SOA的十大技術(shù)理論體系

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實(shí)踐論認(rèn)為：從實(shí)踐提升到理論，再由理論指導(dǎo)實(shí)踐，由此向前發(fā)展。目前SOA的發(fā)展的情況正是如此，通過不少實(shí)踐，SOA的模型己經(jīng)被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，目前是正需要進(jìn)一步總結(jié)上升到理論的時(shí)候了。

當(dāng)前國內(nèi)要發(fā)展SOA主要有三方面工作：方法、工具和環(huán)境。方法是工程技術(shù)，由基礎(chǔ)理論來指導(dǎo)提出的。所以一門科學(xué)必需要包括：認(rèn)知科學(xué)（哲理）、工程技術(shù)和方法、最后是理論。

架構(gòu)的演化過程

SOA是從面向?qū)ο?、?gòu)件架構(gòu)等逐步發(fā)展完善，且相互依托、相互補(bǔ)充、又各自適應(yīng)不同范圍，因此在討論SOA理論時(shí)，要了解它是如何演化過程來，繼承了哪些理論體系，其適應(yīng)度如何。

結(jié)構(gòu)編程方法

40年前國際上發(fā)生了"軟件危機(jī)"，如IBM公司開發(fā)一個(gè)操作系統(tǒng)，或美國的航空公司開發(fā)飛機(jī)訂票系統(tǒng)，都花費(fèi)了上千人數(shù)年的工作量。它開發(fā)周期長、而開發(fā)出來的產(chǎn)品卻是錯(cuò)誤很多，難以維護(hù)和適應(yīng)修改。

正在此時(shí)，一位荷蘭的物理家E.W.Dijkstra提出了一種"結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法"，他認(rèn)為：人的智力是有限的，采用數(shù)學(xué)或物理學(xué)的思維方法，用枚舉、抽象、歸納、類比等思維方式簡化問題。

由于我也是數(shù)學(xué)系畢業(yè)的，我拜讀了他的所有論文，就編寫一本著作《編程方法學(xué)》。用此方法擴(kuò)展到軟件設(shè)計(jì)中時(shí)，稱為"結(jié)構(gòu)化分析和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)(SASD)"。

所謂"結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法"，就是基于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的早期藍(lán)本，側(cè)重於解決程序正確性的編程的方法，以此為基礎(chǔ)建立了軟件工程這門學(xué)科，建立了編程的基礎(chǔ)理論體系，也是第一個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

"面向?qū)ο?的可重用理論

我們都知道由面向?qū)ο蟀l(fā)展到面向構(gòu)件，由面向構(gòu)件再發(fā)展到面向服務(wù)，因此它們的認(rèn)知觀和基礎(chǔ)理論都是息息相關(guān)的。

解決大型軟件的開發(fā)效率和質(zhì)量除了要解決編程的正確性外，還必需解決開發(fā)周期長、復(fù)用性差、成本高、文檔多以及難以適應(yīng)系統(tǒng)演化等問題，這些問題十多年來仍舊困惑著這門學(xué)科，"軟件危機(jī)"仍未解決。

人們的知識(shí)是從一個(gè)定理、一個(gè)原理逐步積累起來的，社會(huì)是依靠知識(shí)的不斷積累發(fā)展的。然而編制軟件每次卻都是從零開始，這是造成"軟件危機(jī)"的根本原因。由此提出了編程工作是否也可以重用以前成功的經(jīng)驗(yàn)和程序呢？整整經(jīng)過十多年的探索，到七十年代才獲得成功。

我曾經(jīng)用此方法設(shè)計(jì)了一個(gè)大型操作系統(tǒng)，這套方法和理論在產(chǎn)品開發(fā)和科研領(lǐng)域方面用得很多，因此我稱它為第二個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

面向構(gòu)件和架構(gòu)

鑒于面向?qū)ο蟮娜毕?，三位面向?qū)ο蟮牡旎寺?lián)合起來，創(chuàng)建了UML統(tǒng)一建模語言。UML為軟件開發(fā)和SOA的產(chǎn)生起到奠基和里程碑的作用。

UML主要理論成果是：統(tǒng)一面向?qū)ο蟮幕靖拍?，并引進(jìn)了許多新的概念，認(rèn)為軟件開發(fā)的過程實(shí)質(zhì)上是從抽象的模型逐步細(xì)化，過渡到具體的實(shí)現(xiàn)，其中間的每個(gè)階段都是實(shí)現(xiàn)了某一抽象模型，UML為此提供了建立模型的工具。

用直覺的圖形來建立模型，從此軟件專家就有了自己的工具，正如音樂家有了五線譜工具那樣。為適應(yīng)軟件的多變性，提供了演化的概念。

實(shí)際上此建模理論是第三個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系，它為演化到構(gòu)件和架構(gòu)概念奠定基礎(chǔ)理論模型。

由于工程上的實(shí)施缺乏開發(fā)規(guī)范，在技術(shù)上要求開發(fā)人員的素質(zhì)較高，很少見到真正運(yùn)用UML的方法于實(shí)際的工程開發(fā)應(yīng)用軟件中，最大的問題是被開發(fā)出來的軟件難以演化，而軟件要能適應(yīng)變化是客觀存在的。

為此發(fā)展出單純重用的"構(gòu)件和架構(gòu)"技術(shù)及其理論體系。在1998年日本京都召開的"基于構(gòu)件的軟件開發(fā)(CBSD)"國際專題學(xué)術(shù)會(huì)議上，一致認(rèn)為軟件開發(fā)技術(shù)離不開構(gòu)件和體系結(jié)構(gòu)。軟件體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)簡稱"架構(gòu)"。

在此之前的軟件架構(gòu)都采用層次結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，直到分布式系統(tǒng)提出了用戶端/服務(wù)器模式后，才產(chǎn)生對(duì)架構(gòu)的研究，出現(xiàn)了構(gòu)件和架構(gòu)，也就是第四個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)為軟件的架構(gòu)和框架建立了扎實(shí)的基礎(chǔ)理論，軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)的高級(jí)抽象，體現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)思想。反映了系統(tǒng)開發(fā)中最早的決策，明確了系統(tǒng)有哪幾部分組成，它們之間是如何交互的；進(jìn)一步影響到資源的配置、團(tuán)隊(duì)的組織以及產(chǎn)品的質(zhì)量。系統(tǒng)的成敗也在于體系結(jié)構(gòu)。

三層體系結(jié)構(gòu)分布式系統(tǒng)

三層體系結(jié)構(gòu)是由二層結(jié)構(gòu)的胖終端中的應(yīng)用構(gòu)件獨(dú)立出來組成了應(yīng)用層。為解決分布式系統(tǒng)中的各種潛在復(fù)雜性，提出了中間件技術(shù)及其理論，稱為第五個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

八年前我的最后一位博士生王文軍的學(xué)位論文是《分布式系統(tǒng)的聯(lián)邦結(jié)構(gòu)》，即面向服務(wù)的架構(gòu)，但未被應(yīng)用和發(fā)展。而兩年前IBM公司提出SOA后卻很快被廣泛接受，其原因可從客觀需求上和技術(shù)成熟度上三方面來敘述：

其一，客觀上需要，隨著網(wǎng)絡(luò)普及化，用戶越來越迫切需要將現(xiàn)有多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)集成，以能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的信息處理功能。如電子商務(wù)的供應(yīng)鏈、智能交通、電子政務(wù)、數(shù)字地球等已是本世紀(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)。Gartner預(yù)計(jì)，到2008年基于件產(chǎn)品將占領(lǐng)70%的市場份額。

其二，面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件架構(gòu)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)已趨向成熟，發(fā)展到統(tǒng)一建模語言，提供建模工具。中間件集群理論己趨向成熟，并提出了中間件Inter Bus技術(shù)。

其三，瀏覽器技術(shù)普及，己成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，奠定了SOA的基礎(chǔ)理論和技術(shù)規(guī)范，由此已是水到渠成，使SOA拙壯成長。

SOA在實(shí)現(xiàn)中的組成部分

SOA的體系結(jié)構(gòu)仍舊是三層或N層結(jié)構(gòu)，但對(duì)異構(gòu)平臺(tái)各層之間的聯(lián)系，不是用CORBA、J2EE或.NET的方式，而且用WBDL和SOAP來實(shí)現(xiàn)，它們的概念簡單統(tǒng)一。

目前都是采用嵌入ESB企業(yè)服務(wù)總線的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，ESB是一個(gè)中間件群，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)接口、各種中間件以及松耦合的三個(gè)方面功能，因此稱它為第六個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

另外，普遍采用BPEL（業(yè)務(wù)過程執(zhí)行語言）來描述用戶需求，由BPM（業(yè)務(wù)過程管理平臺(tái)）來解釋執(zhí)行，構(gòu)成了第七個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論。

SOA的主要優(yōu)點(diǎn)

1. 利用現(xiàn)有的資產(chǎn)。方法是將這些現(xiàn)有的資產(chǎn)包裝成提供企業(yè)功能的服務(wù)。組織可以繼續(xù)從現(xiàn)有的資源中獲取價(jià)值，而不必重新從頭開始構(gòu)建。

2. 更易于集成和管理復(fù)雜性。將基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)發(fā)生的改變所帶來的影響降到最低限度。因?yàn)閺?fù)雜性是隔離的，當(dāng)更多的企業(yè)一起協(xié)作提供價(jià)值鏈時(shí)，這會(huì)變得更加重要。

3. 更快地整合現(xiàn)實(shí)。通過利用現(xiàn)有的構(gòu)件和服務(wù)，可以減少完成軟件開發(fā)生命周期所需的時(shí)間。這使得可以快速地開發(fā)新的業(yè)務(wù)服務(wù)，并允許組織迅速地對(duì)改變做出響應(yīng)和縮短開發(fā)時(shí)間。

4. 減少成本和增加重用。通過以松散耦合的方式公開業(yè)務(wù)服務(wù)，企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)要求更輕松地使用和組合服務(wù)。

5. SOA業(yè)務(wù)流程是由一系列業(yè)務(wù)服務(wù)組成的，可以更輕松地創(chuàng)建、修改和管理它來滿足不同時(shí)期的需要。

建立軟件開發(fā)方法和規(guī)范

構(gòu)件構(gòu)架理論體系的應(yīng)用是適用于構(gòu)件技術(shù)創(chuàng)立的，當(dāng)發(fā)展到面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)，必需加以修改和擴(kuò)充，現(xiàn)在稱為模型驅(qū)動(dòng)MDD的需求工程建模理論，可以稱它為第八個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。

另一個(gè)構(gòu)件的領(lǐng)域工程將要擴(kuò)充成SOA的參考結(jié)構(gòu)，這是第九個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。SOA的門戶將要反映SOA所有功能的表現(xiàn)層界面，為此如何將最新的WEB2.0與SOA給合，這是第十個(gè)技術(shù)與基礎(chǔ)理論體系。上述三方面是SOA在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必需要建立的理論和技術(shù)。

SOA的發(fā)展?fàn)顩r

IBM公開宣布SOA計(jì)劃不到三年，去年年底，BEA公司、甲骨文公司、惠普等所有名牌公司都在中國發(fā)布了關(guān)于SOA的消息。

由于SOA模型統(tǒng)一，因此都是把本公司的中間件產(chǎn)品向SOA靠攏，提供開發(fā)和運(yùn)行SOA系統(tǒng)的相應(yīng)工具和環(huán)境，以爭取市場的份額。

北京市市科委將為SOA核心平臺(tái)研發(fā)提供資金，由軟件行業(yè)促進(jìn)中心統(tǒng)一管理，促進(jìn)北京市IP行業(yè)發(fā)展。其方案如圖所示。

隨著SOA理論的發(fā)展，各種與SOA有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)將不斷出現(xiàn)，如SOAP、WSDL、ESB、BEPL語言等，它們的出現(xiàn)象征著SOA將逐步走向成熟。我們更應(yīng)注意著各家公司所開發(fā)的工具和環(huán)境產(chǎn)品，有助于SOA的大力推廣應(yīng)用。

上述十大理論體系應(yīng)該認(rèn)真掌握、靈活應(yīng)用，更應(yīng)該不斷刨新。總之，SOA理念清晰、技術(shù)趨向成熟，實(shí)現(xiàn)不難、做好不容易，我們不要做重復(fù)工作，應(yīng)經(jīng)常交流，盡量少重復(fù)，一定能達(dá)到國際一流水平。(csai)