范大娟，黃志球，肖芳雄，祝 義，王 進(jìn)

（1.南京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京210016；2.南京工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，南京211167）

0 引 言

Web服務(wù)作為實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)的重要技術(shù)有效地解決了在分布、動(dòng)態(tài)、異構(gòu)環(huán)境下的應(yīng)用集成問題。由于單個(gè)Web服務(wù)提供的功能有限，為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，常常通過組合已有Web服務(wù)以形成增值的、具有更大粒度的Web服務(wù)。近年來，關(guān)于Web服務(wù)組合的研究工作取得了重要進(jìn)展，已逐漸從只側(cè)重于組合的功能方面的研究轉(zhuǎn)向支持QOS，比如代價(jià)、時(shí)間屬性［1］，可信性［2］和能耗［3］等方面的研究；同時(shí)由于服務(wù)自身和需求的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，傳統(tǒng)的靜態(tài)服務(wù)組合的研究也逐漸向動(dòng)態(tài)服務(wù)組合的方向轉(zhuǎn)變［4］。

在進(jìn)行服務(wù)組合時(shí)，由于不同的Web服務(wù)常常由不同的提供者獨(dú)立開發(fā)，它們?cè)诤灻麑踊蛐袨閷由峡赡懿幌嗳荻鴮?dǎo)致不能直接組合。如何消除Web服務(wù)在簽名層和行為層上的不相容，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)的正確組合非常關(guān)鍵。服務(wù)之間的不相容表明交互的服務(wù)之間發(fā)生了失配（Mismatch），失配包括簽名層失配（Signature-level mismatches）和行為層失配（Behavioral-level mismatches）。服務(wù)適配技術(shù)通過構(gòu)造適配器的方法來消除服務(wù)之間的不相容而不改變服務(wù)內(nèi)部代碼，以支持服務(wù)的正確組合［5－6］。

目前，有關(guān)服務(wù)適配的研究引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。如文獻(xiàn)［7］對(duì)服務(wù)之間WSDL簽名層上的不相容進(jìn)行適配，假定功能相似的服務(wù)的簽名只在組成消息的部件上不一致，而在消息名上相同，即不考慮消息名稱失配的情況。文獻(xiàn)［8］對(duì)于在簽名層不相容的服務(wù)，通過改變WSDL簽名描述使得服務(wù)之間可以正確交互。文獻(xiàn)［9］利用YAWL工作流語(yǔ)言作為中介語(yǔ)言，對(duì)于兩個(gè)BPEL流程，通過合并兩者的對(duì)偶服務(wù)執(zhí)行樹（Dual service execution trees）的方法自動(dòng)生成適配器以消除它們?cè)谛袨閷由系氖?。文獻(xiàn)［10］針對(duì)兩個(gè)異步通信的流程服務(wù)，生成最小適配器以消除流程服務(wù)之間行為層上的不相容，最小適配器只處理引起失配的消息，可以降低服務(wù)組合運(yùn)行時(shí)的通信開銷。文獻(xiàn)［11］定義了若干個(gè)基于BPEL代碼的適配模板，每一個(gè)模板對(duì)應(yīng)一種失配的輸入。開發(fā)者可以根據(jù)Web服務(wù)之間簽名層和行為層不相容的情況，利用適配模板生成BPEL適配代碼。文獻(xiàn)［12］利用模式匹配技術(shù)識(shí)別簽名層和行為層的失配，并通過生成失配樹的方法得到適配器規(guī)約。

以上研究工作主要存在如下不足：①文獻(xiàn)［7-10］只關(guān)注服務(wù)簽名層或行為層上的適配。而由于需要組合的多個(gè)服務(wù)通常是由不同提供者獨(dú)立開發(fā)，它們往往在簽名層和行為層上均不相容，只考慮某一層上的適配難以有效支持服務(wù)組合的正確執(zhí)行。②上述方法［7－12］主要針對(duì)的是兩個(gè)服務(wù)交互的簡(jiǎn)單場(chǎng)景，而實(shí)際的Web服務(wù)組合往往是多個(gè)服務(wù)參與的復(fù)雜交互場(chǎng)景。③上述方法［7－12］所生成的適配器模型可能包含BPEL不能實(shí)現(xiàn)的部分，因此不能直接映射生成實(shí)際的適配器BPEL代碼，且文獻(xiàn)［11-12］所提出的方法不支持服務(wù)的自動(dòng)適配，需要開發(fā)者的介入以生成相應(yīng)的適配器。

針對(duì)以上問題，本文研究了面向多個(gè)服務(wù)參與的復(fù)雜交互情形下的適配器自動(dòng)生成方法。首先對(duì)有限自動(dòng)機(jī)（Finite automata，F(xiàn)A）進(jìn)行簽名和行為的擴(kuò)展（稱其為SBA模型）以同時(shí)建模服務(wù)的簽名和行為信息，給出了基于SBA模型分析多個(gè)服務(wù)之間相容性的方法。定義了適配器模型的語(yǔ)法和操作語(yǔ)義，根據(jù)服務(wù)的SBA模型和服務(wù)之間的消息映射給出了適配器模型的自動(dòng)生成算法，并討論如何針對(duì)適配器模型中不能實(shí)現(xiàn)的部分（比如不確定、不可達(dá)等部分）進(jìn)行約簡(jiǎn)的方法。最后通過一個(gè)實(shí)例分析說明了本文所提方法的可行性。與已有服務(wù)適配方法相比，通過該方法生成的適配器可以消除多個(gè)服務(wù)之間在簽名層和行為層上的不相容以支持服務(wù)組合的正確執(zhí)行。另一方面，該方法考慮如何對(duì)生成的適配器模型中BPEL不能實(shí)現(xiàn)的部分進(jìn)行約簡(jiǎn)，因此可以支持從適配器模型到BPEL代碼的自動(dòng)生成。

1 服務(wù)的簽名、行為建模

服務(wù)的簽名包括服務(wù)的一組操作，由服務(wù)的WSDL文件描述。服務(wù)的每一個(gè)操作都可以看作是一個(gè)輸入或輸出消息。服務(wù)的每一個(gè)消息均由一個(gè)或多個(gè)部件組成，每一個(gè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)類型。因此消息的類型常常是由其部件的數(shù)目、順序和類型所決定的結(jié)構(gòu)體類型?；谏鲜鲇懻摽芍?wù)的簽名可以看作是由服務(wù)所包含的消息以及消息的類型所組成的集合。

服務(wù)的行為定義了服務(wù)的操作調(diào)用的順序，即該服務(wù)與其他服務(wù)交互時(shí)該服務(wù)發(fā)送或接收消息的動(dòng)作序列，通常由服務(wù)的抽象BPEL流程描述?；赪SDL、抽象BPEL流程描述的服務(wù)的簽名和行為缺乏精確的語(yǔ)義，需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的形式模型表示。

由于有限自動(dòng)機(jī)FA簡(jiǎn)單、直觀、易于理解，具有精確的語(yǔ)義，因此，本文通過對(duì)FA模型進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展分別用于形式化描述參與組合的單個(gè)服務(wù)（稱為SBA模型）和它們的適配器（稱為AM模型），通過SBA模型的組合運(yùn)算描述SBA模型的組合（稱為CBA模型）。下面給出幾個(gè)關(guān)于FA模型的基本概念。

由于本文的SBA模型、AM模型、組合模型CBA均基于FA模型進(jìn)行擴(kuò)展，因此，定義1～3同樣適用于以上模型。比如在SBA模型中標(biāo)簽集合L對(duì)應(yīng)SBA模型中的動(dòng)作集合A，即μ1，…，μn－1∈A；在AM模型中標(biāo)簽集合L對(duì)應(yīng)AM模型中的內(nèi)部動(dòng)作集合AI和外部動(dòng)作集合AO，即μ1，…，μn－1∈AO∪AI；在組合模型CBA中標(biāo)簽集合L對(duì)應(yīng)組合模型中的動(dòng)作同步集合AS，即μ1，…，μn－1∈AS。

本文對(duì)FA模型進(jìn)行簽名和行為的擴(kuò)展，稱其為簽名行為自動(dòng)機(jī)，用于形式化描述單個(gè)服務(wù)的簽名和行為信息。

定義4 簽名行為自動(dòng)機(jī)（Signature，behavioral automata，SBA）。SBA模型是一個(gè)擴(kuò)展的FA模型SBA＝（S，s0，F(xiàn)，ΣM，fT，CD，A，T），其中：S表示狀態(tài)集合；s0表示初始狀態(tài)，s0∈S；F表示正常終止?fàn)顟B(tài)集合，F(xiàn)?S；ΣM表示消息集合；fT：ΣM→DT為消息集合ΣM到類型集合DT的映射函數(shù)；CD為遷移觸發(fā)的條件集合；A表示動(dòng)作集合，A?｛？，?。力睲×DT；T表示遷移關(guān)系，T?S×CD×A×S。其中，若發(fā)送動(dòng)作a＝！m：d，其互補(bǔ)動(dòng)作為＝？m：d；若接收動(dòng)作a＝？m：d，則其互補(bǔ)動(dòng)作＝！m：d。SBA模型的遷移觸發(fā)條件可為空，表示為ε∈CD。若條件cd1，cd2∈CD，則條件cd1∧cd2表示同時(shí)滿足cd1和cd2的條件。若條件cd∈CD，有cd∧ε＝cd成立。

服務(wù)的SBA模型同時(shí)包含服務(wù)的簽名和行為信息，因此利用SBA模型可以自動(dòng)識(shí)別服務(wù)在簽名層和行為層上的失配，并自動(dòng)生成適配器進(jìn)行失配的消解，從而保證了服務(wù)組合的正確執(zhí)行。

2 多個(gè)服務(wù)之間相容性分析

參與組合的Web服務(wù)通常是由不同開發(fā)者提供，使用不同的命名空間和類型定義來描述服務(wù)的簽名，使用不一致的消息交互序列來描述服務(wù)的行為。因此，Web服務(wù)之間在簽名層和行為層上的不相容的現(xiàn)象常常發(fā)生。對(duì)多個(gè)不相容的服務(wù)進(jìn)行組合將使得組合系統(tǒng)不能正確執(zhí)行。在進(jìn)行服務(wù)組合之前，需要分析服務(wù)之間的相容性。

已有分析服務(wù)之間相容性的方法大多只考慮兩個(gè)服務(wù)之間在行為上的相容性［5，13］，通常根據(jù)這兩個(gè)服務(wù)之間的行為是否是完全相反的或者通過一個(gè)服務(wù)在某一狀態(tài)下發(fā)送消息的集合和與另一服務(wù)在相應(yīng)的狀態(tài)下接收消息的集合是否存在包含關(guān)系來確定。因此，此類（基于二元運(yùn)算）相容性判定方法不適合用于判定多個(gè)服務(wù)之間的相容性。此外，已有相容性判定方法常常忽略了服務(wù)的簽名信息，它們假設(shè)相同消息名的消息具有相同的類型，在此假設(shè)下通過消息名匹配來分析服務(wù)之間的相容性，因此不能識(shí)別簽名層的某些失配，比如消息類型失配等。

在實(shí)際應(yīng)用中，服務(wù)組合往往是多個(gè)服務(wù)參與的復(fù)雜交互場(chǎng)景，且服務(wù)同時(shí)包含靜態(tài)的簽名信息和動(dòng)態(tài)的行為信息，由于服務(wù)的SBA模型同時(shí)刻畫了服務(wù)的簽名和行為信息，因此本文基于SBA模型來分析服務(wù)之間在簽名層和行為層上的相容性。服務(wù)之間的不相容意味著它們的組合系統(tǒng)會(huì)發(fā)生死鎖，因此，可以通過檢測(cè)N個(gè)服務(wù)的SBA模型的組合模型是否存在死鎖狀態(tài)來判定這N個(gè)服務(wù)是否相容。

定義5 SBA的組合模型（Composition model of N SBA models，CBA）。N個(gè)SBA模型SBAi＝（Si，，F(xiàn)i，，，CDi，Ai，Ti），i＝｛1，…，N｝，它們的組合模型SBA1｜SBA2｜…｜SBAN可以被表示一個(gè)擴(kuò)展的FA模型CBA＝（S，s0，F(xiàn)，ΣM，CD，AS，T），其中：S?S1×…× SN，s0＝，…，），F(xiàn)?F1×…×FN，ΣM?CD1×…×CDN，AS是動(dòng)作同步集合，AS?ΣM×｛1，…，N｝×｛1，…，N｝× DT，（（s1，…，sN），cdi∧cdj，m（i，j）：d，（s′1，…，s′N））∈T??（s1，…，sN）∈S，?i，j∈｛1，…，N｝，?（si，cdi，！m：（m），s′i）∈Ti∧ ?（sj，cdj，？m：（m），s′j）∈Tj∧（m）＝（m）＝d∧（cdi∧cdj≠F）：?k∈｛1，…，N｝：（k≠i，j?s′k＝sk）。

判定N個(gè)服務(wù)是否相容的步驟：①首先根據(jù)定義5的計(jì)算方法，自動(dòng)生成這N個(gè)服務(wù)的SBA模型的組合模型CBA；②利用定義3中有關(guān)死鎖狀態(tài)的形式化定義，自動(dòng)判斷該CBA模型是否存在死鎖狀態(tài)。若不存在死鎖狀態(tài)，則表明這N個(gè)服務(wù)之間是相容的，因此可以直接進(jìn)行組合；若存在死鎖狀態(tài)，則意味著這N個(gè)服務(wù)在簽名層或行為層不相容，需要生成適配器消除服務(wù)之間的不相容，使得服務(wù)組合能夠正確執(zhí)行。

3 多個(gè)服務(wù)之間適配器的自動(dòng)生成

已有服務(wù)適配方法大多針對(duì)只有兩個(gè)服務(wù)參與組合的情形，未考慮多個(gè)服務(wù)參與組合的復(fù)雜交互場(chǎng)景［7－12］，且文獻(xiàn)［7-10］僅僅針對(duì)的是簽名層（或行為層）上的適配問題。比如文獻(xiàn)［7-8］只關(guān)注兩個(gè)服務(wù)之間在簽名層上的適配，該方法只適合于簡(jiǎn)單的無狀態(tài)服務(wù)，而在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)服務(wù)是具有行為信息的有狀態(tài)服務(wù)。文獻(xiàn)［9-10］研究的是兩個(gè)服務(wù)之間行為層的適配問題，適配器僅通過消息交互的外部動(dòng)作來消除服務(wù)之間的失配，未考慮適配器的有關(guān)消息處理的內(nèi)部動(dòng)作，因此不能處理簽名層上的失配。

此外，文獻(xiàn)［11-12］中適配器的生成方法是半自動(dòng)化的。在文獻(xiàn)［11］中，開發(fā)者需要根據(jù)兩個(gè)服務(wù)之間不相容的情況，人工識(shí)別并組合適配模板以生成相應(yīng)的適配器。文獻(xiàn)［12］在適配器的生成過程中需要開發(fā)者選擇消解失配的方式并提供相應(yīng)的消息構(gòu)造信息。以上服務(wù)適配方法［7－12］均沒有涉及如何對(duì)得到的適配器模型中BPEL代碼不能實(shí)現(xiàn)的部分進(jìn)行約簡(jiǎn)，從而不能直接從適配器模型映射生成實(shí)際的適配器BPEL代碼。

由于SBA模型同時(shí)刻畫了服務(wù)的簽名信息和行為信息，因此，本文將基于SBA模型提出一種面向多服務(wù)交互的適配器自動(dòng)生成方法。首先引入多個(gè)服務(wù)之間的消息映射概念，給出具有消息處理的內(nèi)部動(dòng)作和消息交互的外部動(dòng)作的適配器模型的語(yǔ)法和操作語(yǔ)義，使得適配器可以同時(shí)處理多個(gè)服務(wù)之間簽名層和行為層的失配情況。在此基礎(chǔ)上給出適配器模型的自動(dòng)生成算法，討論如何對(duì)得到的適配器模型進(jìn)行約簡(jiǎn)的方法以支持實(shí)際BPEL代碼的自動(dòng)映射。

3.1 服務(wù)之間的消息映射

服務(wù)之間的消息映射是一組消息轉(zhuǎn)換規(guī)則，即某個(gè)服務(wù)所需要接收的消息如何通過其他服務(wù)的發(fā)送消息來構(gòu)造。消息映射表明了消息之間的語(yǔ)義依賴關(guān)系，可以利用語(yǔ)義Web和本體論的相關(guān)知識(shí)構(gòu)造服務(wù)之間的消息映射［14］。由于本文主要關(guān)注的是服務(wù)適配方法本身，即如何根據(jù)給定的服務(wù)的SBA模型和服務(wù)之間的消息映射M生成相應(yīng)的適配器，因此假定消息映射M已經(jīng)由開發(fā)者給出。

文獻(xiàn)［16］研究的是組件之間的適配問題，利用同步矢量作為適配契約并根據(jù)各個(gè)組件的接口描述自動(dòng)生成適配器來消除組件之間的失配。但由于同步矢量只能表達(dá)兩個(gè)消息之間的匹配關(guān)系（是一種特殊的映射關(guān)系），該方法不能處理消息分裂／合并失配等情況。而本節(jié)中引入的多個(gè)服務(wù)之間的消息映射概念不僅給出了涉及多個(gè)消息之間的映射關(guān)系，并且指明適配器如何對(duì)接收到的多個(gè)消息進(jìn)行處理以生成另一服務(wù)需要的消息的方法，因此可以處理服務(wù)之間更多的、更復(fù)雜的失配情況。

3.2 適配器模型描述及其自動(dòng)生成

適配器本質(zhì)上是服務(wù)組合的編制器（Orchestrator），服務(wù)之間所有交互的消息必須通過適配器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。為了描述適配器與服務(wù)之間的交互情況，需要將適配器的發(fā)送／接收動(dòng)作與具體的服務(wù)相關(guān)聯(lián)，即對(duì)發(fā)送／接收動(dòng)作進(jìn)行標(biāo)記。

其中，標(biāo)記動(dòng)作？m（i）：d表示適配器接收從第i個(gè)服務(wù)發(fā)送的類型為d的消息m，標(biāo)記動(dòng)作！m（j）：d表示適配器發(fā)送類型為d的消息m至第j個(gè)服務(wù)，i，j∈｛1，…，N｝。

定義9 適配器模型（Adaptor model），簡(jiǎn)稱AM。N個(gè)服務(wù)的SBA模型SBAi＝（Si，，F(xiàn)i，，，CDi，Ai，Ti），i＝｛1，…，N｝，它們的適配器模型AM可形式化定義為一個(gè)擴(kuò)展的FA模型AM＝（S，s0，F(xiàn)，AO，AI，T），其中：S表示適配器的狀態(tài)集合，S＝S1×…×SN×δ，s0表示適配器的初始狀態(tài)，s0＝（，…，，?），F(xiàn)表示適配器的正常終止?fàn)顟B(tài)集合，F(xiàn)?F1×…×FN×δF，AO表示適配器的外部動(dòng)作集合，AI表示適配器的內(nèi)部動(dòng)作集合，AI?MT1∪…∪MTN，T表示遷移關(guān)系，T?S×（（CD×AO）∪AI）×S。

適配器的動(dòng)作分為外部動(dòng)作和內(nèi)部動(dòng)作，外部動(dòng)作a∈AO是指適配器從某一服務(wù)接收消息或發(fā)送消息至某一服務(wù)。內(nèi)部動(dòng)作a∈AI為服務(wù)之間的消息映射M中某一消息映射規(guī)則mt，表示適配器根據(jù)該消息映射規(guī)則對(duì)接收到的消息進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)部處理。

定義10 AM模型的操作語(yǔ)義。AM模型的操作語(yǔ)義被描述為遷移系統(tǒng)（S，s0，→），遷移關(guān)系→定義如下：

發(fā)送消息：

接收消息：

內(nèi)部處理：

若給定N個(gè)服務(wù)的SBA模型和服務(wù)之間的消息映射M，按照算法1可以得到相應(yīng)的AM模型。

3.3 適配器模型約簡(jiǎn)

根據(jù)算法1得到的AM模型不是最終的AM模型，需要對(duì)其進(jìn)行約簡(jiǎn)，去除模型中BPEL不能實(shí)現(xiàn)的部分，如不確定行為的部分、不可達(dá)的部分和死鎖部分，約簡(jiǎn)后的AM模型可以自動(dòng)映射生成適配器的BPEL代碼。

定義11 不確定狀態(tài)。AM＝（S，s0，F(xiàn)，AO，AI，T），狀態(tài)s∈S，若狀態(tài)s不符合以下幾種情況之一，則稱狀態(tài)s為不確定狀態(tài)。①?gòu)臓顟B(tài)s出發(fā)的遷移數(shù)目等于1；②從狀態(tài)s出發(fā)的接收遷移數(shù)目大于等于2，發(fā)送遷移數(shù)目等于0，這些接收遷移均為有條件約束的遷移，且遷移上的條件兩兩之間互不相交，即?i，j∈｛1，…，K｝，cdi∧cdj＝F，K為從狀態(tài)s出發(fā)的接收遷移數(shù)目；③從狀態(tài)s出發(fā)的接收遷移數(shù)目和發(fā)送遷移數(shù)目均大于等于1，這些遷移均為有條件約束的遷移，且遷移上的條件兩兩之間互不相交，即?i，j∈｛1，…，K｝，cdi∧cdj＝F，K為從狀態(tài)s出發(fā)的遷移數(shù)目。

在不確定狀態(tài)s下如何選擇某一遷移進(jìn)行觸發(fā)是不確定的，需要對(duì)該狀態(tài)下多個(gè)沖突的遷移進(jìn)行去除，使得該狀態(tài)下遷移的觸發(fā)是確定的。

約簡(jiǎn)規(guī)則1（狀態(tài)確定化）。對(duì)于AM模型中的所有不確定狀態(tài)s，逐步去除從狀態(tài)s出發(fā)的某個(gè)遷移，直到狀態(tài)s符合定義11給出的三種情況之一。

對(duì)AM模型應(yīng)用約簡(jiǎn)規(guī)則1后的模型中可能存在不可達(dá)狀態(tài)，因此需要引入約簡(jiǎn)規(guī)則2去除AM模型中的不可達(dá)狀態(tài)。

定義12 不可達(dá)狀態(tài)。AM＝（S，s0，F(xiàn)，AO，AI，T）狀態(tài)s∈S是不可達(dá)狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)不存在從初始狀態(tài)s0到狀態(tài)s的跡，即tr（s0，s）＝?。

約簡(jiǎn)規(guī)則2（去除不可達(dá)狀態(tài)）。在AM模型中去除所有不可達(dá)狀態(tài)s以及從該狀態(tài)s出發(fā)或到達(dá)該狀態(tài)s的遷移。

若AM模型存在死鎖狀態(tài)，則表明對(duì)于給定的N個(gè)服務(wù)，它們之間存在某些交互情況下的失配是不能通過適配器進(jìn)行消解的，因此，在利用約簡(jiǎn)規(guī)則1和約簡(jiǎn)規(guī)則2去除模型中具有不確定行為的部分、不可達(dá)的部分之后，若AM模型中存在死鎖狀態(tài)，則需要利用約簡(jiǎn)規(guī)則3去除AM模型中的死鎖狀態(tài)以得到最終的AM模型。

約簡(jiǎn)規(guī)則3（去除死鎖狀態(tài)）。在AM模型中去除所有死鎖狀態(tài)以及從該狀態(tài)s出發(fā)或到達(dá)該狀態(tài)s的遷移。

利用本節(jié)的約簡(jiǎn)規(guī)則1、2、3對(duì)AM模型中BPEL不能實(shí)現(xiàn)的部分進(jìn)行約簡(jiǎn)，使得約簡(jiǎn)后的AM模型可以直接映射生成適配器的BPEL代碼，用于在實(shí)際的BPEL執(zhí)行引擎上運(yùn)行。

4 實(shí)例分析

本節(jié)以一個(gè)網(wǎng)上醫(yī)院的應(yīng)用為例來說明本文方法的可行性，該應(yīng)用包括Client服務(wù)、Specialist服務(wù)和Doctor服務(wù)，它們的SBA模型見圖1，其中：

（1）Client服務(wù)通過發(fā)送用戶名（！mUN）和門診名稱（！mDN）進(jìn)行登記，然后選擇預(yù)約專家（！mRS）或門診掛號(hào)（！mRD）。若選擇預(yù)約專家，則將收到相應(yīng)門診的專家信息（？mSL）或收到該門診暫無專家的提示（？mNS），若暫無專家，則流程結(jié)束，若有專家可以預(yù)約，則Client發(fā)送預(yù)約信息（！mRSI），并收到是否預(yù)約成功的提示（？mV或？mIV），若預(yù)約成功，則流程結(jié)束，若預(yù)約失敗，則可以重新預(yù)約（！mRS）或退出預(yù)約流程（！mEX）。若Client選擇門診掛號(hào)，則將收到掛號(hào)信息（？mRLD），Client可以選擇接受或取消此次掛號(hào)（！mOP），若取消掛號(hào)（mOP＝0），則收到掛號(hào)已取消的提示信息（？mCC），Client將選擇重新掛號(hào)（！mRD）或退出流程（！mEX），若接受此次掛號(hào)（mOP＝1），則將收到掛號(hào)成功的提示后（？mDS）結(jié)束掛號(hào)流程。

（2）Specialist服務(wù)首先接收預(yù)約專家的請(qǐng)求（？mRS），然后接收Client的登記信息（？mRI），根據(jù)登記信息中的門診信息，選擇發(fā)送相應(yīng)門診的專家信息（！mSL）或給出該門診暫無專家的提示（！mNS），若暫無專家，則流程結(jié)束，若有專家可以預(yù)約，則發(fā)送專家信息，隨后接收Client選定的專家姓名（？mSN）和預(yù)約時(shí)間（？mRT），并判斷Client的預(yù)約是否有效，若有效，則發(fā)送預(yù)約成功提示（！mV）并等待Client的確認(rèn)消息（？mCF），若無效，則給出預(yù)約無效的提示（！mIV），等待Client的再次請(qǐng)求（？mRS）或退出預(yù)約流程（？mEX）。

（3）Doctor服務(wù)首先接收Client的用戶名（？mUN）和門診名稱（？mDN），然后接收門診掛號(hào)的請(qǐng)求（？mRD），將生成的掛號(hào)信息發(fā)送至Client（！mRLD）并等待Client接受或取消此次掛號(hào)（？mCO），若Client接受此次掛號(hào)（mCO＝1），則給出掛號(hào)成功的提示信息（！mDS），隨后接收來自Client的付款信息（？mPM）并結(jié)束流程，若Client取消掛號(hào)（mCO＝0），則發(fā)送掛號(hào)已取消的提示信息（！mCC）并結(jié)束流程。

圖1 網(wǎng)上醫(yī)院實(shí)例中三個(gè)服務(wù)的SBA模型Fig.1 SBA models for three services composing the online hospital example

Client服務(wù)、Specialist服務(wù)和Doctor服務(wù)之間存在如下消息映射M＝MTSpecialist∪MTDoctor∪MTClient：

圖2 應(yīng)用約簡(jiǎn)規(guī)則1前后的AM模型片段Fig.2 The AM model fragments before and after applying reduction rule 1

根據(jù)第2節(jié)提出的相容性分析方法判斷出這三個(gè)服務(wù)之間是不相容的，即這三個(gè)服務(wù)之間發(fā)生了簽名層失配，比如消息合并失配（Client服務(wù)發(fā)送消息mUN和消息mDN進(jìn)行登記而Specialist服務(wù)通過消息mRI接收Client的登記信息）等失配和行為層失配，比如未指定接收適配（Client服務(wù)先發(fā)送消息mUN和消息mDN進(jìn)行登記，再發(fā)送消息mRS選擇預(yù)約專家；Specialist服務(wù)先通過接收消息mRS接受預(yù)約，再通過消息mRI接收Client的登記信息）等失配，因此需要生成適配器以消除這些簽名層和行為層的失配。

根據(jù)以上三個(gè)服務(wù)的SBA模型和消息映射M，利用3.2節(jié)的算法1得到的適配器AM模型中包含不確定狀態(tài)，圖2（a）（b）分別為本節(jié)實(shí)例按照算法1生成的AM模型中含有不確定狀態(tài)的約簡(jiǎn)前后模型片段的結(jié)果。

對(duì)AM模型應(yīng)用約簡(jiǎn)規(guī)則1-2后得到Specialist服務(wù)、Client服務(wù)和Doctor服務(wù)的適配器的AM模型如圖3。其中，圖3中的標(biāo)記s，c，d分別表示Specialist服務(wù)、Client服務(wù)和Doctor服務(wù)。AM模型通過對(duì)服務(wù)之間的消息進(jìn)行緩存、消息合并（應(yīng)用消息轉(zhuǎn)換規(guī)則mt1Specialist）、提?。☉?yīng)用消息轉(zhuǎn)換規(guī)則mt3pecialist和mt4pecialist）、轉(zhuǎn)換消息類型（應(yīng)用消息轉(zhuǎn)換規(guī)則mtclient）、生成消息（應(yīng)用消息轉(zhuǎn)換規(guī)則mt2specialist）等消除了三個(gè)服務(wù)之間上述簽名層和行為層失配。其中，mt Nw表示集合MTw的第N個(gè)消息轉(zhuǎn)換規(guī)則。

圖3中的AM模型存在死鎖狀態(tài)（灰色狀態(tài)顯示）表示Client服務(wù)和Doctor服務(wù)的交互過程中發(fā)生了不可消解的失配（Doctor服務(wù)在通過消息mDS發(fā)送掛號(hào)成功的提示信息后將通過消息mPM接收Client服務(wù)的付款信息，而Client服務(wù)無相應(yīng)的付款消息發(fā)送，且根據(jù)消息映射M可知消息mPM不能由適配器自動(dòng)生成）。因此，需要利用約簡(jiǎn)規(guī)則3去除AM模型中的死鎖狀態(tài)（需去除虛線顯示的兩個(gè)狀態(tài)）以得到最終的無死鎖狀態(tài)的AM模型。

圖3 網(wǎng)上醫(yī)院實(shí)例的最終適配器模型Fig.3 The final AM model for the online hospital example

5 結(jié)束語(yǔ)

本文首先提出了SBA模型以形式化描述服務(wù)的簽名和行為信息，并基于SBA模型給出了多個(gè)服務(wù)之間相容性的分析方法。對(duì)于不相容的情況，則給出了自動(dòng)生成適配器模型以及對(duì)得到的適配器模型進(jìn)行約簡(jiǎn)的方法。通過一個(gè)實(shí)例分析說明本文所提方法的可行性。與已有服務(wù)適配方法相比，該方法針對(duì)的是多個(gè)服務(wù)交互的復(fù)雜場(chǎng)景，通過該方法生成的適配器可以消除多個(gè)服務(wù)之間在簽名層和行為層上的不相容，以支持服務(wù)組合的正確執(zhí)行。此外，通過對(duì)適配器模型進(jìn)行約簡(jiǎn)以去除BPEL不能執(zhí)行的部分，使得約簡(jiǎn)后的適配器模型可以直接映射生成適配器BPEL代碼。

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