摘 要：討論一種J2EE設(shè)計模式Session Facade在分布式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中的使用，進一步針對分布式系統(tǒng)并行處理的復雜性，結(jié)合Singleton模式提出對Session Facade的一種改進方法。通過設(shè)計模式的改進可以顯著提高某一個領(lǐng)域內(nèi)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的效率，能夠有效增強系統(tǒng)的安全性、數(shù)據(jù)完整性、性能、可維護性和可擴展性。

關(guān)鍵詞：單子模式； 會話門面； 分布式； 并行計算

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2008)10-054-03

Research and Application on Session Facade in Distributed System

SHI Liang

(School of ElectronicInformation，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，212003，China)

Abstract：Design pattern is the elegant solution to common problems in software design.The application of a type of J2EE design pattern-Session Facade is discussed.Combined with Singleton，a method to improve Session Facade for the complexity of parallel programming is put forward.The efficiency of developing and designing a system of a specified domain can be improved remarkably by design pattern，therefore it can enhance numerous aspects of the system，including security，data integrity，manageability，and scalability.

Keywords：singleton;session facade;distributed;parallel computing

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應用的需要，分布式應用軟件系統(tǒng)的開發(fā)逐漸成為軟件界關(guān)注的焦點。為此，Microsoft在Visual C++的基礎(chǔ)上推出了C# ;Sun也在Java 2的基礎(chǔ)上推出了J2EE，C#是J2EE的競爭對手，不過就分布式應用程序的開發(fā)平臺來講，目前大部分軟件開發(fā)人員還是傾向于J2EE。而各種J2EE設(shè)計模式的出現(xiàn)更是為系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計提供了極為方便的解決方案，多種模式的組合顯著提高了系統(tǒng)開發(fā)的效率和性能^[1，2]。與單進程或單線程應用程序比較，分布式應用程序有他自身的特點。分布式的體系結(jié)構(gòu)以及多層之間的通信會帶來很多性能問題^[3]。本文將對文獻［4］中的Session Facade設(shè)計模式在分布式系統(tǒng)開發(fā)中的設(shè)計使用進行討論，最后針對并行計算結(jié)合Singleton模式提出一種改進方法，展示了正確的設(shè)計Session Facade設(shè)計模式并針對特殊情況對其改進后應用到分布式應用程序開發(fā)中，提高開發(fā)效率的同時還提高了系統(tǒng)的性能。

1 Session Facade（會話門面）模式

客戶端可以直接通過網(wǎng)絡(luò)訪問參與工作流的業(yè)務對象，如圖1所示，這樣處理時存在著幾個問題：

（1） 當依靠RMI-IIOP技術(shù)進行跨越網(wǎng)絡(luò)的調(diào)用時，系統(tǒng)性能會受到極大影響。如果一個客戶端需要2個業(yè)務對象的信息（例如說賬戶余額和賬戶所有者姓名），則將需要2個遠程方法調(diào)用。當存在著大量的客戶端，而每個客戶端又需要調(diào)用多個業(yè)務對象時，這種細粒度的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用就會成倍的增加，系統(tǒng)性能就會因為網(wǎng)絡(luò)負載而降低。

（2） 更重要的是，如果允許 客戶端直接訪問業(yè)務對象，那么就要求客戶端了解業(yè)務對象的內(nèi)部方法，這樣就把業(yè)務模型的細節(jié)不適當?shù)乇┞督o客戶端，從而增加了客戶端與業(yè)務對象之間的耦合度。當業(yè)務對象的方法做了改動時，調(diào)用他的客戶端的程序也要進行相應的修改。這樣做就違背了EJB的設(shè)計中要求具有良好的可移植性的原則。

Session Facade^[4]模式為避免這些問題提供了很好的解決方案。Facade^[5]模式描述為：“為子系統(tǒng)中的一套接口提供了一個統(tǒng)一的接口。Facade 定義了一個更高層次的接口，使子系統(tǒng)更容易使用?！?在EJB設(shè)計中，Session Facade是應用最廣泛的設(shè)計模式。他應用Session Bean實現(xiàn)Facade模式的思想，把構(gòu)成子系統(tǒng)的一套業(yè)務對象“包裝”在Session Bean中。這樣，Session Facade作為客戶端訪問業(yè)務對象的攔截器，屏蔽了業(yè)務對象。EJB客戶端訪問Session Bean代替訪問業(yè)務對象，當一個EJB客戶端需要調(diào)用多個業(yè)務對象的方法時，他只需要進行一次粗粒度的遠程方法調(diào)用，將請求送給Session Facade，再由Session Facade通過本地方法調(diào)用，調(diào)用相應的業(yè)務對象，執(zhí)行其方法。這樣就減輕了網(wǎng)絡(luò)負載，提高了系統(tǒng)性能。如圖2所示。

2 Session Facade模式的設(shè)計應用

在實現(xiàn)Session Facade時，首先必須決定門面的Session Bean究竟是有狀態(tài)的還是無狀態(tài)的，這一點必須根據(jù)Session Facade為了完成用例請求所要實現(xiàn)的業(yè)務過程來決定。 

無狀態(tài)會話門面 使用stateless session bean 來代表公用的服務流程，這種服務流程只需要執(zhí)行一次方法調(diào)用就能完成服務。因此在設(shè)計會話門面前，先對用例和應用場景進行考察。如果用例是無會話的，那么客戶端只需要啟動該用例，調(diào)用會話門面上的一個方法即可。方法調(diào)用完成了，用例也就完成了。無需在多次方法調(diào)用之間保存會話狀態(tài)。

有狀態(tài)會話門面 使用stateful session bean代表區(qū)分個體的，短期的工作流程。這種工作流程需要多次方法調(diào)用才能完成任務，在客戶端的多次方法調(diào)用之間，必須保存會話狀態(tài)。在這種應用場景下，使用有狀態(tài)的session bean實現(xiàn)會話門面。

在下面的應用范例中，可以看到session facade本身只包含很少的業(yè)務邏輯，他把各種細粒度的交互集中到少數(shù)粗粒度的方法中，從而控制客戶端對業(yè)務對象的訪問，并且當業(yè)務對象的方法改動時，只需要修改Session Bean，而客戶端可以保持不變。這就減少了客戶端和業(yè)務對象之間的耦合度，同時客戶端也不必管理事務的細節(jié)。

客戶端層：



class clientHelper{ 

public Object Init(String JNDIName) { 

InitialContext cntxt = new InitialContext( );

return cntxt.lookup(JNDIName);



} 

public myEjbProxy getProxySession(int UID){ 

//這里返回會話門面的遠程對象 



Object ref=Init(\"java:comp/env/ejb/myEjbProxy\");

myEjbProxyHome myProxyHome= (myEjbProxyHome )PortableRemoteObject.narrow(ref，myEjbProxyHome.class);

return myProxyHome.create(UID);

} 



public CartItem getCartItem(int UID){ 

// 獲得會話門面myEjbProxy，這是一個有狀態(tài)的門面 

myEjbProxy theproxy = getProxySession(UID);

return theproxy.getCartItem();

} 

…

…

} 

會話門面:



public class myEjbProxyBean implements SessionBean{ 

…

…

public CartItem getCartItem(){ 

//調(diào)用實體bean中的方法 

} 

}

3 并行計算中對Session Facade模式的改進 

對分布式系統(tǒng)的特點進一步分析，目前大多數(shù)分布式系統(tǒng)（特別是中等粒度或粗粒度的應用）采用的都是常見的并行處理技術(shù)，如任務池（task-term）或者分治法（divide and conquer）^[6]，但是采用這些方法開發(fā)系統(tǒng)，處理并行的代碼會和同步、通信處理的代碼緊緊交織在一起，增加了系統(tǒng)的復雜性，更不符合當前可重用軟件松耦合的要求。

原有的會話門面模式作為一種遠程連接的集成抽象，并不能獨自的解決這個問題，不管是有狀態(tài)會話還是無狀態(tài)會話都需要借助EJB容器具有的集群功能實現(xiàn)并發(fā)控制，通過對home-is-clusterable，stateless-bean-is-clusterable，stateless-bean-load-algorithm和 stateless-bean-is-clusterableparameter等參數(shù)的設(shè)置提供負載平衡的功能。這就大大提高了系統(tǒng)的復雜度，更主要的是這使得系統(tǒng)的并行處理完全依賴于EJB容器，對于那些具有遺留系統(tǒng)的分布式應用程序設(shè)計，如何處理會話門面之后的對象的并發(fā)訪問就成了問題。在這種情況下，引入了單子模式（Singleton）^[5]。

3.1 單子模式（Singleton）

Singleton模式是一種單線程的設(shè)計模式，主要作用是保證在Java應用程序中，一個類Class只有一個實例存在，這樣就可以避免并發(fā)沖突。singleton能夠被狀態(tài)化;這樣，多個單態(tài)類在一起就可以作為一個狀態(tài)倉庫一樣向外提供服務；另外方面，Singleton也能夠被無狀態(tài)化。Singleton類似于全局對象。但是實際上，并不能用全局對象代替Singleton模式，這是因為：其一，大量使用全局對象會使得程序質(zhì)量降低。其二，全局對象的方法并不能阻止人們將一個類實例化多次：除了類的全局實例外，開發(fā)人員仍然可以通過類的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建類的多個局部實例，從而用于多線程的應用程序。而Singleton模式則通過從根本上控制類的創(chuàng)建，將“保證只有一個實例”這個任務交給了類本身，開發(fā)人員不可能再有其他途徑得到類的多個實例。這一點是全局對象方法與Singleton模式的根本區(qū)別。使用Singleton可以節(jié)省內(nèi)存，因為他限制了實例的個數(shù)，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。

3.2 Session Facade模式與Singleton的結(jié)合

將單子模式作為Session Facade模式的一個模塊，改進后的Session Facade模式可以稱為DPSF(Distributed Processing Session Facade)，模式內(nèi)包括接口，負責輸入輸出，還包括多個連接，每條連接都可以把他看作是一個singleton的復制（replicate）(見圖3)，可以處理一個進程，正好對應于單線程編程的業(yè)務對象。門面的接口從客戶端得到輸入，通過負載平衡的算法分配到對應的連接，該連接可能連到其他服務器上的業(yè)務對象，也可能是本機上的應用程序，每個連接處理完返回結(jié)果到接口，依次傳遞到對應的節(jié)點。在工作時，模式內(nèi)的每條連接都處于循環(huán)服務方式（service-loop），通過端口等待輸入，接收到輸入的信息后，將輸入傳遞給對應的Singleton，處理完后從原端口返回結(jié)果，創(chuàng)建實例，建立連接（見圖4）。

外部經(jīng)常通過調(diào)用靜態(tài)方法Singleton.getInstance( )訪問單態(tài)類。用Singleton實現(xiàn)多線程的并發(fā)控制，實例延遲初始化（lazy initialization）的創(chuàng)建步驟是個關(guān)鍵的問題，通常可將該方法包含在并發(fā)處理的代碼中。DPSF中Singleton的實現(xiàn)方法如下：

public class Singleton {

private Singleton( ){ }

//注意這是private 只供內(nèi)部調(diào)用

public static synchronized Singleton getInstance( )

{

if ( instance = = 1 )

{

//多線程應用中的關(guān)鍵

instance = new Singleton( );

}

return instance;

}

} 

沒有實際訪問該實例的時候，就可以避免創(chuàng)建實例，防止浪費資源。

4 結(jié) 語

位于業(yè)務層的Session Facade 模式對于用J2EE設(shè)計分布式系統(tǒng)非常重要，提高了性能、降低了耦合性、使系統(tǒng)的層次更加清楚，而改進后的DPSF針對并行計算抽象并行處理的技術(shù)，并且在艦船綜合后勤保障計算機輔助系統(tǒng)中得到應用，取得很好的效果。他避免了對J2EE服務器過度的依賴，尤其針對具有遺留系統(tǒng)的分布式應用程序的開發(fā)具有重要意義，而且作為一種可復用的模式，在改善系統(tǒng)性能的同時，使開發(fā)人員僅需提供一些應用專有的程序和節(jié)點間傳送數(shù)據(jù)和結(jié)果的通信代碼，大大提高系統(tǒng)開發(fā)的效率和可靠性。

參 考 文 獻

［1］曾文，章小芳.基于多設(shè)計模式在J2EE項目中的應用研究［J］.微計算機應用，2005，26(1):110-112.

［2］許文雨，申曉龍，譚獻海.J2EE設(shè)計模式的研究與應用［J］.成都信息工程學院學報，2005，20(4):402-406.

［3］Hansen P Brinch.Search for Simplicity:Essays in Parallel Programming［J］.IEEE Computer Society Press，1996:422-446.

［4］Deepak Alur，John Crupi，Dan Malks.Core J2EE(tm)Patterns:Best Practices and Design Strategies\\[M\\].Second Edition.Prentice Hall PTR，2003.

［5］Erich Gamma，Richard Helms，Ralph Johnson，et al.Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented Design ［M］.Addison-Wesley，1995.

［6］Andrews G，Schneider F B.Concepts and Notations for Concurrent Programming［J］.ACM Computing Surveys，1983，15(1).

作者簡介 石 亮 女，1981年出生，江蘇鎮(zhèn)江人，助教。主要從事軟件工程理論與應用的研究。