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(yǔ)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(kāi)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(kāi)發(fā)中最緊迫的問(wèn)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(yǔ)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(kāi)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(lái)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(wèn)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(yǔ)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(shuō)來(lái)，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(shuō)，它是可通過(guò)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(kāi)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(lái)驗(yàn)證用戶身份、第三方個(gè)人化服務(wù)用來(lái)使網(wǎng)頁(yè)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(kù)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(shuō)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(yǔ)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(guò)把重點(diǎn)放在報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模板對(duì)語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)和訪問(wèn)。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(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議訪問(wèn)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(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言(SCL)是記錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)契約的XML語(yǔ)法。由于SCL是基于XML的，所以對(duì)開(kāi)發(fā)者和開(kāi)發(fā)工具來(lái)說(shuō)，它更容易生成并解釋契約。

圖3 Services Framework類庫(kù)

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(kāi)發(fā)者或開(kāi)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(kāi)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(wèn)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(kāi)發(fā)平臺(tái)提供，這會(huì)大大簡(jiǎn)化整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)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(yǔ)言所編寫(xiě)。Runtime提供了許多服務(wù)，這些服務(wù)有助于簡(jiǎn)化代碼開(kāi)發(fā)和應(yīng)用程序的開(kāi)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(kāi)發(fā)者用于任何編程語(yǔ)言的類庫(kù)。在此之上是許多應(yīng)用程序模板，這些模板為開(kāi)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(yǔ)言(Runtime)可以調(diào)用并運(yùn)行任何編程語(yǔ)言所寫(xiě)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(yǔ)言，這使得運(yùn)行語(yǔ)言能為可執(zhí)行代碼增加額外的服務(wù)。

運(yùn)行語(yǔ)言具有交叉語(yǔ)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(yǔ)言使用一種能表達(dá)大部分現(xiàn)代編程語(yǔ)言語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言服務(wù)來(lái)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(yǔ)言能深度集成。用一種語(yǔ)言所寫(xiě)的代碼能繼承用另一種語(yǔ)言所寫(xiě)的類，用一種語(yǔ)言所寫(xiě)的代碼拋出的異常能被用另一種語(yǔ)言寫(xiě)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(xiě)所用的語(yǔ)言。這就意味著編寫(xiě)可重用類庫(kù)的開(kāi)發(fā)者，不再需要為每一種編程語(yǔ)言或編譯器生成一個(gè)版本，并且使用類庫(kù)的開(kāi)發(fā)者也將不再受到他們所使用的編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)庫(kù)的限制。

自描述組件簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)和配制，并提高了系統(tǒng)的可靠性。許多由運(yùn)行語(yǔ)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(guò)檢查元數(shù)據(jù)對(duì)類的定義可以從組件自身獲得?？缯Z(yǔ)言或過(guò)程邊界訪問(wèn)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(guò)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(guò)程的問(wèn)題，運(yùn)行語(yǔ)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(jiàn)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(kāi)發(fā)人員可以指定版本策略，以指示運(yùn)行語(yǔ)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(lái)說(shuō)，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(wèn)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(guò)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(yǔ)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(wèn)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(yǔ)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(yǔ)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(wèn)安全機(jī)制，還規(guī)定基于角色的安全機(jī)制。通過(guò)代碼訪問(wèn)安全機(jī)制，開(kāi)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(xiě)文件或訪問(wèn)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(yǔ)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(shuí)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(kāi)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(xiě)入綱領(lǐng)性的安全檢查。

除了代碼訪問(wèn)安全機(jī)制，運(yùn)行語(yǔ)言還支持基于角色的安全機(jī)制?；诮巧陌踩珯C(jī)制建立同代碼訪問(wèn)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(kāi)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(yǔ)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(yǔ)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(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)過(guò)程中的難度。

圖3顯示了服務(wù)框架中的一些主要類庫(kù)?？蚣馨ㄒ惶组_(kāi)發(fā)人員希望在標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言庫(kù)中存在的基類庫(kù)，例如：集合、輸入/輸出、字符串及數(shù)據(jù)類。另外，基類庫(kù)提供訪問(wèn)操作系統(tǒng)服務(wù)如圖畫(huà)、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(wèn)類庫(kù)及開(kāi)發(fā)工具，如調(diào)試和剖析服務(wù)等。