构建面向对象的应用软件系统框架 第13章

 

第13章          远程过程访问的客户端整合

当今大部分的企业应用都是分布式的，单机版的软件虽然仍旧有很多，但是，在考虑一个完整的应用软件系统框架的时候，总是需要考虑完整的情况。多层分布式应用软件的开发原则和技术通常也是适用于单机版软件的。

对于多层的应用系统来说，我们通常把它们划分成客户端、应用服务层和数据库。在应用服务层，我们需要考虑至少两个方面的问题：

ü         如何实现业务逻辑

ü         如何向客户端提供服务。

我们可能使用多种技术来实现服务的提供：Webservice、.Net Remoting、甚至EJB等。如此多的实现技术，带来的很大的灵活性，但同时也带来了文题，其中一个就是，有多少种服务端技术，就得有多少种相应的客户端访问技术。甚至，在某些分布式应用系统中，应用逻辑使用不同的技术开发，存在于不同的机器上，有的存在于客户机本机，有的使用.Net Remoting开发，存在于局域网内，有的使用因特网上的Web Service，有的时候，我们希望相同的业务逻辑能够支持不同的客户端。

在这种情况下，我们需要一个一致的服务访问编程模型，以统合不同的服务访问模式，简化系统的开发和部署。Websharp Service Locator（以下简称WSL）提供了这样一种能力，开发人员只需要定义服务访问接口，就可以使用一致的方式透明的访问这些服务，而不用理会这些服务之间的不同点。框架会自动生成访问远程服务需要的代理。

下面简单介绍一下.Net环境下的两种主要分布式访问技术：

Web Service

Web Service是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作^[21]。它可以使用标准的互联网协议，像超文本传输协议HTTP和XML，将功能体现在互联网和企业内部网上。Web Service平台是一套标准，它定义了应用程序如何在Web上实现互操作性。可以使用任何语言，在任何平台上写Web Service。

Web Service平台需要一套协议来实现分布式应用程序的创建。任何平台都有它的数据表示方法和类型系统。要实现互操作性，Web Service平台必须提供一套标准的类型系统，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统。目前这些协议有：

1.XML和XSD

可扩展的标记语言XML是Web Service平台中表示数据的基本格式。除了易于建立和易于分析外，XML主要的优点在于它既与平台无关，又与厂商无关。XML是由万维网协会(W3C)创建，W3C制定的XML SchemaXSD定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。

Web Service平台是用XSD来作为数据类型系统的。当你用某种语言如VB.NET或C#来构造一个Web Service时，为了符合Web Service标准，所有你使用的数据类型都必须被转换为XSD类型。如想让它使用在不同平台和不同软件的不同组织间传递，还需要用某种东西将它包装起来。这种东西就是一种协议，如 SOAP。

2.SOAP

SOAP即简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol)，它是用于交换XML编码信息的轻量级协议。它有三个主要方面：XML-envelope为描述信息内容和如何处理内容定义了框架，将程序对象编码成为XML对象的规则，执行远程过程调用(RPC)的约定。SOAP可以运行在任何其他传输协议上。例如，你可以使用 SMTP，即因特网电子邮件协议来传递SOAP消息，这可是很有诱惑力的。在传输层之间的头是不同的，但XML有效负载保持相同。

Web Service 希望实现不同的系统之间能够用“软件-软件对话”的方式相互调用，打破了软件应用、网站和各种设备之间的格格不入的状态，实现“基于Web无缝集成”的目标。

3.WSDL

Web Service描述语言WSDL就是用机器能阅读的方式提供的一个正式描述文档而基于XML的语言，用于描述Web Service及其函数、参数和返回值。因为是基于XML的，所以WSDL既是机器可阅读的，又是人可阅读的。

4.UDDI

UDDI 的目的是为电子商务建立标准；UDDI是一套基于Web的、分布式的、为Web Service提供的、信息注册中心的实现标准规范，同时也包含一组使企业能将自身提供的Web Service注册，以使别的企业能够发现的访问协议的实现标准。

5.远程过程调用RPC与消息传递

Web Service本身其实是在实现应用程序间的通信。我们现在有两种应用程序通信的方法：RPC远程过程调用和消息传递。使用RPC的时候，客户端的概念是调用服务器上的远程过程，通常方式为实例化一个远程对象并调用其方法和属性。RPC系统试图达到一种位置上的透明性：服务器暴露出远程对象的接口，而客户端就好像在本地使用的这些对象的接口一样，这样就隐藏了底层的信息，客户端也就根本不需要知道对象是在哪台机器上。

微软的.NET技术应该算是时下最好的Web Service 开发技术。.NET平台不仅延续了微软一贯的编程风格，而且还增加了许多支持Web 服务的关键性技术，使得.NET在操作的简单性和执行的稳定性，高效性上达到了一个非常好的结合。微软的Visual Studio.NET便是一个便于 Web 服务的开发工具。微软的目标是，将其新编程语言——C#作为Web Service的首选语言。

.Net Remoting

.Net Remoting是.Net环境下的另外一种分布式处理方式。从某种意义上来说，Remoting就是DCOM的一种升级，它改善了很多功能，并极好的融合到.Net平台下。Microsoft® .NET Remoting 提供了一种允许对象通过应用程序域与另一对象进行交互的框架^[22]。

在Remoting中是通过通道（channel）来实现两个应用程序域之间对象的通信的。如图所示：

图13.1

客户端通过Remoting，访问通道以获得服务端对象，再通过代理解析为客户端对象。这就提供一种可能性，即以服务的方式来发布服务器对象。远程对象代码可以运行在服务器上（如服务器激活的对象和客户端激活的对象），然后客户端再通过Remoting连接服务器，获得该服务对象并通过序列化在客户端运行。

在Remoting中，对于要传递的对象，设计者除了需要了解通道的类型和端口号之外，无需再了解数据包的格式。但必须注意的是，客户端在获取服务器端对象时，并不是获得实际的服务端对象，而是获得它的引用。这既保证了客户端和服务器端有关对象的松散耦合，同时也优化了通信的性能。

Remoting的两种通道

Remoting的通道主要有两种：Tcp和Http。在.Net中，System.Runtime.Remoting.Channel中定义了IChannel接口。IChannel接口包括了TcpChannel通道类型和Http通道类型。它们分别对应Remoting通道的这两种类型。

TcpChannel类型放在名字空间System.Runtime.Remoting.Channel.Tcp中。Tcp通道提供了基于Socket的传输工具，使用Tcp协议来跨越Remoting边界传输序列化的消息流。TcpChannel类型默认使用二进制格式序列化消息对象，因此它具有更高的传输性能。HttpChannel类型放在名字空间System.Runtime.Remoting.Channel.Http中。它提供了一种使用Http协议，使其能在Internet上穿越防火墙传输序列化消息流。默认情况下，HttpChannel类型使用Soap格式序列化消息对象，因此它具有更好的互操作性。

远程对象的激活方式

在访问远程类型的一个对象实例之前，必须通过一个名为Activation的进程创建它并进行初始化。这种客户端通过通道来创建远程对象，称为对象的激活。在Remoting中，远程对象的激活分为两大类：服务器端激活和客户端激活。

(1) 服务器端激活，又叫做WellKnow方式，在这种方式下，服务器应用程序在激活对象实例之前会在一个众所周知的统一资源标识符(URI)上来发布这个类型。然后该服务器进程会为此类型配置一个WellKnown对象，并根据指定的端口或地址来发布对象。.Net Remoting把服务器端激活又分为SingleTon模式和SingleCall模式两种。

SingleTon模式：此为有状态模式。如果设置为SingleTon激活方式，则Remoting将为所有客户端建立同一个对象实例。当对象处于活动状态时，SingleTon实例会处理所有后来的客户端访问请求，而不管它们是同一个客户端，还是其他客户端。SingleTon实例将在方法调用中一直维持其状态。

SingleCall模式：SingleCall是一种无状态模式。一旦设置为SingleCall模式，则当客户端调用远程对象的方法时，Remoting会为每一个客户端建立一个远程对象实例，至于对象实例的销毁则是由GC自动管理的。

(2) 客户端激活。与WellKnown模式不同，Remoting在激活每个对象实例的时候，会给每个客户端激活的类型指派一个URI。客户端激活模式一旦获得客户端的请求，将为每一个客户端都建立一个实例引用。

Websharp Service Locator的主要接口

    WSL是一个轻量级的框架，非常易于使用和扩展。如果想使用WSL，那么只有一个类需要打交道：ServiceLocator，它的定义如下：

public abstract class ServiceLocator

{       

     public static object FindService(string serviceName,Type clientInterface)

}

    如果你想用自己的定位器扩展这个框架，那么，只有一个接口需要扩展：IServiceLocator。这个接口非常简单，只有一个方法：

public interface IServiceLocator

{

     object FindService(string serviceName,Type clientInterface);

}

Websharp Service Locator的配置文件

    需要在三个地方配置WSL。

    首先，在configSections节中，注册WSL配置文件处理类的的相关信息，配置方法如下：

<configSections>

     <section name="Websharp.Enterprise"

              type="Websharp.Enterprise.EnterpriseConfigHandler,Websharp" />

</configSections>

然后，在Websharp.Enterprise节中，注册不同的服务定位器。如果你自己扩展了这个框架，添加了新的服务定位器，也在这里注册。其中，locator属性的格式是：“类全名,Assembly名”。 服务定位器都是Singleton的。下面是目前WSL支持的服务定位器的注册的信息：

<Websharp.Enterprise>

     <ServiceTypes>

         <ServiceType name="LocalAssembly"

                       locator="Websharp.Enterprise.LocalAssemblyLocator,Websharp" />

         <ServiceType name="WebService"

                       locator="Websharp.Enterprise.WebServiceLocator,Websharp" />

         <ServiceType name="DotNetRemoting"

                       locator="Websharp.Enterprise.DotNetRemotingLocator,Websharp" />

     </ServiceTypes>

</Websharp.Enterprise>

最后，在Websharp.Enterprise下的Services节中，注册每个服务。每个Service需要的属性取决于不同的Locator的实现，但是，name、service-type 和deploy-model是必须的。对于deploy-model，可以有两种属性值：Singleton和MultiInstance。

下面是一个例子：

<Websharp.Enterprise>

     <ServiceTypes>

         <ServiceType name="LocalAssembly"

                       locator="Websharp.Enterprise.LocalAssemblyLocator,Websharp" />

         <ServiceType name="WebService"

                       locator="Websharp.Enterprise.WebServiceLocator,Websharp" />

         <ServiceType name="DotNetRemoting"

                       locator="Websharp.Enterprise.DotNetRemotingLocator,Websharp" />

     </ServiceTypes>

     <Services>

         <Service name="HelloWorld" service-type="LocalAssembly" deploy-model="Singleton"

                        type="EnterpriseClient.HelloWorld,EnterpriseClient" />

         <Service name="HelloWorldWebService"  service-type="WebService"

                   deploy-model="Singleton"

                   url="http://localhost/webservicetest/hello.asmx" 

                   namespace="http://www.websharp.org/webservices/"  />

         </Services>  

     </Websharp.Enterprise>

注：对于配置文件，在Web项目中，可以是web.config文件，对于Windows项目，可以自己为项目添加一个app.config配置文件。关于.net项目配置文件的更多内容，请参考MSDN的相关文档。

如何使用Websharp Service Locator

    使用WSL，一般的方法是这样的：

1.       定义一个同你需要访问的服务一致的接口（当然，如果你的服务是实现某个接口的，可以直接使用该接口）。接口的方法名和参数必须同服务类的方法名和参数一致。如果你的方法名和服务的方法名不一致，那么，可以使用ServiceMethodNameAttribute来指明服务的方法名。

2.       在配置文件按中注册你需要访问的服务。

3.       调用ServiceLocator 的FindService方法.

4.       调用接口的方法。.

下面是一些例子，这些例子使用visual studio.net 2003开发，同样可以从sourceforge下载。

LocalAssemblyLocator 的Hello World例子

    按照以下步骤进行：

1.       创建一个名为“EnterpriseClient”的windows console 项目,加入Websharp.dll的引用。

2.       添加一个类，名为“HelloWorld” ，然后添加一个名为“GetHello”的方法，代码如下：

     public class HelloWorld

     {

         public string GetHello(string hello)

         {

              return hello;

         }

     }

3.       添加一个名为 “IHelloWorld” 的接口，代码如下：

     public interface IHelloWorld

     {   

         string GetHello(string hello);

         [ServiceMethodName("GetHello")]

         string GetHello2(string hello);

     }

4.       填写配置文件

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<configuration>

     <configSections>      

         <section name="Websharp.Enterprise"

                   type="Websharp.Enterprise.EnterpriseConfigHandler,Websharp" />

     </configSections>

    

     <Websharp.Enterprise>

         <ServiceTypes>

              <ServiceType name="LocalAssembly"

                            locator="Websharp.Enterprise.LocalAssemblyLocator,Websharp" />

              <ServiceType name="WebService"

                            locator="Websharp.Enterprise.WebServiceLocator,Websharp" />

         </ServiceTypes>

         <Services>

              <Service name="HelloWorld" service-type="LocalAssembly"

                       deploy-model="SSingleton"

                        type="EnterpriseClient.HelloWorld,EnterpriseClient" />

         </Services>  

     </Websharp.Enterprise>

</configuration>

5.       在Main方法中添加如下代码：

public static void Main(string[] args)

{

     IHelloWorld hello= ServiceLocator.FindService("HelloWorld",typeof(IHelloWorld)) as IHelloWorld;

     Console.WriteLine(hello.GetHello("Hello World"));           

     Console.WriteLine(hello.GetHello2("Hello again"));

     Console.ReadLine();

}

6.       运行程序，就能够得到下面的结果（图6.2）：

图13.2

Hello World 的WebServiceLocator例子

按照以下步骤进行：

1.       新建一个webservice 项目，名为“WebserviceTest”。

2.       新建一个webservice 类，名为“Hello” ，并添加一个“HelloWorld”方法，代码如下：

     [WebService(Namespace="http://www.websharp.org/webservices/")]

     public class Hello : System.Web.Services.WebService

     {

         [WebMethod]

         public string HelloWorld()

         {

              return "Hello World";

         }

     }

3.       使用上面我们创建的“EnterpriseClient”项目，添加一个接口“IHello” ，代码如下：

     public interface IHello

     {

         string HelloWorld();

     }

4.       填写配置文件

<Service name="HelloWorldWebService"  service-type="WebService" deploy-model="SSingleton"

                       url="http://localhost/webservicetest/hello.asmx" 

                       namespace="http://www.websharp.org/webservices/"  />

5.       在Main方法中添加下面的代码：

public static void Main(string[] args)

{

     IHello hello1= ServiceLocator.FindService

                    ("HelloWorldWebService",typeof(IHello)) as IHello;          

     Console.WriteLine(hello1.HelloWorld());

     Console.ReadLine();

}

6.       运行程序，能够得到下面的结果（图6.3）：

 

图13.3

Websharp Service Locator的实现

Websharp Service Locator的实现原理是：

Websharp根据给定的Service名和接口，查询配置文件，获取服务的类型以及相关的代理类生成类，代理类生成类会根据服务类型和接口，在内存中生成调用服务需要的相关代理类，然后，由代理类调用远程服务。当然，为了减少即时编译代理类的开销，这里也做了缓存处理，代理类都只需要生成一次，然后，就缓存起来，以后就可以很快的调用。在这里，使用了动态代码生成技术，这个技术的使用同前面已经讨论的类似，只是需要动态生成的类，依据不同的服务类型而不同。因此，具体的技术，可以参见前面的讨论，相关代码，请参见源代码，这里就不列出来了。

目前的进展

目前，我们已经完成了以下服务定位器的设计和开发：

l         Local Assembly Locator

l         Web Service Locator

l         .Net Remoting Locator

使用Websharp Service Locator，我们已经可以很好的支持在.Net平台上的分布式系统的开发。

将来的目标

    我们将来的目标如下：

1.       继续完善目前已经完成的定位器，包括

a)       WebService的异步调用

b)       性能的提高和Bug的清除

2.       完成其他定位器的设计和实现，包括

a)       Corba

b)       与Java的互操作，尤其是J2EE

小结

    使用WSL，我们可以使用一致的编程模型访问不同类型的服务，从而简化软件的开发和部署。例如，我们可以在开始的时候，使用本地Assembly的方式开发软件，然后，能够很容易的改成使用Webservice来发布服务，将软件变成多层应用。我们也可以使用WSL来让相同的服务能够支持不同的客户端，而所有的客户端都使用相同的编程模型。

    Websharp是一个还处于开发阶段的框架，但是，因为他是开放源代码的，我们可以直接使用他来进行进一步的开发。目前WSL支持的服务还不是很多，实现也还比较简单，但是，他提供了一个很好的框架和构建分布式应用的方案，将来，他将提供越来越多的功能。