面向对象中间件课件.ppt

1、1中 间 件 技 术第2章 面向对象中间件ODPn重点：n 面向对象中间概念n 消息中间件n 数据库访问中间件n难点：n 数据库访问中间件n 消息中间件3软件开发面临的问题软件开发面临的问题:软件的软件的开发、修改和维护变得开发、修改和维护变得更加困难。更加困难。软件开发常常软件开发常常超期和超出预算超期和超出预算。由于由于没有代码重用没有代码重用，新软件的开发都是从零开始。，新软件的开发都是从零开始。结构化的软件开发方式结构化的软件开发方式一种一种自顶向下的开发方法自顶向下的开发方法，将整个系统分解成独立，将整个系统分解成独立的模块，然后逐一实现这些模块的功能。的模块，然后逐一实现这些模块的

2、功能。缺点：完整的系统只能在缺点：完整的系统只能在开发完成后开发完成后才能呈现全貌。才能呈现全貌。如果在开始编程时发现如果在开始编程时发现设计中存在缺陷设计中存在缺陷，那么整个，那么整个设计将被设计将被重新构造重新构造。2 面向对象中间件4面向对象的软件开发方式面向对象的软件开发方式以一种以一种直观的直观的方法分析和构造系统；方法分析和构造系统；将将整个系统整个系统抽象并抽象并模型化模型化两种开发方法的区别两种开发方法的区别结构化的方法：数据与功能是结构化的方法：数据与功能是分离的分离的；面向对象方法：数据和相关的功能面向对象方法：数据和相关的功能捆绑捆绑在一起。在一起。5开放式分布处理参考模

3、型（开放式分布处理参考模型（ODPODP）起源）起源 ISOISO为了解决为了解决异种系统异种系统之间的互联和互通，提出了之间的互联和互通，提出了OSI-RMOSI-RM。为使分布式系统能处理应用的分布，实现应用之间为使分布式系统能处理应用的分布，实现应用之间的的互通和互操作互通和互操作而开发的各种标准，如而开发的各种标准，如OSFOSF的的DCEDCE、OMGOMG的的CORBACORBA、UIUI的的ALTASALTAS和和DECDEC的的NASNAS。从从19871987年起，在年起，在ISO/IECISO/IEC和和ITUITU的共同努力下，于的共同努力下，于19951995年发布了开

4、放式年发布了开放式分布处理参考模型分布处理参考模型RM-ODPRM-ODP。RM-ODPRM-ODP不仅是一个一般标准，还是一个不仅是一个一般标准，还是一个标准的标标准的标准准。6对象中间件（对象请求代理对象中间件（对象请求代理ORBORB）ORBORB提供一种通信机制透明地在异构的通信环境中提供一种通信机制透明地在异构的通信环境中传递传递对象请求对象请求，各对象可以位于本地或远程机器，各对象可以位于本地或远程机器，且对象之间的且对象之间的客户机客户机/服务器服务器的角色是可以互换的。的角色是可以互换的。ORBORB可以看作和可以看作和编程语言无关编程语言无关的面向对象的的面向对象的RPCRP

5、C应应用，被视为从用，被视为从面向对象面向对象过渡到过渡到分布式计算分布式计算的强大的强大推动力量。推动力量。两大标准两大标准：OMGOMG的的CORBACORBA；MicrosoftMicrosoft的的COM/DCOMCOM/DCOM。产品：产品：BorlandBorland公司的公司的VisibrokerVisibroker、IBMIBM公司的公司的C o m p o n e n t B r o k e rC o m p o n e n t B r o k e r 和 东 方 通 科 技 公 司 的和 东 方 通 科 技 公 司 的TongBrokerdengTongBrokerdeng

6、。7ODPODP通信模型相关概念通信模型相关概念通道通道（Channel）：用于支持分布对象之间的：用于支持分布对象之间的透明交透明交互互。通道包括三部分：存根、绑定器和协议对象。通道包括三部分：存根、绑定器和协议对象。存根存根（Stub）：解决交互过程中的信息的：解决交互过程中的信息的封装和封装和解封装解封装问题；问题；绑定器绑定器（Binder）：维护计算对象之间的：维护计算对象之间的联系联系；协议对象协议对象（Protocol Object）：处理实际的：处理实际的通信通信。8端系统资源相关概念端系统资源相关概念结点结点（Node）：在管理上独立的在管理上独立的物理机器物理机器；核核（N

7、ucleus）：用来用来管理管理结点的结点的机制机制；对象包对象包（Capsule）：对象的对象的执行环境执行环境；对象串对象串（Cluster）：受共管和被共操作的受共管和被共操作的对象集合对象集合。9客户基本客户基本工程对象工程对象客客 户户存存 根根客客 户户绑定器绑定器客户协客户协议对象议对象客户方客户方服务器基本服务器基本工程对象工程对象服务器服务器绑定器绑定器服务器服务器存存 根根服务器协服务器协议对象议对象服务器方服务器方截截-转器转器客户客户-服务器交互服务器交互10消息中间件产生消息中间件产生u传统通信必备条件传统通信必备条件发送和接收应用程序发送和接收应用程序同时在线同时在

8、线；通过网络能通过网络能同时通信同时通信，发送者和接受者需知，发送者和接受者需知道相互间程序的道相互间程序的调用接口调用接口。u实际情况：实际情况：应用程序并应用程序并不总是不总是同时运行；同时运行；网络网络并不总是可用的和可靠的；并不总是可用的和可靠的；在所有者域对应用程序的在所有者域对应用程序的改变改变，要求在其他，要求在其他域也作相应改变，不切实际。域也作相应改变，不切实际。消息中间件(MOM)11消息中间件定义消息中间件定义MOM（消息队列中间件消息队列中间件/通信中间件通信中间件）依据消息传）依据消息传送或消息队列的原理来工作。送或消息队列的原理来工作。MOM能够简化应用之间数据的传

9、输，提供能够简化应用之间数据的传输，提供可靠的、可靠的、跨平台跨平台的消息传输手段。的消息传输手段。MOM支持支持同步和异步同步和异步两种通信模式，其中两种通信模式，其中异步异步通信通信模式是基于模式是基于消息队列消息队列转发机制的。转发机制的。一般来说，一般来说，消息队列消息队列广泛采用广泛采用对等对等的分布式计算模的分布式计算模型来实现分布式计算中的型来实现分布式计算中的同步和异步同步和异步交互。交互。消息队列一般提供多协议支持、消息队列一般提供多协议支持、高端服务高端服务和其他系和其他系统管理服务，完成统管理服务，完成可靠的、可扩展可靠的、可扩展的异构环境中的的异构环境中的通信。通信。1

10、2消息消息消息实质上是一个由用户定义的消息实质上是一个由用户定义的数据结构数据结构，由，由头信头信息息和和体信息体信息组成。组成。头消息头消息是对消息结构的描述，对整条消息起是对消息结构的描述，对整条消息起控制作控制作用用，含消息的，含消息的属性属性及相关的系统信息，如及相关的系统信息，如消息标识消息标识、消息类型消息类型、目的队列名目的队列名、日期时间日期时间等；其中目的队等；其中目的队列名可表示成列名可表示成“队列名队列名队列管理器名队列管理器名”的形式的形式体信息体信息主要是消息的主要是消息的应用数据应用数据，是应用程序通信的，是应用程序通信的数据，其具体语义要由通信双方事先约定，对中间

11、数据，其具体语义要由通信双方事先约定，对中间件来说是一串毫无意义的件来说是一串毫无意义的二进制字节串二进制字节串。种类：种类：请求消息请求消息 应答消息应答消息 通知消息通知消息13消息中间件工作机理消息中间件工作机理应用之间以一系列消息的方式进行通信。在发送者和应用之间以一系列消息的方式进行通信。在发送者和接受者的传送过程中，为了避免在传递过程中消息被接受者的传送过程中，为了避免在传递过程中消息被丢失，丢失，消息保存在队列消息保存在队列中。中。MOM为消息接收者查看消息提供了一个为消息接收者查看消息提供了一个缓冲区域缓冲区域，应用把消息发送到与应用把消息发送到与接收者相关的队列接收者相关的队

12、列中，如果发送中，如果发送者想及时得到者想及时得到反馈反馈，它们就把接收返回消息的，它们就把接收返回消息的队列名队列名包含在包含在所有所有它们发送的消息中。它们发送的消息中。消息传递机制要消息传递机制要保证保证将发送者的消息传送到目的地。将发送者的消息传送到目的地。在消息传递中，应用程序之间不必须建立在消息传递中，应用程序之间不必须建立直接的联系直接的联系，从而实现消息传送的从而实现消息传送的异步性异步性。14消息中间件消息中间件消息中间件能够消息中间件能够简化简化应用之间数据的传输，提供应用之间数据的传输，提供可靠的可靠的、跨平台跨平台的消息传输手段，实现应用程序的消息传输手段，实现应用程序

13、之间的之间的协同协同。有两种基本的有两种基本的工作模型工作模型：消息队列消息队列消息传递消息传递（发布（发布-订阅）订阅）缺点：不支持程序控制的传递。缺点：不支持程序控制的传递。产品：东方通科技的产品：东方通科技的TongLINK/QTongLINK/Q、BEABEA的的elinkelink、DECDEC的的MessageQMessageQ、IBMIBM的的MQSeriesMQSeries、Microsoft Microsoft MSMQMSMQ等。等。15消息中间件产生消息中间件产生消息中间件一般把工业标准消息中间件一般把工业标准TCP/IP协议作为基础。协议作为基础。消息中间件还遵循消息中

14、间件还遵循X/Open的分布式事务处理模型，的分布式事务处理模型，适应于适应于分布式分布式计算环境多样化、用户数目规模化、业务逻辑计算环境多样化、用户数目规模化、业务逻辑复杂化的发展要求，实现消息复杂化的发展要求，实现消息位置无关性位置无关性、用户透明性用户透明性。NAPTCPIPX.25 SLIP PPP应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层16本地应用程序本地应用程序中中间间件件本地系统本地系统系系统统管管理理队队列列管管理理器器消息队列接口消息队列接口消息路由和排队消息路由和排队消息通道代理消息通道代理网络网络消息中间件体系结构消息中间件体系结构17消息中间件的功能消息

15、中间件的功能无连接无连接消息传递消息传递消息消息优先化优先化有保障有保障的消息传递的消息传递事务事务处理消息处理消息动态动态队列创建队列创建消息消息路由路由不同硬件系统的不同硬件系统的集成集成跨软件跨软件平台平台的支持的支持18Internet上实现数据库访问的方式上实现数据库访问的方式 公共网关接口公共网关接口CGI:Common Gateway Interface，它提供，它提供一个计算机程序同一个计算机程序同HTTP协议或者协议或者WWW服务的接口，也就是人服务的接口，也就是人机交互接口；有了它，服务器可以提供交互式的站点以代替过机交互接口；有了它，服务器可以提供交互式的站点以代替过去静

16、态的文本和图象。常使用去静态的文本和图象。常使用C/C+、DELPHI等进行编写。等进行编写。专用专用API:（Application Programming Interface,应用程序应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组例程的能力，而又无需发人员基于某软件或硬件得以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。访问源码，或理解内部工作机制的细节。JDBC与与ODBC:Java Data Base Connectivity,java数据库数据库连接）是一种用于执

17、行连接）是一种用于执行SQL语句的语句的Java API.ODBC API 是微是微软提供的基于软提供的基于windows平台，用于访问关系数据库的编程接口平台，用于访问关系数据库的编程接口.数据库引擎数据库引擎:是用于存储、处理和保护数据的核心服务是用于存储、处理和保护数据的核心服务 数据库访问中间件19数据库访问中间件数据库访问中间件在分布式系统中，支持应用程序和在分布式系统中，支持应用程序和本地或异地本地或异地的的同构同构或异构或异构数据源进行通信。数据源进行通信。通过提供一系列的通过提供一系列的编程接口编程接口，屏蔽不同网络协议，操，屏蔽不同网络协议，操作系统和数据库管理系统平台作系统

18、和数据库管理系统平台DBMS的差异，允许应的差异，允许应用程序用程序一致地一致地访问数据源。访问数据源。技术最成熟技术最成熟，应用，应用最广泛最广泛的一种中间件技术。的一种中间件技术。典型例子典型例子ODBCODBC。缺点：需要大量的数据通信。缺点：需要大量的数据通信。产品：产品：OracleOracle公司的公司的SQL ConnectSQL Connect、SybaseSybase公司的公司的Open ServerOpen Server、BEABEA公司的公司的WeblogicWeblogic和中科院软件所的和中科院软件所的DataAccessDataAccess等。等。20三层结构的缺陷

19、三层结构的缺陷对对连接连接没有充分利用没有充分利用对对重复重复的数据库操作没有优化的数据库操作没有优化远程访问远程访问不可靠不可靠 WWW Server数据存取中间件数据存取中间件业务规则业务规则本地复制本地复制RemoteDBMSServerDBMSJDBCClientClientAppletSQL21数据库访问中间件主要功能数据库访问中间件主要功能同时管理同时管理多个客户机多个客户机连接的多线程连接的多线程可以接收不同的可以接收不同的厂家的协议厂家的协议可以用一组管理数据操作的可以用一组管理数据操作的业务规则业务规则进行编程进行编程集中处理集中处理密集任务密集任务和将和将数据表达数据表达抽

20、象到最高层抽象到最高层分开分开客户机应用程序客户机应用程序与与数据库管理系统数据库管理系统可以可以异步异步提供当前数据表或行的状态给客户机提供当前数据表或行的状态给客户机22数据库访问中间件数据库访问中间件数据库访问中间件专门负责和完成对数据库数据库访问中间件专门负责和完成对数据库访问操作访问操作的优化的优化、用户、用户连接数的管理连接数的管理、保证访问的、保证访问的安全性和可安全性和可靠性靠性，以及实现应用对来自，以及实现应用对来自不同厂商不同厂商的数据库的访问的数据库的访问等，进而提高对数据库访问的等，进而提高对数据库访问的效率效率。简而言之，数据库访问中间件指一切简而言之，数据库访问中间

21、件指一切连接连接应用程序应用程序和和数据库数据库的软件。的软件。与一般的中间件一样，面向数据库的中间件允许开发与一般的中间件一样，面向数据库的中间件允许开发人员通过人员通过单一的单一的、定义良好的定义良好的API访问另一台计算机访问另一台计算机上的数据库资源。上的数据库资源。23数据库中间件访问方式数据库中间件访问方式直接访问直接访问应用程序像访问本地数据库一样可以直接访问和应用程序像访问本地数据库一样可以直接访问和更新位于远端的数据库。更新位于远端的数据库。数据库复制数据库复制客户端缓存客户端缓存服务器端缓存服务器端缓存24数据库访问中间件类型数据库访问中间件类型本地中间件本地中间件本地中间

22、件是为本地中间件是为特定的数据库特定的数据库设计的设计的提供提供最佳的最佳的访问性能。访问性能。当要改变数据库时，需要对应用程序进行当要改变数据库时，需要对应用程序进行很大的修改很大的修改。呼叫层接口呼叫层接口呼叫层接口为多个数据库提供了呼叫层接口为多个数据库提供了统一的界面统一的界面。把一般通用的接口呼叫转换成把一般通用的接口呼叫转换成任意的数据库本地语言任意的数据库本地语言，以，以便使对数据库发出请求的应用程序理解。便使对数据库发出请求的应用程序理解。数据库网关数据库网关完成不同数据库模型的完成不同数据库模型的转换转换，能提供对大型系统内部数据，能提供对大型系统内部数据的访问。的访问。25

23、几种常见数据库访问中间件几种常见数据库访问中间件ODBCOLE DBJDBC数据库引擎数据库引擎数据库网关数据库网关应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序nODBC驱动程序管理器驱动程序管理器可装载的可装载的驱动程序驱动程序OracleSQL ServerParadox其他其他26数据库访问中间件优点数据库访问中间件优点移植性好移植性好中间件中间件封装封装了各种与平台有关的细节，使更换操作系统和了各种与平台有关的细节，使更换操作系统和通信协议等底层的配置通信协议等底层的配置无需改变应用程序代码无需改变应用程序代码。集成方便集成方便能非常容易地集成到应用开发环境中，能非常容易地集成

24、到应用开发环境中，无需大的代码改动无需大的代码改动。易于扩充易于扩充局部改进和整体升级只要保持局部改进和整体升级只要保持对外接口不变对外接口不变就不会影响到就不会影响到系统的其他部分，在功能上对应用程序实现了系统的其他部分，在功能上对应用程序实现了透明性透明性。使用简单使用简单对各种数据源使用对各种数据源使用统一的访问方式统一的访问方式，降低了用户参与程度。，降低了用户参与程度。27一种数据库访问中间件原型的构造方法一种数据库访问中间件原型的构造方法DB DB DB DB 客户客户客户客户远远程程访访问问模模块块安安全全控控制制模模块块连接管理模块连接管理模块操作评价模块操作评价模块客户交互模

25、块客户交互模块缓冲区缓冲区中间件中间件28事务事务一个完整的事务是指一个一个完整的事务是指一个程序或程序段程序或程序段，在一个或多，在一个或多个资源上为完成某些功能的执行过程。个资源上为完成某些功能的执行过程。事务处理事务处理涉及操作系统、文件系统、编译语言、数据涉及操作系统、文件系统、编译语言、数据通信、数据库管理系统、应用软件等，是一个相当艰通信、数据库管理系统、应用软件等，是一个相当艰巨的任务，但是工作的任务可以通过巨的任务，但是工作的任务可以通过事务管理系统事务管理系统来来简化，可大大减少事务管理系统应用所需的编程量。简化，可大大减少事务管理系统应用所需的编程量。系统中的所有事务由一个

26、系统中的所有事务由一个事务管理系统事务管理系统所管理，事务所管理，事务开始操作时被赋予一个唯一的开始操作时被赋予一个唯一的标识符标识符TID，在一个事，在一个事务的生命周期内此标识由事务管理系统唯一标识一个务的生命周期内此标识由事务管理系统唯一标识一个事务。事务。交易中间件29事务管理系统事务管理系统应用程序（应用程序（AP）资源管理器资源管理器（RM）通信资源通信资源管理器管理器（CRM）事务管理器事务管理器（TM）TM APIXA+XARM APICRM APITCP/IP30交易中间件交易中间件TPM在开放系统环境下提供保证交易在开放系统环境下提供保证交易完整性完整性和数据和数据一致一致

27、性性的一种环境平台。的一种环境平台。针对复杂环境下分布式应用的针对复杂环境下分布式应用的速度速度和和可靠性可靠性要求而要求而实现的。实现的。事务是对事务是对共享的系统资源共享的系统资源所完成的一件工作，它通所完成的一件工作，它通常是由一系列操作所组成。事务必须具有常是由一系列操作所组成。事务必须具有ACIDACID（原（原子性、一致性、隔离性、耐久性）属性。子性、一致性、隔离性、耐久性）属性。TPMTPM通过通过APIAPI向用户提供了一系列的服务，可简化应向用户提供了一系列的服务，可简化应用开发。用开发。产品：产品：BEABEA公司的公司的TuxeboTuxebo、IBMIBM公司的公司的CICSCICS和东方通和东方通科技公司的科技公司的TongEASYTongEASY等。等。31交易中间件作用交易中间件作用提供提供高效高效的处理能力的处理能力简化简化应用系统开发应用系统开发可以有效完成可以有效完成多服务进程多服务进程和和负载均衡负载均衡能保证分布式交易的能保证分布式交易的完整性完整性提高系统的提高系统的容错容错能力能力减少系统的运行、维护减少系统的运行、维护工作量工作量32交易中间件功能交易中间件功能进程进程管理管理交易交易优先级优先级管理管理数据数据传输传输均衡均衡负载负载权限权限控制、安全管理控制、安全管理