理解Web服務(wù)互操作性

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理解Web服務(wù)互操作性 
 
－－集成多供應(yīng)商Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)的問題

Frank Cohen （fcohen@pushtotest.com）

總裁，PushToTest

2002 年 2 月

Web 服務(wù)技術(shù)許諾使軟件應(yīng)用程序之間的互操作性達(dá)到新的級(jí)別。那么，平臺(tái)供應(yīng)商、軟件開發(fā)者及實(shí)用程序供應(yīng)商爭(zhēng)先恐后的給他們的軟件加上 SOAP、WSDL 和 UDDI 功能也就不足為奇了。在這篇文章里，F(xiàn)rank Cohen 描述了 Web 服務(wù)實(shí)現(xiàn)的不一致性以及如何評(píng)估 SOAP 技術(shù)以更快的交付更好的軟件。

噢，美麗的新世界

一踏上這個(gè)新的 Web 服務(wù)之島，人們也許會(huì)想：“噢，美麗的新世界擁有這樣的奇跡！”于是，Web 服務(wù)的實(shí)現(xiàn)就在眼前。許多平臺(tái)供應(yīng)商、獨(dú)立軟件供應(yīng)商以及實(shí)用程序軟件開發(fā)者們都已經(jīng)在各自的產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了 Web 服務(wù)協(xié)議（SOAP、WSDL 和 UDDI）。盡管這些協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)將近兩年了，下一個(gè)規(guī)范（例如 SOAP 1.2）的工作草案也在起草當(dāng)中，但是開發(fā)者們必須就規(guī)范的某些部分解釋其含義。解釋使互操作性問題滲透到了基于 SOAP 的 Web 服務(wù)中。

Web 服務(wù)互操作性的目的是提供從一個(gè)軟件應(yīng)用程序到另外一個(gè)軟件應(yīng)用程序無縫的、自動(dòng)的連接。SOAP、WSDL 和 UDDI 協(xié)議定義了一種自描述的方式發(fā)現(xiàn)并調(diào)用軟件應(yīng)用程序中的方法 － 不必考慮位置或平臺(tái)。數(shù)據(jù)被編入 XML 請(qǐng)求和響應(yīng)文檔，并使用 HTTP 或基于消息的協(xié)議在軟件包之間移動(dòng)數(shù)據(jù)。互操作性問題就潛伏在發(fā)現(xiàn)、定義以及請(qǐng)求／響應(yīng)機(jī)制中。

發(fā)現(xiàn)

在 Web 服務(wù)烏托邦的夢(mèng)想世界里，每個(gè)軟件應(yīng)用程序都以自發(fā)現(xiàn)和自分類方法被編碼。缺少需要的功能的軟件查詢基于 UDDI 的服務(wù)注冊(cè)中心，并自動(dòng)同找到的 Web 服務(wù)達(dá)成協(xié)議處理這一任務(wù)。一找到 Web 服務(wù)功能，WSDL 和 SOAP 就可以通信了。然后的問題就是將該功能所做的事分類，以使其可以被發(fā)現(xiàn)。UDDI 定義了 TModel，它就是描述功能的位置、路徑和特性的分類法。

UDDI 使企業(yè)可以托管可用 Web 服務(wù)的在線注冊(cè)中心。Microsoft、HP 和 IBM 已經(jīng)開始在公共的因特網(wǎng)上向企業(yè)提供 UDDI 注冊(cè)中心。企業(yè)使用 UDDI TModel 系統(tǒng)將被托管的 Web 服務(wù)分類。而問題正在于此：UDDI 允許有多種分類法并期望自己管理注冊(cè)中心里的錯(cuò)誤條目。例如，假設(shè)有一個(gè)打印并發(fā)送發(fā)票的 Web 服務(wù)用 SIC 代碼把自己列入一個(gè) UDDI 注冊(cè)中心，但沒有列出地理信息。在地球的另一端使用這樣的 Web 服務(wù)是可行的。但是，自己去寄信可能更簡(jiǎn)便。

最終 UDDI 將會(huì)被傳統(tǒng)分類法的提供者們很好的采用及理解，這些分類法包括 LCSH（美國國會(huì)圖書館主題標(biāo)引，Library of Congress Subject Heading）、FAST (Faceted LCSH)、DDC（杜威十進(jìn)分類法，Dewey Decimal Classification）以及 LCC（美國國會(huì)圖書館圖書分類法，Library of Congress Classification）。到分類法專家增長了他們開發(fā)和維護(hù) UDDI 目錄結(jié)構(gòu)的實(shí)踐知識(shí)為止，請(qǐng)為互操作性問題作一些規(guī)劃。

定義

Web 服務(wù)用 WSDL 來定義如何請(qǐng)求基于 SOAP 的方法。WSDL 假設(shè)多個(gè)公司合作定義定制數(shù)據(jù)類型。由協(xié)作組織測(cè)試這樣的合作，這些協(xié)作組織正在建立互操作性測(cè)試套件。例如，SOAPBuilder 是 SOAP 開發(fā)者的一個(gè)開放組織，這個(gè)組織定義互操作性測(cè)試套件來檢查 SOAP 定制數(shù)據(jù)類型的兼容性?，F(xiàn)今出現(xiàn)的測(cè)試套件從 SOAP 接口的 WSDL 定義開始。他們測(cè)試請(qǐng)求和響應(yīng)文檔的內(nèi)容的有效數(shù)據(jù)。

這是繼 WSDL 成果之后的補(bǔ)充的能量。諸如 Cape Clear CapeStudio 和 BEA Cajun 的新技術(shù)自動(dòng)為基于 SOAP 的 Web 服務(wù)開發(fā) WSDL 文檔。諸如此類的工具消除了在開發(fā)者手工編寫 WSDL 文檔時(shí)出現(xiàn)的構(gòu)造拙劣的 WSDL。

清單 1：自動(dòng)生成的 WSDL 文檔

<?xml version="1.0" ?>
<definitions name="PushToTestService"
targetNamespace="http://www.pushtotest.com/pushtotestservice.wsdl">
<message name="testRequest">
  <part name="userName" type="xsd:string" />
  <part name="authenticationToken" type="xsd:string" />
  <part name="goodUnitl" type="xsd:Date" />
  </message>
. . .

人們認(rèn)為是 WSDL 文檔導(dǎo)致了互操作性問題。例如，考慮一下上面的軟件測(cè)試 Web 服務(wù)的 WSDL 文檔片斷。WSDL 定義了如何發(fā)送 testRequest 命令。但 <definitions> 元素沒有定義名稱空間。正確的 <definitions> 元素應(yīng)當(dāng)看起來如清單 2 所示的樣子。

清單 2：<definition> 元素的正確使用

<definitions xmlns:s="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:http="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http/"
xmlns:mime="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/mime/"
xmlns:tm="http://microsoft.com/wsdl/mime/textMatching/"
xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/"
xmlns:soapenc="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/" xmlns:s0="http://tempuri.org/"
targetNamespace="http://tempuri.org/" xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/">

開發(fā)者可能會(huì)認(rèn)為 Web 服務(wù)默認(rèn)使用標(biāo)準(zhǔn) W3C SOAP 名稱空間。盡管這對(duì)基本數(shù)據(jù)類型（如 String）可能是可行的，對(duì)于將會(huì)在本文后面的內(nèi)容中出現(xiàn)的 Date 數(shù)據(jù)類型會(huì)有已知的互操作性問題。不指定名稱空間，Web 服務(wù)就可能無法正確的處理數(shù)據(jù)類型。

請(qǐng)求／響應(yīng)

SOAP 定義了軟件應(yīng)用程序相互調(diào)用方法和傳遞數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方式。SOAP 請(qǐng)求是 XML 文檔，這些文檔含有對(duì)名稱空間、被調(diào)用方法以及數(shù)據(jù)的描述。XML 試圖使開發(fā)者們可以相當(dāng)靈活的編寫 XML 元素和定義。這樣的靈活性對(duì) SOAP 互操作性而言是一個(gè)問題。

例如，一個(gè)典型的 SOAP 響應(yīng)文檔看起來可能會(huì)如清單 3 這樣。

清單 3：一個(gè)典型的 SOAP 響應(yīng)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<SOAP-ENV:Envelope xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<SOAP-ENV:Body>
<ns1:echoStringResponse xmlns:ns1="http://soapinterop.org/">
<result xsi:type="xsd:string">Hello!</result>
</ns1:echoStringResponse>
</SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

這個(gè)響應(yīng)文檔正在發(fā)回一個(gè)包含文本“Hello！”的 String。<result> 元素還包括 xsi:type="xsd:string" 參數(shù)，這個(gè)參數(shù)被反序列化成一個(gè) Java 的 String 對(duì)象。許多 SOAP 工具在請(qǐng)求和響應(yīng)文檔中加入了顯式類型定義信息。另一方面，一些 SOAP 庫返回?zé)o類型信息的響應(yīng)。

清單 4：無類型信息的另一個(gè) SOAP 響應(yīng)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<SOAP-ENV:Envelope xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<SOAP-ENV:Body>
<ns1:echoStringResponse xmlns:ns1="http://soapinterop.org/">
<result>Hello, I'm a string!</result>
</ns1:echoStringResponse>
</SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

上面的響應(yīng)文檔中的 <result> 元素沒有包含類型信息。這樣，反序列化 <result> 值的 SOAP 庫必須查看服務(wù)的 WSDL 描述來找出返回類型的描述。如果 WSDL 沒有定義響應(yīng)類型，那么返回的將是哪種類型的對(duì)象就沒有確定答案了。

數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型在 Web 服務(wù)中就如同輪胎與路面的關(guān)系 －“一拍即合”。SOAP 使用序列化器和反序列化器對(duì)象把軟件應(yīng)用程序的本機(jī)語言翻譯成通過網(wǎng)絡(luò)傳輸請(qǐng)求的 SOAP 協(xié)議。在此，本機(jī)語言引入了對(duì)數(shù)據(jù)的依賴。例如，Java 定義日期對(duì)象的方式同 Microsoft .NET C++ 定義日期對(duì)象的方式并不相同。這將帶來允許同名的 SOAP 數(shù)據(jù)類型具有不同的實(shí)現(xiàn)的不良后果?；ゲ僮餍詥栴}來了。

不能通過互操作性測(cè)試的最常見的數(shù)據(jù)類型是浮點(diǎn)數(shù)和日期。

浮點(diǎn)數(shù)和十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型

浮點(diǎn)數(shù)在 SOAP 中被表示成十進(jìn)制數(shù)字字符串。浮點(diǎn)數(shù)的 SOAP 定義還使工程師長時(shí)間使用的標(biāo)記法來表示指數(shù)成為可能。一般情況下，這種方法會(huì)如您所愿。但是，浮點(diǎn)數(shù)在被推入時(shí)會(huì)遇到問題。

例如，最初的 IBM SOAP4J 實(shí)現(xiàn)（現(xiàn)在是 Apache SOAP 和 Apache AXIS 庫）使用 Java 的 toString 方法以及構(gòu)造函數(shù)把 SOAP 文檔中找到的浮點(diǎn)值轉(zhuǎn)換成 Java 對(duì)象。數(shù)字作為一串十進(jìn)制數(shù)字出現(xiàn)。當(dāng)涉及序列化浮點(diǎn)數(shù)“無窮大（infinity）”時(shí)，Java 輸出“Infinity”這個(gè)字符串。另一方面，XML Schema 把無窮大序列化為“INF”。這導(dǎo)致了 SOAP4J 和其它 SOAP 工具箱之間的互操作性問題。

正如因特網(wǎng)產(chǎn)生于網(wǎng)絡(luò)管理員們的合作一樣，現(xiàn)在我們看到 SOAP 的實(shí)現(xiàn)者們正同心協(xié)力解決互操作性問題。前身是 SOAP4J 的 Apache SOAP 被改為接受“INF”作為序列化無窮大的一種有效方式。

十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型在被推入時(shí)也會(huì)受到語言依賴的影響。十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型可以表示達(dá) 40 位精度的大數(shù)。除非服務(wù)器端和客戶機(jī)端是在相同的語言上實(shí)現(xiàn)的，否則依賴 SOAP 請(qǐng)求或響應(yīng)中的所有 40 位會(huì)有問題。對(duì)于日期的秒的小數(shù)部分和小數(shù)位上的尾零也是如此。

語言依賴性引入的互操作性隱患的一個(gè)很好的示例就是 BigDecimal。十進(jìn)制數(shù)字是銀行應(yīng)用程序的金融計(jì)算的一個(gè)必要部分，銀行應(yīng)用程序里會(huì)需要很大的數(shù)字。十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型的 XML Schema 規(guī)范允許任意精度。十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型可以表示 1000 位精度，也就是說，一個(gè)被表示成 1000 個(gè)一位數(shù)字的字符串的十進(jìn)制數(shù)。Apache SOAP 是基于 BigDecimal 數(shù)據(jù)類型的 Java 實(shí)現(xiàn)。根據(jù)底層操作系統(tǒng)（Solaris、Windows 等），Java 的 BigDecimal 有一個(gè)數(shù)字精度的上限。

XML Schema 對(duì)這些類別的互操作性問題的解決辦法是定義最低限度滿足要求的實(shí)現(xiàn)規(guī)范。就十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型而言，XML Schema 要求至少要有 18 位精度。Apache 和 Java 滿足這一要求。但是，這并不意味著基于 SOAP 的 Web 服務(wù)會(huì)接受這樣的最低精度。

Microsoft .NET 實(shí)現(xiàn)處理 BigDecimal 數(shù)據(jù)類型達(dá) 29 位精度。那么帶 BigDecimal 數(shù)據(jù)類型的 Apache SOAP 請(qǐng)求接收到一個(gè) .NET 響應(yīng)時(shí)，多出來的那些位精度會(huì)怎么樣呢？不幸的是，答案要取決于本機(jī) SOAP 序列化器和反序列化器實(shí)現(xiàn)。而且問題在于，SOAP 事務(wù)是有效的但數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。開發(fā)者們必須精于把數(shù)據(jù)測(cè)試和保護(hù)編進(jìn)他們的軟件應(yīng)用程序中才能照顧到 SOAP 交換帶來的無效數(shù)據(jù)。

Date 數(shù)據(jù)類型

互操作性問題對(duì)日期數(shù)據(jù)類型的影響程度要甚于浮點(diǎn)小數(shù)數(shù)據(jù)類型。XML Schema 定義 dateTime 數(shù)據(jù)類型包含世紀(jì)、年、月、日、小時(shí)、分鐘和秒。但是，毫秒、微秒甚至更小的時(shí)間度量單位呢？我們生活在一個(gè) 1.1 GHz Intel CPU 賣不到 $150 的世界里，用戶要求 Web 服務(wù)執(zhí)行最多只要 2-3 秒鐘。在幾乎所有的 Web 服務(wù)性能的度量標(biāo)準(zhǔn)中，毫秒都要計(jì)算在內(nèi)。

XML Schema 規(guī)定秒之后的任意個(gè)數(shù)位可以被編碼成 dateTime 數(shù)據(jù)類型，但是并沒有規(guī)定應(yīng)用程序必須支持的數(shù)位的最小數(shù)目。Apache SOAP 使用 Java Date 類（java.util.Date）來序列化和反序列化 dateTime 數(shù)據(jù)類型。Java Date 支持幾乎接近毫秒的精度。.NET 的 Date 數(shù)據(jù)類型使用達(dá) 4 位精度的亞秒值，所以納秒可以用 .NET Date 數(shù)據(jù)類型來表示。

前景

現(xiàn)在的 Web 服務(wù)是由核心 UDDI、WSDL 和 SOAP 協(xié)議提供的。定義工作流自動(dòng)化、Web 服務(wù)管理服務(wù)以及垂直營銷協(xié)議的另一層協(xié)議即將出現(xiàn)。Web 服務(wù)對(duì)開發(fā)者們構(gòu)建高度集成的解決方案很有幫助。因此，在工作流自動(dòng)化 Web 服務(wù)同垂直營銷 Web 服務(wù)結(jié)合時(shí)看到互操作性問題的到來并非意料之外的事。

如果 Web 服務(wù)工具箱得到持續(xù)的改進(jìn)以解決互操作性問題，那么顧客、用戶和企業(yè)將比使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)（CORBA、DCOM 和 RMI）更高效的解決系統(tǒng)集成問題。比較認(rèn)真的 Web 服務(wù)工具箱供應(yīng)商一直在努力解決互操作性問題。如果互操作性問題被擱淺或者加劇，那么要實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)，我們就不可避免的要花費(fèi)更多的專業(yè)服務(wù)且更遲的考慮采納 Web 服務(wù)。

同時(shí)，Web 服務(wù)即將以幾乎普遍的采用作為很好的開端。真正的互操作性難題可能會(huì)是在 SOAP 和非 SOAP 方法需要通信的領(lǐng)域，如 IIOP 上的 CORBA。

參考資料

• 要參加這篇文章的討論論壇，請(qǐng)單擊文章上部或下部的討論。
  
• 交互性測(cè)試套件檢查 SOAP 實(shí)現(xiàn)。
  
• Load，用來測(cè)試基于 SOAP 的 Web 服務(wù)的功能、可擴(kuò)展性及性能的開放源碼的免費(fèi)實(shí)用程序。
  
• Web Services Definition Language（WSDL）規(guī)范。
  
• SOAP 協(xié)議規(guī)范。
  
• Microsoft 的 SOAP 資源。

關(guān)于作者

Frank Cohen 是一個(gè)軟件企業(yè)家，自 1975 以來他一直在促進(jìn)個(gè)人計(jì)算機(jī)在世界范圍的成功。開始，他編寫微型計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，協(xié)助視頻游戲成為一個(gè)行業(yè)，幫助確立 Norton 實(shí)用程序經(jīng)銷權(quán)，把 Apple 的成就引入中間件和因特網(wǎng)技術(shù)，并且在最近擔(dān)任 Sun Community Server、Inclusion.net 以及 TuneUp.com 的首席設(shè)計(jì)師。Frank 維護(hù) Load 并經(jīng)營著 PushToTest（這是一個(gè)可擴(kuò)展性和性能測(cè)試解決方案公司）。www.PushToTest.com 網(wǎng)站上有更多可用信息。您可以通過 fcohen@pushtotest.com 與 Frank 聯(lián)絡(luò)。