在本文中,作者通過一個Web Service訪問的實例,具體描述了SOA應(yīng)用中所遇到的一系列具體問題,并描述如何利用IoC和AOP等技術(shù)進行代碼重構(gòu),從而構(gòu)建結(jié)構(gòu)更加良好、靈活的SOA應(yīng)用。 SOA是一種構(gòu)造分布式系統(tǒng)的方法,它將業(yè)務(wù)應(yīng)用功能以服務(wù)的形式提供出來,以便更好的復(fù)用、組裝和與外部系統(tǒng)集成,從而降低開發(fā)成本,提高開發(fā)效率。SOA的目標是為企業(yè)構(gòu)建一個靈活,可擴展的IT基礎(chǔ)架構(gòu)來更好地支持隨需應(yīng)變的商務(wù)應(yīng)用。 隨著SOA技術(shù)和產(chǎn)品的不斷成熟,現(xiàn)在越來越多的用戶開始了解并認同SOA的理念,但對SOA項目的實施還缺乏信心。其主要原因是:SOA應(yīng)用開發(fā)還相對比較復(fù)雜。 一年多來,本文作者所在的部門已經(jīng)從事了許多國內(nèi)外的SOA項目的實施和支持工作,積累了許多SOA應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗。我們希望能夠通過一系列的文章與讀者分享這些想法,幫助您更好地構(gòu)建SOA應(yīng)用。 本文將從Web Service調(diào)用入手,在解決一系列具體問題的過程中,使用IoC (Inversion of Control) 和AOP (Aspect- Oriented Programming) 等方法重構(gòu)Web Service的訪問代碼,使得業(yè)務(wù)邏輯與Web Service訪問解耦,為您提供一個更加靈活和易于擴展的訪問模式。 Spring是一個流行的輕量級容器,對IoC和AOP提供了良好的支持。本文為您提供了一個基于Spring的實現(xiàn)供您下載學習。示例代碼工程使 用Eclipse3.1/3.02和JDK1.4開發(fā), 您還需要Spring 1.2.5和Axis1.3提供的支持。詳細的下載信息請參見參考資源部分。
Web Service是目前實現(xiàn)SOA應(yīng)用的一項基本的,適用的技術(shù),它為服務(wù)的訪問提供了一個被廣泛接受的開放標準。為了便于說明問題,我們將使用XMethods 網(wǎng)站(http://www.xmethods.net/)發(fā)布的貨幣兌換服務(wù)作為示例。并針對JAX-RPC 1.1,說明如何編寫Web Service 的調(diào)用代碼。 http://xmethods.net 作為最早推出Web Service實際示例的網(wǎng)站,提供了很多優(yōu)秀的Web Service 樣例。其中有一個匯率計算服務(wù),可以返回兩個國家之間的貨幣兌換比例。獲取該服務(wù)的詳細信息,請參考該服務(wù)的服務(wù)描述文檔(獲取WSDL 文檔) 。在此就不具體解析該服務(wù)描述文檔了。讀者可以從WSDL2Java生成的接口中了解該服務(wù)的用法:
JAX-RPC作為Java平臺的RPC服務(wù)調(diào)用標準接口,為Web Service客戶端調(diào)用提供了3種方法,分別是DII,動態(tài)代理,和靜態(tài)Stub。 DII(Dynamic Invocation Interface)采用直接調(diào)用方式,可以在程序中設(shè)置諸多的調(diào)用屬性,使用較為靈活,但是調(diào)用過程卻相對繁瑣復(fù)雜,易造成代碼膨脹且可重用性低,每次調(diào)用不同的Web Service都要重復(fù)進行大量編碼。 JAX-RPC中動態(tài)代理(Dynamic Proxy)的方法實現(xiàn)對Web Service的動態(tài)調(diào)用,可以在運行時根據(jù)用戶定義的Client端接口創(chuàng)建適配對象。從而避免了直接操作底層的接口,減少了客戶端的冗余,屏蔽了調(diào)用相關(guān)的復(fù)雜性。 使用靜態(tài)Stub和Service Locator是目前最常用的調(diào)用方式。JAX-RPC使用靜態(tài)的Stub方式包裝對底層接口的調(diào)用,從而提供一種更為簡便的調(diào)用方式。使用該方式需要利 用支持環(huán)境(比如Axis)所提供的工具根據(jù)WSDL預(yù)生成Web Service客戶端的實現(xiàn)代碼。因此如果服務(wù)的WSDL發(fā)生變化,就必須重新生成新的客戶端代碼并進行重新部署。 為了更詳細的了解靜態(tài)Stub的調(diào)用方式,您可以將示例代碼的WebServiceClient.jar導(dǎo)入到您現(xiàn)有Eclipse工作區(qū)之中。 客戶端生成代碼包括如下4個類:如圖 1 所示: 圖 1: 客戶端代碼類圖 ![]() 在上圖中包括的幾個類中: CurrencyExchangePortType:服務(wù)端點接口,定義了Web Service的方法簽名。 CurrencyExchangeService:Service接口,定義了獲取服務(wù)端點接口的方法。 CurrencyExchangeServiceLocator:ServiceLocator類,實現(xiàn)了Service接口。 CurrencyExchangeBindingStub: Stub實現(xiàn)類,實現(xiàn)了服務(wù)端點接口,封裝了對Web Service訪問的底層邏輯。 使用Stub調(diào)用Web Service的過程也非常簡單,讀者可以參考清單 1: 清單 1:Web Service 調(diào)用代碼示例
3.重構(gòu)Web Service調(diào)用代碼 上面的基于Service Locator的Web Service訪問代碼雖然簡單但暴露出以下幾個問題: 1.訪問Web Service所需的配置代碼被嵌入應(yīng)用邏輯之中 2 客戶端代碼與Web Service訪問代碼綁定 這種分離客戶端代碼與服務(wù)訪問代碼的方式也有利于測試。這樣在開發(fā)過程中,負責集成的程序員就可能在遠程服務(wù)還未完全實現(xiàn)的情況下,基于服務(wù)接口編 寫集成代碼,并通過編寫POJO(Plain Old Java Object)構(gòu)建偽服務(wù)實現(xiàn)來進行單元測試和模擬運行。這種開發(fā)方式對于保證分布式系統(tǒng)代碼質(zhì)量具有重要意義。 因此,為了解決上面的問題我們需要: 1、將Web Service訪問的配置管理與代碼分離; 2、解除客戶端代碼與遠程服務(wù)之間的依賴關(guān)系; 我們先介紹在Core J2EE Patterns一書中提到的一種業(yè)務(wù)層模式:Business Delegate。它所要解決的問題是屏蔽遠程服務(wù)訪問的復(fù)雜性。它的主要思想就是將Business Delegate作為遠程服務(wù)的客戶端抽象,隱藏服務(wù)訪問細節(jié)。Business Delegate還可以封裝并改變服務(wù)調(diào)用過程,比如將遠程服務(wù)調(diào)用拋出的異常(例如RemoteException)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用級別的異常類型。 其類圖如圖 2 所示: 圖 2:Business Delegate 模式的類圖圖解 ![]() Business Delegate模式實現(xiàn)很好地實現(xiàn)了客戶端與遠程訪問代碼的解耦,但它并不關(guān)注Delegate與遠程服務(wù)之間的解耦。為了更好解決Business Delegate和遠程服務(wù)之間的依賴關(guān)系,并更好地進行配置管理,我們可以用IoC模式來加以解決。 IoC(Inversion of Contro)l意為控制反轉(zhuǎn),其背后的概念常被表述為"好萊塢法則":"Don‘t call me, I‘ll call you." IoC將一部分責任從應(yīng)用代碼交給framework(或者控制器)來做。通過IoC可以實現(xiàn)接口和具體實現(xiàn)的高度分離,降低對象之間的耦合程度。 Spring是一個非常流行的IoC容器,它通過配置文件來定義對象的生命周期和依賴關(guān)系,并提供了良好的配置管理能力。 現(xiàn)在我們來重構(gòu)我們的Web Service應(yīng)用程序,我們首先為Business Delegate定義一個接口類型,它提供了一個應(yīng)用級組件接口,所有客戶端都應(yīng)通過它來執(zhí)行匯率計算,而不必關(guān)心實現(xiàn)細節(jié),如清單 2 所示: 清單 2:接口定義的代碼示例
Business Delegate的實現(xiàn)非常簡單,主要工作是包裝匯率計算 Web Service的調(diào)用,如清單 3 所示。 清單 3:Business Delegate的代碼示例
下面我們需要討論如何利用Spring的IoC機制,來創(chuàng)建和配置對象,并定義它們的依賴關(guān)系。 Spring利用類工廠來創(chuàng)建和配置對象。在Spring框架中,已經(jīng)為基于JAX-RPC的Web Service調(diào)用提供了一個客戶端代理的類工廠實現(xiàn):JaxRpcPortProxyFactoryBean。在配置文件bean.xml中,我們將使 用JaxRpcPortProxyFactoryBean來創(chuàng)建和配置Web Service的客戶端代理"CurrencyExchangeService",如清單 5 所示。我們還將定義一個名為"CurrencyExchangeManager"的CurrencyExchangeManagerImpl實例,并建立 它與CurrencyExchangeService之間的依賴關(guān)系。有關(guān)Spring 配置和JaxRpcPortProxyFactoryBean的使用細節(jié)請參見參考資料。 清單 5:bean.xml的配置文件
最后我們創(chuàng)建一個測試程序來驗證我們的代碼,如清單6 所示: 清單 6:測試代碼
此時運行測試客戶端,等待片刻將會看見測試結(jié)果,如清單 7 所示: 清單 7:測試結(jié)果。
注:該結(jié)果會隨著匯率的變化而出現(xiàn)不同的值。 該程序的類圖和順序圖如圖3及圖4所示: 圖 3:示例程序的類圖 ![]() 從上面的類圖我們可以看到,我們的測試程序(Main.java)通過Spring框架獲取了BusinessDelegate的實例。而且 Spring 框架還會根據(jù)配置中的依賴關(guān)系,在運行時將Web Service的客戶端代理" 注射"到CurrencyExchangeManagerImpl實例中,這就是依賴注入(Dependency Injection)。通過這種方式解決了應(yīng)用邏輯和BusinessDelegate之間的依賴關(guān)系,以及BusinessDelegate的實現(xiàn)與遠程服務(wù)之間的依賴關(guān)系,如圖 4 所示。 圖 4: 示例程序的順序圖 ![]() Spring框架提供的ApplicationContext實現(xiàn)會根據(jù)配置文件中的描述信息來實現(xiàn)對象生命周期管理,配置管理以及依賴管理等功 能。這一切對于應(yīng)用程序是透明的,應(yīng)用程序代碼只依賴接口進行編程,而無需考慮其它復(fù)雜問題。無論是Web Service的配置發(fā)生變化,或是改用不同的服務(wù)實現(xiàn)時,都不會對客戶端應(yīng)用代碼的產(chǎn)生影響。這很好地實現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與Web Service調(diào)用之間的解耦。 3.3 構(gòu)建自己的 Web Service代理工廠 Spring所提供的JaxRpcPortProxyFactoryBean封裝了構(gòu)造Web Service客戶端代理的細節(jié),可以通過參數(shù)配置來創(chuàng)建Dynamic Proxy和DII類型的Web Service客戶端代理。(如果您希望深入了解其實現(xiàn)細節(jié)可以參考org.springframework.remoting.jaxrpc包下的源代 碼。)但由于JaxRpcPortProxyFactoryBean需要使用者對WSDL中Port,Service,名空間等概念有深入的了解;而且如 果Web Service使用了復(fù)雜數(shù)據(jù)類型,開發(fā)人員需要手工定義類型映射代碼。所以JaxRpcPortProxyFactoryBean并不適合Web Service的初學者來使用。 為了進一步簡化Web Service代理的創(chuàng)建,并幫助讀者更好地理解類工廠在Spring框架下的作用。我們提供了一個基于靜態(tài)Stub的Web Service客戶端代理工廠實現(xiàn)。其核心代碼非常簡單,就是通過ServiceLocator提供的方法來創(chuàng)建Web Service客戶端代理。 其主要代碼如清單8所示: 清單8:靜態(tài)代理工廠的代碼
我們需要修改配置文件bean.xml中有關(guān)Web Service代理創(chuàng)建的部分,讓新的Web Service 代理工廠發(fā)揮作用。如清單9所示: 清單9:修改后的bean.xml的配置文件
得益于Spring框架,雖然我們已經(jīng)替換了對象的類工廠,卻并不需要更改應(yīng)用代碼。通過Spring框架的IoC機制,我們可以完全使用面向接口的編程方式,而將實現(xiàn)的創(chuàng)建、配置和依賴管理交由Spring在運行時完成。即使實現(xiàn)發(fā)生了變化,也不需要改變應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)。
故事并沒有結(jié)束,在開發(fā)過程中,我們又遇到了一系列關(guān)于Web Service調(diào)用的問題。 系統(tǒng)性能是分布式應(yīng)用中的一個重要問題。許多用戶都擔心由Web Service技術(shù)所引入的額外開銷是否會影響到產(chǎn)品的性能。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,Web Service引擎性能已經(jīng)有了很大提高,一般來說使用Web Service的系統(tǒng)的性能可以滿足絕大部分應(yīng)用的需求。但在特定情況下,如果系統(tǒng)性能無法滿足客戶需求,我們首先需要對系統(tǒng)性能進行科學地分析和測定才 能定位真正的性能瓶頸。這個問題在上文簡單的示例中并不難解決,只需要在Web Service調(diào)用前后加入日志代碼記錄調(diào)用時間即可實現(xiàn)。但在實際系統(tǒng)中,比如一個產(chǎn)品目錄的Web Service可能提供數(shù)十種查詢方法,而程序中很多組件都會依賴于該服務(wù)提供的查詢功能。如果在系統(tǒng)中所有的地方加入性能測定代碼,這個工作就變得非常 繁瑣和困難。我們需要用一種更加優(yōu)雅的解決方式,在增添新功能的同時并不影響系統(tǒng)代碼或結(jié)構(gòu)。 在項目實踐中,一個有效的改善Web Service系統(tǒng)性能的方法就是利用緩存來減少Web Service的重復(fù)調(diào)用。在具體實現(xiàn)中我們可以采用客戶端緩存和服務(wù)器端緩存等不同方式,他們具有不同的特點和適用范圍。在本文例子中,我們希望實現(xiàn)客 戶端緩存來提高系統(tǒng)性能。但由于Web Service業(yè)務(wù)邏輯的差別,我們希望能夠為特定的Web Service提供特定的緩存策略,而且這些策略應(yīng)該是能夠被靈活配置的,它們不應(yīng)于應(yīng)用程序的邏輯代碼耦合在一起。 對于Web Service應(yīng)用,系統(tǒng)的可用性也是一個需要考慮的重要問題。在運行時由于網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性,用戶希望能夠?qū)eb Service訪問提供一定的故障恢復(fù)機制:比如重試或者訪問備份服務(wù)(當系統(tǒng)在調(diào)用Web Service失敗后,使用備份Web Service的服務(wù)地址來繼續(xù)訪問)。這些故障恢復(fù)策略應(yīng)該是可配置的,對應(yīng)用邏輯透明的。
5.使用AOP解決SOA應(yīng)用中的Crosscutting Concern 通過對上邊一系列問題的分析,讀者也許會發(fā)現(xiàn)這些問題并不是Web Service訪問的核心問題,但會影響系統(tǒng)中許多不同的組件。而且其中一些問題需要我們能夠靈活配置不同的實現(xiàn)策略,因此我們不應(yīng)該將處理這些問題的代碼與應(yīng)用代碼混合。 下面我們將利用AOP(Aspect-Oriented Programming)提供的方法來解決上述的問題。AOP是一種新興的方法學,它最基本的概念就是關(guān)注隔離(Separation of Concern)。AOP提供了一系列的技術(shù)使得我們能夠從代碼中分離那些影響到許多系統(tǒng)模塊的crosscutting concerns,并將他們模塊化為Aspects。AOP的主要目的仍然是解耦,在分離關(guān)注點后,才能將關(guān)注點的變更控制一定范圍內(nèi),增加程序的靈活 性,才能使得關(guān)注能夠根據(jù)需求和環(huán)境作出隨時調(diào)整。 我們將利用Spring所提供的AOP功能支持來解決以上問題。這里我們只簡單地介紹涉及到的AOP基本概念以及實現(xiàn),如果您希望更好地了解AOP的概念以及Spring AOP支持的細節(jié)請參見參考資料。
下面我們將利用Spring提供的MethodInterceptor來為Web Service調(diào)用實現(xiàn)我們的定義的處理邏輯。 5.1 PerformanceMonitorInterceptor 性能測量是AOP最簡單的例子之一,我們可以直接利用Spring提供的實現(xiàn)在bean.xml中聲明我們的WebServicePerformanceMonitorInterceptor。 為 了不引入緩存策略的復(fù)雜性,我們只提供了一個利用HashMap的簡單實現(xiàn):它利用 Web Service的調(diào)用參數(shù)列表作為HashMap鍵值。在Web Service調(diào)用之前,首先檢查緩存中是否擁有與現(xiàn)在參數(shù)列表相同的項,如果有則返回緩存的結(jié)果,否則調(diào)用Web Service并將<參數(shù)列表,結(jié)果>記錄在HashMap中。在實際應(yīng)用中,您應(yīng)該根據(jù)具體情況來選擇、構(gòu)造適合Web Service的業(yè)務(wù)特性的Cache實現(xiàn),也可以采用成熟的Cache實現(xiàn)。 在下面代碼實現(xiàn)中有一個生成Web Service調(diào)用主鍵的小技巧。因為Web Service引擎要求所有調(diào)用參數(shù)必須是可序列化的,所以我們可以利用Java提供的序列化功能來實現(xiàn)對象的克隆。如清單10所示: 清單10:SimpleCacheInterceptor的代碼示例
下面代碼提供了一個基于服務(wù)備份切換的故障恢復(fù)實現(xiàn),在運行時,如果Interceptor檢測到服務(wù)調(diào)用由于網(wǎng)絡(luò)故障拋出異常時,它將使用備份服務(wù)的端點地址并重新調(diào)用。如清單11所示: 清單 11: SimpleFailoverInterceptor的代碼示例
為了支持備份服務(wù)切換的功能,我們在WebServicePortProxyFactoryBean中為填加了配置參數(shù)"endpointAddress2",它會在創(chuàng)建的Web Service客戶端代理對象中記錄備份URL。 我們可以在CurrencyExchangeService加入下列參數(shù)來試驗SimpleFailoverInterceptor的功能。其中第 一個端點地址為一個錯誤的URL。在第一次調(diào)用服務(wù)時,SimpleFailoverInterceptor會偵測到網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生,并自動切換使用第二 個端點地址繼續(xù)訪問。如清單12所示: 清單12:配置文件種增加的屬性
現(xiàn)在我們需要在Spring配置文件中,為所有interceptor添加定義,并描述如何為CurrencyExchangeService構(gòu)建 AOP Proxy。需要指出的是,我們要在interceptorName列表中聲明interceptor鏈的調(diào)用順序,還要將原有 CurrencyExchangeManager引用的stub對象替換為新AOP Proxy。如清單13所示: 清單13:修改后的配置文件片段
這里我們通過為AOP 的ProxyFactoryBean為 Web Service Stub創(chuàng)建了一個AOP代理,并且建立了一個Interceptor鏈。這樣在調(diào)用Web Service時,Spring框架會依次調(diào)用Interceptor執(zhí)行。實例執(zhí)行的順序圖將如圖5所示: 圖5系統(tǒng)運行順序圖 ![]() 5.5 Interceptor與JAX-RPC Handler的關(guān)系與區(qū)別 SOAP Message Handler是JAX-RPC為用戶自定義Web Service處理過程提供的一種擴展機制。在處理Web Service請求/響應(yīng)過程中,Web Service 引擎會根據(jù)部署描述中的定義,按照一定的次序調(diào)用Handler的處理代碼。用戶編寫的Handler實現(xiàn)可以截獲并修改Web Service消息和處理流程,從而實現(xiàn)對Web Service引擎處理行為的定制和增強。 比如,我們可以實現(xiàn)一個服務(wù)器端Handler,記錄Web Service在受到請求消息和發(fā)出響應(yīng)消息之間的時間間隔來實現(xiàn)對服務(wù)器端業(yè)務(wù)性能的測定。而且我們只需在部署描述中增加Handler聲明即可,無需修改任何服務(wù)器端代碼。 從此可以看出,JAX-RPC Handler與我們在上文中所提供的AOP Interceptor都可以幫助我們的SOA應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)關(guān)注分離(Separate Concern)的目標,在不改變應(yīng)用代碼的同時,增強或改變Web Service服務(wù)訪問的功能。雖然我們可以利用它們實現(xiàn)一些類似的功能,但它們具有著不同的特點和適用范圍。 JAX-RPC Handler是Web Service引擎的擴展機制。如果我們需要實現(xiàn)對SOAP消息進行的修改和處理,加入自定義的SOAP Header或?qū)ο?nèi)容進行加密,Handler是我們的最佳選擇。而AOP是針對對象級別的擴展機制,它更適合對應(yīng)用層邏輯進行操作。 比如,我們在上文展示的利用AOP實現(xiàn)的CacheInterceptor,它緩存的是Web Service調(diào)用參數(shù)和結(jié)果。而我們也可以通過JAX-RPC Handler實現(xiàn)一個面向SOAP消息的實現(xiàn),它將緩存Web Service的請求消息和響應(yīng)消息。這兩個實現(xiàn)相比,基于AOP的實現(xiàn)更加簡單、直觀、快速、對資源消耗也比較小。而面向SOAP消息的實現(xiàn)則更加靈 活,對于不采用RPC方式的Web Service訪問也能提供支持。 所以在具體的實踐過程中,開發(fā)人員應(yīng)該根據(jù)具體的需求選擇合適的技術(shù),也可以將這兩種技術(shù)結(jié)合使用。
"分而治之"的方法是人們解決復(fù)雜問題的一種常見做法。而IoC、AOP等技術(shù)都體現(xiàn)了這種思想。通過更好的切分程序邏輯,使得程序結(jié)構(gòu)更加良好,更加富有彈性,易于變化。也使得開發(fā)人員可以更加專注于業(yè)務(wù)邏輯本身,而將一部分其他邏輯交給容器和框架進行處理。 在本文中,我們通過一個Web Service訪問的實例,具體描述了SOA應(yīng)用中所遇到的一系列具體問題,并描述如何利用IoC和AOP等技術(shù)進行代碼重構(gòu),構(gòu)建更加結(jié)構(gòu)良好、靈活的SOA應(yīng)用。綜上所述,我們可以看到: 1使用IoC框架來實現(xiàn)對象的生命周期管理、配置管理和依賴管理,可以解除業(yè)務(wù)邏輯對服務(wù)調(diào)用的依賴關(guān)系; 2 使用AOP方法來解決Web Service調(diào)用中的crosscutting concerns,將為系統(tǒng)增加新的功能而不必更改應(yīng)用程序。 3通過IoC和AOP來屏蔽Web Service訪問的復(fù)雜性,使得開發(fā)人員可以更加專注于業(yè)務(wù)邏輯本身,也使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定和富有彈性。 |