基于交互邏輯復(fù)用的頁(yè)面集成框架設(shè)計(jì)

付 冉，楊 燕，王 帥，徐 罡，盧 彬

（1.中國(guó)科學(xué)院 軟件研究所 軟件工程技術(shù)研發(fā)中心，北京100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100190；3.蘇州飛訊動(dòng)力信息科技有限公司，江蘇 蘇州215600）

0 引 言

為了提高資源的利用率，降低生產(chǎn)成本，企業(yè)門戶需要無(wú)縫整合外部資源，為用戶提供訪問(wèn)內(nèi)、外部資源的統(tǒng)一入口。整合外部資源主要有3 種方式，從表示層集成、從數(shù)據(jù)層集成、從應(yīng)用功能層集成 （Web service）。其中，從表示層集成 （即頁(yè)面集成），可以根據(jù)用戶需求，按需集成Web資源，在以上3種方式中應(yīng)用范圍最廣，其典型代表包 括Oracle WebCenter Portal、IBM WebSphere Portal等。然而，目前的頁(yè)面集成工具大都局限于對(duì)Web應(yīng)用中單個(gè)頁(yè)面資源的集成，無(wú)法針對(duì)Web應(yīng)用中頁(yè)面之間復(fù)雜的交互邏輯關(guān)系進(jìn)行深度集成，因此簡(jiǎn)單的頁(yè)面集成機(jī)制無(wú)法深度整合Web應(yīng)用。

為解決上述問(wèn)題，本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境的多樣性和高質(zhì)量的集成需求，尤其是Web應(yīng)用中特定頁(yè)面集合以及Web頁(yè)面上特定應(yīng)用區(qū)域的集成需求，以交互界面作為處理主體的集成思想，借鑒傳統(tǒng)的頁(yè)面集成技術(shù)，提出了支持交互邏輯復(fù)用的頁(yè)面集成框架，重點(diǎn)從資源的集成深度和資源定制的自適應(yīng)性角度，探索頁(yè)面集成在門戶環(huán)境中遇到的問(wèn)題。

1 相關(guān)工作

企業(yè)門戶可以提供對(duì)Portlet運(yùn)行環(huán)境的支持，通過(guò)Portlet的形式將頁(yè)面集成框架整合到門戶系統(tǒng)中，因此，頁(yè)面集成在主流的門戶產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。

Oracle WebCenter Portal［1］和IBM WebSphere Portal［2］利用頁(yè)面裁剪 （Web clipping）技術(shù)，可以支持用戶按需裁剪和集成單個(gè)Web 頁(yè)面的片段，結(jié)合XPath［3］可以支持HTML標(biāo)簽級(jí)粒度的裁剪，另外，通過(guò)頁(yè)面配置控制裁剪片段的表示層。盡管頁(yè)面裁剪技術(shù)比較成熟，但是它停留在對(duì)于單頁(yè)面的集成，面對(duì)Web應(yīng)用的多樣性和復(fù)雜性，僅依靠頁(yè)面裁剪無(wú)法完成對(duì)Web應(yīng)用的深度無(wú)縫集成。

文獻(xiàn) ［4，5］提出了一種基于首頁(yè)集成 （即頁(yè)面裁剪）的方法，對(duì)Web應(yīng)用的深度集成模型，可以將已有應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯和界面樣式同時(shí)集成到OncePortal［6］門戶系統(tǒng)中，重點(diǎn)研究了頁(yè)面集成在門戶中的地址改寫和流程控制，通過(guò)記錄用戶瀏覽的歷史路徑找到并集成目標(biāo)頁(yè)面。其中提出深度集成是指將應(yīng)用以黑盒的方式封裝成Portlet，并僅使用URL請(qǐng)求進(jìn)行訪問(wèn)，其深度主要強(qiáng)調(diào)對(duì)于應(yīng)用中目標(biāo)頁(yè)面的直接集成和訪問(wèn)，本質(zhì)仍然是對(duì)單個(gè)頁(yè)面的集成。

文獻(xiàn) ［7，8］介紹了一種結(jié)合單點(diǎn)登錄 （SSO）技術(shù)和遠(yuǎn)程門戶網(wǎng)站W(wǎng)eb服務(wù) （WSRP）技術(shù)的深度集成方案，使用單點(diǎn)登錄作為集成認(rèn)證系統(tǒng)的入口，通過(guò)WSRP［9］技術(shù)可以在門戶中顯示遠(yuǎn)程的Portlet應(yīng)用，有效解決了集成深度上的局限性問(wèn)題。但由于需要資源的提供方和接受方符合WSRP規(guī)范，在應(yīng)用范圍上存在很大的局限性。

本文在頁(yè)面裁剪的基礎(chǔ)上，抽取頁(yè)面交互邏輯關(guān)系，將其應(yīng)用到門戶系統(tǒng)中，從而將單一頁(yè)面關(guān)聯(lián)起來(lái)，完成資源復(fù)用范圍從頁(yè)面級(jí)到應(yīng)用級(jí)的提升，保證用戶訪問(wèn)集成框架定制的Web應(yīng)用與直接訪問(wèn)Web應(yīng)用得到等價(jià)的體驗(yàn)效果，使頁(yè)面集成框架既具備應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了資源集成深度上的不足。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究

基于交互邏輯復(fù)用的頁(yè)面集成框架支持用戶按需裁剪Web應(yīng)用中具有交互邏輯關(guān)系的頁(yè)面集合，并提供與訪問(wèn)源應(yīng)用等價(jià)的用戶體驗(yàn)效果。系統(tǒng)整體采用分層的設(shè)計(jì)框架，如圖1所示。

圖1 頁(yè)面集成的系統(tǒng)框架

系統(tǒng)的核心模塊包括單頁(yè)面集成模塊，交互邏輯控制模塊和緩存管理模塊。其中，單頁(yè)面集成模塊和交互邏輯控制模塊相互協(xié)作，并借助門戶平臺(tái)上的單點(diǎn)登錄和頁(yè)面組裝等基礎(chǔ)服務(wù)，共同完成深度頁(yè)面集成系統(tǒng)的主要功能。

本文提出的頁(yè)面集成框架針對(duì)傳統(tǒng)頁(yè)面集成的重要突破在于對(duì)頁(yè)面間交互邏輯關(guān)系的復(fù)用，因此，交互邏輯控制模塊是整個(gè)框架得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。交互邏輯控制模塊主要包含兩個(gè)階段：交互邏輯定制階段和交互邏輯應(yīng)用階段。交互邏輯應(yīng)用階段通過(guò)交互邏輯定制階段產(chǎn)生的頁(yè)面關(guān)系元數(shù)據(jù)獲取定制階段集成的頁(yè)面內(nèi)容，從而將集成頁(yè)面按邏輯順序進(jìn)行展示。

首先，本文提出了一個(gè)可定制的交互邏輯關(guān)系映射模型來(lái)描述系統(tǒng)集成定制的頁(yè)面關(guān)系元數(shù)據(jù)。其次，在交互邏輯定制階段，系統(tǒng)提出了一個(gè)頁(yè)面分類定制算法來(lái)減少人工干預(yù)，提高定制階段的自適應(yīng)性。分類定制階段獲取的頁(yè)面內(nèi)容和頁(yè)面關(guān)系元數(shù)據(jù)將分別存入緩存和交互邏輯關(guān)系映射模型中，供頁(yè)面關(guān)系應(yīng)用階段使用。最后，闡述了交互邏輯關(guān)系如何通過(guò)頁(yè)面交互邏輯模型在集成系統(tǒng)中應(yīng)用執(zhí)行。

單頁(yè)面集成模塊主要借鑒傳統(tǒng)頁(yè)面集成的技術(shù)，緩存管理模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)性能優(yōu)化，在本文不做重點(diǎn)討論。

2.1 可定制的交互邏輯關(guān)系模型

可定制的交互邏輯關(guān)系模型主要用于描述系統(tǒng)按需集成的一組存在交互邏輯關(guān)系的頁(yè)面集合以及集合中的頁(yè)面邏輯關(guān)系。該模型作為頁(yè)面交互邏輯定制和頁(yè)面交互邏輯應(yīng)用的中間媒介，是頁(yè)面交互邏輯控制模塊的核心。

由于頁(yè)面間交互邏輯關(guān)系的多樣性和復(fù)雜性，系統(tǒng)集成所有情況下的交互邏輯關(guān)系將給定制過(guò)程帶來(lái)嚴(yán)重的工作負(fù)擔(dān)，結(jié)合資源復(fù)用在門戶中的應(yīng)用需求，門戶并非要求所有復(fù)用資源的可控性。在此基礎(chǔ)上，該模型提出了交互邏輯關(guān)系的可定制條件。

首先，本文對(duì)集成系統(tǒng)中的交互邏輯關(guān)系、可定制的交互邏輯關(guān)系以及可定制的頁(yè)面集合進(jìn)行了形式化描述，并針對(duì)交互邏輯關(guān)系在集成系統(tǒng)中應(yīng)用的特點(diǎn)，提出了頁(yè)面交 互 邏 輯 關(guān) 系 映 射 模 型PILM （page interactive logic model）。其次，該模型除了作為交互邏輯定制和應(yīng)用模塊的中間媒介外，使用該模型的集成系統(tǒng)之間可以對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用和熱部署。

2.1.1 形式化定義

定義1 交互邏輯關(guān)系：交互邏輯關(guān)系是指兩個(gè)頁(yè)面之間通過(guò)超鏈接或者表單提交的方式所產(chǎn)生的具有先后順序的邏輯關(guān)系。用二元組表示，R＝ （H，F(xiàn)），其中，H 為超鏈接產(chǎn)生的交互邏輯，F(xiàn)為表單提交產(chǎn)生的交互邏輯。

定義2 可定制的交互邏輯關(guān)系：指可以通過(guò)人工或自動(dòng)的方式復(fù)用到集成系統(tǒng)中的交互邏輯關(guān)系，用P（R）表示。

定義3 可定制的條件：系統(tǒng)可以定制的交互邏輯關(guān)系滿足以下條件：

（1）P（R∧O）

（2）P（H∧C）→P （R∧N）

（3）P（F∧C）→P （F∧N）

（4）P（F∧C）→P （H∧N∧B）

其中，P表示可定制；交互邏輯關(guān)系R＝H∨F，H 為超鏈接產(chǎn)生的交互邏輯，F(xiàn) 為表單提交產(chǎn)生的交互邏輯；頁(yè)面邏輯順序S＝C∨N，C 表示當(dāng)前定制頁(yè)面，N 表示邏輯后續(xù)頁(yè)面；O 表示初始定制頁(yè)面；B表示當(dāng)前站點(diǎn)。

定義4 可定制的頁(yè)面集合：指從一個(gè)特定URL 出發(fā)，所觸發(fā)的與原始頁(yè)面具有直接或間接可定制交互邏輯關(guān)系的頁(yè)面集合，根據(jù)定義3可知，該集合至少包含一個(gè)頁(yè)面。

2.1.2 交互邏輯關(guān)系映射模型PILM

在本文提出的頁(yè)面集成系統(tǒng)中，一次定制的最小單位為一個(gè)可定制的頁(yè)面集合，對(duì)應(yīng)門戶平臺(tái)上的一個(gè)Portlet。本文提出了一個(gè)頁(yè)面交互邏輯關(guān)系映射模型，用于存儲(chǔ)Portlet對(duì)應(yīng)的頁(yè)面關(guān)系元數(shù)據(jù)，具體描述信息如下：

圖2 基礎(chǔ)元素的關(guān)系

交互邏輯關(guān)系映射模型的schema定義如圖3所示。

圖3 交互邏輯關(guān)系映射模型的schema定義

2.1.3 PILM 的加載與執(zhí)行

由上文知，PILM 主要作用于交互邏輯控制模塊，該模塊由交互邏輯定制和交互邏輯應(yīng)用兩個(gè)階段完成。PILM在頁(yè)面集成系統(tǒng)中的加載執(zhí)行過(guò)程如圖4所示。

頁(yè)面交互邏輯定制在門戶平臺(tái)上對(duì)應(yīng)一個(gè)Portlet，該P(yáng)ortlet處理所有對(duì)頁(yè)面內(nèi)容和邏輯關(guān)系的改寫和定制，改寫后的頁(yè)面內(nèi)容將寫入緩存，定制所產(chǎn)生的交互邏輯關(guān)系和裁剪模板將寫入PILM，交互邏輯關(guān)系在PILM 中表現(xiàn)為schema的嵌套層次結(jié)構(gòu)，裁剪模板在PILM 中表現(xiàn)為XPath。繼而，交互邏輯應(yīng)用階段中的Portlet處理器可以根據(jù)用戶視圖Portlet的ID，讀取PILM 中對(duì)應(yīng)Portlet的交互邏輯關(guān)系元數(shù)據(jù)和裁剪模板，完成后續(xù)工作。

另外，由于定制交互邏輯關(guān)系的人工成本較高，PILM Handler針對(duì)import關(guān)鍵字，根據(jù)引入的外部PILM 元數(shù)據(jù)，自動(dòng)從Web中抓取和定制Portlet對(duì)應(yīng)的頁(yè)面內(nèi)容和交互邏輯關(guān)系，以支持PILM 元數(shù)據(jù)文件在門戶系統(tǒng)間自由移植和熱部署。

2.2 頁(yè)面分類定制算法

基于交互邏輯復(fù)用的頁(yè)面集成框架需要對(duì)Web應(yīng)用中的一組具有交互邏輯關(guān)系的頁(yè)面集合進(jìn)行按需定制和集成，所有定制需要人工完成，為了減少人工干預(yù)，本文按頁(yè)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類定制，使得具有相同結(jié)構(gòu)的頁(yè)面至多只需干預(yù)定制一次，從而實(shí)現(xiàn)一種自適應(yīng)的頁(yè)面交互邏輯定制過(guò)程。例如，人工定制的初始頁(yè)面包含3個(gè)鏈接，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶對(duì)集成深度上的層次要求，選擇自動(dòng)集成3個(gè)鏈接的后續(xù)頁(yè)面，并按需裁剪，依次類推。

首先，交互邏輯定制模塊在單頁(yè)面集成的基礎(chǔ)上，抽取當(dāng)前頁(yè)面包含的超鏈接和表單，并對(duì)其進(jìn)行改寫補(bǔ)全，訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)抓取對(duì)應(yīng)的后續(xù)頁(yè)面，然后將完整的超鏈接和表單參數(shù)傳遞給頁(yè)面分類定制算法，以獲取頁(yè)面裁剪模板。

頁(yè)面分類定制算法對(duì)以上兩種情況分別處理。對(duì)于超鏈接，主要根據(jù)超鏈接之間的相似性與對(duì)應(yīng)頁(yè)面內(nèi)容和結(jié)構(gòu)之間相似性的關(guān)系［10］，提取模板庫(kù)中與對(duì)應(yīng)超鏈接前綴相似的模板集合，選取權(quán)重最大的模板作為裁剪模板。權(quán)重的計(jì)算公式如下：Weight＝ （1－r）＋r＊log （similarLink＊count），r＝0.5；其中similarLink為超鏈接的前綴相似度，用編輯距離計(jì)算，count為用戶校驗(yàn)的命中次數(shù)。對(duì)于表單請(qǐng)求，該算法主要通過(guò)選取各類別的隨機(jī)參數(shù)進(jìn)行提交的方式來(lái)判斷表單的通配性，所謂通配性是指后續(xù)頁(yè)面結(jié)構(gòu)與請(qǐng)求參數(shù)值無(wú)關(guān)，例如百度搜索的表單提交具備通配性。否則，需要用戶干預(yù)輸入各類后續(xù)頁(yè)面結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的特定參數(shù)類別和匹配范圍。頁(yè)面分類定制算法如圖5所示。

由于裁剪模板的準(zhǔn)確性對(duì)深度頁(yè)面集成系統(tǒng)的友好性影響較大，系統(tǒng)在自適應(yīng)的分類基礎(chǔ)上，支持用戶校驗(yàn)剪裁模板，將校驗(yàn)?zāi)０宕嫒肽０鍘?kù)，并且將用戶反饋計(jì)入count（template，URL）中，以調(diào)節(jié)模板權(quán)重，使定制算法的準(zhǔn)確度隨著時(shí)間增長(zhǎng)越來(lái)越好。

最后，交互邏輯定制模塊將新增裁剪模板存入模板庫(kù)，并將剪裁模板和對(duì)應(yīng)的頁(yè)面交互邏輯關(guān)系存入PILM。

2.3 交互邏輯關(guān)系的應(yīng)用執(zhí)行過(guò)程

在交互邏輯關(guān)系的定制階段，將可定制的頁(yè)面集合定制成為Portlet，交互邏輯關(guān)系的應(yīng)用模塊針對(duì)超鏈接和表單請(qǐng)求觸發(fā)的交互邏輯關(guān)系分別進(jìn)行處理，獲取邏輯后續(xù)頁(yè)面的內(nèi)容，進(jìn)而協(xié)助已定制Portlet中的頁(yè)面片段進(jìn)行邏輯有序的展示。具體執(zhí)行過(guò)程如圖6和圖7所示。

Viewer Handler是該模塊的核心，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，主要包括HTTPViewerPortlet類和HTTPViewer類，前者繼承自符合JSR Portlet規(guī)范［11］的基礎(chǔ)類GenericPortlet，主要負(fù)責(zé)處理流程1～3和8，通過(guò)doView（）方法進(jìn)行邏輯處理，并展示Portlet組件；后者主要負(fù)責(zé)處理流程4～7，將通過(guò)邏輯處理獲取的頁(yè)面內(nèi)容注入Portlet組件的iFrame中，完成內(nèi)容顯示。

圖4 PILM 的加載執(zhí)行過(guò)程

圖5 頁(yè)面分類定制算法

圖6 超鏈接觸發(fā)的交互邏輯關(guān)系的應(yīng)用

圖7 表單請(qǐng)求觸發(fā)的交互邏輯關(guān)系的應(yīng)用

HTTPViewer類包含兩個(gè)重要的重載方法，getHTTPContent（portletID，hyperlinkID）方法和getHTTPContent（portletID，formID，params）方法，分別用于獲取以上兩種交互邏輯關(guān)系對(duì)應(yīng)的后續(xù)頁(yè)面內(nèi)容。

首先，在處理超鏈接時(shí)，流程4和5主要通過(guò)getHTTPContent方法在PILM 中獲取hyperlinkID 對(duì)應(yīng)的后續(xù)頁(yè)面的URL 和裁剪模板XPath，繼而通過(guò)流程6 和7 在Cache中獲取對(duì)應(yīng)的頁(yè)面片段，若頁(yè)面過(guò)期或沒有命中，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取頁(yè)面并根據(jù)模板對(duì)頁(yè)面進(jìn)行裁剪。

其次，在處理表單請(qǐng)求時(shí)，流程4 和5 通過(guò)getHTTPContent方法在PILM 中獲取formID 對(duì)應(yīng)源站點(diǎn)的base URL，并根據(jù)請(qǐng)求參數(shù)params的不同，在對(duì)應(yīng)form元素下，由上到下依次匹配參數(shù)組列表，最后一組參數(shù)為通配符，對(duì)應(yīng)默認(rèn)模板，獲取最先命中的參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模板。流程6和7通過(guò)base URL和參數(shù)列表封裝并轉(zhuǎn)發(fā)HTTP Request，并對(duì)返回的頁(yè)面內(nèi)容按模板進(jìn)行裁剪。

3 頁(yè)面集成框架的實(shí)現(xiàn)

OncePortal是中科院軟件研究所自主研發(fā)的企業(yè)門戶中間件，本文基于OncePortal平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可知，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分3個(gè)主要模塊。

單頁(yè)面集成模塊實(shí)現(xiàn)PageCustomization類，通過(guò)頁(yè)面抓取、頁(yè)面解析、頁(yè)面裁剪和頁(yè)面配置，對(duì)單個(gè)頁(yè)面的頁(yè)面內(nèi)容和界面樣式進(jìn)行集成，其中，頁(yè)面裁剪借助HTMLCleaner類解析的頁(yè)面結(jié)果，分別對(duì)HTML、CSS和JavaScript代碼進(jìn)行裁剪，僅保留對(duì)用戶裁剪部分產(chǎn)生影響的代碼片段，以減輕系統(tǒng)的內(nèi)存負(fù)擔(dān)。

交互邏輯控制模塊包含兩個(gè)階段：定制階段和應(yīng)用階段，分別對(duì)應(yīng)HTMLCustomizePortlet類和HTMLViewer－Portlet類。其中，定制階段通過(guò)借助PageCustomization類和LogicCustomization類實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)面內(nèi)容和交互邏輯的定制，LogicCustomization類通過(guò)頁(yè)面分類器和PILM 處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)面邏輯的自適應(yīng)定制和存儲(chǔ)。應(yīng)用階段通過(guò)HTMLViewer類協(xié)助實(shí)現(xiàn)邏輯功能，在2.3中已詳細(xì)描述。

緩存管理模塊實(shí)現(xiàn)CacheManagement類，主要分為頁(yè)面緩存和緩存刷新兩個(gè)部分，頁(yè)面緩存主要負(fù)責(zé)對(duì)于定制頁(yè)面和頁(yè)面裁剪片段的存儲(chǔ)和獲取，緩存刷新主要負(fù)責(zé)對(duì)過(guò)期頁(yè)面進(jìn)行更新，并根據(jù)裁剪模板獲取新的頁(yè)面片段。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心類圖如圖8所示。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單案例來(lái)展示基于交互邏輯復(fù)用的深度集成效果，如圖9所示。

圖8 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心類

4 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的頁(yè)面集成系統(tǒng)普遍存在資源集成深度上的局限性問(wèn)題，影響了資源在門戶中的利用率。本文基于傳統(tǒng)的頁(yè)面集成技術(shù)，通過(guò)建立可定制的交互邏輯關(guān)系模型，對(duì)交互邏輯關(guān)系進(jìn)行分類定制和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一種自適應(yīng)的深度頁(yè)面集成框架，提高了資源利用率和復(fù)用深度。但是這種自適應(yīng)的分類定制方法需要部分人工干預(yù)，下一步的研究工作將針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，通過(guò)學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練人工定制部分的頁(yè)面集合，來(lái)預(yù)測(cè)每個(gè)類別的頁(yè)面結(jié)構(gòu)下用戶所需要的裁剪模板。

圖9 豆瓣在OncePortal上的集成案例

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