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3.3 中间件技术
随着企业的IT环境日益复杂，企业中可能会拥有多种操作系统、不同的数据库、异构的网络环境，以及若干应用等，那么如何把它们结合成一个有机的协同工作整体，真正实现企业跨平台分布式应用呢？中间件便是解决之道，它用自己的复杂换取了企业应用的简单。那么，复杂的中间件到底包含哪些种类？分别完成什么功能呢？
20世纪90年代初客户-服务器计算模式开始成为主流技术，将数据统一存储在数据服务器上，而有关的业务逻辑都在客户端实现，即所谓胖终端的解决方案，这种两层结构的模式大大阻碍着系统的发展，单一的服务器结构紧密地依赖供应商；数据存取受到限制；难以扩展到大企业广域网或国际互联网；也难以管理客户端的机群。随着用户业务需求的增长及Internet/Intranet的普及，将以三层或四层体系结构取代。三层结构就是把用户端的业务逻辑独立出来，并与数据库服务器中存储过程合并在一起，构成应用层，以提高计算能力，实现灵活性。在这种结构中用户端仅仅是处理图形用户界面（GUI），而目前趋势是采用具有交互功能的浏览器，即形成瘦终端的工作方式，为此，中间又增加了一层，称为Web服务器层，形成了四层体系结构。
这类多层结构的分布系统，各服务器和终端机之间都是通过网络连接起来的，并有大量信息和数据进行传递。对每个应用系统而言，在设计和实现时需要开发的，仅是在应用服务器上的业务逻辑部分的软件。除此之外，还必须要设计处理分布系统所特有的功能的软件，而目前的系统软件（操作系统和支撑软件）都不支持。为此出现了中间件，它是处于系统软件和应用软件之间的一批软件。
使设计者集中设计与应用有关的部分，大大简化了设计和维护工作。目前，中间件已有一批成熟的产品，并成为设计分布系统时不可缺少的软件。仅仅几年时间，中间件迅猛发展，并逐步走向成熟。
构件是一种前沿的软件设计思想，对整个软件行业的发展起着至关重要的推动作用。而中间件作为应用软件系统集成的关键技术，保证了构件化思想的实施，并为构件提供了真正的运行空间。中间件领域工业化标准的制订、统一及实现，使基于构件的应用开发成为可能。反过来，构件对新一代中间件产品也起到促进作用。
目前还没有对中间件形成一个统一的定义，我们使用现在比较认可的两种定义：
（1）在一个分布式系统环境中处于操作系统和应用程序之间的软件。（该定义源于http://middleware.objectweb.org。）
（2）中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。（该定义源于IDG。）
我们可以通过图3-9来理解中间件在系统中的地位与应用价值。
图3-9 分布式系统中间件示意图
从这些定义中可以看出：
（1）中间件是一类软件，而非一种软件；
（2）中间件不仅仅实现互连，还要实现应用之间的互操作；
（3）中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。
中间件是处于操作系统和应用程序之间的软件，也有人认为它应该是属于操作系统中的一部分。这个定义也限定了只有用于分布式系统中才能称为中间件，同时还可以把它与支撑软件和实用软件区分开来。人们在使用中间件时，往往是一组中间件集成在一起，构成一个平台。随着中间件应用的不断增长，中间件的范围已经覆盖了分布式对象和组件、消息通信，以及移动应用等软件系统。
中间件的基本功能应该包括以下几个：
中间件作为一大类系统软件，与操作系统、数据库管理系统并称“三套车”，其重要性是不言而喻的，中间件的优点应该说都是有目共睹的。它的优越性体现在以下几个方面：
具体地说，中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上的负担。
中间件带给应用系统的，不只是开发的简便和开发周期的缩短，也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投入。Standish的调查报告显示，由于采用了中间件技术，应用系统的总建设费用可以减少50%左右。在网络经济和电子商务大发展的今天，从中间件获得利益的不只是IT厂商，IT用户同样是赢家，并且是更有把握的赢家。
其次，中间件作为新层次的基础软件，其重要作用是将不同时期，在不同操作系统上开发的应用软件集成起来，彼此像一个天衣无缝的整体协调工作，这是操作系统和数据库管理系统本身做不了的。中间件的这一作用，使得在技术不断发展之后，我们以往在应用软件上的劳动成果仍然物有所用，节约了大量的人力、财力投入。
中间件的任务是使应用程序开发变得更容易，通过提供统一的程序抽象，隐藏异构系统和分布式系统下低级别编程的复杂度。中间件分类有很多方式和很多种类型。在这里我们由底向上从中间件的层次上来划分，如图3-10所示，可分为底层型中间件、通用型中间件和集成型中间件三个大的层次。
图3-10 中间件层次图
（1）底层型中间件的主流技术有JVM、CLR、ACE、JDBC和ODBC等，代表产品主要有SUN JVM和Microsoft CLR等。
（2）通用型中间件的主流技术有CORBA、J2EE、MOM和COM等，代表产品主要有IONA Orbix、BEA WebLogic和IBM MQSeries等。
（3）集成型中间件的主流技术有WorkFlow和EAI等，代表产品主要有BEAWebLogic和IBM WebSphere等。
当然，在这个大的层次划分下，中间件还可以细化为以下一些种类：
（1）通信处理（消息）中间件。 在不同平台之间通信，实现分布式系统中可靠的、高效的、实时的跨平台数据传输，称为消息中间件。这是中间件中唯一不可缺少的，是需求量最大的中间件产品，目前在大部分操作系统中已包含了其部分功能。
（2）事务处理（交易）中间件。 在分布式事务处理系统中要处理大量事务，常常在系统中要同时进行上万个事务。在联机事务处理系统（OLTP）中，每笔事务常常要多台服务器上的程序顺序地协调完成，一旦中间发生某种故障时，不但要完成恢复工作，而且要自动切换系统，达到系统永不停机，实现高可靠性运行。同时要使大量事务在多台应用服务器能实时并发运行，并进行负载平衡地调度，实现昂贵的可靠性机和大型计算机系统同等的功能，为了实现这个目标，要求系统具有监视和调度整个系统的功能。一个事务处理平台，根据X/OPEN的参数模型规定，应由事务处理中间件、通信处理中间件，以及数据存取管理中间件三部分组成。
（3）数据存储管理中间件。 在分布式系统中，重要的数据都集中存放在数据服务器中，它们可以是关系型的、复合文档型、具有各种存放格式的多媒体型，或者是经过加密或压缩存放的，该中间件将为在网络上虚拟缓存、格式转换、解压等带来方便。
（4）Web服务中间件。 浏览器图形用户界面已成为公认规范，然而由于它存在会话能力差、不能做数据写入、受HTTP协议的限制等缺陷，因此就必须进行修改和扩充，形成Web服务器中间件。
（5）安全中间件。 一些军事、政府和商务部门上网的最大障碍是安全保密问题，而且不能使用国外提供的安全措施（如防火墙、加密、认证等），必须用国产的产品。产生不安全因素是由操作系统引起的，但必须要用中间件去解决，以适应灵活多变的要求。
（6）跨平台和构架的中间件。 当前开发大型应用软件通常采用基于构架和构件技术，在分布系统中，还需要集成各节点上的不同系统平台上的构件或新老版本的构件，由此产生了构架中间件，功能最强的是CORBA，可以跨任意平台，但是太庞大；Java Bean较灵活简单，很适合于做浏览器，但运行效率差；DCOM模型主要适合Windows平台，已广泛使用。由于国内新建系统主要是UNIX（包括Linux）和Windows，因此针对这两个平台建立相应的中间件要实用得多。
（7）专用平台中间件。 为特定应用领域设计参考模式，建立相应构架，配置相应的构件库和中间件，为应用服务器开发和运行特定领域的关键任务（如电子商务、网站等）。
（8）其他中间件。 另外现在出现了一些中间件，比如数据流中间件、门户中间件，以及为某些专业领域如银行、电信等开发的专用中间件。另外还有是一些更高层中间件，更多用于系统整合，包括企业应用集成中间件（EAI Suites）、工作流中间件（Workflow）、门户中间件（Portal）等是多种中间件的组合。
中间件技术在集成中扮演着重要的角色，我们可以从不同层次采用不同种类，不同技术的中间件产品进行应用集成。正如图3-11所示，我们可以从传输、消息、组件、业务流程等各个层面分别加以集成。
图3-11 不同层次的集成示意图
从图3-11中我们还可以看出，为了完成不同层次的集成，可以采用不同的技术、产品：
（1）为了完成系统底层传输层的集成，可以采用CORBA技术。
（2）为了完成不同系统的信息传递，可以采用消息中间件产品。
（3）为了完成不同硬件和操作系统的集成，可以采用J2EE中间件产品。
同样，目前中间件的竞争焦点也主要集中在集成应用平台上，大多中间件公司都已经或准备将下一步的工作重点放在集成市场上。
中间件作为构筑企业信息系统和电子商务系统的基石和核心技术，向着标准化和构件化方向发展。具体来看，有以下三种发展趋势。
在中间件的发展过程中，做得最好的一件事情就是规范的制订。对于不同类型的中间件，目前都有一些规范可以遵循，如消息类的JMS，对象类的CORBA和COM/DCOM，交易类的XA、OTS、JTA/JTS，应用服务器类的J2EE，数据访问类的ODBC和JDBC，Web服务有SOAP、WSDL、UDDI等。这些规范的建立极大地促进了中间件技术的发展，同时保证了系统的扩展性、开放性和互操作。
除了已经得到较为普遍应用的CORBA、DCOM等适应Intranet的构件技术外，随着企业业务流程整合和电子商务应用的发展，中间件技术朝着面向Web、松散耦合的方式发展。基于XML和Web服务的中间件技术，使不同系统之间、不同应用之间的交互建立在非常灵活的基础上。XML是一种可扩展的源标志语言，它提供了一种定义新的标志语言标准。由于XML技术非常适合于异构系统间的数据交换，因此在国际上已经被普遍采纳为电子商务的数据标准。而Web服务作为基于Web技术的构件，在流程中间件的控制和集成下可以灵活、动态地被组织成为跨企业的商务应用。
目前，一些大的中间件厂商在已有的中间件产品基础上，都提出了完整的面向互联网的软件平台战略计划和应用解决方案。Sun公司是最早提出“网络就是计算机”的公司，它一直致力于向企业提供受到广泛欢迎的网络软件，对因特网的应用和发展发挥了重要作用。IBM公司提出了面向网络应用的“旧金山计划”，即以WebSphere、DB2、Tivoli、Domino四大品牌组成基础架构平台，提供从中间件、服务器到解决方案的一揽子组合服务。Oracle公司则推出了以Oracle 9i为中心的网络软件平台。微软公司从2000年6月开始大力宣传“.NET计划”，并作为未来的基本战略，目标是在因特网的基础上，实现所有的计算机群、相关设备和服务协同工作，提供广泛而丰富的解决方案。