的和意義 . 1 究現(xiàn)狀 . 3 種新型的操作系統(tǒng)分析 . 3 種主要的 術 . 5 覽器本地擴展的幾種技術 . 7 人所做的工作及課題的創(chuàng)新點 . 9 文的組織結構 . 10 第 2 章 相關理論和技術基礎 . 12 作系統(tǒng) . 12 件技術 . 13 件技術簡介 . 13 件元數(shù)據(jù) . 15 件的反射機制 . 17 件的回調機制 . 18 持的數(shù)據(jù)類型 . 19 . 20 名服務機制 . 21 覽器引擎 . 22 介 . 22 主要構成 . 23 . 25 理資源的流程分析 . 28 擬機 . 29 第 3 章 基于 件模型 . 30 于 定義 . 30 于 件模型 . 30 第 4 章 件互調（ . 33 件的對比分析 . 33 于 件的 地擴展模型 . 34 實現(xiàn) . 35 改造 . 35 載 件的上下文環(huán)境的初始化 . 36 同濟大學 碩士學位論文 目錄 件加載器（ 實現(xiàn) . 37 件管理器（ 實現(xiàn) . 41 象包裝器（ 現(xiàn) . 49 件回調 用的實現(xiàn) . 53 參數(shù)類型轉換 . 54 現(xiàn)的小結 . 55 能測試 . 56 內存管理問題探討 . 58 態(tài)內存管理的幾種方式 . 59 的內存管理 . 60 用 行編程時的兩點建議 . 61 使用 術編程示例 . 61 件編寫示例 . 61 置文件中列出 件名稱示例 . 63 碼編寫示例 . 63 第 5 章 覽器引擎與 擬機連通的實現(xiàn) . 65 覽器引擎與 擬機連通模型 . 65 體的實現(xiàn) . 66 始化和事件隊列創(chuàng)建 . 66 名服務接口注冊和查找 . 68 起 用 . 69 遞事件到事件隊列中 . 70 取和處理事件隊列中的事件 . 71 第 6 章 載器（ 實現(xiàn) . 73 個簡單的 組成 . 73 加載 . 74 壓縮情況 . 74 縮情況 . 77 第 7 章 總結 和展望 . 80 致謝 . 81 參考文獻 . 82 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果 . 84 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 定義 定義 11： 在軟件工程中， 者 一種通過網(wǎng)絡 比如 者 的 覽器被訪問的一種應用。 定義 21： 者 以被理解為宿主在受控于瀏覽器的環(huán)境中的一種計算機軟件（比如 者是用瀏覽器支持的語言（比如 能 結合依賴于 瀏覽器渲染的標記語言如 寫的并且依賴于一個 普通 的瀏覽器 來對 這個應用可執(zhí)行文件 進行渲染 的一種計算機軟件。 定義 32： 負責 通過 傳遞服務的軟件系統(tǒng)稱為 筆者比較認 同上述的定義 2， 筆者認為 基于 以瀏覽器為 宿主環(huán)境 的 一種 應用程序?；ヂ?lián)網(wǎng)技術的發(fā)展 以及新型操作系統(tǒng) 如 S、 S 和 出現(xiàn) ， 使得 概念不再 局限于者 應用與服務的通信 方式 也不局限于 議， 而且 在嵌入式操作系統(tǒng)上也得到了很好地 發(fā)展 。 究背景 、目的和 意義 在 早期的 基于 客戶端 服務器 （ 結構 的應用中 ， 充分利用了兩端硬件環(huán)境 的特點 ，將任務合理分配到客戶端和服務器端來實現(xiàn)，系統(tǒng)的通信開銷 比較小 ，它 能充分發(fā)揮客戶端計算機的 處理能力， 客戶端的響應速度也快。 但同時也 存在 著缺點， 這種 結構 中的 每一個 應用 都 要 擁有它自己的 作為用戶界面的客戶端程序 ，而且 需要分別被安裝在每一個 用戶的計算機上， 應用的服務器端的升級 通常都需要 安裝在每一個用戶計算機上的客戶端跟著升級， 增加了支持的成本和降低了生產率。 到了二十世紀九十年代中期， 術得到了迅速的發(fā)展 ， 出現(xiàn)了一種對客戶端 服務器 類型改進的結構 ，那就是瀏覽器 服務器 (構。在這種 結構 中， 用戶工作界面是通過瀏覽器來實現(xiàn) ，極少部分事務邏輯在瀏覽器端實現(xiàn)， 主要的事務邏輯在服務器端實現(xiàn)， 形成了三層架構。 這樣降低了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量。 但是在這 結構 中， 客戶端通過 進行表現(xiàn)，它的表現(xiàn)能力受限于瀏覽器，處理能力較弱， 系統(tǒng)的通信開銷也相對同濟大學 碩士學位論文 基于 件模型研究與實現(xiàn) 2 較大， 由于客戶端響應較慢，所以 用戶體驗也較差。 基于 客戶端 服務器和瀏覽器 服 務器這兩種 結構 的應用 的缺點， 在富互聯(lián)網(wǎng)應用（ 稱 中 可以有效避免。 富互聯(lián)網(wǎng)應用是一種 具有近似于 本地應用 的功能和特性的網(wǎng)絡應用 ，它 結合了 基于 客戶端 服務器 結構 應用 的 客戶端本地處理 能力強 和 基于 瀏覽器 服務器 結構應用的 升級與維護成本低等的優(yōu)點， 對客戶端的處理能力進行了強化， 更好地對兩者的利弊進行了平衡， 提供了豐富的用戶體驗。 當前， 軟件平臺 的 架構 和軟件 模型 也 正以 中心進行著變革 ， 以 S 和 S 為代表的 一些 新型 操作系統(tǒng)平 臺的出現(xiàn) 體現(xiàn)了這一點，而 云計算的出現(xiàn)更使得各種 本地 的 應用 頻頻被搬上網(wǎng)絡， 透過云端運算 ，以 基于 用戶提供服務 。 在這些過程中， 瀏覽器扮演著至關重要的角色， 瀏覽器對 各種各樣的符合一定規(guī)范的 源進行解析和渲染， 應用與用戶 之間 通過瀏覽器進行 交互 。 “ 和欣 ” 操作系統(tǒng) （ 3是一個 32 位 的 嵌入式 操作系統(tǒng)， 同時也是一個構件運行平臺， 它 支撐 著 3構件技術 。件技術是總結了面向對象和面向構件編程技術的基礎上，為了 支持 下一代 網(wǎng)絡應用軟件的開發(fā)而發(fā)明的。 功能模塊及其支撐的軟件都是采用件進行拼裝的， 件就像工廠里生產的零部件， 其目的就是實現(xiàn)軟件的 工廠化生產。 件 內部采用 C/C+編寫，攜帶元數(shù)據(jù)信息，元數(shù)據(jù)通過反射機制參與構件組裝計算，生成的代碼直接以目標平臺的二進制代碼運行，能夠達到 C/C+的 運行 效率。 用 全球唯一標識技術將 件直接在 圍編址， 支持無縫計算。 在實際的應用中，系統(tǒng)可以在 件，動態(tài)組裝成符合 需 求的應用 。 件技術 符合了 軟件工廠化和以 中心的計算 模型的 發(fā)展 趨勢。 縱觀 互聯(lián)網(wǎng) 技術 與 當前操作系統(tǒng) 的發(fā)展趨勢 以及嵌入式硬件設備性能的提高 ， 在 ，同樣 需要 建立 一種以 中心的 軟件 模型， 由于嵌入式操作系統(tǒng)對應用軟件 的性能要求高的特點， 需要 充分發(fā)揮富客戶端的思想 ，使用件 對瀏覽器進行擴展 ， 同時需要將 表現(xiàn)與邏輯進行分離 ，這樣可以形成 強大的 中心的應用開發(fā) 的能力 。 本課題的研究具有重要意義， 在嵌入式操作系統(tǒng)上， 基于 這種軟件 模型 的 應用 通過瀏覽器與用戶進行 交互 ， 簡化了 應用 的開發(fā)和移植，縮短了開發(fā)周期；通過 件對 瀏覽器進行擴展 ， 提高了 基于此模型的 應用 的 計算性能 ，提供功能強大的客戶端和良好的用戶體驗； 基于 件 對應用進行組裝 的思想 有利第 1 章 緒論 3 于 工程化開發(fā)和 提高 軟件重用度 ； 將 應用的 表現(xiàn)和邏輯分離，有利于云計算的布局； 應用 攜帶的業(yè)務和信息將為運營商的運營提供良好的條件。 究現(xiàn)狀 種新型 的 操作系統(tǒng) 分析 （ 1） S 分析 S4是 2009 年推出的 以 核整合 覽器為應用開發(fā)平臺 的操作系統(tǒng)， 它可以在 種微處理器上運行 ， 該操作系統(tǒng)專用于互聯(lián)網(wǎng)，最初 會 在上網(wǎng)本上使用。 S 軟件結構非常簡單，可以將它理解為 內核上運行一個使用新的窗口系統(tǒng)的 覽器 ，覽器的核心是 覽器引擎 。 S 上的所有的應用都是基于網(wǎng)絡的， 對于開發(fā)人員而言， 是平臺 ， 現(xiàn)有的 以很好地在它當中運行，開發(fā)者也可以用不同的開發(fā)語言為它開發(fā)新的 S5是 2009 年 開放的 S 的源代碼 ， S 和 S 共享同一份代碼庫，所以可以從 S 早期的本版中預覽 S。 S 的系統(tǒng) 架構如圖 示 。 X + G r a p h i c s L i b r a r i e s S y s t e m L i b r a r i e sW i n d o w M a n a g e r C h r o m i u mW e b A p p W e b S i t e E x t e n s i o nL i n u x K e r n e S 系統(tǒng) 架構圖 6 從 圖 可以看出， S 是以 核為操作系統(tǒng)平臺， 上層包含窗口管理器 和以 核心的 瀏覽器 ， 它們基于圖形庫和一些系統(tǒng)軟件 。 窗口管理器 主要負責 處理多客戶窗口和用 戶的交互 ，以 核心的瀏覽器 向上提供應用的運行環(huán)境，應用的主要形式是 ，應用的開發(fā)主要采用 術。 （ 2） 析同濟大學 碩士學位論文 基于 件模型研究與實現(xiàn) 4 是 下一代操作系統(tǒng)， 它是一種新型的 嵌入式的 該操作系統(tǒng)由前蘋果公司高管 ， 現(xiàn)任 司 恩 領銜開發(fā)， 已經 在 能手機 中使用。 基于窗口的操作系統(tǒng)的 強大功能和瀏覽器的 簡便的特性 結合在了一起， 具有 反應快速、用戶體驗 好和 多任務操作的特點。 由于 軟件模型的重要部分， 應用 的運行 都是基于 瀏覽器 ， 所以即便是屏幕尺寸 、解決方案和觸摸屏等硬件的不同， 它也依然能夠運行在各種平臺上。在人 機 界面上， 它 增強了觸控體驗，強化了無限互聯(lián)的功能 。 應用 類似于基于 用 ， 但它 同時具備 了基于 應用 和 本地應用 的特性 ， 一方面 ， 熟悉 編程的開發(fā)者 ， 無需 學習任何新的 編程語言 就能夠為該操 作系統(tǒng) 開發(fā)應用， 同時 ， 應用 是 基于瀏覽器 的 ，所以移植也方便 ； 另一方面 應用可以被視為 本地應用 ， 經通過 架對標準 的 使得 架具備 具集 合 以及 訪問硬件設備和數(shù)據(jù) 的能力， 與傳統(tǒng)的 本地應用 不同的是 它是基于簡單的標準 術和語言編寫的。 下面我們 來看一下 系統(tǒng)架構 ，如圖 示。 圖 統(tǒng)架構圖 8 從 圖 示的系統(tǒng)架構中可以看出， 一 個嵌入式的 基于第 1 章 緒論 5 核的 操作系統(tǒng)。 核心的操作系統(tǒng)部分 主要 包括 本的 內核、 驅動、 文件系統(tǒng)、 P、 中間件、操作系統(tǒng)服務 、 提供自動連接到 絡的 及 基于 這些 核心的操作系統(tǒng)部分向上 對 應用的運行時環(huán)境進行支撐 。 負責 應用 運行時環(huán)境的 具體 的 管理 ， 它幾乎負責 系統(tǒng)中所有 用戶看的見的 事情 ， 它包含 。 它建立在 覽器引擎 的實例 之上， 負責 應用 的加載 和生命周期的管理 ， 使用 對應用進行渲染顯示，處理 ， 它 還 包含了 內置的框架 和一些特殊的 系統(tǒng)應用 以及狀態(tài)欄和啟動 器。 行在一個單一的進程中， 調度和管理每一個正在運行 的應用 。 一個包含了 架，它支持了 常見的 應用 功能 、 面 、訪問內置的應用 和 它們的數(shù)據(jù)以及 本地的服務。 在該架構中， 應用與服務的運行時環(huán)境采用不同的進程進行隔離， 應用與服務的連接采用了 質上 是包裝了 一種進程間通信機制 。 應用的宿主環(huán)境 采用 覽器引擎 ， 可以看出 在這一點上， S 非常相似。 種主要的 術 （ 1） 由 司發(fā)布的基于 臺的支持 開發(fā)與部署的一系列技術組合 9，它可以運行于 臺上 ， 目標是讓程序員 可以 更快且更簡單地 開發(fā) 用 。 用 面開發(fā)， 開發(fā)者可以使用基于 描述豐富的用戶界面， 通過 者 途徑 ，解釋 件 并 生成相應的 件 ， 件 由 釋執(zhí)行 。 客戶端的應用只需要被加載一次， 所以 用的工作流 被大大改善 。由于大部分的桌面系統(tǒng)的瀏覽器都安裝了 以 以在種類廣泛的平臺和設備上得以應用。 （ 2） 0是 一個開源的 發(fā)環(huán)境 ，它由 記語言和 示服務器組成， 開發(fā)者 只需要編寫基于 述 語言 ， 其 編譯成 節(jié)碼 傳回給客戶端進行展示。 從這一點同濟大學 碩士學位論文 基于 件模型研究與實現(xiàn) 6 上 來說， 本質 和 一樣的 。 （ 3） 1是使用 組合生成的 體框架，客戶端的界面顯示和處理使用 戶端與服務器的信息傳輸則使用 合使用，可以完成數(shù)據(jù)從 服務器和客戶端的傳輸 。 一個 主要的 問題 ， 它 采用一次全部載入的方式來實現(xiàn)腳本庫， 在窗口的加載期，等待的過程比較久， 甚至瀏覽器的進程會產生無響應的情況 11， 在 這一點 上 ，用戶的體驗不是很 好。 （ 4） 步 ， 是一種創(chuàng)建交互式 發(fā)技術 12。 有異步交互、基于 裝數(shù)據(jù)三大特 征。 它使用 展示界面，使用 操作 并 與用戶進行交互， 使用 行數(shù)據(jù)傳輸和存儲， 通過瀏覽器內置的 象與 務器進行異步數(shù)據(jù)交換 ，它本質上一種瀏覽器端的 技術 。 術 使得客戶端 與 服務器之間可以進行局部的數(shù)據(jù)交換， 用戶可以修改網(wǎng)頁上的數(shù)據(jù) 且無需向服務器 重新發(fā)送請求和刷新頁面 ，這樣 不僅大大提高了用戶體驗，而且還在很大程度上緩解了服務器的數(shù)據(jù)處理壓力。 術的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng) 體驗和編程模式， 從而使得 功能和開 發(fā)方式發(fā)生了變化。 （ 5） 3是 發(fā)展的 跨瀏覽器、跨客戶平臺的 端應用開發(fā) 解決方案 ，它以瀏覽器的外掛組件的方式， 提供 多媒體與 高度交互性 前 端 應 用 的 解 決 方 案 。 含 了 術 ， 素的聲明性標記由 可擴展應用程序標記語言(供 ， 的呈現(xiàn)技術 ， 是 現(xiàn)功能的基礎。 通過 術可以創(chuàng)建 一些 具有富客戶端特性的用戶界面，極大地擴展了基于瀏覽器的用戶界面， 超越了 能力。 經受到各種主流瀏覽器的 支持， 使開發(fā)人員 可以方便地進行代碼重用， 能夠提供一致的用戶體驗。 （ 6） 一個 應用 運行時環(huán)境 ，以支撐 由 它為 應用的安裝、升級和卸載 提供了一套 機制 14。 5（全稱： 是 一種基于 用戶界面第 1 章 緒論 7 語言 ，來自 開源項目。 可以用它來建立窗體應用程序，這些應用 程序既可以在 覽器上運行，也可以在 其他的描述引擎如 運行 ，它可以使用或生成 據(jù)。 用了許多現(xiàn)有的標準和技術， 包括 ， 對于 有 用 編程和設計經驗的開發(fā)人員來說，學習 學習其它界面標示 語言 相對簡單 16。 能被用來編寫基于 一個跨平臺的構件 對象模型 ， 與 常相似 ， 它可以 綁定 多種語言， C+都可以對 件進行實現(xiàn) ， 接口用 一種方言 進行定義 17。 供了 核心元件 和類的集合，比如文件與 內存管理、線程、基礎數(shù)據(jù)結構（ 等。 寫應用 提供 所需的抽象， 這些應用將在 跨各種 持的操作系統(tǒng)。 的 C/C+實現(xiàn) ，基于 發(fā)的應用是 各自 獨立的 件的集合，每一個件 都有自身的 特殊的功能 。 因為 件通過接口進行協(xié)作， 所以 它們可以被分別獨立地進行開發(fā)， 相關的構件可以組合成巨大的模塊。 我們可以通過圖 解一下 各種語言之間的關系。 圖 語言的關系圖 18 好地 結合了 基于 應用 和 本地應用 的優(yōu)勢 ， 具有高度 的靈活性和可定制性，可以適應多種不同的 應用開發(fā)， 不管是用自定義的構件來創(chuàng)建 一個 計算性能要求較高 的應用還是 開發(fā) 一個基于 應用。 覽器本地擴展的幾種 技術 （ 1） 碩士學位論文 基于 件模型研究與實現(xiàn) 8 從圖 ，我們可以 看到 的 一個重要部分 間的橋梁， 它使得 在 臺上 ， 在碼 中 可以 調用 件 ，在 件中可以調用 它們之間通過 行互操作 19。 通過實例化代理對象 工作的 ， 演著非常重要的角色。 碼訪問和控制 象是通過一個叫做 象 進行的 ， 當任何的本地實現(xiàn)的對象需要反射到碼中時， 象將會被創(chuàng)建 ，它 提供了一個本地對象接口供 碼使用并且轉發(fā) 方法調用到相應的 理對象的主要職責是轉換方法中的參數(shù) 、方 法 的 返 回 值 以 及 相 應 的 錯 誤 檢 查 。 而 的 則 是 與全 相反的工作 ，它將一個 象反射到 C+中，也就是說 在你將你的 象傳遞到 C+函數(shù)的任何時候， 會 創(chuàng)建 一個 象 ， C+ 代碼調用 象將通過行中轉。 （ 2） 于一系列策略性面向對象程序技術和工具的稱呼，其中主要的 是 件技術 。 是一種編程語言， 而是 應用如何共享信息的規(guī)則的集合 。 使用 以方便地在 插入多媒體效果、交互 式對象以及復雜程序。 0是使用了 術的控件， 程序員可以使用 C、 C+、行 開發(fā) ， 它 可以被 載和執(zhí)行。 相似但更加強大，它可以完全的訪問 作系統(tǒng) ，同時這樣強大的能力也帶來了風險，所以 發(fā)了一個注冊系統(tǒng)以使得瀏覽器在下載 前 可以 先 進行 鑒別和授權 。 從 本 瀏覽器 開始，在 增加了 為 供 宿主 運行環(huán)境 的支持 。 當瀏覽器解析網(wǎng)頁時，如果遇到網(wǎng)頁中通過簽來指定 ， 它將 在沒有或幾乎沒有用戶干預 的情況下 自動下載和安裝 將使得 基于 應用 能夠給用戶帶來更加豐富的體驗。 （ 3） 1（全稱： 是很多覽器使用的跨平臺插件架構 ， 它最初是為