基于Web服务的特定领域软件体系结构及其关键技术研究

论文摘要

作为构建柔性的大规模分布式企业级系统的一种新的工具，以Web服务为基础的面向服务软件体系结构（SOA）扮演着越来越重要的角色，其开发方法和建模研究正成为软件工程领域一个新的热点问题。其中，定义面向服务的软件体系结构是研究、开发与集成分布的、自治的Web服务的基础。 鉴于面向服务软件体系结构的研究与应用尚不成熟、概念也不统一、更缺少以服务为首要建模元素的可操作体系结构构造、描述和建模方法等不足的现状，本文对面向Web服务的领域体系结构的研究现状和发展趋势进行了系统的分析和探讨，围绕其中的几个关键技术，包括构建面向Web服务的软件体系结构模型，使用UML为面向Web服务的软件体系结构建模，使用XML定义面向服务体系结构，以及支持QoS约束的Web服务智能发现方法、优化技术和集成框架等几个方面进行了深入的研究，取得主要研究成果如下： （1） 综述了Web服务的基本概念和软件体系结构的主要描述，并从解决软件体系结构驱动的Web服务软件开发和建模角度出发，介绍了一种基于交互与集成的Web服务形式化描述，给出了软件体系结构的一个新定义。 （2） 提出了一种基于Web服务软件体系结构的领域系统构造过程，对其主要元素角色、操作、服务构件和服务构件类等进行了较为详细的描述，并从服务构件交互与集成的角度分析了服务构件的组合语义。鉴于Web服务是一个无状态服务，给出了一种Web服务与网格技术相融合机制，并使用BPEL4WS来组合网格服务的高层体系结构。 （3） 提出了一种基于Web服务的领域服务原型系统的快速模型驱动建模框架。从服务构件的概念和标准UML 2.0的建模构造出发，给出了一个综合的服务软件建模过程。在此基础上，讨论了模型驱动的Web服务的特性描述，重点是介绍一种基于UML扩充机制的面向Web服务描述语言（WSDL）的建模技术。通过一个流通领域的面向服务ERP系统的实际建模，展示了所提方法的切实可行性。 （4） 提出了一种新的基于XML的用来描述服务软件体系结构的体系结构描述语言WS-XADL。WS-XADL规约采用XML作为元语言，集成了相关的UML 2.0 Profile规则、OCL语言和MSC表示法，除具备传统的ADL描述软件系统高层结构的能力，还为定义服务的交互集成模式和把服务映射到目标构件配置提供了建模元素。讨论了一个三阶段的软件体系结构迭代改进过程，该过程把服务视为首要的类建模元素，并认为服务是横切体系结构的方面，通过解除服务模型和来自目标构件配置实现之间的耦合，可实现相同服务集的多种不同体系结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 图表目录
• 缩略词表
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 Web服务的基本概念
• 1.2.1 Web服务的不同描述
• 1.2.2 Web服务的形式化定义
• 1.3 Web服务的相关技术规范
• 1.3.1 XML和XML Schema
• 1.3.2 SOAP协议
• 1.3.3 UDDI协议
• 1.3.4 WSDL语言
• 1.3.5 BPEL4WS业务流程执行语言
• 1.4 软件体系结构概述
• 1.4.1 软件体系结构的有关定义
• 1.4.2 特定领域软件体系结构DSSA
• 1.4.3 软件体系结构的风格、模式和框架
• 1.4.4 软件体系结构描述语言
• 1.5 Web服务的特定领域软件体系结构相关研究基础与进展
• 1.6 研究的主要内容
• 1.7 论文的结构和组织
• 第2章 面向Web服务的领域软件体系结构模型
• 2.1 引言
• 2.2 Web服务的领域系统构造过程
• 2.3 角色和操作
• 2.3.1 角色和角色类
• 2.3.2 角色模型
• 2.3.3 操作
• 2.4 Web服务构件和构件类
• 2.4.1 Web服务构件
• 2.4.2 Web服务构件类
• 2.5 组合Web服务构件
• 2.5.1 Web服务构件组合的相关定义
• 2.5.2 Web服务构件的交互语义
• 2.6 基于BPEL4WS的网格服务组合体系结构
• 2.6.1 网格服务
• 2.6.2 网格服务组合的参考体系结构
• 2.7 小结
• 第3章 面向Web服务的软件体系结构建模
• 3.1 引言
• 3.2 面向Web服务建模的需求
• 3.2.1 面向服务体系结构的建模需求分析
• 3.2.2 基于Web服务的企业服务建模原型系统
• 3.3 面向服务体系结构建模
• 3.3.1 面向服务体系结构的建模过程和方法
• 3.3.2 统一建模语言（UML）及其UML Profile
• 3.3.3 模型驱动体系结构（MDA）
• 3.4 模型驱动的Web服务的特性描述
• 3.5 一种面向WSDL的UML Profile
• 3.5.1 WSDL建模的关键问题
• 3.5.2 WSDL的层次结构
• 3.5.3 WSDL的建模过程
• 3.5.4 WSDL的特性描述元素
• 3.5.5 WS-I规则的结构特性描述
• 3.6 小结
• 第4章 基于XML的面向Web服务体系结构描述语言WS-XADL
• 4.1 引言
• 4.2 Web服务体系结构的建模表示和系统化开发过程
• 4.2.1 Web服务构件表示
• 4.2.2 Web服务体系结构的系统化开发过程
• 4.3 一种面向Web服务的可视化体系结构描述语言WS-XADL
• 4.4 面向Web服务体系结构模型的应用场景—GELCS案例研究
• 4.5 使用XML定义WS-XADL的主要元素
• 4.5.1 角色
• 4.5.2 服务
• 4.5.3 构件和构件类
• 4.5.4 组合服务
• 4.6 面向Web服务体系结构的软件开发
• 4.6.1 服务获取
• 4.6.2 软件体系结构描述
• 4.6.3 软件体系结构求精和重构
• 4.7 横切Web服务的方面
• 4.8 相关工作
• 4.9 小结
• 第5章 Web服务的有效发现中间件
• 5.1 引言
• 5.2 Agent驱动的Web服务
• 5.2.1 Agent和Web服务集成
• 5.2.2 语义Web服务
• 5.3 基于多Agent的语义Web服务智能检索框架MASWEM
• 5.3.1 MASWEM的体系结构
• 5.3.2 MASWEM的组件及其功能描述
• 5.4 应用示例
• 5.5 小结
• 第6章 支持QoS约束的Web服务选择和组合优化模型
• 6.1 引言
• 6.2 Web服务的查询模式
• 6.2.1 Web服务查询模式的体系结构
• 6.2.2 关系到抽象操作的映射
• 6.2.3 抽象操作表示
• 6.2.4 抽象操作的匹配类型
• 6.3 基于遗传算法的Web服务查询优化方法描述
• 6.3.1 计算组合服务的QoS
• 6.3.2 Web服务等级
• 6.3.3 目标函数和约束条件
• 6.3.4 使用遗传算法的搜索策略
• 6.3.5 动态适应度函数
• 6.3.6 适应度函数的拉伸方法
• 6.4 原型系统的实现和仿真
• 6.4.1 原型系统的实现
• 6.4.2 仿真和性能评价
• 6.5 相关工作
• 6.6 小结
• 第7章 面向Web服务的特定领域软件协同集成框架
• 7.1 引言
• 7.2 应用集成框架模型WSEIFCW
• 7.2.1 服务协议栈
• 7.2.2 体系结构
• 7.3 特定领域服务协同标识语言DSSIML
• 7.3.1 服务描述
• 7.3.2 服务发现
• 7.3.3 服务集成
• 7.4 WSEIFCW支撑平台的实现与应用
• 7.5 小结
• 第8章 结束语
• 8.1 论文的主要贡献
• 8.2 论文的创新之处
• 8.3 进一步工作的展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文和著作与完成的科研项目