軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu) 秦航 11

第11章基于(jīyú)分步構(gòu)件的

體系結(jié)構(gòu)

1清華大學出版社共三十八頁內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)11.1 EJB分步構(gòu)件框架11.1.1 EJB技術(shù) 11.1.2 EJB的規(guī)范介紹 11.1.3 EJB的體系結(jié)構(gòu)11.2 DCOM分布構(gòu)件框架11.2.1 DCOM的使用11.2.2 DCOM的特點11.2.3 DCOM的靈活配置(pèizhì)與擴展機制11.2.4 在應(yīng)用間共享連接管理11.2.5 DCOM的安全性設(shè)置2清華大學出版社共三十八頁11.3 COBRA分布構(gòu)件(gòujiàn)框架

11.3.1 COBRA基本原理11.3.2 CORBA體系結(jié)構(gòu)11.3.3 CORBA規(guī)范11.3.4 CORBA產(chǎn)品概述11.3.5 CORBA為我們帶來什么11.3.6 未解決的問題11.4 本章小結(jié)3清華大學出版社共三十八頁在互聯(lián)網(wǎng)時代，分布式應(yīng)用(yìngyòng)越來越普遍與重要，如何高效地開發(fā)這類系統(tǒng)成為我們必須應(yīng)對的課題。為了將構(gòu)件思想應(yīng)用(yìngyòng)于分布式系統(tǒng)的開發(fā)，業(yè)界提出了一些基于分布構(gòu)件的解決方案。按照這些方案，整個分布式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)大致如圖11-1所示。圖11-1基于分布構(gòu)件(gòujiàn)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4清華大學出版社共三十八頁分布構(gòu)件與分布構(gòu)件框架相互之間緊密配合，在上述體系結(jié)構(gòu)中占據(jù)主體地位。描述了分布構(gòu)件框架，實際上也就說清楚了它與分布構(gòu)件之間的接口，說清楚了分布構(gòu)件的外在特征。對于上述體系結(jié)構(gòu)，工業(yè)界有幾個主要的實現(xiàn)方案，它們分別是由SUN公司（已被Oracle收購）主導(dǎo)提出的EJB分布構(gòu)件框架、由微軟公司提出的DCOM分布構(gòu)件框架和由OMG組織提出的CORBA分布構(gòu)件框架，本章(běnzhānɡ)將對它們分別進行系統(tǒng)介紹。5清華大學出版社共三十八頁11.1 EJB分布(fēnbù)構(gòu)件框架

11.1.1EJB技術(shù)(jìshù)EJB規(guī)范是SUN公司于1997年12月發(fā)布的JavaBean構(gòu)件模型。一個EJB是特定的在服務(wù)器上運行的JavaBean，并且EJB能在可視化的工具下裝配成新的應(yīng)用。EJB應(yīng)用程序只能用Java語言編寫，且必須使用EJBAPI。編寫良好的EJB應(yīng)用程序無須修改任何源代碼就可以在J2EE認證的應(yīng)用服務(wù)器之間移植和互操作。EJB是一種基于構(gòu)件的開發(fā)模型，它是Java服務(wù)器端服務(wù)框架的規(guī)范。EJB詳細地定義了一個可以方便部署Java構(gòu)件的服務(wù)框架模型，用于創(chuàng)建可伸縮、多層次、跨平臺、分布式的應(yīng)用，并可創(chuàng)建具有動態(tài)擴展性的服務(wù)器端的應(yīng)用。6清華大學出版社共三十八頁11.1.2 EJB的規(guī)范(guīfàn)介紹

圖11-2EJB容器(róngqì)示意圖7清華大學出版社共三十八頁EJB編程模塊向bean開發(fā)人員和EJB服務(wù)器供應(yīng)商提供了一組契約，這組契約，約定了開發(fā)的公共平臺。這些契約的目標是在支持一組豐富功能性的同時能夠確保供應(yīng)商之間的可移植性。容器不允許客戶機應(yīng)用程序直接訪問EnterpriseBean。當客戶機應(yīng)用程序調(diào)用EnterpriseBean上的遠程方法時，容器首先攔截調(diào)用，以確保持續(xù)、事務(wù)和安全性都正確應(yīng)用于客戶機對bean執(zhí)行的每一個操作。容器自動為bean管理安全性、事務(wù)和持續(xù)，于是bean開發(fā)人員不必將這種類型的邏輯寫入bean代碼本身中。EnterpriseBean開發(fā)人員可以將精力集中于封裝商業(yè)(shāngyè)規(guī)則，而容器處理其他一切。8清華大學出版社共三十八頁

EnterpriseBean依賴容器來獲取它的需求。如果EnterpriseBean需要訪問JDBC連接或另一個EnterpriseBean，那么它需要利用容器來完成此項操作。如果EnterpriseBean需要訪問調(diào)用者的身份、獲取它自身的引用或訪問特性，那么它需要利用容器來完成這些操作。EnterpriseBean通過以下三種(sānzhǒnɡ)機制之一與容器交互：（1）回調(diào)方法、（2）EJBContext接口或（3）JNDI9清華大學出版社共三十八頁11.1.3 EJB的體系結(jié)構(gòu)

1. EJB的軟構(gòu)件模型軟構(gòu)件模型的思想，是創(chuàng)建可重用的構(gòu)件并將其組合到容器中，以得到新的應(yīng)用系統(tǒng)。構(gòu)件模型定義了構(gòu)件的基本體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)件界面的結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)件及容器相互作用的機制等。利用構(gòu)件模型規(guī)范(guīfàn)說明，構(gòu)件開發(fā)人員開發(fā)那些實現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng)邏輯的構(gòu)件，而應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員則將這些預(yù)先開發(fā)好的構(gòu)件組合成應(yīng)用系統(tǒng)；這些應(yīng)用系統(tǒng)也可以作為新的構(gòu)件。軟構(gòu)件模型思想已經(jīng)在軟件開發(fā)界迅速流行，因為它可以達到以下這些目的：重用、高層開發(fā)、通過工具進行自動化開發(fā)、簡化開發(fā)過程等。JavaBeans、EJB、COM/DCOM等都是軟構(gòu)件模型的例子。10清華大學出版社共三十八頁14.2 云計算(jìsuàn)服務(wù)模型有兩種類型的軟構(gòu)件(gòujiàn)模型：客戶端構(gòu)件模型服務(wù)器端構(gòu)件模型。11清華大學出版社共三十八頁圖11-3EJB構(gòu)建(ɡòujiàn)模型12清華大學出版社共三十八頁EJB構(gòu)件與Container之間有統(tǒng)一的界面，每一個EJB構(gòu)件都可以運行在所有的運行環(huán)境中。在EJB構(gòu)件模型(móxíng)中有兩種類型的bean：sessionbean和entitybean。這兩種類型的EJB代表了兩種不同類型的事務(wù)邏輯的抽象。13清華大學出版社共三十八頁3. EJB的體系結(jié)構(gòu)

EJB的上層分布式應(yīng)用程序是基于對象組件模型的，低層的事務(wù)服務(wù)用了API技術(shù)。EJB技術(shù)簡化了用Java語言(yǔyán)編寫的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、配置與執(zhí)行。EJB的體系結(jié)構(gòu)的規(guī)范由SunMicrosystems公司制定。EJB技術(shù)定義了一組可重用的組件：EnterpriseBean。你可以利用這些組件像搭積木一樣地建立你的分布式應(yīng)用程序。當你把代碼寫好之后，這些組件就被組合到特定的文件中去。每個文件有一個或多個EnterpriseBeans，再加上一些配置參數(shù)。最后，這些EnterpriseBeans被配置到一個裝有EJB容器的平臺上?？蛻裟軌蛲ㄟ^這些beans的home接口定位到某個beans，并產(chǎn)生這個bean的一個實例。這樣，客戶就能夠調(diào)用Beans的應(yīng)用方法與遠程接口。14清華大學出版社共三十八頁通常來說，EJB容器(róngqì)掌握了以下的系統(tǒng)級分配：（1）Security-配置描述器（TheDeploymentdescriptor）。（2）RemoteConnectivity-容器。（3）LifeCyclemanagement-客戶。（4）Transactionmanagement配置描述器。15清華大學出版社共三十八頁這六個角色分別是：（1）EnterpriseBeanProvider：EJB組件(zǔjiàn)開發(fā)者。（2）ApplicationAssembler：應(yīng)用組合者。（3）Deployer：部署者。（4）EJBServerProvider：EJB服務(wù)器提供者。（5）EJBContainerProvider：EJB容器提供者。（6）SystemAdministrator：系統(tǒng)管理員。4. EJB結(jié)構(gòu)(jiégòu)中的角色

16清華大學出版社共三十八頁11.2 DCOM分布構(gòu)件(gòujiàn)框架

DCOM是一系列微軟的概念和與程序接口，利用這個接口，客戶端程序?qū)ο竽軌蛘埱髞碜跃W(wǎng)絡(luò)中另一臺計算機上的服務(wù)器程序?qū)ο螅籇COM基于組件對象模型COM，COM提供了一套允許同一臺計算機上的客戶端與服務(wù)器之間進行(jìnxíng)通信的接口。17清華大學出版社共三十八頁11.2.1 DCOM的使用(shǐyòng)

DCOM是COM的擴展，它支持不同的兩臺機器上的組件間的通信，而且不論它們是運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、還是Internet上。借助DCOM，應(yīng)用程序?qū)⒛軌蛉我膺M行(jìnxíng)空間分布。使用DCOM，應(yīng)用程序就可以在位置上達到分布性，從而滿足客戶和應(yīng)用的需求。

在提供一系列分布式范圍方面，DCOM通常與通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA）相提并論。DCOM是微軟給程序和數(shù)據(jù)對象傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)范圍的環(huán)境，CORBA則是在對象管理組織（OMG）的幫助下，由信息技術(shù)行業(yè)的其他商家提供贊助的。18清華大學出版社共三十八頁11.2.2 DCOM的特點(tèdiǎn)

（1）組件和復(fù)用（2）位置(wèizhi)獨立性（3）語言無關(guān)性（4）連接管理（5）可擴展性（6）對稱的多進程處理（SMP）19清華大學出版社共三十八頁11.2.3 DCOM的靈活配置與擴展(kuòzhǎn)機制

當負載增加時，即使買一臺最快的多處理機，它也有可能不能適應(yīng)需求。DCOM的位置獨立性提供了一個(yīɡè)簡單而低成本的方法來提高擴展性，那就是將分布性的組件放到其他的機器上。（1）一般組件的配置（2）關(guān)鍵組件的配置（3）DCOM的擴展機制20清華大學出版社共三十八頁11.2.4 在應(yīng)用(yìngyòng)間共享連接管理

DCOM對每臺機器使用一個keep-alive消息。即使一臺客戶機使用了某一臺服務(wù)器上的100個組件(zǔjiàn)，僅僅只要一條ping消息就能使所有這些客戶連接保持活躍狀態(tài)。為了將所有的ping消息組合起來，DCOM使用deltapinging機制來將這些ping消息的數(shù)量最小化。對于這100個連接，它并不是發(fā)送100個客戶的標識符，而是創(chuàng)造了一個可變標識符來重復(fù)代表這100個引用。當引用集改變時，僅僅只是兩套引用的相交部分被互相交換。最終，DCOM將所有ping消息轉(zhuǎn)化為正常消息。對于服務(wù)器來說，當某臺客戶機完全是空閑的時候，它才定時發(fā)送ping消息（每隔兩分鐘一次）。21清華大學出版社共三十八頁1. 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的來回旋程2. 安全性22清華大學出版社共三十八頁11.2.5 DCOM的安全性設(shè)置(shèzhì)

DCOM無須在客戶端和組件上進行任何專門為安全性而做的編碼和設(shè)計工作，就可以為分布式應(yīng)用系統(tǒng)提供安全性保障。就像DCOM編程模型屏蔽了組件的位置一樣，它也屏蔽了組件的安全性需求。在無須考慮安全性的單機環(huán)境下工作的二進制代碼(dàimǎ)能夠在分布式環(huán)境下以一種安全的方式工作。DCOM通過讓開發(fā)者與管理員為每個組件設(shè)置安全性環(huán)境而使安全性透明。就像WindowsNT允許管理員為文件和目錄設(shè)置訪問控制列表一樣，DCOM將組件的訪問控制列表存儲起來。這些列表清楚地指出了哪些用戶或用戶組有權(quán)訪問某一類的組件。使用DCOM的設(shè)置工具、或者在編程中使用WindowsNT的registry，以及Win32的安全函數(shù)可以很簡單地設(shè)置這些列表。23清華大學出版社共三十八頁1. 對安全性的編程控制2. Internet上的安全性3. 負載平衡

（1）靜態(tài)(jìngtài)負載平衡（2）動態(tài)負載平衡4. 容錯性24清華大學出版社共三十八頁11.3 COBRA分布(fēnbù)構(gòu)件框架

11.3.1 COBRA基本原理

對象管理組織OMG（ObjectManagementGroup）負責制訂與發(fā)布CORBA規(guī)范(guīfàn)。由OMG發(fā)布的對象管理體系結(jié)構(gòu)OMA（ObjectManagementArchitecture）是包括CORBA規(guī)范(guīfàn)在內(nèi)的所有OMG規(guī)范(guīfàn)的概念模型基礎(chǔ)。25清華大學出版社共三十八頁1. 對象(duìxiàng)管理組織2. 對象管理體系結(jié)構(gòu)3. 對象請求代理4. 對象服務(wù)5. 公共設(shè)施6. 領(lǐng)域接口7. 應(yīng)用程序接口26清華大學出版社共三十八頁11.3.2 CORBA體系結(jié)構(gòu)

CORBA建立在OMG的對象模型基礎(chǔ)之上，主要有三個關(guān)鍵部分：接口定義語言IDL、對象請求代理ORB和標準通信協(xié)議IIOP。1. OMG的對象模型2. 對象請求代理的結(jié)構(gòu)3. 對象接口定義4. 客戶程序發(fā)送(fāsònɡ)請求5. 對象實現(xiàn)接收請求6. 對象的可互操作性7. ORB域和橋接8. GIOP、IIOP與ESIOP9. CORBA對可互操作性的支持27清華大學出版社共三十八頁11.3.3 CORBA規(guī)范(guīfàn)

OMG本身不生產(chǎn)任何軟件或?qū)崿F(xiàn)任何規(guī)范，它只是將OMG成員的信息需求（RFI）與建議需求（RFP）匯集為規(guī)范。CORBA規(guī)范是一套開放式的規(guī)范，OMG的成員或非成員公司均可免費實現(xiàn)符合(fúhé)CORBA規(guī)范的ORB產(chǎn)品。28清華大學出版社共三十八頁（1）1991年12月正式(zhèngshì)發(fā)布CORBA1.1（2）1995年7月正式發(fā)布CORBA2.0（3）2010年正式發(fā)布CORBA3.029清華大學出版社共三十八頁11.3.4 CORBA產(chǎn)品(chǎnpǐn)概述

盡管OMG不斷改進與完善CORBA規(guī)范，但每一版本保持了較好的向后兼容性，因而CORBA規(guī)范相當成熟與穩(wěn)定，并且擁有大量產(chǎn)品，在企業(yè)計算與因特網(wǎng)計算領(lǐng)域擁有龐大的市場?；贑ORBA的軟件適用于因特網(wǎng)應(yīng)用與企業(yè)計算，特殊版本的CORBA還可運行在實時(shíshí)系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)與容錯系統(tǒng)。30清華大學出版社共三十八頁1. 商品化CORBA產(chǎn)品(chǎnpǐn)

（1）Orbix（2）VisiBroker（3）WebLogic（4）ComponentBroker（5）其他(qítā)31清華大學出版社共三十八頁部分(bùfen)商品化CORBA產(chǎn)品及其站點

IONAOrbixInpriseVisiBrokerBEASysetmsWebLogicIBMComponentBrokerCriticalPathInJoinBROKERGemStoneGemORBObjectiveInterfaceSystemsORBexpressBionicBuffaloTatankaSilverstreamJbrokerVertele*ORB32清華大學出版社共三十八頁2. 免費(miǎnfèi)CORBA產(chǎn)品

（1）OmniORB（2）TAO（3）ORBit33清華大學出版社共三十八頁部分(bùfen)免費CORBA產(chǎn)品及其站點

AT&TLaboratoryomniORBWashingtonUniversityTAO/~schmidtObject-OrientedConceptsORBacusObjectSpaceVoyagerORBProRHADLabsORBit/orbitDistributedObjectsGroupJavaORBMICOADABroker34清華大學出版社共三十八頁11.3.5 CORBA為我們(wǒmen)帶來什么

OMG致力于解決分布式應(yīng)用程序的復(fù)雜性與高成本問題。CORBA順應(yīng)軟件技術(shù)發(fā)展的潮流，成功地融合了兩種技術(shù)：一是基于消息傳遞的分布式客戶機/服務(wù)器技術(shù)，一是面向?qū)ο?duìxiàng)軟件開發(fā)技術(shù)。CORBA采用面向?qū)ο?duìxiàng)方法創(chuàng)建在應(yīng)用程序之間可重用與可共享的軟件組件，每一個對象(duìxiàng)對外隱藏了它內(nèi)部工作的細節(jié)，并提供一個定義良好的外部接口，從而降低應(yīng)用程序的復(fù)雜性。一旦實現(xiàn)并測試一個對象(duìxiàng)后，它可以在新應(yīng)用環(huán)境中多次被重用，因而減少了開發(fā)應(yīng)用程序的成本。35清華大學出版社共三十八頁11.3.6 未解決(jiějué)的問題

顯然CORBA幫我