摘要：Web Service是Internet上新興的應(yīng)用通信和集成技術(shù)，本文先簡單介紹了XML和Web Service技術(shù)，然后著重討論了基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)的特點和優(yōu)勢，以及通過實際的開發(fā)實例介紹了基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育平臺實現(xiàn)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：Web Service；系統(tǒng)集成；網(wǎng)絡(luò)教育平臺
System Integration Technique Based on Web Service and its Application in E-education Platform Realization
【Abstract】Web Service is a new technique for communication and integration of applications on Internet. In this article there’s a view of XML and Web Service, and a discussion about the characters and advantages of system integration technique based on Web Service. By actual developing samples, I show how to use system integration technique in E-education platform realization.
【Key words】Web Service；System Integration；E-education Platform
1 引言
隨著信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，基于Internet和Intranet的網(wǎng)絡(luò)教育蓬勃發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)教育作為一種嶄新的遠程教育方式逐漸運用到實際的教學(xué)活動中，成為“數(shù)字化校園”重要的組成部分。
作為網(wǎng)絡(luò)教育的后臺支持系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)教育平臺也得到相應(yīng)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多成型的系統(tǒng)和實際產(chǎn)品，它們基本上實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教育平臺需要的三個基本系統(tǒng)——課程及教學(xué)資料開發(fā)系統(tǒng)，教學(xué)支持系統(tǒng)（同步教學(xué)和異步教學(xué)）和教學(xué)管理系統(tǒng)[1]。但是，縱觀現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)和產(chǎn)品，一定程度上存在著一些不足：教學(xué)和交互方式比較單一，不同的教學(xué)和交互子系統(tǒng)很難集成在一起，大多處于相對分離的狀態(tài)；缺少通用的數(shù)據(jù)編輯和保存形式，不同操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺上的子系統(tǒng)很難交互和共享數(shù)據(jù)；缺少有效的模塊集成手段，基于不同平臺的模塊很難集成，系統(tǒng)的擴展性和伸縮性比較差。
現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教育平臺的這些缺陷，在很大程度上與現(xiàn)有的系統(tǒng)集成技術(shù)的缺陷有關(guān)。針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)和產(chǎn)品的不足之處，我們在實際的網(wǎng)絡(luò)教育平臺的設(shè)計和開發(fā)過程中，采用基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)，處理系統(tǒng)模塊間控制和數(shù)據(jù)的集成，很大程度上提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通用性，降低了模塊間的耦合程度，從而提高了網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的擴展性、伸縮性和兼容性，便于系統(tǒng)分擔(dān)負載，提高網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。
2 XML及Web Service
XML（eXtensible Markup Language,可擴展標記語言）是Internet上數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)交換的新標準。它是ISO（International Organization for Standardization，國際標準化組織）的SGML（Standard for General Markup Language，通用標記語言標準）的一個簡化子集。XML關(guān)注信息本身，是Web上表示結(jié)構(gòu)化信息的一種標準文本格式。與傳統(tǒng)的注重頁面信息顯示的HTML（Hypertext Markup Language, 超文本鏈接標示語言）相比，關(guān)注于內(nèi)容的XML具有以下諸多優(yōu)點[5]：良好的可擴展性，語言簡單有效，可自行定義標記；內(nèi)容與形式的分離，主要刻畫數(shù)據(jù)內(nèi)容，不考慮顯示效果；有嚴格的語法要求，便于分析統(tǒng)一和與數(shù)據(jù)庫信息轉(zhuǎn)換；便于傳輸，為純文本形式，可通過Http協(xié)議直接傳輸，可跨越防火墻；等等。XML的出現(xiàn)和發(fā)展對于Internet和Intranet產(chǎn)生了巨大的影響。
在XML基礎(chǔ)上發(fā)展起來的Web服務(wù)（Web Service）是一種革命性的分布是計算技術(shù)。它使用基于XML的消息處理作為基本的數(shù)據(jù)通訊方式，消除使用不同組件模型、操作系統(tǒng)和編程語言的系統(tǒng)之間存在的差異，使異類系統(tǒng)能夠作為計算網(wǎng)絡(luò)的一部分協(xié)同運行。開發(fā)人員可以使用像過去創(chuàng)建分布式應(yīng)用程序時使用組件的方式，創(chuàng)建由各種來源的Web服務(wù)組合在一起的應(yīng)用程序。由于Web服務(wù)是建立在一些通用協(xié)議的基礎(chǔ)上，如HTTP（Hypertext Transfer Protocol, WWW服務(wù)程序所用的協(xié)議），SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議），XML，WSDL（Web Services Description Language，Web服務(wù)描述語言），UDDI（Universal Description，Discovery，and Integration，通用描述發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議）等，這些協(xié)議在涉及到操作系統(tǒng)、對象模型和編程語言的選擇時，沒有任何傾向，因此Web服務(wù)將會有很強的生命力。關(guān)于Web服務(wù)的W3C（World Wide Web Consortium，萬維網(wǎng)聯(lián)盟）標準逐漸出臺；兩個應(yīng)用程序通過Web服務(wù)進行遠程通信時，所需的標準核心構(gòu)件[7]如下圖所示：
圖1 Web Service的核心構(gòu)件塊
各大廠商也逐步推出了相關(guān)的Web Service開發(fā)環(huán)境和解決方案；在目前主流的操作系統(tǒng)平臺上都有相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，如：Windows平臺上的Microsoft Visual Studio.Net；Windows和Linux平臺上的Sun One Studio，IBM的WebSphere Studio；以及BEA 的WebLogic Workshop等。
3 基于Web Service的系統(tǒng)集成
在軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中，系統(tǒng)集成主要實現(xiàn)系統(tǒng)的各部分（模塊）之間的通訊和整合，將相對分散的子系統(tǒng)組成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)子系統(tǒng)間的功能控制和信息交互與共享。基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)集成技術(shù)已有了很多[6]，如：DCOM（Distributed Component Object Model，分布式組件對象模型）、CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公用對象請求代理程序體系結(jié)構(gòu)）和Java RMI（Java Remote Method Invocation，Java遠端函數(shù)調(diào)用）等。但是這些傳統(tǒng)的集成技術(shù)在很大程度上受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制，大多使用專有協(xié)議通過特別的端口進行遠程通信，不能很好的支持客戶段和服務(wù)器通過Internet進行通信。
基于Web Service的集成技術(shù)作為一種新的面向函數(shù)和方法的應(yīng)用集成技術(shù)，在很大程度上解決了原有集成技術(shù)在Internet遠程通信方面的問題。Web Service基于XML文檔進行服務(wù)描述，服務(wù)請求和反饋結(jié)果，可以在Internet上通過HTTP協(xié)議進行傳遞，很容易的被訪問和返回結(jié)果。同時，由于Web Service的相關(guān)標準都是W3C的開放協(xié)議，與平臺和操作系統(tǒng)無關(guān)，不同的平臺和操作系統(tǒng)上的Web Service的實現(xiàn)在很大程度上可以做到互操作，這就使異構(gòu)平臺上應(yīng)用的集成變得很容易。此外，過去使用的基于RPC（RPC - Remote Procedure Call，遠程過程調(diào)用）和API（Application Programming Interface，程序編程接口）的集成技術(shù)都是一種函數(shù)級的靜態(tài)解決方案（即使它們在客戶機和服務(wù)器通訊時使用XML）；Web Service則是一種動態(tài)的集成方案，所有的服務(wù)都可以通過UDDI標準動態(tài)地被發(fā)現(xiàn)、綁定和使用，容易適應(yīng)系統(tǒng)的變動，提高系統(tǒng)的靈活性和伸縮性。
使用Web Service技術(shù)進行系統(tǒng)集成和過去使用其它面向函數(shù)和方法的技術(shù)進行集成類似：在進行初始設(shè)計的時候主要考慮不同應(yīng)用之間，系統(tǒng)不同模塊之間消息及數(shù)據(jù)傳遞的需求；根據(jù)具體需求設(shè)置相應(yīng)的接口，描述接口特性；針對不同應(yīng)用的平臺選擇相應(yīng)的Web Service組件，進行相應(yīng)設(shè)置；實現(xiàn)不同應(yīng)用的接口，進行相應(yīng)調(diào)試；實際運行，應(yīng)用程序間進行協(xié)同調(diào)試。
使用Web Service進行系統(tǒng)集成的基本模式（不同應(yīng)用之間）[8]，如下圖：
圖2 Web服務(wù)應(yīng)用架構(gòu)（應(yīng)用間集成）
4 基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育平臺實現(xiàn)中的應(yīng)用
我們開發(fā)的遠程教育系統(tǒng)的初始版本，是完全基于Windows平臺的。整個系統(tǒng)集中在一個服務(wù)器上，采用兩層的Web開發(fā)架構(gòu)，各個模塊直接對數(shù)據(jù)庫進行操作，通過Form提交數(shù)據(jù)，直接引用等方式進行消息傳遞。造成系統(tǒng)模塊間的耦合過于緊密，系統(tǒng)的可移植性，擴展性和均衡負載等方面都比較差。
在進行新版本系統(tǒng)的設(shè)計時，考慮到原有系統(tǒng)的諸多不足，我們在提高系統(tǒng)的可擴展性，降低各個系統(tǒng)模塊之間的耦合程度等方面多了許多考慮，在模塊集成方面主要使用應(yīng)用層面上的基于Web Service系統(tǒng)集成技術(shù)，使用基于不同平臺上的Web Service技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)模塊之間的消息和數(shù)據(jù)傳遞。
我們的網(wǎng)絡(luò)教育平臺的基本模塊結(jié)構(gòu)如下圖：
圖3 遠程教育系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖
接下來以教學(xué)管理模塊和同步教學(xué)模塊之間的集成，來說明如何在實際的遠程教育開發(fā)過程中使用Web Service集成技術(shù)。
教學(xué)管理模塊主要完成遠程教學(xué)的教學(xué)組織和人員管理；同步教學(xué)模塊是具體教學(xué)應(yīng)用中的一部分，主要提供實時的網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)功能。同步教學(xué)模塊中所需要的課程信息，學(xué)生和教師等信息都需要從教學(xué)管理模塊中獲得。在原有系統(tǒng)中，兩個模塊工作在同一個平臺上，訪問同一個數(shù)據(jù)庫，獲取相應(yīng)的信息，關(guān)聯(lián)比較強。為了減少這兩個模塊之間的關(guān)聯(lián)，我們在重新設(shè)計的時候，考慮將這兩個模塊獨立起來，在學(xué)生或教師進入同步教學(xué)模塊的時候只傳遞最必要的信息，如課程號和用戶序號；其他大部分的相關(guān)用戶和系統(tǒng)信息都進行抽象，通過Web Service方式在教學(xué)管理模塊中實現(xiàn)，在實時教學(xué)系統(tǒng)中進行訪問。這樣保證了兩個模塊之間可以很容易的分離和整合，也可以工作在不同的操作系統(tǒng)平臺上（Windows或Linux等）。
這兩個模塊之間集成的具體實現(xiàn)過程（以Microsoft.Net平臺的實現(xiàn)為例）。
（1） 系統(tǒng)需求分析
（2） 系統(tǒng)設(shè)計，劃分系統(tǒng)模塊
確定教學(xué)管理和同步教學(xué)分別獨立成一個模塊，教學(xué)管理模塊主要實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)遠程教學(xué)的教學(xué)組織和人員管理。
（3） 確定模塊間的接口描述
根據(jù)需求分析和系統(tǒng)模塊設(shè)計，確定模塊之間接口的類型，需要傳遞的參數(shù)和數(shù)據(jù)類型。
教學(xué)管理模塊需要提供的接口：
用戶信息：用戶類型，編號；
教師賬戶：姓名，性別，……；
學(xué)生賬戶：姓名，性別，屆，班級，……。
課程信息：課程名，授課時間，授課地點，……。
同步教學(xué)模塊需要提供的接口：
授課情況：學(xué)生出勤情況，教師出勤情況，課程實際時間，……。
（4） 確定實現(xiàn)方法
使用基于Microsoft.Net的Web Service支持平臺，C#開發(fā)語言；在Microsoft Visual Studio.Net集成開發(fā)環(huán)境中開發(fā)。抽象出一下需要實現(xiàn)的接口：
教師個人信息（姓名，性別），學(xué)生個人信息（姓名，性別，屆，班級），課程信息（課程名，授課時間，授課地點），學(xué)生出勤情況，教師出勤情況。
（5） 具體實現(xiàn)，測試
以查詢教師個人信息（姓名，性別）為例：
教學(xué)管理模塊：
定義WebSearchTeacherInfo命名空間；
定義結(jié)構(gòu)：
包括教師ID，姓名，性別和結(jié)構(gòu)信息有效標志。
public struct teacherInfo
{
public string ID;
public string Name;
public string Sex;’M-male,F-female
public boolean valid;’if this info is valid
}
接口實現(xiàn)：
public teacherInfo GetTeacherInfo(string id)
{
teacherInfo myReturn = new teacherInfo();
根據(jù)參數(shù)，查詢相應(yīng)的數(shù)據(jù)表；如果有對應(yīng)信息，則將查詢值賦給結(jié)構(gòu)myReturn，同時給結(jié)構(gòu)myReturn的valid子項置為true；如果參數(shù)不合法或是查詢不到對應(yīng)信息，將結(jié)構(gòu)myReturn的valid子項置為false；將結(jié)構(gòu)myReturn作為返回值返回。
}
同步教學(xué)模塊：
代碼中引入Web服務(wù)相應(yīng)的命名空間；在其他代碼中可以通過調(diào)用GetTeacherInfo方法，調(diào)用遠端的Web服務(wù)程序，查詢相應(yīng)的教師個人信息。
Visual Studio.Net集成開發(fā)中，Web Service中使用SOAP等協(xié)議傳輸會話的機制大部分都已經(jīng)被封裝，對于一般開發(fā)者是透明的，在很大程度上提高了開發(fā)效率；但同時也造成開發(fā)人員對于系統(tǒng)的可控程度下降。使用J2EE平臺實現(xiàn)的時候，需要定義SOAP消息頭等XML腳本，以能夠?qū)崿F(xiàn)基本的Web服務(wù)功能。在不同平臺開發(fā)的時候，需要注意采用W3C的Web Service標準和模式，盡量不使用具體實現(xiàn)平臺的擴展功能，以免影響系統(tǒng)的兼容性。
（6） 發(fā)布Web服務(wù)，進行安全等方面的工作，完成系統(tǒng)集成
使用WSDL實用程序生成代理代碼，發(fā)布Web服務(wù)程序；在統(tǒng)一的服務(wù)發(fā)布服務(wù)器上，通過UDDI服務(wù)實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)Web服務(wù)功能，便于查詢系統(tǒng)各模塊提供的Web Service服務(wù)。同時使用Web服務(wù)的身份驗證和授權(quán)技術(shù)，提高系統(tǒng)的安全性。由于Web Service在安全性方面的標準剛剛出臺，還沒有實際應(yīng)用，所以系統(tǒng)在身份認證和授權(quán)技術(shù)方面的實現(xiàn)還比較簡單，只提供簡單的密碼和授權(quán)認證。
通過使用基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)，我們比較容易的把基于不同操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫平臺的子應(yīng)用集成在一起。比如：基于Windows2000操作系統(tǒng)和Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫的異步教學(xué)系統(tǒng)，基于Linux操作系統(tǒng)和Postgres數(shù)據(jù)庫的教學(xué)論壇系統(tǒng)，等。
5 結(jié)束語
使用Web Service技術(shù)進行系統(tǒng)集成，提高了系統(tǒng)的可擴展性和兼容性，增強了網(wǎng)絡(luò)教育平臺的適應(yīng)能力，提高了系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。因為Web Service的標準還在發(fā)展過程中，逐漸會有新的特性加入進來，特別是在安全性方面。此外，基于Web Service的應(yīng)用在開發(fā)中還有許多地方需要改進，如實現(xiàn)API化，組件化，類似轉(zhuǎn)發(fā)器的集成方式，等等。作為新興的Web應(yīng)用的實現(xiàn)方式，Web Service會有個很好的發(fā)展前景，在網(wǎng)絡(luò)教育平臺的設(shè)計和開發(fā)中也將發(fā)揮更多更重要的作用。
參考文獻
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