[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品] 分布式軟件x系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　分布式軟件體系結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　編寫目標(biāo)：</b></p><p>　　面向計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生與研究生的教程。</p><p>　　可供從事基于Internet/Intranet的分布式軟件開發(fā)人員參考使用。</p><p><b>

2、;　　要求讀者：</b></p><p>　　已掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法與一門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言（Java最佳）。</p><p>　　具備軟件工程的基本知識(shí)。</p><p><b>　　總體構(gòu)思：</b></p><p>　　強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合：理論上以CORBA 2.4為模型，實(shí)踐中以VisiBro

3、ker for Java 4.0為工具。</p><p>　　強(qiáng)調(diào)深度與廣度相結(jié)合：重點(diǎn)介紹CORBA的同時(shí)，兼顧DCOM與EJB兩種模型，最后總結(jié)對(duì)比這三種典型體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。</p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　分布式計(jì)算的基本概念：從C/S過(guò)渡到分布式體系結(jié)構(gòu)、OMA體系結(jié)構(gòu)、CORBA基本概念。</

4、p><p>　　分布式應(yīng)用程序的開發(fā)：分布式應(yīng)用程序框架、用IDL編寫對(duì)象接口、編寫服務(wù)程序與客戶程序、部署應(yīng)用程序。</p><p>　　分布式計(jì)算更深入的課題：探討分布式應(yīng)用程序的可靠性、伸縮性、安全性、性能等課題可能提出的問(wèn)題以及解決途徑。</p><p>　　不同體系結(jié)構(gòu)的比較：總結(jié)CORBA、DCOM、EJB、XML等特點(diǎn)。</p><p&

5、gt;　　配合教學(xué)需要的內(nèi)容：在前言部分提供教學(xué)進(jìn)度供參考，每一章后均配有課后練習(xí)思考題和上機(jī)實(shí)習(xí)題。</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　分布式計(jì)算是當(dāng)前軟件開發(fā)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。C.A.R.Hoare指出：“分布式計(jì)算是一個(gè)具有重大理論與實(shí)踐意義的迷人課題，其迷人之處在于理論與實(shí)踐的同步發(fā)展，一方面實(shí)踐推動(dòng)了理論，另一方面理

6、論又指導(dǎo)著實(shí)踐?！北緯鵀樽x者介紹分布式計(jì)算領(lǐng)域的基本概念、開發(fā)過(guò)程、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。</p><p>　　分布式計(jì)算有兩種典型的應(yīng)用途徑。第一種應(yīng)用途徑是將分布式軟件系統(tǒng)看作直接反映了現(xiàn)實(shí)世界中的分布性，例如當(dāng)今許多業(yè)務(wù)處理流程通常呈現(xiàn)一種分布式運(yùn)作方式，負(fù)責(zé)加工或制造的工廠可能位于珠江三角洲一帶，而負(fù)責(zé)銷售與市場(chǎng)營(yíng)銷的部門則可能分別位于北京、上海和廣州，這時(shí)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)流程的軟件系統(tǒng)也可作相應(yīng)的分布式處理。第二種應(yīng)

7、用途徑主要用于改進(jìn)某些應(yīng)用程序的運(yùn)行性能，使它們比單進(jìn)程的集中式實(shí)現(xiàn)更具有效率，此時(shí)軟件系統(tǒng)的分布性并不是現(xiàn)實(shí)世界中分布性的映射，而是為充分利用額外的計(jì)算資源而人為引入的。</p><p>　　在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支持下，應(yīng)用需求驅(qū)使計(jì)算機(jī)軟件的規(guī)模與復(fù)雜度不斷增長(zhǎng)。面對(duì)這種情況，對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)重要于對(duì)算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇。軟件體系結(jié)構(gòu)關(guān)心的正是整個(gè)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它決定

8、了一個(gè)軟件系統(tǒng)由什么樣的組件組成，以及這些組件之間的交互關(guān)系如何。典型的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格有設(shè)計(jì)圖形用戶界面常用的事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格、操作系統(tǒng)常用的層次化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)編譯程序常用的管道與過(guò)濾器風(fēng)格、許多應(yīng)用程序都會(huì)使用的面向?qū)ο箫L(fēng)格等。</p><p>　　分布式軟件系統(tǒng)通?；诳蛻魴C(jī)／服務(wù)器風(fēng)格，其中客戶程序提出信息或服務(wù)的請(qǐng)示，而服務(wù)程序提供這些信息或服務(wù)。客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算模型的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)里程碑：局域網(wǎng)文件服

9、務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及分布式對(duì)象。由于當(dāng)前面向?qū)ο蠹夹g(shù)幾乎已滲透到軟件開發(fā)的每一個(gè)角落，先進(jìn)的分布式軟件開發(fā)方法當(dāng)然離不開與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合，因而分布式軟件體系結(jié)構(gòu)通常是客戶機(jī)／服務(wù)器風(fēng)格與面向?qū)ο箫L(fēng)格的有效組合，典型的例子有OMG的公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA）、Microsoft的分布式組件對(duì)象模型（DCOM）、Sun Microsystems的企業(yè)JavaBeans（EJB）等。</p><p>

10、　　在這些模型中，CORBA以其規(guī)范的嚴(yán)格性、供應(yīng)商的無(wú)關(guān)性和其他許多先進(jìn)的分布式計(jì)算特性成為我們教學(xué)的首選。在理論教學(xué)方面，我們可參考OMG發(fā)布的一系列規(guī)范和關(guān)于CORBA的豐富讀物；在課程實(shí)驗(yàn)方面，我們既可下載使用IONA Orbix、Inprise VisiBroker等商品化CORBA產(chǎn)品的30或60天試用版，也可使用OmniORB、TAO等免費(fèi)CORBA產(chǎn)品。相對(duì)于其他分布式計(jì)算模型而言，CORBA在理論更為嚴(yán)格與完善，即使讀

11、者采用的開發(fā)平臺(tái)未必是CORBA兼容的，CORBA中提出的許多問(wèn)題也應(yīng)加以考慮，并可借鑒CORBA提出的問(wèn)題解決方案。</p><p>　　本書從軟件體系結(jié)構(gòu)的角度介紹分布式軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基本概念，描述了分布式軟件的開發(fā)與布署過(guò)程，并探討分布式軟件的可靠性、性能、可伸縮性等高級(jí)概念。本書的主要內(nèi)容分為四個(gè)部分。</p><p>　　第一部分“基本概念”介紹分布式計(jì)算中的基本概念與基本

12、原理，從客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算模型過(guò)渡到真正的分布式計(jì)算模型，并掌握OMA與CORBA的基本概念。為避免為傳統(tǒng)集中式軟件的開發(fā)人員一次性引入太多分布式對(duì)象計(jì)算的新概念，我們需要一個(gè)過(guò)渡性介紹以實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)的教學(xué)目標(biāo)，Java RMI以其簡(jiǎn)單性與實(shí)用性自然進(jìn)入我們的視野。</p><p>　　第二部分“開發(fā)過(guò)程”首先利用一個(gè)完整而簡(jiǎn)單的分布式應(yīng)用例子程序介紹一個(gè)典型CORBA應(yīng)用程序的開發(fā)過(guò)程，然后詳細(xì)討論如何利用接口

13、定義語(yǔ)言（OMG IDL）編寫對(duì)象接口，如何編寫服務(wù)端程序與客戶端程序，以及如何部署最終的應(yīng)用程序。</p><p>　　第三部分“高級(jí)課題”探討分布式應(yīng)用程序中的高級(jí)課題，提出可能產(chǎn)生的問(wèn)題以及這些問(wèn)題的可能解決途徑，包括分布式環(huán)境下對(duì)象查找、如何提高分布式應(yīng)用程序的可靠性、如何提高服務(wù)端程序的可伸縮性等。</p><p>　　第四部分“其他與展望”通過(guò)簡(jiǎn)介與對(duì)比其他分布式體系結(jié)構(gòu)（如D

14、COM、EJB、XML等）拓寬讀者在分布式計(jì)算領(lǐng)域的知識(shí)面，探討分布式計(jì)算進(jìn)一步的發(fā)展方向。</p><p>　　本書可供從事基于Internet／Intranet的分布式軟件開發(fā)人員參考使用，也可作為計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生與研究生學(xué)習(xí)分布式計(jì)算課程的教材。本書假設(shè)讀者已掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法與Java語(yǔ)言，并具備面向?qū)ο筌浖こ痰幕局R(shí)。</p><p>　　如果選用本書作為授課教材

15、，對(duì)具有面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)并熟練掌握C++和Java語(yǔ)言的學(xué)生宜講授60課內(nèi)學(xué)時(shí)，安排課外實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)，教學(xué)進(jìn)度安排可參考如下（括號(hào)中分別標(biāo)明了課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)與課外實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)）：第1章（6／6）、第2章（4／0）、第3章（4／6）、第4章（4／0）、第5章（8／6）、第6章（6／6）、第7章（2／0）、第8章（2／0）、第9章（4／0）、第10章（6／0）、第11章（6／6）、第12章（4／6），第四部分的第13至15章（4／0）。對(duì)于不

16、熟悉Java語(yǔ)言和Web應(yīng)用的學(xué)生宜講授80課內(nèi)學(xué)時(shí)，安排課外實(shí)驗(yàn)40學(xué)時(shí)。本書課后練習(xí)中規(guī)模較大或復(fù)雜性較高的題目以星號(hào)“*”標(biāo)出，這些題目適合作為課程設(shè)計(jì)的選題。</p><p>　　在即將由ACM／IEEE-CS修訂發(fā)布的《計(jì)算教學(xué)大綱2001（CC2001）》中，“以網(wǎng)絡(luò)為中心的計(jì)算（NC）”已成為14個(gè)知識(shí)領(lǐng)域之一，其中包含客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算、開發(fā)Web應(yīng)用、通信與網(wǎng)絡(luò)、分布式對(duì)象系統(tǒng)、協(xié)作技術(shù)與群件等

17、專題。本書內(nèi)容覆蓋了該知識(shí)領(lǐng)域的許多專題。</p><p>　　本書中所有例子程序均使用Inprise公司的VisiBroker for Java 4.0和WebGain公司的VisualCafé Enterprise Edition 4.0平臺(tái)開發(fā)，這些例子很容易移植到其他開發(fā)平臺(tái)。讀者可從我們的教學(xué)網(wǎng)站http://www.selab.zsu.edu.cn下載這些例子程序的全部源代碼。</p&

18、gt;<p>　　分布式軟件系統(tǒng)是軟件開發(fā)的一個(gè)新興領(lǐng)域，并且各種分布式計(jì)算模型還在不斷地迅速發(fā)展。由于作者水平有限，書中謬誤之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者不吝批評(píng)指正。</p><p>　　第一部分 基本概念</p><p>　　客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　本章利用Java語(yǔ)言的遠(yuǎn)程方法調(diào)用RMI與數(shù)據(jù)庫(kù)接口JDBC開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的電話計(jì)

19、費(fèi)查詢分布式應(yīng)用程序，通過(guò)這個(gè)完整的例子幫助讀者復(fù)習(xí)客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的基本概念，并分析與探討該應(yīng)用程序需要進(jìn)一步考慮與改進(jìn)的不足之處，從而引出分布式軟件體系結(jié)構(gòu)要解決的問(wèn)題。</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)的基本概念</b></p><p>　　隱式地 vs 顯式地</p><p>　　隱式地（implicitly）與顯式地（exp

20、licitily）是軟件開發(fā)技術(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)的兩個(gè)修飾術(shù)語(yǔ)，用于表示程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、編程工具或軟件開發(fā)環(huán)境等對(duì)軟件開發(fā)人員的兩種不同支持方式。例如一個(gè)采用面向?qū)ο蠓椒ㄍ瓿傻脑O(shè)計(jì)同樣也可以利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，然而C語(yǔ)言對(duì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的支持是一種隱式的方式，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的許多概念在C語(yǔ)言中無(wú)法直接地表達(dá)出來(lái)，顯然這種隱式支持遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上C++、Java、Ada、Eiffel、Smalltalk等面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言提供的顯式支持。</p>

21、<p>　　軟件開發(fā)人員獲得顯式支持的本質(zhì)可看作是將許多原來(lái)必須由程序員動(dòng)手實(shí)現(xiàn)的任務(wù)交由更底層的編譯程序、開發(fā)工具或運(yùn)行環(huán)境完成。例如在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的幫助下，應(yīng)用程序員開發(fā)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序時(shí)減輕了許多數(shù)據(jù)定義、查詢、完整性、安全性等方面的負(fù)擔(dān)。程序設(shè)計(jì)技術(shù)或軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展方向之一是不斷為軟件開發(fā)人員提供更完善、更有效的顯式支持。</p><p>　　例如在C語(yǔ)言或Pascal語(yǔ)言中無(wú)法顯式地

22、描述一個(gè)求平方根函數(shù)square_root()中可能引發(fā)的異常（譬如計(jì)算對(duì)象是一個(gè)負(fù)數(shù)），而C++語(yǔ)言或Java語(yǔ)言允許在函數(shù)原型中顯式地將函數(shù)體可能引發(fā)的異常表達(dá)出來(lái)，這種顯式表達(dá)使得編譯程序可幫助程序員檢查該函數(shù)體中是否真的可能引發(fā)這些異常，以及約束使用這些函數(shù)的程序必須處理哪些異常。此外，將異常作為函數(shù)原型的一部分也有助于使用函數(shù)的程序員更全面地理解這些函數(shù)的語(yǔ)法與語(yǔ)義。</p><p>　　又如在面向?qū)ο?/p>

23、程序設(shè)計(jì)中一個(gè)實(shí)體除了屬性與行為外，還應(yīng)包含該實(shí)體的屬性與行為應(yīng)滿足的約束。譬如一個(gè)銀行帳戶ACCOUNT除了擁有帳戶標(biāo)識(shí)、存款余額等屬性以及存款、取款、查詢余額等行為之外，還至少必須滿足一個(gè)約束，即在帳戶生存期的任一時(shí)刻存款余額不得小于0（如果是允許透支的信用卡帳戶，則應(yīng)將約束修改為透支不得超過(guò)某一上限，而透支上限必須是帳戶的一個(gè)屬性）。在C++語(yǔ)言或Java語(yǔ)言中，程序員無(wú)法將這一約束顯式地表達(dá)出來(lái)，只能在對(duì)象初始化、存款、取款等行

24、為的實(shí)現(xiàn)中隱式地表達(dá)，使用這些組件的其他程序員也只能通過(guò)理解這些行為的實(shí)現(xiàn)才能了解到ACCOUNT的這種約束。當(dāng)然通過(guò)注釋將約束表達(dá)出來(lái)是一種良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，但編譯程序不能為此提供任何幫助。相比之下，Eiffel程序員可顯式地描述ACCOUNT必須滿足的約束，以及每一操作之前或之后必須滿足的條件，程序員不必再考慮正常條件之外的異常，而交由運(yùn)行環(huán)境負(fù)責(zé)引發(fā)相應(yīng)的異常。</p><p>　　在分布式軟件開發(fā)中比傳

25、統(tǒng)的集中式軟件開發(fā)有更多的問(wèn)題需要解決，程序員可以自己動(dòng)手解決這些問(wèn)題，但更理想的情況是由底層的支持（如語(yǔ)言、工具、環(huán)境等）幫助程序員完成這些任務(wù)。本書著重討論在分布式軟件開發(fā)中需要解決的重要問(wèn)題，以及當(dāng)前的分布式軟件開發(fā)規(guī)范與產(chǎn)品對(duì)解決這些問(wèn)題提供的支持。隨著分布式軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展與成熟，程序員將獲得越來(lái)越完善與有效的支持。</p><p>　　對(duì)顯式支持與隱式支持的討論可以提醒我們，必須留意在分布式軟件開發(fā)

26、中存在哪些問(wèn)題需要解決，這些問(wèn)題并不會(huì)因?yàn)榈貌坏斤@式支持而消失，在只有隱式支持的情況下程序員仍要自行解決這些問(wèn)題。因而對(duì)解決關(guān)鍵問(wèn)題的顯式支持是評(píng)價(jià)與選擇分布式軟件的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、開發(fā)工具與環(huán)境的一個(gè)重要因素。當(dāng)然更重要的一點(diǎn)是提醒我們，在軟件開發(fā)過(guò)程中應(yīng)考慮可為分布式軟件開發(fā)添加哪些新的顯式支持，從而為分布式軟件在我國(guó)的推廣應(yīng)用作出自己的貢獻(xiàn)。</p><p>　　邏輯的 vs 物理的</p

27、><p>　　邏輯的（logical）與物理的（physical）分別代表著兩個(gè)不同的抽象層次。早在10年前由IEEE-CS/ACM聯(lián)合制訂的《91’計(jì)算教學(xué)計(jì)劃》中，就將抽象層次列為計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生必須掌握的一個(gè)核心概念，這一概念貫穿了計(jì)算機(jī)學(xué)科的眾多領(lǐng)域。</p><p>　　抽象是人類認(rèn)知世界的最基本思維方式之一。羅素曾斷言：“發(fā)現(xiàn)一對(duì)雞、兩晝夜都是數(shù)２的實(shí)例，一定需要很多年代，

28、其中所包含的抽象程度確實(shí)不易達(dá)到；至于１是一個(gè)數(shù)的發(fā)現(xiàn)，也必定很困難?！?lt;/p><p>　　抽象源于人類自身控制復(fù)雜性能力的不足：我們無(wú)法同時(shí)把握太多的細(xì)節(jié)，復(fù)雜的問(wèn)題迫使我們將一些相關(guān)的概念組織成不同的抽象層次。例如日常生活中的is-a關(guān)系是人們對(duì)概念進(jìn)行抽象和分類的結(jié)果，例如蘋果是一種水果，水果是一種植物等，生物學(xué)采用的界、門、綱、目、科、屬、種標(biāo)準(zhǔn)生物分類方法是這一思維方式的經(jīng)典應(yīng)用。將這種is-a關(guān)系在

29、程序中顯式地表達(dá)出來(lái)而形成的繼承機(jī)制，是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)最重要的特征之一。 在軟件設(shè)計(jì)中太容易找到抽象層次的實(shí)例，例如變量→類型、對(duì)象→類→抽象數(shù)據(jù)類型、實(shí)現(xiàn)→規(guī)格說(shuō)明、數(shù)據(jù)流圖分解與平衡等。</p><p>　　邏輯層與物理層組織是一種常見的抽象層次。一個(gè)典型的C++程序從邏輯上看由m個(gè)類與1個(gè)主函數(shù)main()組成，但同樣的邏輯組織形式卻在物理上可根據(jù)不同需要組織為不同形式的文件模塊，整個(gè)程序既可能劃分為n1

30、個(gè)文件模塊，也可能劃分為n2個(gè)文件模塊。從不同的抽象層次來(lái)看，這兩個(gè)程序的物理組織形式雖然不同，但其邏輯組織形式卻是一樣的。</p><p>　　又如在管理信息系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，系統(tǒng)分析的主要任務(wù)是根據(jù)現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)的物理模型建立更高抽象層次的邏輯模型，在邏輯模型中拋棄了物理模型中那些開發(fā)者不關(guān)心的細(xì)節(jié)，僅表達(dá)了系統(tǒng)邊界之內(nèi)用戶最關(guān)心的內(nèi)容，這一建模過(guò)程的本質(zhì)就是一個(gè)抽象過(guò)程。系統(tǒng)分析員通過(guò)對(duì)邏輯模型的研究與改

31、進(jìn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上的一個(gè)新的物理模型。</p><p>　　在分布式軟件系統(tǒng)中，有許多機(jī)制雖然與傳統(tǒng)的集中式軟件在物理層次表現(xiàn)出很大差異，但從邏輯層次上看它們卻是統(tǒng)一的，例如普通函數(shù)調(diào)用與遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）、對(duì)象消息傳遞與遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）、接口與實(shí)現(xiàn)的分離、同一接口多種實(shí)現(xiàn)等。因而在分布式軟件體系結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)與研究中，利用不同的抽象層次可幫助我們從更高層次掌握分布式軟件系統(tǒng)的各種機(jī)制，并且可以用

32、一種統(tǒng)一的知識(shí)框架來(lái)理解分布式軟件與傳統(tǒng)的集中式軟件的基本概念、表示技術(shù)以及開發(fā)過(guò)程。</p><p>　　同理，一個(gè)軟件系統(tǒng)在邏輯層次表現(xiàn)為分布式的，但在物理層次部署時(shí)卻可能是集中式的。對(duì)于同一個(gè)分布式軟件系統(tǒng)，可以用一臺(tái)單機(jī)同時(shí)充當(dāng)客戶機(jī)與服務(wù)器，并包含了兩者之間的通信，從而讓我們有可能在家中的一臺(tái)電腦上就能學(xué)習(xí)開發(fā)與調(diào)試分布式應(yīng)用程序，然后再將這些應(yīng)用程序部署到真正的分布式運(yùn)行環(huán)境中。</p>

33、<p><b>　　面向?qū)ο蠹夹g(shù)</b></p><p>　　在二十世紀(jì)80年代興起的面向?qū)ο蠹夹g(shù)已在軟件生存期的各個(gè)階段取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法，成為當(dāng)前軟件開發(fā)的主流技術(shù)。在分布式軟件開發(fā)領(lǐng)域也不例外。</p><p>　　面向?qū)ο箝_發(fā)過(guò)程本質(zhì)上是一個(gè)建模過(guò)程。開發(fā)人員通過(guò)分析問(wèn)題域中實(shí)體的屬性、行為、約束等，抽象出能描述這些實(shí)體共同結(jié)構(gòu)與特征的概念，然后

34、在計(jì)算機(jī)中利用類建立這些概念的系統(tǒng)模型，再通過(guò)類創(chuàng)建具體的對(duì)象實(shí)例模擬問(wèn)題域的實(shí)體行為。面向?qū)ο箝_發(fā)方法強(qiáng)調(diào)將系統(tǒng)功能建立在系統(tǒng)模型之上，所有系統(tǒng)功能采用底層的系統(tǒng)模型提供的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)，從而提高了軟件系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可維護(hù)性。</p><p>　　除了封裝與信息隱藏、數(shù)據(jù)抽象、模塊化等特征外，面向?qū)ο蠹夹g(shù)的最主要特色是繼承與多態(tài)性。繼承是日常生活中的is-a關(guān)系在程序中的顯式表達(dá)，是重用數(shù)據(jù)與操作的重要手段。多態(tài)

35、性有十分廣泛的含義，這里主要是指運(yùn)行期間程序表現(xiàn)出來(lái)的多態(tài)性，它建立在繼承與動(dòng)態(tài)綁定的基礎(chǔ)上，使得一個(gè)對(duì)象可以具有多種不同的動(dòng)態(tài)類型，從而大大提高了面向?qū)ο蟪绦虻谋磉_(dá)能力。</p><p>　　先進(jìn)的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)必須與面向?qū)ο蠹夹g(shù)結(jié)合在一起，從而可分享面向?qū)ο蠹夹g(shù)帶來(lái)的眾多好處。例如由開放軟件基金會(huì)（OSF）于1992年發(fā)布的分布式計(jì)算環(huán)境（Distributed Computing Environment

36、，縮寫為DCE）采用的是遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（Remote Procedure Call，縮寫為RPC）技術(shù)，RPC支持開發(fā)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，使得客戶程序可以像調(diào)用本地過(guò)程一樣調(diào)用服務(wù)程序中的過(guò)程。而由Sun Microsystems于1996年發(fā)布的遠(yuǎn)程方法調(diào)用（Remote Method Invocation，縮寫為RMI）技術(shù)是一種分布式對(duì)象模型，保持了Java語(yǔ)言的對(duì)象語(yǔ)義，支持分布式應(yīng)用程序員進(jìn)行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，在客戶程序中可

37、以像將消息傳遞給本地對(duì)象一樣，將消息傳遞給服務(wù)程序中的對(duì)象。</p><p>　　當(dāng)前幾種主流的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)均融合了分布式計(jì)算與面向?qū)ο蠹夹g(shù)，包括OMG的公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA）、Microsoft的分布式組件對(duì)象模型（DCOM）、Sun Microsystems的企業(yè)版JavaBeans（EJB）等。</p><p><b>　　軟件體系結(jié)構(gòu)</b&g

38、t;</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的規(guī)模不斷增大并且系統(tǒng)復(fù)雜度不斷提高，在軟件開發(fā)過(guò)程中對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)遠(yuǎn)比對(duì)算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇更加重要。軟件體系結(jié)構(gòu)關(guān)心的正是整個(gè)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它決定一個(gè)軟件系統(tǒng)由什么樣的組件構(gòu)成，以及這些組件之間的交互關(guān)系如何，并提供一種模式指導(dǎo)組件的合成。盡管嚴(yán)格的形式化工作仍處于實(shí)驗(yàn)階段，軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件工程中已扮演著越來(lái)越重要的角色。</p&g

39、t;<p>　　典型的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格有設(shè)計(jì)圖形用戶界面（GUI）常用的事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格、設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)常用的層次化設(shè)計(jì)風(fēng)格、設(shè)計(jì)編譯程序常用的管道與過(guò)濾器風(fēng)格、設(shè)計(jì)分布式應(yīng)用程序常用的客戶機(jī)／服務(wù)器風(fēng)格等。一個(gè)實(shí)用的軟件系統(tǒng)通常是幾種典型體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的組合。</p><p>　　分布式軟件系統(tǒng)通?；诳蛻魴C(jī)／服務(wù)器（client/server）模型，因而組成系統(tǒng)的最核心組件是客戶程序與服務(wù)程序，然而不同

40、的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)還決定了各自不同的組件以及這些組件之間的交互方式。例如在OMG的CORBA模型中，存在若干稱為對(duì)象請(qǐng)求代理（ORB）的組件，這些組件之間采用因特網(wǎng)ORB間協(xié)議（IIOP）進(jìn)行通信；又如在OSF/DCE中，客戶程序與服務(wù)程序之間通過(guò)遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）進(jìn)行交互，參數(shù)與返回值的編碼采用外部數(shù)據(jù)表示（XDR）技術(shù)，而Sun Microsystems的EJB則利用遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）進(jìn)行交互，參數(shù)與返回值的編碼采用Jav

41、a語(yǔ)言專用的對(duì)象串行化技術(shù)。</p><p>　　本書主要從軟件體系結(jié)構(gòu)的角度探討分布式軟件系統(tǒng)的有關(guān)課題。一個(gè)分布式應(yīng)用系統(tǒng)在軟件體系結(jié)構(gòu)層次需要考慮的問(wèn)題包括如何將組件合成系統(tǒng)、如何將功能指派到設(shè)計(jì)元素、通信與同步協(xié)議、全局控制結(jié)構(gòu)、物理的分布、可伸縮性與可靠性等。</p><p><b>　　客戶機(jī)／服務(wù)器模型</b></p><p>&

42、lt;b>　　客戶機(jī)與服務(wù)器</b></p><p>　　在二十世紀(jì)90年代興起的客戶機(jī)／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是自70年代關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的一次重大飛躍。由于在客戶機(jī)／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中將系統(tǒng)的處理任務(wù)劃分為客戶系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器兩端，因而大量的數(shù)據(jù)庫(kù)操作可在后端運(yùn)行，工作站只需能夠運(yùn)行前端軟件即可。盡管客戶機(jī)／服務(wù)器系統(tǒng)比傳統(tǒng)的集中式系統(tǒng)更復(fù)雜，然而這一新的計(jì)算模型帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見

43、的，例如減輕了網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了工作站無(wú)關(guān)性，更方便維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性等。</p><p>　　其實(shí)客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)并不僅僅局限于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，這種計(jì)算模型有著更廣義的定義。如果一個(gè)系統(tǒng)被劃分為兩類不同的但相互聯(lián)系的組成部分，其中一方提出對(duì)信息或服務(wù)的請(qǐng)求（稱為客戶機(jī)），而另一方提供這種信息或服務(wù)（稱為服務(wù)器），那么這種體系結(jié)構(gòu)即可看作是一種客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算模型。按照這一定義，局域網(wǎng)中的工作站與文件服務(wù)器之

44、間是一種客戶機(jī)／服務(wù)器模型，其中工作站向文件服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，例如要求訪問(wèn)文件或網(wǎng)絡(luò)打印等，文件服務(wù)器接收這些請(qǐng)求后為工作站提供這些服務(wù)。因特網(wǎng)的許多應(yīng)用程序都采用客戶機(jī)／服務(wù)器模型，例如Web瀏覽器與服務(wù)器、電子郵件客戶程序與服務(wù)程序、FTP客戶程序與服務(wù)程序等。</p><p>　　客戶機(jī)與服務(wù)器是一個(gè)相對(duì)的概念，一個(gè)服務(wù)器可能是另一個(gè)服務(wù)器的客戶機(jī)，一個(gè)客戶機(jī)也可能是另一個(gè)客戶機(jī)的服務(wù)器。客戶機(jī)與服務(wù)器的

45、劃分可以是物理層次的，例如局域網(wǎng)中的工作站與文件服務(wù)器通常是由兩臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擔(dān)任；客戶機(jī)與服務(wù)器的劃分也可以是邏輯層次的，這時(shí)我們經(jīng)常又將這兩端分別稱為客戶程序與服務(wù)程序。</p><p>　　一個(gè)常見的簡(jiǎn)單例子是在過(guò)程式程序設(shè)計(jì)中，執(zhí)行函數(shù)調(diào)用表達(dá)式的子程序與實(shí)現(xiàn)函數(shù)體的子程序可看作一種客戶機(jī)／服務(wù)器模型，其中函數(shù)實(shí)現(xiàn)方是服務(wù)程序，函數(shù)調(diào)用方是客戶程序。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，消息傳遞可看作客戶程序向服務(wù)程

46、序發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求的過(guò)程，發(fā)送消息的是客戶程序，接收并處理消息的服務(wù)程序。</p><p>　　在普通的函數(shù)調(diào)用中，對(duì)于函數(shù)實(shí)現(xiàn)與函數(shù)調(diào)用雙方最為重要的是兩者之間的接口（又稱界面，即函數(shù)原型說(shuō)明）以及通信協(xié)議（例如雙方對(duì)調(diào)用風(fēng)格的約定，決定采用C還是Pascal的調(diào)用風(fēng)格）?？蛻舫绦蚺c服務(wù)程序之間的接口描述越清晰，對(duì)編寫客戶程序與服務(wù)程序的開發(fā)人員幫助越大，同時(shí)各種編程工具或可重用組件管理工具越有可能為開發(fā)人員提供有

47、力支持。函數(shù)原型一般都包含了函數(shù)名字、返回值類型、參數(shù)個(gè)數(shù)與類型等，更完善的接口還可能包括可能引發(fā)的異常、必須滿足的前置條件與后置條件等。這些接口的內(nèi)容都是語(yǔ)法層面的，如果有朝一日能提供語(yǔ)義層面的接口描述，軟件開發(fā)人員將看到軟件構(gòu)造自動(dòng)化的曙光，這當(dāng)然還要依賴于形式語(yǔ)義學(xué)研究有進(jìn)一步的突破。</p><p>　　分布式軟件系統(tǒng)絕大多數(shù)采用客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其中最重要的仍是上述接口與通信協(xié)議的問(wèn)題，只不過(guò)由于

48、客戶端與服務(wù)端在物理層次上的分離，導(dǎo)致通信協(xié)議更加復(fù)雜，并且可靠性、安全性、性能等因素顯得更加突出。</p><p>　　客戶端與服務(wù)端的分離</p><p>　　分布式軟件與傳統(tǒng)的集中式軟件主要區(qū)別在于強(qiáng)調(diào)客戶端與服務(wù)端在地理位置上的分離。雖然分布式軟件與集中式軟件在邏輯層次有許多方面是一致的，但在物理層次兩者仍有許多重大區(qū)別。</p><p>　　在分布式軟件系

49、統(tǒng)中客戶端與服務(wù)端的物理分離可帶來(lái)許多好處。首先，整個(gè)系統(tǒng)的所有計(jì)算任務(wù)可在客戶端與服務(wù)端兩邊進(jìn)行負(fù)載重新分布，使得RISC工作站與微機(jī)建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以完成以前只有價(jià)格昂貴的大型機(jī)（mainframe）才可勝任的工作，實(shí)現(xiàn)企業(yè)計(jì)算規(guī)模的下行（downsizing）；而與傳統(tǒng)的基于局域網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)相比，客戶端與服務(wù)端的分離大大減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，可有效地提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)計(jì)算規(guī)模的上行（upsizing）。其次，這種

50、新的計(jì)算模型更好地支持了平臺(tái)無(wú)關(guān)性，客戶端既可以運(yùn)行在IBM PC兼容微機(jī)、Macintosh微機(jī)、RISC工作站等不同機(jī)型，也可以運(yùn)行Microsoft Windows、IBM OS/2、Apple System 8、各種版本的Unix等不同操作系統(tǒng)，還支持TCP/IC、IPX/SPX、NetBEUI等不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。此外，采用客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算模型的軟件系統(tǒng)具有更好的可擴(kuò)充性，例如可在服務(wù)端功能不變的前提下對(duì)服務(wù)端程序進(jìn)行改進(jìn)或擴(kuò)充，

51、而這種改進(jìn)與擴(kuò)充不會(huì)影響到客戶端的應(yīng)用程序。</p><p>　　當(dāng)然這種分離也會(huì)帶來(lái)一些新問(wèn)題，對(duì)于軟件開發(fā)人員而言，最主要的問(wèn)題是分布式軟件系統(tǒng)通常比集中式軟件系統(tǒng)更加復(fù)雜。例如開發(fā)人員不得不分別開發(fā)客戶端與服務(wù)端的應(yīng)用程序，并力求保持兩端應(yīng)用程序的一致性，軟件系統(tǒng)的部署與維護(hù)也更加困難。此外，設(shè)計(jì)分布式軟件系統(tǒng)時(shí)比設(shè)計(jì)集中式軟件系統(tǒng)需要考慮更多的可靠性、安全性、性能等軟件質(zhì)量要素。</p>&

52、lt;p>　　本書將主要討論客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的這些復(fù)雜問(wèn)題，包括如何更好地顯式表達(dá)客戶端與服務(wù)端雙方的公共接口，客戶端應(yīng)用程序與服務(wù)端應(yīng)用程序雙方如何進(jìn)行通信，客戶端應(yīng)用程序如何查找服務(wù)程序，如何保證服務(wù)端應(yīng)用程序的可用性等等。</p><p><b>　　兩層模型與多層模型</b></p><p>　　典型的客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)又稱為兩層（2-t

53、ier）模型。在兩層模型的設(shè)計(jì)中，由客戶應(yīng)用程序直接處理對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。因而每一臺(tái)運(yùn)行客戶應(yīng)用程序的客戶機(jī)都必須安裝數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序，增加了系統(tǒng)安裝與維護(hù)的工作量。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)由眾多客戶程序直接訪問(wèn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的完整性與安全性難以維護(hù)。</p><p>　　為提高數(shù)據(jù)的安全性與系統(tǒng)的可擴(kuò)充性，可在兩層模型的基礎(chǔ)上考慮采用三層（3-tier）或多層（N-tier）設(shè)計(jì)模型，將數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)分布在一個(gè)或多個(gè)中間層。客戶程序與

54、數(shù)據(jù)庫(kù)的連接被中間層屏蔽，客戶程序只能通過(guò)中間層間接地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。中間層可能運(yùn)行在不同于客戶機(jī)的其他機(jī)器上，經(jīng)過(guò)合理的任務(wù)劃分與物理部署后，可使得整個(gè)系統(tǒng)的工作負(fù)載更趨均衡，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。</p><p>　　這些位于中間層的中間件（middleware）又稱應(yīng)用服務(wù)程序（application server），因?yàn)樗鼈儗?shí)際上表達(dá)了一個(gè)企業(yè)處理信息的主要業(yè)務(wù)邏輯（business logic），即企

55、業(yè)的系統(tǒng)模型與功能模型，而客戶程序僅實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面，完成終端用戶與業(yè)務(wù)邏輯之間的交互。</p><p>　　從客戶程序的角度來(lái)看，中間件將企業(yè)的所有業(yè)務(wù)邏輯抽象為更高層次的應(yīng)用程序接口（API），客戶程序則通過(guò)這些API構(gòu)建整個(gè)企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)。與典型的兩層模型相比，三層模型或多層模型可更好地支持對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)邏輯的集中控制與管理。</p><p><b>　　一個(gè)簡(jiǎn)單的例子<

56、/b></p><p><b>　　問(wèn)題背景</b></p><p>　　電信收費(fèi)是當(dāng)前老百姓關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題，明明白白消費(fèi)是每一個(gè)消費(fèi)者的合理要求，但如果打印并郵寄每月話費(fèi)清單無(wú)疑會(huì)額外花費(fèi)大量的人力、物力與財(cái)力。隨著我國(guó)信息基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，上網(wǎng)普及率越來(lái)越高，通過(guò)因特網(wǎng)查詢?cè)捹M(fèi)將是一條非?？尚械耐緩健１拘」?jié)以一個(gè)簡(jiǎn)化的電話計(jì)費(fèi)查詢程序?yàn)槔?，向讀者介紹分布式

57、應(yīng)用程序的基本概念，并通過(guò)對(duì)這一簡(jiǎn)單應(yīng)用程序的討論引出分布式軟件體系結(jié)構(gòu)中需要考慮的更高級(jí)課題。</p><p>　　該例子程序采用純Java語(yǔ)言編寫，利用JDBC/ODBC訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用遠(yuǎn)程方法調(diào)用RMI實(shí)現(xiàn)客戶程序與服務(wù)程序之間的交互?？蛻舫绦蛑荒芡ㄟ^(guò)服務(wù)程序間接地訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，因而該例子程序?qū)儆谝环N典型的三層設(shè)計(jì)模型。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)<

58、;/b></p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原理，我們很容易得到如圖1.1所示的典型設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫(kù)Telephone</p><p>　　表TelephoneDirectory</p><p>　　number文本類型；電話號(hào)碼</p><p>　　subscriber文本類型；

59、電話用戶姓名</p><p>　　表CallHistory</p><p>　　number文本類型；電話號(hào)碼（索引，允許重復(fù)）</p><p>　　startTime日期/時(shí)間類型；起始通話時(shí)間</p><p>　　endTime日期/時(shí)間類型；終止通話時(shí)間</p><p>　　圖1.1 話費(fèi)查詢程

60、序中的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)</p><p>　　其中，表TelephoneDirectory記錄了所有用戶的電話號(hào)碼，以number為主關(guān)鍵碼；表CallHistory記錄了所有電話的通話歷史，其中number是外部關(guān)鍵碼，建立該屬性的允許重復(fù)的索引。表CallHistory通過(guò)外部關(guān)鍵碼number與表TelephoneDirectory相關(guān)聯(lián)。由于同一名字的用戶可能登記多個(gè)電話號(hào)碼（例如一個(gè)用戶同時(shí)擁有兩部住宅電話和一

61、部移動(dòng)電話），因而電話計(jì)費(fèi)查詢程序除了提供根據(jù)電話號(hào)碼查詢?cè)捹M(fèi)清單外，還可能提供以用戶名字進(jìn)行查詢。本例子程序演示了后者的用法。</p><p>　　程序中利用JDBC/ODBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，因而支持使用多種不同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，只要這些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了ODBC接口，如Microsoft Access、Microsoft SQL Server、Sybase、Oracle等。</p><p&g

62、t;　　使用ODBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)之前，必須將數(shù)據(jù)庫(kù)配置為ODBC的一個(gè)數(shù)據(jù)源。假設(shè)我們選用了Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)，則這一安裝步驟為：在Windows 98的控制面板中打開“ODBC數(shù)據(jù)源（32位）”，單擊“添加”按鈕后選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序（此處應(yīng)為“Microsoft Access Driver (*.mdb)”），然后為數(shù)據(jù)源命名并選擇相關(guān)聯(lián)的Access數(shù)據(jù)庫(kù)文件，如圖1.2所示。</p><p>

63、;　　圖1.2 在Windows 98中添加ODBC數(shù)據(jù)源</p><p>　　為進(jìn)一步提高程序的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，還可以利用許多關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的“存儲(chǔ)過(guò)程”來(lái)完成數(shù)據(jù)查詢與更新操作。數(shù)據(jù)獨(dú)立性使得在數(shù)據(jù)庫(kù)中表的屬性或表之間的關(guān)聯(lián)發(fā)生某些變化時(shí)，程序員無(wú)需對(duì)應(yīng)用程序作任何修改。使用存儲(chǔ)過(guò)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)還可帶來(lái)其他好處，例如提高了SQL語(yǔ)句查詢與更新數(shù)據(jù)庫(kù)的效率，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下加強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性等等。在不同的數(shù)

64、據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，存儲(chǔ)過(guò)程可能有不同的名字，如保留過(guò)程、觸發(fā)器、查詢等。</p><p>　　圖1.3展示了在Microsoft Access中編寫的一個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程（即一個(gè)查詢），它根據(jù)指定電話用戶名字的參數(shù)（Telephone Subscriber）查詢?cè)撚脩舻怯浀乃须娫挼耐ㄔ捰涗洝１竟?jié)的例子程序利用該存儲(chǔ)過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查詢。</p><p>　　查詢QueryCallHistoryWi

65、thSubscriber</p><p>　　SELECT TelephoneDirectory.number, CallHistory.startTime, CallHistory.endTime</p><p>　　FROM TelephoneDirectory, CallHistory</p><p>　　WHERE(TelephoneDirectory

66、.number = CallHistory.number) AND </p><p>　　(TelephoneDirectory.subscriber = [Telephone Subscriber])</p><p>　　ORDER BY startTime;</p><p>　　圖1.3 根據(jù)用戶名字查詢通話記錄的存儲(chǔ)過(guò)程</p><

67、;p>　　客戶程序與服務(wù)程序之間的通信</p><p>　　客戶程序與服務(wù)程序之間需要通信以交換信息。在本小節(jié)的例子程序中，服務(wù)程序負(fù)責(zé)接收客戶程序發(fā)來(lái)的查詢請(qǐng)求，完成訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢操作，并將查詢結(jié)果返回給客戶程序。客戶程序利用圖形用戶界面與終端用戶進(jìn)行交互，從終端用戶獲取電話用戶的名字并作為參數(shù)向服務(wù)程序發(fā)出查詢請(qǐng)求，然后將服務(wù)程序返回的查詢結(jié)果顯示給終端用戶瀏覽。</p><p&g

68、t;　　客戶程序與服務(wù)程序可利用socket進(jìn)行通信，socket在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中是一種很原始、高效率的通信方式，但要求客戶程序與服務(wù)程序自己處理交換消息的編碼與解碼工作，即程序員必須自定義客戶程序與服務(wù)程序之間的應(yīng)用層通信協(xié)議，這不僅需要花費(fèi)大量的編程時(shí)間（例如必須考慮連接控制、錯(cuò)誤恢復(fù)、如何通過(guò)防火墻等問(wèn)題），同時(shí)也比較容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。</p><p>　　一種更好的通信方式是使用遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC），它

69、將客戶程序與服務(wù)程序之間的通信接口抽象為過(guò)程調(diào)用層次，程序員可像調(diào)用本地過(guò)程一樣去調(diào)用遠(yuǎn)程過(guò)程，由RPC系統(tǒng)完成參數(shù)與返回值的打包、解包與傳輸?shù)鹊讓尤蝿?wù)。但使用RPC不能平滑地與面向?qū)ο蠹夹g(shù)結(jié)合在一起。</p><p>　　本小節(jié)的例子程序采用了抽象層次更高的遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）。RMI是支持多層分布式對(duì)象計(jì)算的一系列Java類，使得Java應(yīng)用程序員無(wú)需額外的程序設(shè)計(jì)工作即可實(shí)現(xiàn)客戶程序與服務(wù)程序之間的連接與

70、通信，在客戶程序中可以像使用本地對(duì)象一樣調(diào)用服務(wù)程序中遠(yuǎn)程對(duì)象的方法。</p><p><b>　　遠(yuǎn)程方法調(diào)用</b></p><p>　　RMI可看作一種簡(jiǎn)化的、專用于Java平臺(tái)的CORBA模型，由JDK 1.1開始支持。RMI的服務(wù)程序通常是一個(gè)Java應(yīng)用程序，而客戶程序既可以是一個(gè)Java應(yīng)用程序，也可以是一個(gè)Java Applet。</p>

71、<p>　　RMI注冊(cè)表rmiregistry是運(yùn)行在服務(wù)器上的一個(gè)后臺(tái)進(jìn)程，必須在服務(wù)程序啟動(dòng)之前就已啟動(dòng)完畢，它相當(dāng)于客戶程序與服務(wù)程序之間的通信網(wǎng)關(guān)。服務(wù)程序?qū)⑦h(yuǎn)程對(duì)象的名字注冊(cè)到RMI注冊(cè)表，客戶程序通過(guò)RMI注冊(cè)表將遠(yuǎn)程對(duì)象名字解析為遠(yuǎn)程對(duì)象引用，通過(guò)該對(duì)象引用調(diào)用遠(yuǎn)程對(duì)象上的方法。</p><p>　　RMI體系結(jié)構(gòu)采用典型的層次設(shè)計(jì)風(fēng)格，從上至下分別由樁／框架層、遠(yuǎn)程引用層和傳輸層組成，

72、各層之間明確定義了接口與協(xié)議，如圖1.4所示。</p><p>　　應(yīng)用程序 客戶程序 服務(wù)程序</p><p>　　RMI系統(tǒng)樁 框 架</p><p><b>　　遠(yuǎn) 程 引 用 層</b></p><p><b>　　傳 輸 層</b></p>

73、<p>　　圖1.4 遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　RMI系統(tǒng)采用類似CORBA的請(qǐng)求代理機(jī)制，樁（stub）是遠(yuǎn)程對(duì)象在客戶端的代理，客戶程序中的遠(yuǎn)程對(duì)象引用實(shí)際上是對(duì)本地樁的引用。樁負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)程調(diào)用請(qǐng)求通過(guò)遠(yuǎn)程引用層轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)端的框架（skeleton），再由服務(wù)端的框架分派給真正的遠(yuǎn)程對(duì)象實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建應(yīng)用程序時(shí)，客戶程序與服務(wù)程序都需要樁，而框架僅服務(wù)程序需要。</p&

74、gt;<p>　　遠(yuǎn)程引用層完成調(diào)用的語(yǔ)義，例如決定服務(wù)程序的對(duì)象是單個(gè)對(duì)象，還是需要與多個(gè)位置進(jìn)行通信的復(fù)制對(duì)象，這些語(yǔ)義由遠(yuǎn)程對(duì)象的實(shí)現(xiàn)提供。遠(yuǎn)程引用層還為上一層屏蔽了服務(wù)程序的激活方式，即樁／框架層不必關(guān)心提供遠(yuǎn)程對(duì)象的服務(wù)程序是一直在同一機(jī)器上運(yùn)行，還是僅在有方法調(diào)用時(shí)才被激活（JDK 1.2開始支持不同的激活策略）。</p><p>　　傳輸層負(fù)責(zé)建立與管理連接，跟蹤遠(yuǎn)程對(duì)象，以及將調(diào)用請(qǐng)

75、求分派給合適對(duì)象。在服務(wù)端，傳輸層將調(diào)用請(qǐng)求向上轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)程引用層，遠(yuǎn)程引用層作相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給框架，由框架向上調(diào)用遠(yuǎn)程對(duì)象的實(shí)現(xiàn)，由遠(yuǎn)程對(duì)象的實(shí)現(xiàn)完成真正的方法調(diào)用。遠(yuǎn)程調(diào)用的返回值送回客戶端的路線是：首先經(jīng)過(guò)服務(wù)端的框架、遠(yuǎn)程引用層和傳輸層，再向上經(jīng)過(guò)客戶端的傳輸層、遠(yuǎn)程引用層和樁。</p><p>　　RMI在樁／框架層利用了兩種關(guān)鍵技術(shù)。首先，Java語(yǔ)言專用的對(duì)象串行化技術(shù)可將對(duì)象透明地傳送到不同地址空間

76、，樁與框架利用對(duì)象串行化技術(shù)打包（marshal）與解包（unmarshal）遠(yuǎn)程調(diào)用的參數(shù)與返回值。其次，動(dòng)態(tài)類裝載技術(shù)用于支持將客戶端的樁作為遠(yuǎn)程對(duì)象本身，樁實(shí)現(xiàn)了相同的遠(yuǎn)程接口集合，從而支持Java語(yǔ)言的類型檢查與類型轉(zhuǎn)換機(jī)制。</p><p><b>　　接口定義</b></p><p>　　一個(gè)基于RMI的多層模型分布式應(yīng)用程序通常包括以下幾部分：①遠(yuǎn)程接口

77、，規(guī)定了客戶程序與服務(wù)程序進(jìn)行交互的界面；②遠(yuǎn)程對(duì)象實(shí)現(xiàn)，為遠(yuǎn)程接口規(guī)定的每一個(gè)方法提供真正的實(shí)現(xiàn)；③服務(wù)程序，遠(yuǎn)程對(duì)象并不是服務(wù)程序本身，它需要由服務(wù)程序創(chuàng)建并注冊(cè)，服務(wù)程序中的這些真正提供服務(wù)的對(duì)象實(shí)例又稱伺服對(duì)象（servant）；④客戶程序，利用服務(wù)程序中伺服對(duì)象提供的服務(wù)完成某一功能。其中，遠(yuǎn)程接口是編寫服務(wù)程序與客戶程序之前需要首先考慮的問(wèn)題。</p><p>　　Java提供了接口與類兩種機(jī)制：接口

78、不含數(shù)據(jù)表示方法與操作的具體實(shí)現(xiàn)，因而適用于定義對(duì)象的規(guī)格說(shuō)明（specification），一個(gè)接口可以同時(shí)繼承多個(gè)接口；類給出了數(shù)據(jù)表示方法與操作實(shí)現(xiàn)，因而適用于定義對(duì)象的實(shí)現(xiàn)（implementation），僅支持對(duì)類的單繼承。所有遠(yuǎn)程對(duì)象的接口都使用接口來(lái)定義，并且必須繼承java.rmi.Remote接口，還要求其中的每一個(gè)方法必須聲明拋出java.rmi.RemoteException異常，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通信或服務(wù)程序等原因均可能

79、導(dǎo)致遠(yuǎn)程調(diào)用失敗。程序1-1給出了例子程序中通話記錄管理器的遠(yuǎn)程接口定義。</p><p>　　程序1-1 CallManagerInterface.java</p><p>　　// 通話記錄管理器CallManager的遠(yuǎn)程接口</p><p>　　package Telephone;</p><p>　　public interfac

80、e CallManagerInterface</p><p>　　extends java.rmi.Remote</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// 根據(jù)電話用戶名字查詢通話記錄。</p><p>　　// 參數(shù): subscriber - 電話用戶的名字</p><p&

81、gt;　　public Database.DatabaseTableModel getCallHistory(String subscriber)</p><p>　　throws java.rmi.RemoteException;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　服務(wù)端程序</b>&l

82、t;/p><p>　　程序1-2定義的類CallManager為遠(yuǎn)程接口CallManagerInterface中的每一個(gè)遠(yuǎn)程方法提供了具體實(shí)現(xiàn)。為防止多個(gè)客戶程序并發(fā)地調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作，方法getCallHistory()被定義為同步方法。程序1-3所示ServerApplication是服務(wù)程序的主程序，它必須首先裝入安全管理器，用于保證動(dòng)態(tài)裝載的類不會(huì)執(zhí)行某些敏感操作，如果未指定安全管理器則不允許裝入任何RM

83、I類。</p><p>　　程序1-2 CallManager.java</p><p>　　// 通話記錄管理器（即遠(yuǎn)程接口CallManagerInterface的實(shí)現(xiàn)）</p><p>　　package Telephone;</p><p>　　public class CallManager</p><p>

84、;　　extends java.rmi.server.UnicastRemoteObject</p><p>　　implements CallManagerInterface</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　// 屬性定義</b></p><p>　　prote

85、cted Database.DatabaseAccess database;</p><p>　　// 缺省構(gòu)造方法，必須拋出RemoteException異常。</p><p>　　public CallManager()</p><p>　　throws java.rmi.RemoteException</p><p><b>

86、　　{</b></p><p>　　database = new Database.DatabaseAccess();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 根據(jù)電話用戶名字subscriber查詢通話記錄，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接口指定的方法。</p><p>　　public synchro

87、nized Database.DatabaseTableModel getCallHistory(String subscriber)</p><p>　　throws java.rmi.RemoteException</p><p><b>　　{</b></p><p>　　String sql = "";

88、 // SQL查詢語(yǔ)句</p><p>　　Database.DatabaseTableModel table = null; // 返回的二維表模型</p><p>　　System.out.println("Respond to client request: " + subscriber);</p&g

89、t;<p><b>　　try {</b></p><p>　　sql = "QueryCallHistoryWithSubscriber('" + subscriber + "')";</p><p>　　java.sql.ResultSet rs = database.callQuery(sql

90、);</p><p>　　table = new Database.DatabaseTableModel(rs);</p><p>　　rs.close();</p><p>　　} catch(java.sql.SQLException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMessage()

91、);</p><p>　　System.exit(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return table;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

92、;p>　　程序1-3 ServerApplication.java</p><p>　　// 服務(wù)程序的主程序</p><p>　　public class ServerApplication</p><p><b>　　{</b></p><p>　　final static String JDBC_DRIVE

93、R = "sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver";</p><p>　　public static void main(String args[])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// 為RMI設(shè)置安全管理器</p><p>　　System.setS

94、ecurityManager(new java.rmi.RMISecurityManager());</p><p>　　// 加載JDBC驅(qū)動(dòng)程序</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　Class.forName(JDBC_DRIVER);</p><p>　　} catch(ClassN

95、otFoundException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMessage());</p><p>　　System.exit(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 創(chuàng)建并注冊(cè)伺服對(duì)象</p><p>

96、<b>　　try {</b></p><p><b>　　// 創(chuàng)建伺服對(duì)象</b></p><p>　　Telephone.CallManager callManager = new Telephone.CallManager();</p><p>　　// 用名字"CallManagerServant001

97、"注冊(cè)伺服對(duì)象</p><p>　　java.rmi.Naming.rebind("CallManagerServant001", callManager);</p><p>　　} catch(java.rmi.RemoteException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMes

98、sage());</p><p>　　System.exit(1);</p><p>　　} catch(java.net.MalformedURLException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMessage());</p><p>　　System.exit(1);</p&g

99、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　// 提示服務(wù)程序就緒</p><p>　　System.out.println("Call manager in the server is ready ...");</p><p><b>　　}</b></p>&

100、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　程序1-4定義的DatabaseAccess類與程序1-5定義的DatabaseTableModel類均用于抽象JDBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的行為，在實(shí)際應(yīng)用中我們通常會(huì)設(shè)計(jì)更完善、更個(gè)性化的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)程序包來(lái)包裝JDBC的API。DatabaseAccess主要用于管理服務(wù)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，并完成數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢與更新操作。DatabaseT

101、ableModel負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)庫(kù)查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為二維表數(shù)據(jù)模型的形式，方便利用Swing的二維表控件顯示查詢結(jié)果。在基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用中，二維表控件是最常用的數(shù)據(jù)表達(dá)方式，對(duì)于某些具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)則以樹控件表達(dá)會(huì)更加自然。</p><p>　　程序1-4 DatabaseAccess.java</p><p>　　// 實(shí)現(xiàn)JDBC與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接</p><p>

102、　　package Database;</p><p>　　import java.sql.*;</p><p>　　public class DatabaseAccess</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　// 常量定義</b></p><p&

103、gt;　　protected final String DATABASE_NAME = "jdbc:odbc:Telephone";</p><p><b>　　// 屬性定義</b></p><p>　　protected Connection connection;// 為數(shù)據(jù)庫(kù)建立的連接</p><p>　　p

104、rotected Statement statement;// 將執(zhí)行的SQL語(yǔ)句</p><p>　　protected CallableStatement callable;// 將調(diào)用的SQL存儲(chǔ)過(guò)程語(yǔ)句</p><p><b>　　// 行為定義</b></p><p>　　// 構(gòu)造方法，建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。</p&

105、gt;<p>　　public DatabaseAccess()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　try {</b></p><p>　　// 建立與指定數(shù)據(jù)庫(kù)的連接</p><p>　　connection = DriverManager.getC

106、onnection(DATABASE_NAME);</p><p>　　// 如果連接成功則檢測(cè)是否有警告信息</p><p>　　SQLWarning warn = connection.getWarnings();</p><p>　　while (warn != null) {</p><p>　　System.out.println(

107、warn.getMessage());</p><p>　　warn = warn.getNextWarning();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 創(chuàng)建一個(gè)用于執(zhí)行SQL的語(yǔ)句</p><p>　　statement = connection.createStatement();&l

108、t;/p><p>　　callable = null;</p><p>　　} catch(SQLException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMessage());</p><p>　　System.exit(1);</p><p><b>　　}&l

109、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 析構(gòu)方法，撤銷與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。</p><p>　　public synchronized void finalize()</p><p><b>　　{</b></p><p><b&

110、gt;　　try {</b></p><p>　　connection.close();</p><p>　　} catch(SQLException exc) {</p><p>　　System.out.println(exc.getMessage());</p><p>　　System.exit(1);</p>