摘  要： 提出一個(gè)應(yīng)用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的Web服務(wù)交互通信體系架構(gòu),，其將基于XML的系統(tǒng)通信的負(fù)擔(dān)從移動(dòng)客戶轉(zhuǎn)移到外部中間件上,，該中間件像網(wǎng)關(guān)一樣，使用快速的二進(jìn)制協(xié)議以客戶/服務(wù)器方式與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行輕量級(jí)通信,，并同時(shí)負(fù)責(zé)解析對(duì)Web服務(wù)的請(qǐng)求,。
關(guān)鍵詞： Web服務(wù)；面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu),；移動(dòng)計(jì)算,；移動(dòng)設(shè)備

　面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）技術(shù)包含了一個(gè)靈活的應(yīng)用組件集合,，這些組件相互獨(dú)立并可以互操作,，公開訪問接口，提供特定功能服務(wù),，更好地滿足了大企業(yè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求,。由于基于SOA構(gòu)建的系統(tǒng)能更靈活地隨業(yè)務(wù)需求而變化，有效解決了傳統(tǒng)大規(guī)模系統(tǒng)中任何子系統(tǒng)的細(xì)微需求變化及系統(tǒng)反應(yīng)極度敏感的問題,。
　將SOA方法引入到Web,，產(chǎn)生了Web服務(wù)技術(shù)。該技術(shù)通過Web為運(yùn)行在不同平臺(tái)上的應(yīng)用之間提供了互操作和信息交換,。由于建立在XML和HTTP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議上,，因此Web服務(wù)容易開發(fā)并通過Web在任何地方訪問。
　Web服務(wù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,，引領(lǐng)企業(yè)業(yè)務(wù)主導(dǎo)權(quán),，具有高度互操作性、服務(wù)組件可發(fā)布性及易集成等特點(diǎn),。它也存在不足,，即Web服務(wù)用戶面對(duì)通信性能弱、需處理基于XML的額外負(fù)擔(dān),。近年來,，移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域已出現(xiàn)過量的可用Web服務(wù)，雖然移動(dòng)設(shè)備硬件能力已大大增強(qiáng),，但由于性能問題和移動(dòng)平臺(tái)缺乏本地化開發(fā)支持,，易使用的Web服務(wù)卻漸漸偏離大多數(shù)移動(dòng)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)特征。
1 Web服務(wù)概述
　Web服務(wù)主要使用HTTP和XML技術(shù),，為不同硬件及平臺(tái)上的應(yīng)用系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)方式的交互操作,，它像自包含的部件，可以在Web上發(fā)布,、定位和調(diào)用,，為應(yīng)用在Web上提供一個(gè)獨(dú)立于硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通信機(jī)制。
　由W3組織提出的Web服務(wù)構(gòu)架,，依據(jù)一些Web標(biāo)準(zhǔn),，如XML,、SOAP、WSDL和UDDI,，允許服務(wù)可以被任何應(yīng)用描述,、查找和集成。Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)分成SOAP Web服務(wù)和REST Web服務(wù)兩類,?；赟OAP的Web服務(wù)適合在復(fù)雜的多層計(jì)算環(huán)境中實(shí)現(xiàn)SOA，具有更大的靈活性和較低的集成成本,，但在與輕量級(jí)信息系統(tǒng)通信時(shí)比REST Web服務(wù)要求更大的性能,。
　基于SOAP的Web服務(wù)主要有額外處理XML的性能問題和通信中缺乏事務(wù)支持兩種不足。在繁忙和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)上,，相對(duì)于傳統(tǒng)方法的分布式計(jì)算（如CORBA或DCOM）,，與Web服務(wù)通信必須忍受低性能，這是因?yàn)榛赬ML的信息系統(tǒng)追求簡(jiǎn)單而不是效率,。而且,，當(dāng)對(duì)XML請(qǐng)求/響應(yīng)編碼/解碼的額外負(fù)擔(dān)時(shí)，肯定影響整個(gè)Web應(yīng)用的性能,。與Web服務(wù)通信中缺乏事務(wù)支持,，致使這種數(shù)據(jù)交換協(xié)議沒有狀態(tài)，正如Web服務(wù)提供者和Web服務(wù)用戶彼此不知相互狀態(tài),。
　當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備中無線網(wǎng)接入已成為其標(biāo)準(zhǔn)特征,，移動(dòng)Web服務(wù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)可歸結(jié)為兩點(diǎn)：移動(dòng)硬件的能力（包括處理能力和網(wǎng)絡(luò)能力）和對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的本地化支持。另外,，對(duì)資源約束限制的移動(dòng)設(shè)備應(yīng)考慮采用已有的標(biāo)準(zhǔn),。
2 移動(dòng)設(shè)備及平臺(tái)現(xiàn)狀
2.1 移動(dòng)設(shè)備及其局限性
　移動(dòng)設(shè)備的能力不斷增長，并滿足移動(dòng)性和連接性等靈活性上的相關(guān)需求,。未來幾年內(nèi),，蜂窩式無線通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量有望保持幾十倍增長，數(shù)據(jù)流量通常來自Web瀏覽,，尤其是觀看視頻,。
　現(xiàn)在的智能手機(jī)具有最新式的硬件特征，從移動(dòng)性的角度講,，智能手機(jī)是市場(chǎng)上最吸引人的移動(dòng)設(shè)備,。智能手機(jī)的計(jì)算能力有顯著的提高，如快速的處理器,、更大容量的ROM和RAM,，它的發(fā)展趨勢(shì)是增強(qiáng)的無線網(wǎng)絡(luò)通信能力和高度聯(lián)接性等。移動(dòng)設(shè)備的主要硬件限制且必須解決的是巨大的電池消耗問題,，它導(dǎo)致了電池壽命縮短,、無線網(wǎng)絡(luò)帶寬低和無線連接不穩(wěn)定等問題,。只要有電池自主性，就可以達(dá)到相當(dāng)好的移動(dòng)性和連接性,，穩(wěn)定地與無線接入點(diǎn)連接,，很少或沒有延遲地使用Web服務(wù)。
2.2 移動(dòng)平臺(tái)的支持
　為在移動(dòng)平臺(tái)上開發(fā)Web服務(wù)客戶程序,，現(xiàn)討論它們提供的現(xiàn)有支持,。
Sun公司將Java技術(shù)用于移動(dòng)設(shè)備，用標(biāo)準(zhǔn)模板訪問現(xiàn)有的Web服務(wù),，通過擴(kuò)展J2ME平臺(tái)帶有的JSR 172[1],，被命名為J2ME WSS（Web Services Specification）的請(qǐng)求，使J2ME轉(zhuǎn)成為標(biāo)準(zhǔn)的Java Web服務(wù)平臺(tái),，這些讓開發(fā)者容易創(chuàng)建客戶程序,，用于支持Java的移動(dòng)設(shè)備,。WSS是移動(dòng)服務(wù)架構(gòu)平臺(tái)的一部分,，設(shè)計(jì)它面向移動(dòng)設(shè)備的新技術(shù)和服務(wù)，為所有支持Java的移動(dòng)設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用環(huán)境,，用于滿足市場(chǎng)發(fā)展,。
　在支持Web服務(wù)應(yīng)用方面，Apple公司在移動(dòng)iPhone平臺(tái)上幾乎沒做努力,。SDK沒公開其內(nèi)置的C對(duì)象庫,，無法創(chuàng)建簡(jiǎn)單的Web服務(wù)客戶程序。而且,，當(dāng)實(shí)現(xiàn)必需的基于XML的消息機(jī)制時(shí),，很少用到Cocoa構(gòu)架的NSXML庫。當(dāng)需解析XML時(shí),，libxml2或KissXML庫肯定優(yōu)先使用,。iPhone平臺(tái)的工作區(qū)包括現(xiàn)有的應(yīng)用功能程序的使用，如wsdl2objc[2],，它派生出代理類,，以訪問源自WSDL規(guī)格的服務(wù)。派生類包含Web服務(wù)公開的所有方法,。不過,，開源社區(qū)作了明顯的努力，用于創(chuàng)建易于使用的框架,，以訪問Web服務(wù),。
事實(shí)也證明，Google公司沒使SOAP Web服務(wù)應(yīng)用對(duì)Android平臺(tái)開發(fā)者社區(qū)是一個(gè)容易的任務(wù),。SDK甚至沒打包成工具包為Web服務(wù)接口產(chǎn)生派生類,。在開發(fā)社區(qū)中,，Android平臺(tái)被認(rèn)為是最適合在移動(dòng)空間中作為Google服務(wù)的發(fā)布者。
　在Windows Mobile平臺(tái)上應(yīng)用Web服務(wù)是容易的工作,，因?yàn)?NET框架適合同步和異步訪問,。與Windows Phone 7平臺(tái)類似，通過簡(jiǎn)單引用Web服務(wù)生成服務(wù)接口開放的代理類,。
Nokia從Symbian系列60平臺(tái)提供Serene框架,，容易創(chuàng)建訪問Web服務(wù)的客戶程序應(yīng)用。該框架依賴J2ME JSR 172規(guī)格,，提供創(chuàng)建相關(guān)豐富Web應(yīng)用的全部支持,。
　除了Windows和Nokia平臺(tái)提供支持，允許開發(fā)人員專注于設(shè)計(jì)和創(chuàng)造,，其他平臺(tái)缺少本地化支持,，開發(fā)SOAP Web服務(wù)客戶程序要求更多的額外努力。而且要在所有移動(dòng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用既麻煩又耗費(fèi)資源,，特定的平臺(tái)需要特定的工作環(huán)境,。
3 相關(guān)工作介紹
　目前，開源社區(qū)提出的兩類解決辦法是解決問題的基礎(chǔ),，據(jù)此進(jìn)行簡(jiǎn)單改編,，針對(duì)基于SOAP的Web服務(wù)的局限性，為大多數(shù)移動(dòng)平臺(tái)能應(yīng)用,。
3.1 支持RESTFul架構(gòu)
　參考文獻(xiàn)[3]提出的Web服務(wù)架構(gòu)通過修改現(xiàn)有的SOAP Web服務(wù)解決通常SOAP消息系統(tǒng)的兩個(gè)資源耗費(fèi)問題,，即由于密集的SOAP請(qǐng)求封裝機(jī)制帶來HTTP通信負(fù)擔(dān)、移動(dòng)設(shè)備端SOAP響應(yīng)的解析,，以適應(yīng)移動(dòng)設(shè)備的低資源特點(diǎn),。參考文獻(xiàn)[4]的方法依據(jù)的是RESTful架構(gòu)，也因SOAP協(xié)議的傳輸中立性而帶來一系列的問題,。通過為每類交互活動(dòng)明確地分配另一個(gè)截然不同的URL,，現(xiàn)有的SOAP接口甚至優(yōu)化在RESTful架構(gòu)中。對(duì)同步和異步RESTful實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了性能測(cè)試,，結(jié)果很樂觀,，隨著HTTP負(fù)載的減輕，從同步調(diào)用高達(dá)96%負(fù)載,，減至異步調(diào)用的75%,。
3.2 使用移動(dòng)Web服務(wù)代理

　另一解決辦法是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中引入Web服務(wù)代理，它像移動(dòng)設(shè)備和Web服務(wù)之間的網(wǎng)關(guān)一樣[5],。代理從移動(dòng)設(shè)備接收輸入?yún)?shù),，調(diào)用請(qǐng)求的服務(wù)，并向移動(dòng)設(shè)備返回結(jié)果。結(jié)果令人滿意,，因?yàn)橄艘苿?dòng)設(shè)備端的XML處理,，獲得了改進(jìn)性能。性能測(cè)試顯示,，響應(yīng)時(shí)間很少且數(shù)據(jù)負(fù)荷低,。
　目前，研究領(lǐng)域存在以上兩種辦法的主要原因是有個(gè)通用理念,，即移動(dòng)設(shè)備上任何可行的通信架構(gòu)必須包括中間件,，它存在于設(shè)備之外，負(fù)責(zé)與Web服務(wù)通信且必須處理XML的重?fù)?dān),。那些中間件像網(wǎng)關(guān)服務(wù)器一樣工作,，與移動(dòng)設(shè)備輕量級(jí)通信,，并承擔(dān)檢索來自Web服務(wù)的響應(yīng),。這種類型架構(gòu)對(duì)確保與Web服務(wù)更可靠的通信會(huì)有更大的機(jī)會(huì)。無線通信是移動(dòng)設(shè)備上易于波動(dòng)的行為,，會(huì)造成無線訪問出錯(cuò),。網(wǎng)關(guān)將最大可能地運(yùn)行在專用硬件上，將證明確保去查找一些與Web服務(wù)的通信狀態(tài),。連接錯(cuò)誤時(shí),，會(huì)啟用重試機(jī)制。
4 基于中間件的Web服務(wù)應(yīng)用構(gòu)架
　在提出的通信架構(gòu)中引入中間件,，它像SOAP和瘦客戶之間的網(wǎng)關(guān)，而瘦客戶剝離了處理XML的重?fù)?dān),。網(wǎng)關(guān)是移動(dòng)客戶的服務(wù)器,，承擔(dān)著移動(dòng)客戶請(qǐng)求響應(yīng)的任務(wù)。通用的通信系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示,，移動(dòng)客戶將必須使用二進(jìn)制協(xié)議維持與網(wǎng)關(guān)的輕量級(jí)C/S通信,。當(dāng)然，任何比SOAP協(xié)議更輕量級(jí)的協(xié)議都可以使用（如REST）,，但眾所周知二進(jìn)制協(xié)議大致與SOAP協(xié)議功能相當(dāng),。二進(jìn)制協(xié)議簡(jiǎn)單，不如XML或SOAP標(biāo)準(zhǔn),，但它們能提供同樣層次的擴(kuò)展性和低通信腳本上的安全性,。而且，從開發(fā)者支持的角度,，成功的協(xié)議會(huì)為所有重要的編程語言和開發(fā)平臺(tái)提供客戶端口,。

　該架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下：
　（1）移動(dòng)客戶必須維持輕量級(jí)通信，即較小帶寬和較低處理能力要求,。
?。?）可以開發(fā)出高級(jí)的安全措施，因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)中間件將代表移動(dòng)客戶工作,。
?。?）為防止任何通信錯(cuò)誤（移動(dòng)設(shè)備到網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)關(guān)到Web服務(wù)），存儲(chǔ)一些狀態(tài)用于保證透明地與移動(dòng)客戶通信,，網(wǎng)關(guān)保持全部的通信狀態(tài),，當(dāng)斷線后的所有方重回線上時(shí)，繼續(xù)重試通信連接,。
?。?）從實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的角度看，容易設(shè)計(jì)出軟件工具,，幾乎自動(dòng)地從WSDL文檔開始,，創(chuàng)建完全網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)客戶部件；系統(tǒng)架構(gòu)容易生成和測(cè)試,，優(yōu)于任何的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn),。
唯一不足的是這種構(gòu)架可能增加總的請(qǐng)求應(yīng)答時(shí)間。系統(tǒng)或許贏得些時(shí)間,，如果網(wǎng)關(guān)上執(zhí)行的XML處理量巨大,，但是這并不準(zhǔn)確，因?yàn)閮赏ㄐ啪€路必須建立并維護(hù),，因此這早于任何實(shí)際實(shí)現(xiàn)的測(cè)量，該方向上沒有明確的結(jié)論,。
　使用大量Web服務(wù)的Web應(yīng)用實(shí)現(xiàn)是接下來應(yīng)用領(lǐng)域里的工作,。移動(dòng)應(yīng)用市場(chǎng)正尋找解決授權(quán)移動(dòng)設(shè)備與Web服務(wù)集成的辦法，并盡可能降低當(dāng)前的性能問題,。Web服務(wù)的研究者[5]證明并不存在實(shí)際的工作區(qū),，將嘗試通過更快的XML解析器、全面協(xié)議優(yōu)化和數(shù)據(jù)壓縮等來消費(fèi)Web服務(wù),，提高移動(dòng)客戶的性能。參考文獻(xiàn)[3],、[5]的研究者證實(shí)了設(shè)計(jì)通信架構(gòu)的努力,，包括存在于外部設(shè)備的中間件部件,，負(fù)責(zé)與Web服務(wù)通信時(shí)的XML處理,。
　下一步工作包括創(chuàng)建一個(gè)更加詳細(xì)的原型,，支持在主流移動(dòng)平臺(tái)上的Web應(yīng)用現(xiàn)存的開發(fā)，主要是為實(shí)現(xiàn)新的Windows Phone 8平臺(tái)而提出的架構(gòu),。該平臺(tái)確定容易創(chuàng)建Web服務(wù)的客戶應(yīng)用,，相比之下,，基于網(wǎng)關(guān)的體系架構(gòu)的性能試驗(yàn)還不如它重要,。在基于網(wǎng)關(guān)的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)中,，主要將對(duì)Windows Phone客戶程序的封裝帶寬進(jìn)行測(cè)量,，并與容易創(chuàng)建的.NET Framework下的SOAP Web服務(wù)客戶程序的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較，兩個(gè)方案的系統(tǒng)性能和可靠性也將進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比,。
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