分布式軟件技術(shù)及其應(yīng)用研究

王昱皓

摘要：在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，分布式軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì)被逐步凸顯了出來(lái)，并在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也克服了許多傳統(tǒng)軟件技術(shù)中存在的弊端。本文首先闡述了分布式軟件技術(shù)的模型和應(yīng)用框架，接著就COM和DCOM兩種軟件技術(shù)進(jìn)行了分析，最后就分布式軟件技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域以及圖像處理中的應(yīng)用和發(fā)展前景進(jìn)行的探究。

關(guān)鍵詞：分布式：軟件技術(shù);應(yīng)用;COM;DCOM

中圖分類號(hào)：TP31

引 ?言：雖然在我們的實(shí)際生活當(dāng)中一些先進(jìn)軟件技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用，但是我國(guó)國(guó)內(nèi)的這些軟件技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展相較于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)仍然相對(duì)落后，所以在分布式軟件技術(shù)這一板塊的研發(fā)上我們還需要進(jìn)一步地加強(qiáng)。

一、分布式軟件技術(shù)

（一）各類分布式組件模型

在新型軟件技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展下，組間軟件成為了新的發(fā)展標(biāo)志，這一技術(shù)的誕生的主要應(yīng)用目的是為了將軟件的生產(chǎn)力盡可能提升，在應(yīng)用程序的開(kāi)放上更為嚴(yán)謹(jǐn)，所以軟件的設(shè)計(jì)研發(fā)人員就將能夠重用軟件組件以及組裝構(gòu)造充分地利用了起來(lái)，形成了新型應(yīng)用軟件系統(tǒng)，但是從分布式軟件的應(yīng)用和發(fā)展上來(lái)分析，它仍然處于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成階段。當(dāng)前分布式的軟件技術(shù)有DCE、CORBA以及COM三種，但是因?yàn)镈CE這項(xiàng)技術(shù)缺乏實(shí)際應(yīng)用的支撐，所以發(fā)展已經(jīng)近乎停滯。而CORBA這一分布式組件技術(shù)在非Windows平臺(tái)上的應(yīng)用以及發(fā)展前景是非?？捎^的，并且得到了多家大公司的認(rèn)可與支持，同時(shí)COM技術(shù)在windows平臺(tái)上的應(yīng)用也具備較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此COM技術(shù)的發(fā)展前景也是非?？捎^的[1]。

（二）分布式應(yīng)用框架

將框架引入其中的主要目的就是為了合理有效的配置和管理分布式組件，保障所形成的分布式系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。其實(shí)Johnson在上世紀(jì)九十年代初就已經(jīng)提出了框架的概念?？蚣苤饕慕M成是一組抽象的構(gòu)件同構(gòu)件實(shí)例之間的相互作用方式，這些對(duì)象能夠相互協(xié)同完成某些工作。也就是說(shuō)，當(dāng)前CORBA以及COM兩種技術(shù)所構(gòu)建的組件框架都是組件之間的相互作用而形成的。

二、COM/DCOM分布式軟件技術(shù)

（一）COM分布式軟件技術(shù)

1.COM結(jié)構(gòu)

（1）對(duì)象和接口

COM的對(duì)象是與C++非常相似的一種概念，可以說(shuō)，COM的對(duì)象是應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中的某種類型中的實(shí)例，接口則是某組邏輯上的接口成員函數(shù)集合。

（2）客戶/服務(wù)器模型

只要客戶/服務(wù)器模型作為支撐，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)象與客戶間的相互作用。COM除了是一種簡(jiǎn)單的模型外，客戶在某種特殊情況下也能夠反之為其服務(wù)，所以在這種情況下，客戶與對(duì)象之間的定義是相互的，而COM能夠?qū)@種特殊情況進(jìn)行有效處理。

2.COM特性

（1）語(yǔ)言無(wú)關(guān)性

COM不會(huì)特定要求于某種類型的語(yǔ)言，所以組件對(duì)象就可以與客戶程序分別使用兩種不同的編寫(xiě)語(yǔ)言，只要這兩種語(yǔ)言所分別生成的執(zhí)行代碼，能夠符合COM的規(guī)范就能夠在COM的支撐下得以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行[2]。

（2）進(jìn)程透明性

客戶端和服務(wù)器的代碼運(yùn)行的進(jìn)程可以相同也可以不同，所以我們可以按照“進(jìn)程內(nèi)服務(wù)程序、本地服務(wù)程序、遠(yuǎn)程服務(wù)程序”對(duì)客戶端和服務(wù)器的代碼運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行區(qū)分。

（3）可重用性

COM的可重用性這一實(shí)用性非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在某些比較大型的軟件系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用能夠起到非常重要的作用。因?yàn)镃OM對(duì)象客戶程序?qū)τ趯?duì)象內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的過(guò)程并不了解，因此就能夠基于組建對(duì)象的行為方式來(lái)建立組建對(duì)象的重用性。

3.COM對(duì)象

（1）接口描述

對(duì)象與客戶聯(lián)系的紐帶就是COM對(duì)象接口，這兩者在接口的標(biāo)識(shí)上遵循一致的規(guī)則，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接口方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行描述和定義。而每個(gè)COM對(duì)象都有一個(gè)唯一的名稱標(biāo)識(shí)，并且這一名稱的唯一具有著空間以及時(shí)間的雙面支撐。

（2）IUnknown接口

全部COM接口都必須與IUnknown接口相繼承，繼承方式主要包括QueryInterface、AddRef、Release三種。而這三種繼承方式能夠被靈活調(diào)用進(jìn)任何的接口當(dāng)中。

（3）線程模型

COM在新的線程模型上并沒(méi)有進(jìn)行定義，直接將Win32的線程進(jìn)行了直接性的運(yùn)用。而Win32線程本身就包含“用戶界面線程”以及“工作線程”這兩種具有一定差異性的類型。用戶線程所連接的窗口也是一個(gè)或多個(gè)的，并且每個(gè)窗口都具有相應(yīng)的消息循環(huán)。工作線程則主要在后臺(tái)的處理中進(jìn)行應(yīng)用，所以并沒(méi)有相應(yīng)的窗口關(guān)聯(lián)，消息循環(huán)也就沒(méi)有[3]。

（4）IClassFactory接口

因?yàn)镃lassFactory能夠創(chuàng)建其他組件的組件，所以客戶能夠運(yùn)用ClassFactory實(shí)現(xiàn)同一類的多個(gè)實(shí)例，也同樣屬于COM的對(duì)象之一，并支持IClassFactory接口。

（二）DCOM分布式軟件技術(shù)

1.DCOM結(jié)構(gòu)

COM的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展形成了DCOM，COM定義組件與這一組件相應(yīng)的客戶之間的進(jìn)行相互作用形式，這一定義就成為了組件與客戶端之間不需要任何中介就能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、便捷的聯(lián)系奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，客戶端在操作的過(guò)程中能夠直接運(yùn)用組件中的方法。在原本的Windows操作系統(tǒng)當(dāng)中，不同的進(jìn)程之間是完全相互獨(dú)立的，所以原本的Windows操作系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)在不同進(jìn)程的前提下進(jìn)行地址空間的訪問(wèn)。但是COM技術(shù)的應(yīng)用使不同進(jìn)程的相互訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)成為了可能，并且能夠?qū)⑦@一操作完全透明化。DCOM在分布式結(jié)構(gòu)下同樣也運(yùn)用了這一透明化的訪問(wèn)方式，所以DCOM也因此成為了真正意義上的分布式組件模型。在不同設(shè)備的情況下，DCOM也能夠利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通訊，但是雖然進(jìn)程之間相互訪問(wèn)的線路長(zhǎng)了很多，但是客戶和組件兩者都不可能發(fā)現(xiàn)。

2.DCOM特點(diǎn)

（1）位置獨(dú)立性

DCOM的這一特點(diǎn)就是指客戶的同一進(jìn)程中和網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)位置的所有組件的所處位置都是完全透明的?？蛻魧?duì)于各個(gè)組件的連接和調(diào)動(dòng)在各種情況下都是一致的方式。DCOM在源碼在改變上以及程序的重新編譯上都不需要做出任何改變。各個(gè)組件相互連接方式的改變僅僅需要一個(gè)十分簡(jiǎn)單的再配置動(dòng)作。

（2）可拓展性

分布式應(yīng)用的一項(xiàng)重要指標(biāo)就是可擴(kuò)展性。用戶的數(shù)量的增加必然會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)量的增加，而數(shù)據(jù)量的增加又會(huì)同步推動(dòng)分布式應(yīng)用處理能力的提升。在用戶需求比較小的情況下，分布式應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行也速度也就比較快，并且能夠在處理用戶附加需求的同時(shí)還能夠保障系統(tǒng)性能的和可靠性不受損毀。在此情況下，DCOM能夠?yàn)槠涮峁办`活部署、對(duì)稱多進(jìn)程處理、版本獨(dú)立”等多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用可擴(kuò)展性的增強(qiáng)。但是DCOM在系統(tǒng)負(fù)載增加的情況下，也能夠通過(guò)將分布性組件部署到其他設(shè)備上，以此來(lái)提升系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，而這種部署處理方式是非常靈活且簡(jiǎn)單的。DCOM的使用，使得用戶各個(gè)進(jìn)程之間組件連接方式的改變變得更加便捷、靈活[4]。

（3）容錯(cuò)性

容錯(cuò)性在銀行電子交易系統(tǒng)等需要可靠性高的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不可或缺的。DCOM能夠?qū)?yīng)用系統(tǒng)容錯(cuò)性的實(shí)現(xiàn)變得更加簡(jiǎn)單。而容錯(cuò)性的實(shí)現(xiàn)有兩種方法，其一是當(dāng)客戶的進(jìn)程當(dāng)中某一個(gè)組件出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，就會(huì)重新與進(jìn)程當(dāng)中的第一個(gè)指示組件建立連接。從而得知在服務(wù)器當(dāng)中有哪一部分信息是不再有效的，同時(shí)還能夠在另一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)這一組建新實(shí)例的運(yùn)行。另一處理方式就是我們通常所說(shuō)的“熱備份”。在不同的設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行同一服務(wù)器組建的兩個(gè)復(fù)本，而這兩個(gè)副本在同時(shí)處理的信息也是一致的，而用戶進(jìn)程需要同時(shí)連接這兩臺(tái)設(shè)備，這樣一來(lái)也就將擁有系統(tǒng)的容錯(cuò)性得以提升。

（4）協(xié)議無(wú)關(guān)性

因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用體系中需要集成多種的分布式應(yīng)用，所以就必須存在一個(gè)相對(duì)特殊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。而在此過(guò)程中也要對(duì)潛在的所有客戶進(jìn)行更新，但是在以往的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。但是因?yàn)镈COM能夠支持TCP/IP、UDP、IPX/SPX、NetBIOS、HTTP等多種傳輸協(xié)議，所以開(kāi)發(fā)者能夠準(zhǔn)確判斷應(yīng)用系統(tǒng)是否與協(xié)議有關(guān)。

（5）平臺(tái)無(wú)關(guān)性

DCOM技術(shù)面向所有跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工作公開(kāi)，所以DCOM并不排斥某種比較特殊平臺(tái)的服務(wù)和優(yōu)化，也不會(huì)出現(xiàn)僅適用于某一系統(tǒng)的問(wèn)題。

三、分布式軟件技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化這一行業(yè)領(lǐng)域軟件發(fā)展也同其他行業(yè)一樣也面臨著新的挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展使得當(dāng)前用戶所應(yīng)用的桌面和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序越發(fā)復(fù)雜。而因?yàn)檫@些軟件的復(fù)雜性，所以就對(duì)軟件的研發(fā)工作帶來(lái)了許多問(wèn)題：開(kāi)發(fā)比較復(fù)雜的現(xiàn)代軟件應(yīng)用程序需要大量的時(shí)間和成本。在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的過(guò)程中必須基于單片集成電路進(jìn)行持續(xù)性的開(kāi)發(fā)。應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)和功能都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)外集成。提供者的素質(zhì)反映在應(yīng)用程序的編程模式上。而COM框架軟件技術(shù)的應(yīng)用，則能夠針對(duì)于上述問(wèn)題進(jìn)行有效解決。在針對(duì)于組件來(lái)進(jìn)行模型的編程旨在將其互操作性發(fā)揮出來(lái)。因?yàn)榛ゲ僮餍允墙M件能夠在組件軟件的環(huán)境中進(jìn)行協(xié)同工作的主要能力。如果工程中的軟件集成不能達(dá)到較為自然的標(biāo)準(zhǔn)，那就應(yīng)當(dāng)將應(yīng)用程序分成組件。

COM作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的分布式組件技術(shù)，國(guó)際上的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)τ谠摷夹g(shù)給予了全面的支持。經(jīng)調(diào)查分析，基本上所有著名工作自動(dòng)化軟件的開(kāi)發(fā)都建立在Windows平臺(tái)的基礎(chǔ)上，并且在整體上或者某一部分上運(yùn)用了COM分布式軟件技術(shù)。在此基礎(chǔ)上還有很多原本在UBIX平臺(tái)和VMS平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)化軟件，也紛紛轉(zhuǎn)向了Windows平臺(tái)。而國(guó)際基金會(huì)也根據(jù)COM技術(shù)構(gòu)建了過(guò)程控制這一板塊的數(shù)據(jù)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)，也就是指OPC。而在這一標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建完成后，就瞬間得到了廣泛的應(yīng)用。由此看來(lái)，COM技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中得到了十分成功的應(yīng)用，并且具備非?？捎^的前景。

四、分布式軟件技術(shù)在圖像處理中的應(yīng)用

當(dāng)前工程、工業(yè)、醫(yī)療、保健、航空、航天、軍事科研以及安全保衛(wèi)等各個(gè)方面都應(yīng)用了圖像處理技術(shù)，因此我們可以分析得出圖像處理在我國(guó)國(guó)計(jì)民生以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展當(dāng)中起到了十分重要的作用，所以，從當(dāng)前圖像處理，發(fā)展前景來(lái)分析，構(gòu)建統(tǒng)一開(kāi)放可擴(kuò)展的圖像處理平臺(tái)是該項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)必然的一項(xiàng)發(fā)展趨勢(shì)，因此該平臺(tái)的構(gòu)建就列為了該領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重要話題。

雖然圖像處理應(yīng)用系統(tǒng)在各領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用在功能要求上存在著一定的差異性，但是無(wú)論是哪一領(lǐng)域圖像處理應(yīng)用系統(tǒng)都必然存在著相似的系統(tǒng)框架，甚至還具有幾乎一致的圖像處理基本操作。而在各領(lǐng)域當(dāng)中的共同應(yīng)用點(diǎn)就成為了各領(lǐng)域通用且統(tǒng)一的圖像處理應(yīng)用平臺(tái)能夠得以構(gòu)建的前提條件。

Supersoft公司以及北京超圖地理信息技術(shù)有限公司等國(guó)內(nèi)外很多家公司在圖像處理領(lǐng)域已經(jīng)運(yùn)用組建技術(shù)設(shè)計(jì)并研發(fā)了組件化的圖像處理軟件。以往都是由廠家向用戶提供整體性的系統(tǒng)或者能夠進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的軟件，而發(fā)展至今，已經(jīng)形成了廠家向用戶提供組件，然后再由用戶自行開(kāi)發(fā)的形式。所以我們不能看出，GIS軟件也在其他軟件革新的過(guò)程中同步發(fā)生了巨大的變化。但是其他應(yīng)用領(lǐng)域軟件在圖像處理這一板塊上的發(fā)展還較為緩慢，統(tǒng)一性的圖像處理平臺(tái)，也沒(méi)有相應(yīng)全面的研發(fā)與構(gòu)建。

結(jié)束語(yǔ)：總而言之，雖然我國(guó)分布式軟件技術(shù)已經(jīng)得到了一定程度上的研發(fā)和相對(duì)廣泛的應(yīng)用，并且該項(xiàng)技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性高、開(kāi)發(fā)性好等優(yōu)勢(shì)也得到了一定的體現(xiàn)，但是，我國(guó)對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究仍然有著非常大的探索空間，也只有進(jìn)一步地挖掘分布式軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，才能夠使該項(xiàng)技術(shù)在各領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，以此來(lái)推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王昱皓（2000.11—）男，四川省廣元市人，四川商務(wù)職業(yè)學(xué)院軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生，研究方向：軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息管理;通信地址及電話：四川省成都市青羊區(qū)文家正街227號(hào)四川商務(wù)職業(yè)學(xué)院。