王日磊，陳 奎，張娜娜

（航空工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西 西安 710000）

0 引言

目前，面向服務(wù)的架構(gòu)具有迅速上線、高可靠、服務(wù)間松耦合的優(yōu)點(diǎn)。JAVA作為純面向?qū)ο蟮恼Z言使得開發(fā)人員更容易理解原始需求、編寫程序，并且良好的可移植性可以減少后續(xù)的部署和運(yùn)行壓力；JAVA具備豐富的原生類庫，可以提升開發(fā)人員開發(fā)效率；JAVA提供對(duì)Web應(yīng)用開發(fā)的支持；JAVA具有較好的安全性和健壯性，所以結(jié)合JAVA和SOA架構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)就具有良好的可移植性、高效的部署性等優(yōu)點(diǎn)。本文基于SOA模型和J2EE技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)以服務(wù)為中心的項(xiàng)目管理系統(tǒng)。本文提出基于服務(wù)為中心的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方法，可以為其他以服務(wù)為中心的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供方法指導(dǎo)和借鑒。

1 面向服務(wù)架構(gòu)和J2EE概述

本章節(jié)介紹面向服務(wù)架構(gòu)和J2EE技術(shù)的概念及優(yōu)點(diǎn)，為后續(xù)章節(jié)提供技術(shù)指導(dǎo)。

面向服務(wù)架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）雖然近幾年被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的數(shù)字系統(tǒng)和平臺(tái)建設(shè)中，但是SOA的思想已經(jīng)在20世紀(jì)90年代就被Gartner（高德納）全球最具權(quán)威的IT研究與顧問咨詢公司提出來。當(dāng)時(shí)各大企業(yè)都逐步建設(shè)或引入IT系統(tǒng)用于提升業(yè)務(wù)流程的效率，但是大多數(shù)IT系統(tǒng)均是定制化的，提供的功能和平臺(tái)是綁定的。Gartner通過調(diào)研提出，對(duì)于商業(yè)或企業(yè)業(yè)務(wù)流程來說，IT系統(tǒng)的單元應(yīng)該是服務(wù)，這個(gè)服務(wù)是獨(dú)立的，不能與系統(tǒng)強(qiáng)耦合，只有這樣，IT系統(tǒng)才具備更高的彈性能力。當(dāng)前，服務(wù)化企業(yè)架構(gòu)被廣泛應(yīng)用，IT系統(tǒng)提供的獨(dú)立的服務(wù)可以快速滿足企業(yè)的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，SOA也是一種系統(tǒng)模型，不同于傳統(tǒng)以提供功能為主的系統(tǒng)模型，SOA模型是以服務(wù)為基礎(chǔ)，這些服務(wù)既可以是單獨(dú)面向用戶的功能，又可以是不同應(yīng)用程序一起聯(lián)合提供的功能。在SOA模型中，可以通過定義高質(zhì)量接口描述對(duì)這些功能定義為服務(wù)，再通過定義契約和規(guī)定將這些服務(wù)聯(lián)系起來。因?yàn)檫@些服務(wù)是站在業(yè)務(wù)流程的角度定義的，所以并沒有與底層的系統(tǒng)和平臺(tái)緊耦合，這樣的服務(wù)系統(tǒng)模型就可以滿足現(xiàn)代業(yè)務(wù)流程經(jīng)常發(fā)生變化的場景。因此，受市場情況、國家政策、第三方伙伴或其他各種因素的影響，都會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)流程頻繁發(fā)生變更。

SOA具備兩個(gè)基本特點(diǎn)。第一個(gè)特點(diǎn)是每個(gè)服務(wù)都是獨(dú)立的業(yè)務(wù)實(shí)體。B/S架構(gòu)因?yàn)槠浔憷脑L問特征，所以大多數(shù)IT系統(tǒng)均會(huì)提供Internet的訪問機(jī)制，但網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不可靠性，導(dǎo)致經(jīng)常會(huì)發(fā)生丟包、斷連等情況，使服務(wù)的穩(wěn)定性受到很大的挑戰(zhàn)。SOA認(rèn)為，服務(wù)作為獨(dú)立的業(yè)務(wù)實(shí)體，要能提供穩(wěn)定可靠的訪問，假如服務(wù)出現(xiàn)故障也能具備自我恢復(fù)的能力，結(jié)合常見的主備機(jī)制、集群化部署、事務(wù)處理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的穩(wěn)定、獨(dú)立運(yùn)行。第二個(gè)特點(diǎn)是基于文本進(jìn)行消息傳遞，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，大量的系統(tǒng)的操作系統(tǒng)或設(shè)計(jì)不同，其架構(gòu)均不一致，無法采用二進(jìn)制進(jìn)行消息傳遞，而且不同的操作系統(tǒng)、平臺(tái)定義的數(shù)據(jù)也不相同，導(dǎo)致服務(wù)之間無法開展正常的消息傳遞，因?yàn)槲谋鞠⒉簧婕熬唧w的處理邏輯，所以只能通過文本進(jìn)行消息傳遞。

為了正常提供服務(wù)，SOA模型除定義服務(wù)之外，也描述了如何設(shè)計(jì)、部署和運(yùn)行服務(wù)。其中，服務(wù)注冊(cè)庫用來登記和存儲(chǔ)每個(gè)服務(wù)的描述信息。服務(wù)網(wǎng)關(guān)可以用來解決不同應(yīng)用環(huán)境之間服務(wù)無法相互識(shí)別的問題。服務(wù)總線就像一條公共高速公路，為用戶提供透明的服務(wù)。服務(wù)組裝引擎是用來組裝不同的服務(wù)，最終滿足和完成實(shí)際的業(yè)務(wù)。服務(wù)運(yùn)行環(huán)境是指管理服務(wù)部署、運(yùn)行所需要的資源。

BS架構(gòu)（瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)模式）的系統(tǒng)是隨著Internet技術(shù)的流行而被廣泛應(yīng)用，具備便利的訪問性，同時(shí)服務(wù)器端承載業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，減少了客戶端的主機(jī)負(fù)載。為了實(shí)現(xiàn)BS架構(gòu)，JAVA EE技術(shù)孕育而生，它能快速實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)并盡快部署上線，同時(shí)因JAVA本身的優(yōu)點(diǎn)使得基于J2EE開發(fā)出來的Web服務(wù)具備良好的移植性，為提供端到端的安全架構(gòu)模型解決了Internet安全性問題。

J2EE的Web開發(fā)技術(shù)包括應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行各種Web應(yīng)用，同時(shí)對(duì)EJB（Enterprise Java Beans，企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序的組件）、Servlet（小服務(wù)程序）、JSP（JAVA服務(wù)網(wǎng)頁）、XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）等技術(shù)予以全面支持。

（1）EJB，提供讓客戶端使用遠(yuǎn)程分布式對(duì)象的框架，極大地簡化具有良好的可擴(kuò)充性的企業(yè)級(jí)應(yīng)用的開發(fā)。EJB組件結(jié)構(gòu)是基于組件的分布式計(jì)算結(jié)構(gòu)，是分布式應(yīng)用系統(tǒng)中的組件。

（2）Servlet，一般被稱為小服務(wù)程序或服務(wù)連接器，是用Java編寫的服務(wù)器端程序，具有獨(dú)立于平臺(tái)和協(xié)議的特性，主要功能在于交互式地瀏覽和生成數(shù)據(jù)，生成動(dòng)態(tài)Web內(nèi)容[1]。

（3）JSP，是一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。JSP部署于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，可以響應(yīng)客戶端發(fā)送的請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求內(nèi)容動(dòng)態(tài)地生成HTML、XML或其他格式文檔的Web網(wǎng)頁，然后返回給請(qǐng)求者[2]。XML可擴(kuò)展標(biāo)記語言是標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言，是一種允許用戶定義標(biāo)記源語言，支持標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型[3]，XML具備擴(kuò)展性良好、內(nèi)容與格式松耦合、嚴(yán)格遵循語法等特點(diǎn)。

JAVA消息服務(wù)JMS（Java Message Service） 是Java提供的面向消息中間件（MOM）的API（應(yīng)用程序編程接口），主要用來支持服務(wù)之間的異步通信。JMS支持發(fā)布/訂閱模式和隊(duì)列模式。其中，發(fā)布/訂閱模式借鑒了現(xiàn)實(shí)生活中的出版社（發(fā)布圖書）和讀者（訂閱圖書），消息的消費(fèi)者（讀者）訂閱自己關(guān)注的消息（圖書）即可，消息生產(chǎn)者（出版社）生產(chǎn)（出版）消費(fèi)者（讀者）關(guān)注的新消息（新書） 后，會(huì)通知消費(fèi)者（讀者） 接受處理。在JMS發(fā)布/訂閱模式中，通常以Topic（主題）標(biāo)識(shí)消息，是一對(duì)多的模式，意味著同一個(gè)主題可以同時(shí)被多個(gè)消費(fèi)者訂閱和消費(fèi)。在JMS隊(duì)列模型中，通常以Queue name標(biāo)識(shí)消息，是一對(duì)一的模型。在生產(chǎn)者和消費(fèi)者都是在集群的環(huán)境中，通常需要將這兩種模式結(jié)合使用，因此情況會(huì)復(fù)雜很多，而且需要考慮容錯(cuò)性、負(fù)載均衡、消息一致性、消息優(yōu)先級(jí)等復(fù)雜的問題。

2 系統(tǒng)需求分析

上文提出的面向服務(wù)架構(gòu)，是針對(duì)高校中常見的項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，并且梳理了常見的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)概念。通常，項(xiàng)目系統(tǒng)需要確保項(xiàng)目工作端到端完成全程閉環(huán)管理，可以將系統(tǒng)功能劃分為以下3個(gè)部分。

（1）任務(wù)計(jì)劃。項(xiàng)目管理主要對(duì)任務(wù)進(jìn)行管理，任務(wù)管理主要包含任務(wù)計(jì)劃的管理。一是任務(wù)計(jì)劃管理。其中，任務(wù)計(jì)劃需要實(shí)現(xiàn)任務(wù)計(jì)劃的分級(jí)管理，主要是為了解決多級(jí)任務(wù)矩陣關(guān)聯(lián)問題。二是支持從任務(wù)導(dǎo)出項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)任務(wù)與項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)。三是有任務(wù)就需要進(jìn)行任務(wù)推進(jìn)、任務(wù)督辦，所以任務(wù)需要在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)得到驗(yàn)證。四是任務(wù)計(jì)劃存在不同的類別和優(yōu)先級(jí)，所以任務(wù)計(jì)劃需要?jiǎng)澐譃樾＜?jí)、部門級(jí)任務(wù)計(jì)劃。五是任務(wù)計(jì)劃需要實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的報(bào)表功能，主要包括任務(wù)月度、季度、年度報(bào)表展示及動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)。六是任務(wù)過程跟蹤管理，主要包括任務(wù)進(jìn)度管理、任務(wù)報(bào)送、任務(wù)完成情況及榮譽(yù)上報(bào)等功能。

（2）項(xiàng)目管理。完整的項(xiàng)目管理體系有助于在項(xiàng)目維度端到端跟蹤項(xiàng)目的狀態(tài)、監(jiān)控項(xiàng)目的進(jìn)展、識(shí)別項(xiàng)目的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)項(xiàng)目維度的管理包括項(xiàng)目管理過程、項(xiàng)目范圍定義與計(jì)劃、項(xiàng)目進(jìn)度管理、項(xiàng)目費(fèi)用管理、項(xiàng)目質(zhì)量管理、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)管理、項(xiàng)目信息管理、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理及分項(xiàng)管理。

（3）指標(biāo)管理。項(xiàng)目管理需要有對(duì)應(yīng)的指標(biāo)評(píng)估項(xiàng)目的效果，所以需要支持指標(biāo)管理，包括建立指標(biāo)庫及指標(biāo)關(guān)聯(lián)項(xiàng)目、任務(wù)，支持實(shí)時(shí)跟進(jìn)項(xiàng)目、查看任務(wù)完成情況及指完成率。此外，指標(biāo)庫需要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)歸類、查詢、修改、維護(hù)、關(guān)聯(lián)等功能，還需要細(xì)化指標(biāo)類型（質(zhì)量指標(biāo)、數(shù)量指標(biāo)、其他指標(biāo)），基于季度、年度等不同的時(shí)間維度，分析基于指標(biāo)類型的指標(biāo)完成率。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

基于SOA模型和J2EE技術(shù)，針對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以將系統(tǒng)技術(shù)模型設(shè)計(jì)劃分為服務(wù)運(yùn)行時(shí)環(huán)境層、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、服務(wù)層、服務(wù)中心、服務(wù)引擎（如圖1所示）。

圖1 基于SOA模型的項(xiàng)目管理系統(tǒng)架構(gòu)

（1）服務(wù)運(yùn)行環(huán)境層。主要包含數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、Web運(yùn)行容器、工作流引擎等。數(shù)據(jù)庫采用MySQL數(shù)據(jù)庫，MySQL數(shù)據(jù)庫具有免費(fèi)、開源、性能良好、支持多線程且占用資源少、安全可靠的特點(diǎn)，主要用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，定義數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系邏輯，同時(shí)為服務(wù)子系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)總線提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫訪問接口。

（2）操作系統(tǒng)。主要分為Linux和Windows，其中Linux主要運(yùn)行系統(tǒng)服務(wù)端，包含Web服務(wù)器、工作流服務(wù)器等。Windows主要是客戶在主機(jī)上通過瀏覽器訪問系統(tǒng)的前臺(tái)頁面。Tomcat主要運(yùn)行J2EE開發(fā)的各種Web服務(wù)器。Activiti是一個(gè)工作流引擎，支持參考實(shí)際業(yè)務(wù)流程將原來復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的流程重新定義并運(yùn)行，當(dāng)后續(xù)實(shí)際業(yè)務(wù)流程發(fā)生變更時(shí)，只需要重新配置工作流，能提升系統(tǒng)的健壯性。Spring Cloud是許多框架的集合，主要基于Spring Boot降低分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)開發(fā)難度，包含常見的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)注冊(cè)、消息總線等，可以較好地支持SOA模型開發(fā)。

（3）系統(tǒng)服務(wù)總線。主要用于異步通信場景，即消息發(fā)送后可以立即收到響應(yīng)結(jié)果，區(qū)別于同步通信模式（消息發(fā)送后需要等待對(duì)端系統(tǒng)返回處理結(jié)果）。本系統(tǒng)主要采用ActiveMQ實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)總線，ActiveMQ是目前業(yè)界比較流行的開源消息總線且支持JMS規(guī)范。

（4） 服務(wù)子系統(tǒng)。使用JavaSeverlet（JAVA服務(wù)程序技術(shù)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程中最主要的4個(gè)子系統(tǒng)，即任務(wù)計(jì)劃、項(xiàng)目管理、指標(biāo)管理、考核管理。這些子系統(tǒng)主要是對(duì)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行封裝和實(shí)現(xiàn)，并定義對(duì)應(yīng)的調(diào)用接口供系統(tǒng)和服務(wù)總線調(diào)用。

（5）服務(wù)層。主要提供常見的公共服務(wù)，如日志服務(wù)、企業(yè)微信服務(wù)、告警等公共服務(wù)。與服務(wù)子系統(tǒng)不同的是，服務(wù)層主要關(guān)心公共的和經(jīng)常被調(diào)用訪問的服務(wù)，如果某業(yè)務(wù)服務(wù)需要經(jīng)常被其他服務(wù)或第三方系統(tǒng)調(diào)用，就需要將這些服務(wù)放置在服務(wù)層。服務(wù)層也通過系統(tǒng)服務(wù)總線調(diào)用服務(wù)子系統(tǒng)。

（6）服務(wù)中心。使用Zookeeper（分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)服務(wù)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)。Zookeeper可以解決分布式系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程之間的同步限制，防止出現(xiàn)臟讀的協(xié)調(diào)服務(wù)，例如分布式鎖。由于Zookeeper中的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的，因此它十分高效。服務(wù)提供者需要向Zookeeper進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)，服務(wù)提供者需要提供主機(jī)名、端口號(hào)、服務(wù)名稱等。本地一般用Map緩存已經(jīng)注冊(cè)的服務(wù)，也可以用文件的形式保存到本地，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)等原因重新恢復(fù)連接Zookeeper時(shí)，需要從緩存取出重新注冊(cè)。服務(wù)消費(fèi)者向Zookeeper發(fā)出訂閱請(qǐng)求服務(wù)提供者時(shí)，服務(wù)消費(fèi)者在第一次收到服務(wù)提供的響應(yīng)消息后，會(huì)將響應(yīng)存入緩存中。如果再次請(qǐng)求相同的服務(wù)時(shí)，則不需要再次請(qǐng)求Zookeeper，可以直接訪問緩存，提升了響應(yīng)速度。如果后續(xù)服務(wù)提供者發(fā)生變更，服務(wù)消費(fèi)者就會(huì)收到變更通知，此時(shí)重新請(qǐng)求并更新本地緩存。

（7）服務(wù)組裝引擎層。主要使用Activiti（開源的自動(dòng)化業(yè)務(wù)工作流引擎）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)服務(wù)不同于技術(shù)實(shí)現(xiàn)層，是指現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)流程，比如審批一個(gè)項(xiàng)目的端到端流程，使用Activity的流程設(shè)計(jì)器可定義業(yè)務(wù)流程，并標(biāo)記對(duì)應(yīng)調(diào)用的服務(wù)，定義數(shù)據(jù)可以持久化存儲(chǔ)在MyBatis數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)Activiti可以與Spring進(jìn)行良好的集成，也能很好地管理事務(wù)和表達(dá)式解析等。

（8） Portal（前臺(tái)界面）。主要使用VUE框架實(shí)現(xiàn)，VUE是一款前端框架，去掉原來JavaScript中繁瑣的DOM（文檔對(duì)象模型）操作，提高代碼編碼速度。與MVC模型（模型-視圖-控制器模型）能實(shí)現(xiàn)模型到視圖的單向展示，VUE是基于 MVVM（Model—View—ViewModel，模型-視圖-視圖模型）模型，支持?jǐn)?shù)據(jù)模型與視圖的雙向綁定，可以使開發(fā)者編程重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)上，提升前臺(tái)代碼的質(zhì)量和展示效果。

第三方系統(tǒng)和第三方數(shù)據(jù)庫主要是指當(dāng)前已經(jīng)建設(shè)完成的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。管理系統(tǒng)可以直接通過第三方服務(wù)開放的API進(jìn)行服務(wù)訪問，如果第三方服務(wù)是本校內(nèi)建立的，可以考慮后續(xù)將其服務(wù)也注冊(cè)到統(tǒng)一的服務(wù)中心，提升服務(wù)的管理和訪問質(zhì)量。第三方數(shù)據(jù)庫可以通過數(shù)據(jù)庫訪問接口提供訪問。

最終項(xiàng)目管理平臺(tái)架構(gòu)技術(shù)基于J2EE的Web技術(shù)和SOA模型，使用SpringCloud、Zookeeper、Activity、VUE等流程的技術(shù)和模架實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單易用、多層次的安全設(shè)計(jì)、靈活的自定義、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)。

4 結(jié)語

通過介紹SOA框架和J2EE的Web技術(shù)，提出基于J2EE的Web技術(shù)和面向服務(wù)框架的技術(shù)，針對(duì)常見項(xiàng)目管理系統(tǒng)的需求開展分析，引入業(yè)界流程的工作流、服務(wù)總線和前臺(tái)框架技術(shù)，給出管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型，并基于以上技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)面向服務(wù)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)以服務(wù)為中心，具備快速上線、高可靠和服務(wù)間松耦合的特點(diǎn)。系統(tǒng)當(dāng)前基于傳統(tǒng)部署的方式開發(fā)與發(fā)布環(huán)境復(fù)雜，配置繁瑣，下一步研究需要引入服務(wù)的容器化技術(shù)，并且實(shí)現(xiàn)環(huán)境和項(xiàng)目統(tǒng)一部署，快速遷移。