J2EE探尋

    也許很難給中間件一個嚴格的定義，但中間件應具有如下的一些特點：

    滿足大量應用的需要
    運行于多種硬件和OS平臺
    支持分布計算，提供跨網絡、硬件和OS平臺的透明性的應用或服務的交互
    支持標準的協議
    支持標準的接口

    由于標準接口對于可移植性和標準協議對于互操作性的重要性，中間件已成為許多標準化工作的主要部分。對于應用軟件開發，中間件遠比操作系統和網絡服務更為重要，中間件提供的程序接口定義了一個相對穩定的高層應用環境，不管底層的計算機硬件和系統軟件怎樣更新換代，只要將中間件升級更新，并保持中間件對外的接口定義不變，應用軟件幾乎不需任何修改，從而保護了企業在應用軟件開發和維護中的重大投資。

一、中間件的歷史

最早具有中間件技術思想及功能的軟件是IBM的CICS，但由于CICS不是分布式環境的產物，因此人們一般把Tuxedo作為第一個嚴格意義上的中間件產品。Tuxedo是1984年在當時屬于AT&AMp;&T的貝爾實驗室開發完成的，但由于分布式處理當時并沒有在商業應用上獲得像今天一樣的成功，Tuxedo在很長一段時期里只是實驗室產品，后來被Novell收購，在經過Novell并不成功的商業推廣之后，1995年被現在的BEA公司收購。盡管中間件的概念很早就已經產生，但中間件技術的廣泛運用卻是在最近10年之中。BEA公司1995年成立后收購Tuxedo才成為一個真正的中間件廠商，IBM的中間件MQSeriES也是90年代的產品，其它許多中間件產品也都是最近幾年才成熟起來。

二、為什么要中間件

    計算機技術迅速發展。從硬件技術看，CPU速度越來越高，處理能力越來越強；從軟件技術看，應用程序的規模不斷擴大，特別是Internet及WWW的出現，使計算機的應用范圍更為廣闊，許多應用程序需在網絡環境的異構平臺上運行。這一切都對新一代的軟件開發提出了新的需求。在這種分布異構環境中，通常存在多種硬件系統平臺(如PC，工作站，小型機等)，在這些硬件平臺上又存在各種各樣的系統軟件(如不同的操作系統、數據庫、語言編譯器等)，以及多種風格各異的用戶界面，這些硬件系統平臺還可能采用不同的網絡協議和網絡體系結構連接。如何把這些系統集成起來并開發新的應用是一個非常現實而困難的問題。
 
三、主要中間件的分類

     中間件分類（IDC的分類）：大致可分為六類:終端仿真/屏幕轉換中間件、數據訪問中間件、遠程過程調用中間件、消息中間件、交易中間件、對象中間件。

      中間件所包括的范圍十分廣泛，針對不同的應用需求涌現出多種各具特色的中間件產品。但至今中間件還沒有一個比較精確的定義，因此，在不同的角度或不同的層次上，對中間件的分類也會有所不同。由于中間件需要屏蔽分布環境中異構的操作系統和網絡協議，它必須能夠提供分布環境下的通訊服務，我們將這種通訊服務稱之為平臺。基于目的和實現機制的不同，我們將平臺分為以下主要幾類：

    遠程過程調用中間件（Remote Procedure Call）
    面向消息的中間件（MesSAge-Oriented Middleware）
    對象請求代理中間件（object RequeST Brokers）

    它們可向上提供不同形式的通訊服務，包括同步、排隊、訂閱發布、廣播等等，在這些基本的通訊平臺之上，可構筑各種框架，為應用程序提供不同領域內的服務，如事務處理監控器、分布數據訪問、對象事務管理器OTM等。平臺為上層應用屏蔽了異構平臺的差異，而其上的框架又定義了相應領域內的應用的系統結構、標準的服務組件等，用戶只需告訴框架所關心的事件，然后提供處理這些事件的代碼。當事件發生時，框架則會調用用戶的代碼。用戶代碼不用調用框架，用戶程序也不必關心框架結構、執行流程、對系統級API的調用等，所有這些由框架負責完成。因此，基于中間件開發的應用具有良好的可擴充性、易管理性、高可用性和可移植性。

    下面，針對幾類主要的中間件分別加以簡要的介紹。

1、遠程過程調用

    遠程過程調用是一種廣泛使用的分布式應用程序處理方法。一個應用程序使用RPC來“遠程”執行一個位于不同地址空間里的過程，并且從效果上看和執行本地調用相同。事實上，一個RPC應用分為兩個部分：server和Client。server提供一個或多個遠程過程；client向server發出遠程調用。server和client可以位于同一臺計算機，也可以位于不同的計算機，甚至運行在不同的操作系統之上。它們通過網絡進行通訊。相應的stub和運行支持提供數據轉換和通訊服務，從而屏蔽不同的操作系統和網絡協議。在這里RPC通訊是同步的。采用線程可以進行異步調用。

    在RPC模型中，client和server只要具備了相應的RPC接口，并且具有RPC運行支持，就可以完成相應的互操作，而不必限制于特定的server。因此，RPC為client/server分布式計算提供了有力的支持。同時，遠程過程調用RPC所提供的是基于過程的服務訪問，client與server進行直接連接，沒有中間機構來處理請求，因此也具有一定的局限性。比如，RPC通常需要一些網絡細節以定位server；在client發出請求的同時，要求server必須是活動的等等。

2、面向消息的中間件

    MOM指的是利用高效可靠的消息傳遞機制進行平臺無關的數據交流，并基于數據通信來進行分布式系統的集成。通過提供消息傳遞和消息排隊模型，它可在分布環境下擴展進程間的通信，并支持多通訊協議、語言、應用程序、硬件和軟件平臺。目前流行的MOM中間件產品有IBM的MQSeries、BEA的MessageQ等。消息傳遞和排隊技術有以下三個

    主要特點：
    通訊程序可在不同的時間運行 程序不在網絡上直接相互通話，而是間接地將消息放入消息隊列，因為程序間沒有直接的聯系。所以它們不必同時運行。消息放入適當的隊列時，目標程序甚至根本不需要正在運行；即使目標程序在運行，也不意味著要立即處理該消息。

    對應用程序的結構沒有約束 在復雜的應用場合中，通訊程序之間不僅可以是一對一的關系，還可以進行一對多和多對一方式，甚至是上述多種方式的組合。多種通訊方式的構造并沒有增加應用程序的復雜性。

    程序與網絡復雜性相隔離
    程序將消息放入消息隊列或從消息隊列中取出消息來進行通訊，與此關聯的全部活動，比如維護消息隊列、維護程序和隊列之間的關系、處理網絡的重新啟動和在網絡中移動消息等是MOM的任務，程序不直接與其它程序通話，并且它們不涉及網絡通訊的復雜性。

3、對象請求代理

    隨著對象技術與分布式計算技術的發展，兩者相互結合形成了分布對象計算，并發展為當今軟件技術的主流方向。1990年底，對象管理集團OMG首次推出對象管理結構OMA(ObjECt Management Architecture)，對象請求代理（Object Request Broker）是這個模型的核心組件。它的作用在于提供一個通信框架，透明地在異構的分布計算環境中傳遞對象請求。CORBA規范包括了ORB的所有標準接口。1991年推出的CORBA 1.1 定義了接口描述語言OMG IDL和支持Client/Server對象在具體的ORB上進行互操作的API。CORBA 2.0 規范描述的是不同廠商提供的ORB之間的互操作。

    對象請求代理(ORB)是對象總線，它在CORBA規范中處于核心地位，定義異構環境下對象透明地發送請求和接收響應的基本機制，是建立對象之間client/server關系的中間件。ORB使得對象可以透明地向其他對象發出請求或接受其他對象的響應，這些對象可以位于本地也可以位于遠程機器。ORB攔截請求調用，并負責找到可以實現請求的對象、傳送參數、調用相應的方法、返回結果等。client對象并不知道同server對象通訊、激活或存儲server對象的機制，也不必知道server對象位于何處、它是用何種語言實現的、使用什么操作系統或其他不屬于對象接口的系統成分。

    值得指出的是client和server角色只是用來協調對象之間的相互作用，根據相應的場合，ORB上的對象可以是client，也可以是server，甚至兼有兩者。當對象發出一個請求時，它是處于client角色；當它在接收請求時，它就處于server角色。大部分的對象都是既扮演client角色又扮演server角色。另外由于ORB負責對象請求的傳送和server的管理，client和server之間并不直接連接，因此，與RPC所支持的單純的Client/Server結構相比，ORB可以支持更加復雜的結構。

4、事務處理監控

    事務處理監控（Transaction processing monitors）最早出現在大型機上，為其提供支持大規模事務處理的可靠運行環境。隨著分布計算技術的發展，分布應用系統對大規模的事務處理提出了需求，比如商業活動中大量的關鍵事務處理。事務處理監控界于client和server之間，進行事務管理與協調、負載平衡、失敗恢復等，以提高系統的整體性能。它可以被看作是事務處理應用程序的“操作系統”。總體上來說，事務處理監控有以下功能：

    進程管理，包括啟動server進程、為其分配任務、監控其執行并對負載進行平衡。
    事務管理，即保證在其監控下的事務處理的原子性、一致性、獨立性和持久性。
    通訊管理，為client和server之間提供了多種通訊機制，包括請求響應、會話、排隊、訂閱發布和廣播等。
    事務處理監控能夠為大量的client提供服務，比如飛機定票系統。如果server為每一個client都分配其所需要的資源的話，那server將不堪重負（如圖2所示）。但實際上，在同一時刻并不是所有的client都需要請求服務，而一旦某個client請求了服務，它希望得到快速的響應。事務處理監控在操作系統之上提供一組服務，對client請求進行管理并為其分配相應的服務進程，使server在有限的系統資源下能夠高效地為大規模的客戶提供服務。 
 

圖2 事務處理監控

四、面臨的一些問題

    中間件能夠屏蔽操作系統和網絡協議的差異，為應用程序提供多種通訊機制；并提供相應的平臺以滿足不同領域的需要。因此，中間件為應用程序了一個相對穩定的高層應用環境。然而，中間件服務也并非“萬能藥”。中間件所應遵循的一些原則離實際還有很大距離。多數流行的中間件服務使用專有的API和專有的協議，使得應用建立于單一廠家的產品，來自不同廠家的實現很難互操作。有些中間件服務只提供一些平臺的實現，從而限制了應用在異構系統之間的移植。應用開發者在這些中間件服務之上建立自己的應用還要承擔相當大的風險，隨著技術的發展他們往往還需重寫他們的系統。盡管中間件服務提高了分布計算的抽象化程度，但應用開發者還需面臨許多艱難的設計選擇，例如，開發者還需決定分布應用在client方和server方的功能分配。通常將表示服務放在client以方便使用顯示設備，將數據服務放在server以靠近數據庫，但也并非總是如此，何況其它應用功能如何分配也是不容易確定的。

五、中間件的現狀與發展趨勢

      伴隨著互聯網技術的發展和全球經濟一體化時代的來臨，企業應用開始從局部自治的單業務種類、部門級應用向企業級應用轉變，并促進了企業應用集成、企業間動態電子商務等網絡信息系統技術的發展。網絡信息系統的目標就是把分布在各處的多個局部自治的異構信息系統通過網絡集成在一起，以實現信息資源的廣泛共享、集約化管理和協調工作，其中需要解決的一個關鍵問題就是如何將各局部自治的系統聯合成為能夠發揮綜合效能并能夠不斷成長的大系統，為此，出現了對構建網絡信息系統基礎支撐平臺的強烈需求。中間件的概念在這樣的背景下形成和發展。

      為了直觀地把握中間件（middleware）的基本概念，可以將網絡和系統軟件之上、應用系統之下的廣袤疆域都視做中間件的領地，中間件被概括地理解為起承上啟下作用的應用支撐平臺。應用的“多態性”、系統軟件的復雜性，都需要依賴各種類型的中間件在其中運籌、調和。中間件的核心作用是通過管理計算資源和網絡通信，為各類分布式應用軟件共享資源提供支撐。廣義地看，中間件的總體作用是為處于自己上層的應用軟件提供運行與開發的環境，幫助用戶靈活、高效地開發和集成復雜的應用軟件。

    本文從技術、產品和市場等角度對2004年我國中間件發展現狀進行了回顧和分析，通過總結目前網絡應用中出現的一些新趨勢，提出了中間件技術下一步發展的一些挑戰性問題，并總結了中間件產品和市場的一些新特點。

    1. 發展現狀

    1.1. 技術現狀
    中間件技術是在克服復雜網絡應用的共性問題中不斷發展和壯大起來的，這些問題可以歸納為四個方面：

    1、從計算環境來看：中間件面對的是一個復雜、不斷變化的計算環境，要求中間件技術具有足夠的靈活性和可成長性；

    2、從資源管理的角度來看：操作系統和數據庫管理系統管理的是有限資源，資源種類有限，資源量也有限，而中間件需要管理的資源類型（數據、服務、應用）更豐富，且資源擴展的邊界是發散的；

    3、從應用支撐角度來看：中間件需要提供分布應用開發、集成、部署和運行管理的整個生命周期的總體運行模型；

    4、從應用的角度來看：利用中間件完成的往往是復雜、大范圍的企業級應用，其關系錯綜復雜，流程交織。例如客戶關系管理系統需要集成多個企業內部應用，而供應鏈管理則涉及企業之間的應用集成。

    因此，由于網絡應用的復雜性，特別是分布、異構和自治等特點，決定了中間件技術和產品的形態多樣性。目前的中間件技術已經形成一個豐富的譜系（圖1），并正在向上（應用框架和普適服務）和向下（融合操作系統、數據庫管理系統的功能）兩個方向不斷延伸，并在向更寬廣的應用領域拓展。

    圖 1 中間件技術譜系

    在國內，國防科技大學、北京大學、北航、中科院軟件所、東南大學等大學和院所很早就投入到中間件技術的研究中，并形成了一系列的成果。在國家發改委、信息產業部電子發展基金和國家科技部863計劃和政府其他基金資助下，通過各項目研究單位和國內骨干軟件企業多年的不懈努力，國內在基礎中間件領域已經形成豐富的技術積累，并在CORBA技術（國防科技大學與中創軟件）、消息中間件技術（中科院軟件所）、J2EE應用服務器（北京大學）、Web Service（北航）等方面在技術上基本與國外保持同步發展的水平。

    以CORBA技術為例，國防科技大學與中創軟件以對象管理組織發布的CORBA及MDA標準體系為依據，并結合J2EE、XML、Web Service等標準，對ORB、CORBA 構件模型及其運行支撐技術、企業協同框架（CCA）、EAI Profile等進行了深入的研究，近3年在國內一級刊物和國際會議上發表50多篇文章，向對象管理組織（OMG）提交9項標準提案，已經從標準跟從階段進入參與階段，研究論文和成果在國際上得到廣泛引用，國防科技大學CORBA研究成果StarBus并獲得國家科技進步二等獎。

    1.2. 產品與市場現狀
    中間件作為基礎軟件的重要組成，業已與操作系統、數據庫齊頭并進，在世界范圍內呈現出迅猛發展的勢頭，已經形成一個巨大的產業。目前，中間件在國內整個軟件行業中應該是發展速度最快的市場之一。中國軟件產業經過20年的發展，很多部門的信息化建設都走過了關鍵業務應用和部門級應用的階段，現在開始向企業級應用轉變。所謂企業級應用，最為人們所重視的就是各類信息資源之間如何關聯、整合、協同、互動和按需服務，這些都是中間件能夠發揮巨大作用的空間所在。當然，中國軟件產業整體上還比較弱，整個社會信息化的程度無論在廣度、深度方面都還不夠，這些自然也限制了國內軟件產業及中間件的市場規模。隨著國家信息化建設的不斷深入，社會對應用軟件，特別是對網絡應用起支撐作用的中間件產品的巨大需求是不爭的事實，國內中間件的市場才剛剛開始啟動，存在巨大的發展機會和空間。

    目前，網絡應用中間件逐漸在基礎中間件、應用中間件、應用框架等三個層面形成激烈的產品競爭和市場競爭格局。從三個方面的產品來分析，國外廠商仍然占主導地位，主流廠商包括IBM，BEA，ORACLE，HP，Iona等，而一些新型的中間件公司，如Tibco，webMethod，Vitria也開始攜其應用集成中間件或業務流程管理中間件進入中國市場。而國內一些規模較大的軟件公司也開始進入此領域，形成了包括中創軟件商用中間件、金蝶Apusic、東方通科技、中關村科技、中和威等在內的一批中間件專業廠商，東軟、用友、信雅達等應用集成商也大量投入中間件產品的研發，國產中間件已經形成了比較完整產品體系，例如，中創軟件、中和威推出了基于CORBA標準的通信中間件產品；中創軟件、金蝶軟件、東方通科技等公司分別推出了遵循J2EE規范的應用服務器產品；中創軟件、中科院軟件所、東方通科技推出了消息中間件產品；中創軟件推出了符合OMG標準的企業應用集成套件InforEAI；此外，還有大量的公司投入到中間件開發平臺和構件庫的建設中。國產中間件已經廣泛成功應用于我國政府、交通、金融、證券、保險、稅務、電信、移動、教育、軍事等行業或領域的信息化建設，并成為大型應用系統建設不可缺少的一環。

    同國外廠商比較，國內中間件廠商的整體實力還存在很大的差距。如果僅僅從產品的功能上看，我們似乎并不比別人缺什么，但圍繞中間件產品從研發到成功應用的全周期來看，我們還缺很多東西，暫時也很難對國外產品形成真正的競爭威脅。應該說國內中間件產品的成熟度應該是沒有問題的，但要市場普遍接受國產中間件產品，卻還有一個相當長的過程。以中創軟件Infor系列中間件為例，我們提供的產品可在各類主流操作系統平臺和主流數據庫上穩定可靠地運行，并可與通行的各種開發工具緊密融合，產品都具備豐富的系統管理功能，并已經在大量行業中獲得了成功應用經驗，即使如此，要真正形成具有號召力的中間件品牌，還有艱巨的路需要一步步去走。同國外優秀中間件產品相比，我們還有大量需要借鑒和學習的地方，例如在產品的發展方向把握、持續開發能力、產品化工作、市場運作等方面，我們都還要繼續加強，不斷完善。當然，國內中間件廠商及其產品也具有非常明顯的優勢，我們貼近國家信息化的現實需求，已經積累了豐富的領域問題和中間件應用經驗，我們的中間件產品可以在實用性和易用性方面更加貼近本地化市場需求，在技術支持和服務方面也具有相當的優勢。

    1.3. 現狀分析
    綜合產業界的發展情況，我國中間件產業在2004年呈現出如下發展特點：

    技術多樣化：中間件已經成為網絡應用系統開發、集成、部署、運行和管理必不可少的工具。由于中間件技術涉及網絡應用的各個層面，涵蓋從基礎通訊、數據訪問、業務流程集成到應用展現等眾多的環節，因此，中間件技術呈現出多樣化的發展特點。

    產品平臺化：由于傳統的中間件技術門檻較高，學習周期較長，已經不能適應信息化建設對中間件的廣泛應用需求。為此，中間件產品從解決網絡計算中的關鍵問題開始向一體化平臺方向發展，以提高中間件產品的使用便利性，更全面地滿足各種網絡應用軟件所要求的可靠性、可伸縮性和安全性的需要。

    應用普及化：中間件技術已經是成熟的技術。我國大型信息化建設項目采納中間件已經成為一種自然、例行的舉措。中間件的廣泛使用，也進一步促進了應用框架技術的豐富和發展，并為建立企業信息化業務基礎架構奠定了基礎。

    2. 應用需求的新特點與中間件技術走向

    由于網絡世界是開放的、可成長的和多變的，分布性、自治性、異構性已經成為信息系統的固有特征。實現信息系統的綜合集成，已經成為國家信息化建設的普遍需求，并直接反映了整個國家信息化建設的水平，中間件通過網絡互連、數據集成、應用整合、流程銜接、用戶互動等形式，已經成為大型網絡應用系統開發、集成、部署、運行與管理的關鍵支撐軟件。

    隨著中間件在我國信息化建設中的廣泛應用，中間件應用需求也表現出一些新的特點：

    可成長性：Internet是無邊界的，中間件必須支持建立在Internet之上的網絡應用系統的生長與代謝，維護相對穩定的應用視圖

    適應性：環境和應用需求不斷變化，應用系統需要不斷演進，作為企業計算的基礎設施，中間件需要感知、適應變化，提供對下列環境的支持：
    ■ 支持移動、無線環境下的分布應用，適應多樣性的設備特性以及不斷變化的網絡環境
    ■ 支持流媒體應用，適應不斷變化的訪問流量和帶寬約束
    ■ 在DRE(DIstributed Real-time Enbeded)環境下，適應強QoS的分布應用的軟硬件約束
    ■ 能適應未來還未確定的應用要求

    可管理性：領域問題越來越復雜、IT應用系統越來越龐大，其自身管理維護則變得越來越復雜，中間件必須具有自主管理能力，簡化系統管理成本。
    ■ 面對新的應用目標和變化的環境，支持復雜應用系統的自主再配置
    ■ 支持復雜應用系統的自我診斷和恢復
    ■ 支持復雜應用系統的自主優化
    ■ 支持復雜應用系統的自主防護

    高可信性：提供安全、可信任的信息服務
    ■ 支持大規模的并發客戶訪問
    ■ 提供99.99％以上的系統可用性
    ■ 提供安全、可信任的信息服務

    這些新的應用特點對中間件技術的發展提出了新的挑戰，也決定了中間件技術未來幾年的發展方向，為了解決上述問題，中間件技術呈現出豐富多彩的格局，圖2給出了解決各類問題的一些新的中間件技術。

    圖 2 中間件技術應對應用需求的挑戰

    3. 中間件產品與市場走向

    由于應用復雜性及需求廣泛性，用戶需求多樣化導致中間件產品進一步細分，中間件產品在未來3－5年時間仍將呈現多元化發展格局，中間件產品整體走向將表現出如下特點：

    集成化中間件產品將大行其道：覆蓋企業級應用設計、開發、集成、部署、運行和管理的集成化中間件產品（Killer App）將會出現。目前，MDA技術已經為中間件設計開發平臺與運行平臺的整合準備了方法學基礎，IBM和BOrland等公司已經開始在其中間件產品中開始集成MDA工具，從而中間件將為信息系統的資源層、業務邏輯層、展現層提供全面的支持，同時，中間件也將演變成網絡應用全生命周期支持工具。

    基于構件的軟件開發將成為主流：隨著中間件作為網絡應用開發環境和運行環境雙重支撐平臺地位的確立，中間件產品研發重點將從運行平臺逐漸向開發平臺轉移的，軟件構件庫管理平臺將受到進一步關注。各個層面的構件資源將得到極大地豐富和發展，獨立的構件交易商將會出現，CBSD將成為軟件開發主流。

    在底層，中間件產品將進一步融合操作系統、數據庫管理系統和其它資源管理平臺（如元數據管理、目錄管理、內容管理）的功能，形成一層厚實的基礎軟件；在上層，基于中間件的應用框架產品將得到極大豐富，例如面向金融的數據中心平臺、電信業務運行支撐平臺、電子政務信息交換平臺、電子商務供應鏈管理平臺等應用框架型領域中間件將不斷豐富完善。

    應用集成和流程集成將成為中間件應用熱點，對中間件產品的關注將慢慢從技術層面轉換到業務層面。目前，包括CORBA、J2EE等中間件技術平臺已經逐漸成熟，中間件廠商又開始了新型中間件的研制，其目的無非是使中間件產品不斷逼近網絡應用系統需求，為應用系統的建設沉淀更豐富的共享平臺，不斷降低應用系統建設的復雜性。目前的一些技術，如MDA、EAI、BPM、XML、Web Service等，都是從技術平臺向業務領域內更大范圍的數據集成、應用集成、流程集成、服務集成等轉移的產物，而面向服務、以業務流程為中心、業務模型集成技術正逐漸成為中間件產品和市場下一步關注的焦點。

    隨著應用集成和數據集成的應用推廣，企業將沉淀更多可用的信息資產，在此基礎上，商業智能產品將有一個新的回歸熱潮。商業智能技術、人工智能技術、元數據管理技術、信息可視化技術和XML、CWM等標準進行融合，將有可能在商業智能領域出現新型的中間件產品，其主要作用是對大量信息資產進行有效的定位檢索和維護管理，并挖掘信息資產的價值。

posted on 2007-04-05 17:12 debut 閱讀(312) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: 中間件