Web Services 及其技術(shù)（上）

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Web Services 及其技術(shù)（上）

 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Web Service）是基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用程序的基本構(gòu)造模塊，而這些程序是以平臺(tái)、對(duì)象模板和多語言方式構(gòu)建的。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是建立在象HTTP和XML之類的開放的Internet 標(biāo)準(zhǔn)之上的，并且由此形成了可編程網(wǎng)絡(luò)理念的基礎(chǔ)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用模型

這篇文章詳細(xì)講述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及為其提供支持的技術(shù)，這些技術(shù)能確保服務(wù)被集成到應(yīng)用程序里去。同時(shí)本文將講述新的Microsoft.NET框架及其對(duì)生成和使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的支持。

現(xiàn)在開發(fā)中最緊迫的問題是應(yīng)用程序的集成化：運(yùn)行在不同操作系統(tǒng)上的不同的應(yīng)用程序，通常是由不同編程語言對(duì)象模板建立的，獲取這些程序然后把它們轉(zhuǎn)化為易于使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。建立在象HTTP和XML之類開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接受了這項(xiàng)挑戰(zhàn)。

但是只支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是不夠的，我們必須有途徑來生成、部署、擴(kuò)展和維護(hù)這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這正是Microsoft.NET框架要解決的問題。

　　圖2 Microsoft.NET Framework體系結(jié)構(gòu)

下面筆者將介紹網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及Microsft.NET框架的組件，包括通用運(yùn)行語言（Common Language Runtime）、服務(wù)框架和用于建立、集成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的程序模板。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)一覽

通常說來，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)只是一個(gè)作為服務(wù)發(fā)行的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序。換句話說，它是可通過URL定位的自動(dòng)將信息返回到需要它的客戶端那里的一種資源。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)一個(gè)重要的特點(diǎn)是客戶不需要知道一種服務(wù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的。在本文中，筆者將向你解釋網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如何把基于組件技術(shù)的最好的方面結(jié)合在一起，并且介紹與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通信所需的基本框架。

同組件一樣，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供“黑匣子”函數(shù)，它可以被多次用而不用關(guān)心此服務(wù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)還提供被稱為契約的精確定義的接口，此接口描繪了所提供的服務(wù)。開發(fā)人員可以將遠(yuǎn)程服務(wù)、本地服務(wù)和定制代碼組合在一起集成到應(yīng)用程序中。例如，某公司可以使用如下服務(wù)組建一個(gè)在線商店：微軟護(hù)照（Passport）服務(wù)用來驗(yàn)證用戶身份、第三方個(gè)人化服務(wù)用來使網(wǎng)頁匹配每一個(gè)用戶的參數(shù)、信用卡處理服務(wù)、銷售稅服務(wù)、對(duì)每個(gè)運(yùn)輸公司的包裹跟蹤服務(wù)，鏈接公司內(nèi)部庫存管理程序的內(nèi)部目錄服務(wù)以及少量定制代碼，以使他們的商店能脫穎而出。圖1顯示的模型說明了為生成分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序應(yīng)怎樣鏈接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

然而，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與現(xiàn)在的組件技術(shù)并不相同，它不使用需要在服務(wù)器和客戶機(jī)有明確的、同類型基本構(gòu)架的具體對(duì)象模型協(xié)議，例如DCOM、RMI或IIOP。盡管與具體組件技術(shù)緊密結(jié)合的實(shí)現(xiàn)在一個(gè)受控的環(huán)境中能很好地被接受，但它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)環(huán)境中變得不切實(shí)際。因?yàn)橐粋€(gè)集成商業(yè)程序的參與者會(huì)發(fā)生變化，隨著時(shí)間的推移，技術(shù)也在變化，所以在所有參與者間確保一個(gè)單一的、統(tǒng)一的體系架構(gòu)就變得十分困難。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)采取了另外一種途徑，它使用普便存在的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行通信，如HTTP和XML。支持這些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的任何系統(tǒng)都支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

而且，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約描述的是以術(shù)語報(bào)文形式提供的服務(wù)，這些服務(wù)是由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生成和接受的，而并不描述服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的。通過把重點(diǎn)放在報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模板對(duì)語言、平臺(tái)和對(duì)象模板變得完全透明。這樣，用任何一套編程語言、對(duì)象模型和平臺(tái)的完全特性集，都可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以在任何平臺(tái)上，被任何應(yīng)用程序所使用。只要用于解釋服務(wù)容量、報(bào)文序列和所期望協(xié)議的契約得到認(rèn)同，那么所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)用戶就可相互不同，而不會(huì)影響會(huì)話另一端的應(yīng)用程序。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模板對(duì)最小體系架構(gòu)的要求很低，目的是確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在使用任何技術(shù)和編程語言的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)和訪問。對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)互用性的解決可以只依靠網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。然而，為了使應(yīng)用程序更容易使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，簡(jiǎn)單地通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是不夠的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使用者依靠標(biāo)準(zhǔn)的方式（如XML）表示數(shù)據(jù)和命令、表示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約、算出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所提供的容量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)才會(huì)更加容易使用。

XML是定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)展的用于提供命令和典型數(shù)據(jù)的語言的明智選擇。雖然為表示命令和典型數(shù)據(jù)可以定義使用其它技巧（比如編碼為一種查詢字符串）的規(guī)則，但XML被專門設(shè)計(jì)為描述數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)元語言。簡(jiǎn)單對(duì)象存取協(xié)議（SOAP）是以一種可擴(kuò)展的方式使用XML表示數(shù)據(jù)和命令的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可選擇用SOAP決定報(bào)文的格式。

XML是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約的一種常用技術(shù)。服務(wù)契約語言(SCL)是記錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約的XML語法。由于SCL是基于XML的，所以對(duì)開發(fā)者和開發(fā)工具來說，它更容易生成并解釋契約。

圖3 Services Framework類庫

Disco規(guī)范為服務(wù)提供者發(fā)布網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約和相應(yīng)的機(jī)制描述了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方式，這將使開發(fā)者或開發(fā)工具可找到契約文獻(xiàn)。

象SOAP、SCL和Disco這樣的標(biāo)準(zhǔn)有助于開發(fā)者，因?yàn)樗鼈儾恍枰靼缀蛯?shí)現(xiàn)所使用的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的訪問方式。支持這些標(biāo)準(zhǔn)的更好的、已充分測(cè)試的、高性能的體系架構(gòu)將由開發(fā)平臺(tái)提供，這會(huì)大大簡(jiǎn)化整個(gè)開發(fā)過程。

Microsoft.NET Framework

Microsoft.NET框架的目的是使你更容易建立網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。圖2顯示了Microsoft.NET框架的體系結(jié)構(gòu)。建立在操作系統(tǒng)最上層的服務(wù)，是管理運(yùn)行代碼需求的Common Language Runtime，這些代碼可以用任何現(xiàn)代編程語言所編寫。Runtime提供了許多服務(wù)，這些服務(wù)有助于簡(jiǎn)化代碼開發(fā)和應(yīng)用程序的開發(fā)，同時(shí)也將提高應(yīng)用程序的可靠性。.NET Framework包括一套可被開發(fā)者用于任何編程語言的類庫。在此之上是許多應(yīng)用程序模板，這些模板為開發(fā)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供了高級(jí)組件和服務(wù)，下面筆者將逐層描述。

Common Language Runtime

運(yùn)行語言(Runtime)可以調(diào)用并運(yùn)行任何編程語言所寫的代碼。以運(yùn)行為目標(biāo)的代碼被稱為受控（Managed）代碼，受控代碼只是意味著在內(nèi)部可執(zhí)行代碼與自身代碼存在已經(jīng)定義好的合作契約。對(duì)于生成對(duì)象、調(diào)用方法等這樣的任務(wù)，被委托給了運(yùn)行語言，這使得運(yùn)行語言能為可執(zhí)行代碼增加額外的服務(wù)。

運(yùn)行語言具有交叉語言集成、自描述組件、簡(jiǎn)單配制、版本化以及集成安全服務(wù)等特點(diǎn)。

運(yùn)行語言使用一種能表達(dá)大部分現(xiàn)代編程語言語義的通用類型系統(tǒng)，該通用類型系統(tǒng)定義了一套標(biāo)準(zhǔn)類型及生成新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則。運(yùn)行語言知道怎樣生成、執(zhí)行這些類型。編譯器和解釋器使用運(yùn)行語言服務(wù)來定義類型、管理對(duì)象、進(jìn)行方法調(diào)用。

類型系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目的是使多種語言能深度集成。用一種語言所寫的代碼能繼承用另一種語言所寫的類，用一種語言所寫的代碼拋出的異常能被用另一種語言寫的代碼所捕獲，象調(diào)試之類的操作會(huì)在完全封閉下進(jìn)行，而不用考慮代碼編寫所用的語言。這就意味著編寫可重用類庫的開發(fā)者，不再需要為每一種編程語言或編譯器生成一個(gè)版本，并且使用類庫的開發(fā)者也將不再受到他們所使用的編程語言開發(fā)庫的限制。

自描述組件簡(jiǎn)化了開發(fā)和配制，并提高了系統(tǒng)的可靠性。許多由運(yùn)行語言提供的服務(wù)是由元數(shù)據(jù)及用于補(bǔ)充可執(zhí)行代碼的信息所驅(qū)動(dòng)。因?yàn)樗械男畔⒍純?chǔ)存在一起，只有可執(zhí)行的代碼才被稱為自描述組件。

自描述組件的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，使用它們并不需要其它文件。類的定義不需要單獨(dú)的頭文件；通過檢查元數(shù)據(jù)對(duì)類的定義可以從組件自身獲得。跨語言或過程邊界訪問組件并不需要各自的IDL文件、類型文件或proxy/stubs；所必需的信息已存在于元數(shù)據(jù)之中。最主要的是，由于元數(shù)據(jù)是在編譯過程中由源代碼生成，并與可執(zhí)行代碼儲(chǔ)存在一起，因此，它將永遠(yuǎn)和可執(zhí)行部分同步。

除了改善對(duì)單個(gè)組件的配置，Microsft .NET框架定義了一個(gè)應(yīng)用程序配置模板，以解決定制應(yīng)用程序安裝和DLL版本化（通常被稱為“DLL Hell”）這一復(fù)雜過程的問題，運(yùn)行語言提供了支持這個(gè)模板的服務(wù)。

Microsft.NET框架引入了組合體的概念。一個(gè)組合體是一組資源和類型，并包括有關(guān)這些資源和類型的元數(shù)據(jù)，也就是被作為一個(gè)單元配置的。元數(shù)據(jù)被稱為組合體的名單，它包含象類型和資源表之類能被組合體外看得見的信息，這個(gè)名單也包括有關(guān)從屬關(guān)系之類的信息，例如組合體建立時(shí)的版本號(hào)。開發(fā)人員可以指定版本策略，以指示運(yùn)行語言是否裝入系統(tǒng)上已安裝的依賴于組合體的最新版本，裝入一指定版本，或在編譯時(shí)使用的版本。

某軟件組件的多個(gè)拷貝可以存在于同樣的操作系統(tǒng)上，然而，通常只有其中的一個(gè)拷貝能被操作系統(tǒng)注冊(cè)、調(diào)入內(nèi)存并執(zhí)行。對(duì)系統(tǒng)來說，定位和調(diào)入內(nèi)存的策略是全局性的。.NET Framework Common Language Runtime增加了所必須的體系架構(gòu)以支持管理組件定位和調(diào)入的每個(gè)應(yīng)用程序策略，這通常被稱為并行配置。

組合體可以被一個(gè)應(yīng)用程序私有，或被多個(gè)應(yīng)用程序共享。一個(gè)組合體的多個(gè)版本可以同時(shí)配置在同一臺(tái)機(jī)器上。應(yīng)用程序的配置信息定義了應(yīng)到何處去查找組合體，這樣，Runtime就能為同時(shí)運(yùn)行的兩個(gè)不同的應(yīng)用程序裝入到同一組合體的不同版本中，消除了由組件版本的不兼容性引起的問題，提高了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。如果必要，管理員可以為配置時(shí)的組合體增加配置信息。

因?yàn)榻M合體是自描述的，所以并不需要在系統(tǒng)上進(jìn)行注冊(cè)。應(yīng)用程序的配置簡(jiǎn)單到了只需將文件拷貝到目錄中即可（如果為了使應(yīng)用程序能夠運(yùn)行，必須安裝未經(jīng)組織過的組件的話，情況會(huì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)）。配置信息保存在可被任何文本編輯器編輯的XML文件中。

最后，運(yùn)行語言也提供完整的、普遍深入的安全服務(wù)，以確保未經(jīng)授權(quán)的用戶不能訪問機(jī)器上的資源，并且代碼不會(huì)執(zhí)行未經(jīng)允許的動(dòng)作。這就提高了系統(tǒng)整體的安全性和可靠性。由于運(yùn)行語言用于裝入代碼、生成對(duì)象、執(zhí)行方法調(diào)用，所以當(dāng)受控代碼裝入內(nèi)存并執(zhí)行時(shí)，運(yùn)行語言能進(jìn)行安全檢查，從而強(qiáng)化安全策略。

Microsft.NET框架不僅規(guī)定代碼訪問安全機(jī)制，還規(guī)定基于角色的安全機(jī)制。通過代碼訪問安全機(jī)制，開發(fā)人員能為應(yīng)用程序指定完成工作所必需的權(quán)限。例如，程序或許需要寫文件或訪問環(huán)境變量的權(quán)力。這類信息和有關(guān)代碼標(biāo)志的信息一起存儲(chǔ)在配置級(jí)上。當(dāng)代碼裝入內(nèi)存并執(zhí)行方法調(diào)用時(shí)，運(yùn)行語言將驗(yàn)證是否能給予代碼所要求的權(quán)限。如果不能，將記錄一條安全沖突信息。給予權(quán)限的策略，被稱之為信任策略，是由系統(tǒng)管理員建立的，并且是建立在關(guān)于代碼的證據(jù)基礎(chǔ)之上。比如：代碼是誰發(fā)布的，是從什么地方獲得的，以及在組合體中找到的代碼標(biāo)志和它要求的權(quán)限。開發(fā)人員可以指定他們具體的權(quán)限，以防止其它人惡意使用他們的代碼。如果所需要的權(quán)限依賴直到運(yùn)行時(shí)刻才會(huì)知道的信息，那么就可寫入綱領(lǐng)性的安全檢查。

除了代碼訪問安全機(jī)制，運(yùn)行語言還支持基于角色的安全機(jī)制。基于角色的安全機(jī)制建立同代碼訪問安全機(jī)制一樣的權(quán)限模板，只是這些權(quán)限是建立在用戶的身份之上，而不是建立在代碼的標(biāo)志之上。角色表明了用戶所屬的類，并且可以在開發(fā)和配置階段定義。給予權(quán)限的策略被分配到每個(gè)預(yù)定義的角色。在運(yùn)行時(shí)刻，用戶的身份被確定，代碼將代表這個(gè)身份運(yùn)行。運(yùn)行語言決定用戶是哪個(gè)角色的成員，然后給予基于這個(gè)角色的權(quán)限。

在查看Microsft.NET框架的可編程模板前，先看一下它所提供的服務(wù)。

服務(wù)框架

正如我們從圖2所看到的那樣，在Common Language Runtime之上是服務(wù)框架（Services Framework），此框架提供能被任何現(xiàn)代編程語言所調(diào)用的類。所有的類都遵循一套命名和設(shè)計(jì)方針，從而大大減小了開發(fā)人員學(xué)習(xí)過程中的難度。

圖3顯示了服務(wù)框架中的一些主要類庫?？蚣馨ㄒ惶组_發(fā)人員希望在標(biāo)準(zhǔn)語言庫中存在的基類庫，例如：集合、輸入/輸出、字符串及數(shù)據(jù)類。另外，基類庫提供訪問操作系統(tǒng)服務(wù)如圖畫、網(wǎng)絡(luò)、線程、全球化和加密的類。服務(wù)框架也包括數(shù)據(jù)訪問類庫及開發(fā)工具，如調(diào)試和剖析服務(wù)等。