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1、软件新技术讲座讲稿2001级软件专业2003-2004学年第2学期授课：贺平软件技术讲座二中间件技术及应用中间件的基本概念与作用中间件研究的基本内容中间件的基本技术和发展现状中间件技术的应用一、中间件的基本概念与作用引言软件系统的复杂性不断增长、激烈竞争迫使软件企业提高软件质量、积累和固化知识,并尽可能地缩短软件产品的开发周期。于是集软件复用、分布式对象计算、企业级应用开发等技术为一体的基于中间件的软件开发(CBSD,Component Based Sortware Development)应运而生，这种技术以软件架构为组装蓝图,以可复用软件构件为组装模块,支持组装式软件的复用,大大提高了软件
2、生产效率和软件质量。国内外对于这一技术的研究正在不断深入,同时大型的软件公司（sun,microsoft）及软件组织机构（OMG）都推出了支持中间件技术的软件平台。面对高深的中间件技术和繁多的软件平台，这里简要介绍中间件技术的发展和特点，重点阐述和比较了三大主流中间件技术平台，使读者对中间件技术有个全面的了解。 顾名思义，中间件是处于应用软件和系统软件之间的一类软件，是独立于硬件或数据库厂商（处于其产品的中间，实现其互连）的一类软件，是客户方与服务方之间的连接件，是需要进行二次开发的中间产品。中间件是在计算机硬件和操作系统之上，支持应用软件开发和运行的系统软件，它能够使应用软件相对独立于计算机
3、硬件和操作系统平台，为当今的大型分布式应用搭起了一个标准的平台，把大型企业分散的系统和技术组合在一起，实现大型企业应用软件系统的集成。中间件技术是伴随网络而发展起来的一种面向对象的技术。中间件=平台通信 这个定义也限定了只有用于分布式系统中才能称为中间件，同时还可以把它与支撑软件和实用软件区分开来。中间件 从诞生起，仅仅是五年时间，但发展极其迅速，是有史以来发展最快的软件产品，但在技术上还处于成长阶段，还没有统一的标准和模型，通常都是用C语言以面向对象的技术来实现的，但它的特性已超出面向对象的表达能力，由于它属于可重用构件，目前趋向于用构件技术来实现。中间件 要涉及软件的所有标准、规范和技术，
4、它含有更多的内涵，因为它包括平台功能，自身具有自治性、自主性、隔离性、社会化、激发性、主动性、并发性、认识能力等特性，是近似于Agent(代理)的结构，采用Agent的概念和技术更合适一些，建立模型和规范是促进技术发展的核心措施。中间件 是属于计算机软件中比较底层的内容，它和计算机操作系统的关系是相当密切的，操作系统的一部分功能可以由中间件来实现，一些中间件的功能也可以由操作系统来实现。因此，操作系统和中间件会进一步融合，从而推动计算机软件体系结构的变革。中间件的作用和分类：要说清这个问题，用一个生活中的实例来比喻。把分布式系统看作城市的交通系统，网络看作市区道路，通过交通工具(汽车)实现通信
5、，每分钟将有几万辆车在道路上行驶，如果没有相应的交通设施和管理规划，城市将会乱成一团，发生各种交通事故。通信处理（消息）中间件 首先要修好道路，安装红绿灯，设立交通管理机构，制定出交通规则，也就是我们要建网和制定出通信协议，能在不同平台之间通信，实现分布式系统中可靠的、高效的、实时的跨平台数据传输(如TongLINK、BEA eLink 、IBM的MQSeries等)，称为消息中间件。这是中间件中唯一不可缺少的，是销售额最大的中间件产品，目前在Windows 2000操作系统中已包含了其部分功能。事务处理（交易）中间件 在分布式事务处理系统中要处理大量事务，常常在系统中要同时做上万笔事务。例如
6、在城市就要设置各种运载汽车，完成日常的运载，同时要随时监视汽车的运行，出现故障时，要有排除措施，发生堵塞时要进行调度。在联机事务处理系统(OLTP)中，每笔事务常常要多台服务器上的程序顺序地协调完成，一旦中间发生某种故障时，不但要完成恢复工作，而且要自动切换系统，达到系统永不停机，实现高可靠性运行；同时要使大量事务在多台应用服务器能实时并发运行，并进行负载平衡地调度，实现昂贵的可靠性机器和大型计算机系统同等的功能，为了实现这个目标，要求系统具有监视和调度整个系统的功能。一个事务处理平台，根据X/OPEN的参数模型规定，应由事务处理中间件、通信处理中间件以及数据存取管理中间件三部分组成。东方通科
7、技公司的TongLINK 和TongEASY实现了这个参考模型规定。（1）数据存取管理中间件 在分布式系统中，重要的数据都集中存放在数据服务器中，它们可以是关系型的、复合文档型、具有各种存放格式的多媒体型，或者是经过加密或压缩存放的，该中间件将为在网络上虚拟缓冲存取、格式转换、解压等带来方便。（2）Web服务器中间件 浏览器图形用户界面已成为公认规范，然而它的会话能力差、不能作数据写入、受HTTP协议的限制等，就必需进行修改和扩充，形成了 Web服务器中间件，如 SilverStream公司的产品。安全中间件 一些军事、政府和商务部门上网的最大障碍是安全保密问题，而且不能使用国外提供的安全措施
8、(如防火墙、加密、认证等)，必需用国产的产品。产生不安全因素是由操作系统引起的，但必需要用中间件去解决，以适应灵活多变的要求。 跨平台和构架的中间件 当前开发大型应用软件通常采用基于构架和构件技术，在分布系统中，还需要集成各节点上的不同系统平台上的构件或新老版本的构件，由此产生了构架中间件，功能最强的是CORBA，可以跨任意平台，但是太庞大；Java Beans较灵活简单，很适合于做浏览器，但运行效率差；DCOM模型主要适合 Windows平台，已广泛使用。实际上国内新建系统主要是UNIX (包括LINUX)和 Windows，因此针对这两个平台建立相应的中间件要实用得多。 专用平台中间件 为
9、特定应用领域设计领域参考模式，建立相应构架，配置相应的构件库和中间件，为应用服务器开发和运行特定领域的关键任务(如电子商务、网站等)。 网络中间件 它包括网管、接入、网络测试、虚拟社区、虚拟缓冲等，也是当前最热门的研发项目。 另外，人们希望实现不同业务逻辑、不同功能的中间件能够集成在一起，像一个完整的系统那样协调一致的工作。这些集成的中间件服务应该封装在一个框架中，即应用程序服务器之集成框架。计算机网络的发展一日千里，中间件技术要得到发展，离不开网络。可以预言，中间件技术的发展，将有机的结合操作系统、系统集成以及网络技术的发展，成为推动软件技术革命的中坚力量。2当前支持服务器端中间件技术的平台
10、考察当前主流的分布计算技术平台,主要有OMG的CORBA、Sun的J2EE和Microsoft DNA 2000。它们都是支持服务器端中间件技术开发的平台,都有其各自特点。（1）OMG的CORBACORBA分布计算技术是OMG组织基于众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作内容的基础上制定的公共对象请求代理体系规范。CORBA分布计算技术,是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范技术,具有模型完整、先进,独立于系统平台和开发语言,被支持程度广泛的特点,已逐渐成为分布计算技术的标准。COBRA标准主要分为3个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最底层是对象请求代理ORB，规定了
11、分布对象的定义（接口）和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的软总线；在ORB之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务(交易)服务、安全服务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。目前,CORBA兼容的分布计算产品层出不穷,其中有中间件厂商的ORB产品,如BEAM3,IBM Component Broker,有分布对象厂商推出的产品,如IONAObix和OOCObacus等.CORBA规范的近期发展,增加了面向Internet的特性,服务质量控制和CORBA构件模型(CORBA
12、Component Model)。Internet集成特性包括了针对IIOP传输的防火墙(Firewall)和可内部操作的定义了URL命名格式的命名服务(Naming Service)。服务质量控制包括能够具有质量控制的异步消息服务,一组针对嵌入系统的CORBA定义,一组关于实时CORBA与容错CORBA的请求方案。CORBA CCM (CORBA Component Model)技术,是在支持POA的CORBA规范(版本2.3以后)基础上,结合EJB当前规范的基础上发展起来的。CORBA构件模型,是OMG组织制定的一个用于开发和配置分布式应用的服务器端中间件模型规范,它主要包括如下三项内容:
13、a.抽象构件模型,用以描述服务器端构件结构及构件间互操作的结构;b.构件容器结构,用以提供通用的构件运行和管理环境,并支持对安全、事务、持久状态等系统服务的集成;c.构件的配置和打包规范,CCM使用打包技术来管理构件的二进制、多语言版本的可执行代码和配置信息,并制定了构件包的具体内容和基于XML的文档内容标准。总之，CORBA的特点是大而全，互操作性和开放性非常好。CORBA的缺点是庞大而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢，COBRA规范从1.0升级到2.0所花的时间非常短，而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了。在具体的应用中使用不是很多。（2）Sun的J2EE为了推动基于Java的服务器端应
14、用开发,Sun于是在1999年底推出了Java2技术及相关的J2EE规范, J2EE的目标是:提供平台无关的、可移植的、支持并发访问和安全的,完全基于Java的开发服务器端中间件的标准。在J2EE中,Sun给出了完整的基于Java语言开发面向企业分布应用规范,其中,在分布式互操作协议上,J2EE同时支持RMI和 IIOP,而在服务器端分布式应用的构造形式,则包括了Java Servlet、JSP(Java Server Page)、EJB等多种形式,以支持不同的业务需求,而且Java应用程序具有Write once,run anywhere的特性,使得J2EE技术在发布计算领域得到了快速发展。
15、J2EE简化了构件可伸缩的、其于构件服务器端应用的复杂度,虽然DNA 2000也一样,但最大的区别是DNA 2000是一个产品, J2EE是一个规范,不同的厂家可以实现自己的符合J2EE规范的产品, J2EE规范,是众多厂家参与制定的,它不为Sun所独有, 而且其支持跨平台的开发,目前许多大的分布计算平台厂商都公开支持与J2EE兼容技术。EJB是Sun推出的基于Java的服务器端构件规范，J2EE的一部分,自从J2EE推出之后,得到了广泛的发展,已经成为应用服务器端的标准技术。Sun EJB技术是在Java Bean本地构件基础上,发展的面向服务器端分布应用构件技术。它基于Java语言,提供了
16、基于Java二进制字节代码的重用方式。EJB给出了系统的服务器端分布构件规范,这包括了构件、构件容器的接口规范以及构件打包、构件配置等的标准规范内容。EJB技术的推出,使得用Java基于构件方法开发服务器端分布式应用成为可能。从企业应用多层结构的角度, EJB是业务逻辑层的中间件技术,与Java Beans不同,它提供了事务处理的能力,自从三层结构提出以后,中间层,也就是业务逻辑层,是处理事务的核心,从数据存储层分离,取代了存储层的大部分地位。从分布式计算的角度,EJB像CORBA一样,提供了分布式技术的基础。提供了对象之间的通讯手段。从Internet技术应用的角度,EJB和Servlet, JSP一起成为新一代应用服务器的技术标准,EJB中的Bean可以分
