基于JAVA实现基于本体的Web服务发现
2009-02-02
作者：张 钋 朱 倩 李涓子 王克宏
1、引言
随着INTERNET应用的普及和软件技术的进步，基于Web的网络计算模式或INTERNET计算模式得到了广泛的重视和应用。目前，面向Web应用的三层结构（或多层结构）、构件化的商务逻辑封装、基于XML和Web Services的自动电子商务等理论和技术深入人心。而现有的这些Web技术并不能真正解决人们期待已久的智能搜索引擎、智能信息代理、智能交易代理等基于Web的个性化、智能化的服务。这正是语义Web（Semantic Web）要解决的问题。语义Web是对当前Web的一种扩展，它允许用户更简便地查找、共享以及组合信息。用本体来改进目前Web Services，使之成为语义Web服务（Semantic Web Services），正是目前国际上语义Web研究中的共识。基于此，W3C，DARPA等研究机制定了基于本体的，应用于Web的技术标准，如RDF、DAML和OWL等。
同时，基于语义的自动Web Services发现机制是自动Web Services协作机制中的重要一环，。提出这个问题的关键因素来源于Web Services本身的发展。因为随着Web Services的不断走向实际应用，所提供的Web Services也越来越丰富，简单的基于UDDI的Web Services发现机制已经不能满足这种不断发展的需要。
本文介绍的正是这样一种Web Services发现系统，此系统采用Struts基础构架实现，并充分利用了已经取得成果WODOS（Web Oriented Distributed Ontology System），展现了JAVA技术的可扩展性和可重用性。
2、Struts介绍
Struts是Apache公司Jarkata工程提供的开发Web应用程序的框架（Framework）。它具有组件的模块化，灵活性和重用性优点，同时简化了基于MVC的Web应用程序开发。Struts框架基于Java技术，Web应用程序开发人员通过Struts可以充分利用面对对象设计、代码重用以及“编写一次、到处运行”的优点。除此之外，Struts主要对应用程序页面显示、表示和数据的后台处理代码进行了抽象和分离，使得模块易于划分和管理，代码易于维护。
3、用MVC分析Struts
接下来从MVC（Model-View-Control）角度观察Struts框架中的组件：
图1 Struts概览
MVC模式划分：
视图
Struts采用JSP作为视图。JSP页面使用定制标签，全部表单元素都使用定制标签 编码，这样页面能够很方便同控制器交互。每个表单都通过映射JSP到Servlet的请求这个方式指向一个控制器的特定入口。同时，Struts包含扩展自定义标签库，可以简化创建完全国际化用户界面的过程。
控制器
Struts中，基本的控制器组件是Struts中的Action，用Struts提供基类，负责视图和模型的交互。控制器的入口都由struts-config.xml的配置文件设置（由ActionMapping类进行描述）。该配置文件将来自JSP的请求映射到一个Sevlet类进行相应的处理，并制定下一个视图的位置。
模型
在Struts框架中，模型分为两个部分：系统的内部状态和可以改变状态的操作（事务逻辑）。内部状态通常由一组ActinForm、JavaBean表示。其中JavaBean有两种作用：一是存储来自客户端的请求（代表是继承ActionForm的子类）；二是保存查询结果集，用于页面显示（代表是用户自定义的JavaBean）。根据设计或应用程序复杂度不同，这些Bean可以是自包含的并具有持续的状态，或只在需要时才获得数据（从某个数据库）。大型应用程序通常在方法内部封装事务逻辑（操作），这些方法可以被拥有状态信息的bean调用；小型程序中，操作可能会被内嵌在Action类，它是Struts框架中控制器角色的一部分，仅当逻辑简单时适合。
4、Struts框架应用到WSIDS中
4.1 WSIDS登录主界面
图2 WSIDS登录主界面
从上图可以看到，进入WSIDS时，用户可以选择登录或是进行注册。如果是WSIDS用户登录，需要输入用户名和密码，验证合法才能进入功能操作主界面。这个界面对应了Struts框架里的一个ActionForm——loginForm，它由用户名（username）和密码（password）组成（这里本论文使用Struts中的html标签），并带有隐含值actionLogin，用于判断用户选择的是“登录”还是“注册”；同时，loginForm对应的动作（action）是login.do，（Struts中的转向页面均用.do表示）并且用户提交登录信息时，会进行有效性验证。
4.2 Struts配置
将Struts组件结合到一起靠配置文件struts-config.xml，它默认位置是WEB-INFstruts-config.xml，其中定义了全局转发、ActionMapping类、ActionForm bean和JDBC数据源。下面结合WSIDS登录，具体论述上述问题：
n 配置全局转发
全局转发用来在JSP页之间创建逻辑名称映射。转发都可以通过对调用操作映射的实例来获得。比如，我们设置了名为“notLogin”的全局转发名字，作用是一旦系统发现用户没有合法登录就试图进行操作时，激发的Action就会ActionMapping.findForward（“notLogin”）;把用户操作的页面转向NotLogin.htm，避免其进行非法操作。
n 配置ActionMapping
ActionMapping对象帮助进行框架内部的流程控制，它们可将请求URI映射到Action类，并且将Action类与ActionForm bean相关联。ActionServlet在内部使用这些映射，并将控制转移到特定Action类的实例。所有Action类使用execute方法（Struts1.1）实现特定应用程序代码，返回一个ActionForward对象，其中包括响应转发的目标资源名称。由于WSIDS用户分三种角色，不用角色登录进入不同的功能操作主界面，因此当用户的用户名和密码验证成功，就会从数据库中查询出其角色，根据角色转向下一页面。
n 配置ActionForm Bean
ActionServlet使用ActionForm来保存请求的参数，这些bean的属性名称与HTTP请求参数中的名称相对应，控制器将请求参数传递到ActionForm bean的实例，然后将这个实例传送到Action类。比如Login.jsp中页面变量username和password在LoginAction中:
可直接获得变量值，便于在Action中进行操作。
n 配置JDBC数据源
用
n 配置消息资源
Struts框架对国际化的支持是使用
为了实现国际化，所有的资源文件必须都存储在基本资源文件所在的目录中。基本资源文件包含的是用默认地区语言-本地语言编写的消息。比如WSIDS的消息资源配置文件为ApplicationResources.properties，其对应的其他特定语言编写的资源文件名称就应该是ApplicationResources_xx.properties（xx为ISO编码，如英语是en）。
WSIDS的资源配置文件ApplicationResources.properties中，其中和登录面相关的资源是：
这样做无疑使页面所显示的资源进行维护变得简单。
4.3其它页面
图3 管理员操作主页面和提交加入语义注解的WSDL文件页面
图4 浏览WSIDS服务库页面和基本本体浏览页面
图5 WSIDS用户注册页面和增加规则页面
图6 WSIDS服务查询请求界面和服务查询结果界面
5、WODOS介绍
WODOS（Web Oriented Distributed Ontology System），即面向web的分布式本体系统。它本身是完全采用JAVA编写的一个语义Web支撑平台，具有以下功能：支持中英文，可以将本体信息存于关系型数据库中，支持RDF/OWL文件的导入导出，支持RQL查询，第三方软件可以通过OdoAPI进行操作。还引入推理机制，可以对存于WODOS中的本体事实施以规则（基于F-Logic），并在这些规则的基础上进行推理。WODOS建立了统一的用户界面，可以把对它的各种操作（如原有的RQL查询、RDF文件导入导出和新加入的F-Logic操作等）集成在一起。
WSIDS系统就是基于WODOS系统提供的语义Web基本功能，在Web Services发现的应用方向上进行了一个有机的结合，这也充分体现出JAVA本身的可扩展性和可重用性。
6、结束语
本文通过对WSIDS系统的介绍，展示了Struts基础构架的应用，并且基于已有的成果WODOS展示了JAVA技术的可扩展性和可重用性。并且由于JAVA的跨平台性，本系统可以运行于Linux、Windows的各种操作系统，采用Struts使得其操作简单，易于测试和维护。
参考文献
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