三層網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的特點和實現(xiàn)方法

主要論述了三層網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點，組成框架，實施分類和實現(xiàn)案例。
???? 關鍵詞：網(wǎng)絡，體系結(jié)構(gòu)，特點，方案

1 引 言
　　九十年代末，隨著網(wǎng)絡技術(shù)在各行各業(yè)的深入應用，IT行業(yè)又出現(xiàn)了一種低費用、低管理開銷、并享有Client／Server計算模式優(yōu)點的新型體系結(jié)構(gòu)——三層網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。如果把C／S體系結(jié)構(gòu)稱為“胖客戶機／服務器”計算模式，那么，三層體系結(jié)構(gòu)可以稱為“瘦客戶機／服務器”計算模式。
2　技術(shù)特點
　　三層（或多層）結(jié)構(gòu)的特點是在兩層結(jié)構(gòu)的基礎上加入一個（或多個）中間件層。它將C／S體系結(jié)構(gòu)中原本運行于客戶端的應用程序移到了中間件層，客戶端只負責顯示與用戶交互的界面及少量的數(shù)據(jù)處理（如數(shù)據(jù)合法性檢驗）工作?？蛻舳藢⑹占降?a target="_blank">信息（請求）提交給中間件服務器，中間件服務器進行相應的業(yè)務處理（包括對數(shù)據(jù)庫的操作），再將處理結(jié)果反饋給客戶機。
　　與傳統(tǒng)的C／S體系結(jié)構(gòu)相比，三層體系結(jié)構(gòu)存在以下優(yōu)點：
2．1　客戶端零維護
　　在三層體系結(jié)構(gòu)中，幾乎所有的業(yè)務處理都是在中間件Web Server上完成的，客戶端只需要安裝支持Java的瀏覽器即可，不用做任何其它安裝和配置工作，所以也就不存在客戶端維護的問題，真正實現(xiàn)了“客戶端零維護”。處理業(yè)務時，操作員可以直接通過Web瀏覽器訪問Web Server進行業(yè)務處理工作。
2．2　可擴展性好
　　三層體系結(jié)構(gòu)的可擴展性好體現(xiàn)在以下四個方面：
　　第一，工作節(jié)點的可擴展性好。由于三層體系結(jié)構(gòu)的客戶端零維護的特點，使增加一個工作節(jié)點的工作簡單到了只需增加一臺裝有Web瀏覽器的PC機即可。
　　第二，應用系統(tǒng)的可擴展性好。好的應用系統(tǒng)應該能方便地實現(xiàn)一定程度上業(yè)務的變化和業(yè)務單元的增加。三層體系結(jié)構(gòu)采用面向?qū)ο蟮姆治龊驮O計模式，將業(yè)務模塊都封裝到了業(yè)務類和服務類中，所以，如果一個業(yè)務流程變了，或需要增加一個新的業(yè)務模塊，只需替換或增加新的業(yè)務類和服務類即可。
　　第三，業(yè)務邏輯與用戶界面及數(shù)據(jù)庫分離，使得當用戶業(yè)務邏輯發(fā)生變化時只需更改中間層的控件／組件／JB／EJB即可。
　　第四，便于數(shù)據(jù)庫移植。由于客戶端不直接訪問數(shù)據(jù)庫，而是通過一個中間層進行訪問，所以，在改變數(shù)據(jù)庫、驅(qū)動程序或存儲方式時無需改變客戶端配置，只要集中改變中間件上的持久化層的數(shù)據(jù)庫連接部分即可。
2．3　安全性好
　　在三層體系結(jié)構(gòu)中，客戶端只能通過Web Server而不能直接訪問數(shù)據(jù)庫，這大大提高了系統(tǒng)的安全性。如果對系統(tǒng)提出更高的安全性要求的話，還可以通過防火墻進行屏蔽。
2．4　資源重用性好
　　由于將業(yè)務邏輯集中到Web Server統(tǒng)一處理，三層體系結(jié)構(gòu)可以更好地利用共享資源。例如數(shù)據(jù)庫連接是一項很消耗系統(tǒng)資源、影響響應時間的事件，在三層體系結(jié)構(gòu)中可以將數(shù)據(jù)庫連接放在緩沖池中統(tǒng)一管理，由不同應用共享，并有效控制連接的數(shù)量。
3　組成結(jié)構(gòu)
　　三層結(jié)構(gòu)主要由以下三部分組成：
3．1　客戶端
　　客戶端的主要任務是顯示用戶界面，接收用戶事件。三層體系結(jié)構(gòu)中，用戶界面通過瀏覽器顯示，WebServer將應答最終以HTML為載體下載到客戶端瀏覽器，經(jīng)瀏覽器（如IE、NetScape）進行解釋，得到最終的用戶界面。從技術(shù)的角度劃分，客戶端程序由以下幾部分組成：
3．1．1　HTML
　　HTML是所有界面元素的載體，標題、正文、Table、Form、Script程序段、Applet、ActiveXControl……所有這些都是通過＜標識＞＜／標識＞嵌在HTML中的。HTML是各種瀏覽器的通用語言，界面上的一切對象都要嵌入到HTML中才能被瀏覽器所解釋。
3．1．2　CSS
　　對CSS的翻譯，國內(nèi)不同文獻有不同的解釋，比較通用的解釋是“層疊風格表單”。層疊風格表單的標準是由W3C組織制定的，目前市面上各個瀏覽器普遍支持的是CSS1標準。
　　層疊風格表單定義了一個文檔元素的顯示特性。
HTML標識符所包含的每一個元素都可以被定義到一個或多個內(nèi)容顯示的設置。從功能上講，CSS可以細分為CSS1／2和CSS－P（層疊風格表單定位）。CSS1／2的作用是設置文檔元素的顏色、字體等顯示特性；CSS－P的作用是設置文檔元素在頁面上的精確位置。
　　對于創(chuàng)建一個中型或大型企業(yè)的管理信息系統(tǒng)，這樣大規(guī)模的基于Web Server的系統(tǒng)來說，使用CSS是一個理想的選擇。它可以有效地保證所有頁面呈現(xiàn)統(tǒng)一的顯示風格，同時也能減少大量編碼工作。
3．1．3　Script
　　Script是指某一種腳本語言，目前主要有JavaScript和VBScript兩種通用的腳本語言。由于網(wǎng)景的Netscape不支持VBScript，所以要想編寫跨瀏覽器的腳本程序，JavaScript是唯一的選擇。
　　從功能上講，Script可以分為客戶端腳本和服務端腳本，由于在三層體系結(jié)構(gòu)中，服務端的控制和應答由Servlet和JSP完成，所以系統(tǒng)只使用客戶端腳本。
　　客戶端腳本的主要作用是：檢查錄入數(shù)據(jù)的合理性，充當過濾器的作用，保證提交給Web Server的數(shù)據(jù)是合法的；結(jié)合業(yè)務規(guī)則，控制界面元素的顯示特性；在必要情況下進行cookie操作。
3．1．4　Object
　　Object是嵌入HTML中的外來對象，常用的Object有兩種：Java Applet和MSActiveX Control。當系統(tǒng)對界面的靈活性及功能的需求超出了HTML和Script的實現(xiàn)范圍時，開發(fā)者往往會考慮到Object技術(shù)。
　　Applet是運行于客戶端的Java小應用程序，隨包容它的頁面一起下載到客戶端，由支持Java的瀏覽器（帶有Java虛擬機）解釋并運行。
　　ActiveXControl的作用類似于Applet，所不同的是它只能運行于Windows平臺的客戶端，而且只在第一次訪問包容ActiveX Control頁面時下載并安裝ActiveXControl，直到服務端的ActiveXControl版本升級了才會下載第二次。
3．2　中間件服務器
　　中間件服務器由Web Server和Java ApplicationServer兩部分組成，有的中間件將這兩部分集成到了一起。
3．2．1　Web Server
　　HTTPServer使用基本的服務器構(gòu)架，它在啟動時創(chuàng)建自己的服務處理線程池。在線程處理池中的線程進入循環(huán)，監(jiān)聽來自客戶端的HTTP請求，并使用HTTP協(xié)議，對來到的HTTP請求進行處理。所有的HTTP連接都傳給它們。HTTP請求到來后，服務處理線程根據(jù)URL和Server的配置信息進行必要的授權(quán)檢查，決定調(diào)用哪個Servlet來處理請求，然后將Servlet處理之后的結(jié)果作為應答反饋給客戶端。
　　在HTTP Server中有幾個處于核心地位的Servlet，它們提供標準的HTTP功能。這幾個核心的Servlet分別是：File Servlet，用于處理對文件服務的請求，Cgi Servlet，提供基本的CGI功能，InvokerServlet，作為一個元Servlet（meta－servlet），負責其它Servlet的加載、擊活和刪除；Dispatcher Servlet：間離部分可信和完全可信的Servlet，使它們在各自安全的“沙箱”里執(zhí)行。
　　網(wǎng)絡應用級協(xié)議有多種，如HTTP、FTP、SMTP等，其中，HTTP協(xié)議是最安全、應用最廣的協(xié)議，HTTP請求是被防火墻視為安全的請求。因此，三層結(jié)構(gòu)中間件都帶有HTTPServer，它是三層結(jié)構(gòu)中間件的門戶，是聯(lián)系客戶端和真正處理業(yè)務的Application Server的橋梁和紐帶。
3．2．2　Java Application Server
　　Application Server是中間件的核心部分，是真正實現(xiàn)業(yè)務功能的服務，它接受HTTPServer分配的請求，做出相應處理，再將處理結(jié)果傳遞給HTTPServer，由HTTPServer形成HTTP應答反饋給客戶端。
3．2．3　數(shù)據(jù)庫服務器
　　數(shù)據(jù)庫服務器是業(yè)務對象的屬性得以永久性保存的載體。保證對象持久的最直接的方法是使用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它是專門為存儲和共享對象而設計的。目前，大型三層體系結(jié)構(gòu)應用系統(tǒng)中用的較多的關系型數(shù)據(jù)庫有Orcale、DB2、Sysbase等。
4　實現(xiàn)分類
　　三層結(jié)構(gòu)體系存在著J2EE和Windows DNA兩大陣營。
4．1　基于Windows DNA結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方案
　　如果采用Windows DNA體系結(jié)構(gòu)，則數(shù)據(jù)庫應考慮微軟的SQLServer。SQLServer數(shù)據(jù)庫僅適用于中小企業(yè)級。
　　采用Windows DNA的優(yōu)勢在于，目前絕大多數(shù)桌面操作系統(tǒng)都是微軟的Windows平臺，而且我們所常用的辦公軟件也是微軟的產(chǎn)品。這樣很容易將電子商務系統(tǒng)與日常辦公結(jié)合起來。另外，微軟的產(chǎn)品價格平易近人。再者，Windows2000不僅本身自帶了IISWeb server，而且也完全集成了COM＋－中間件服務，無需再額外選擇所謂的“中間件”服務器。另外，采用Windows DNA結(jié)構(gòu)，開發(fā)效率要比采用J2EE效率高50％以上。
　　采用Windows DNA的缺點在于，系統(tǒng)的平臺兼容性、移植性差。這是眾所周知的，無需贅述。
　　基于Windows DNA結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方案簡單地說就是：ASP＋ActiveXControl＋COM＋＋ODBC。
4．2　基于J2EE的實現(xiàn)方案
　　J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化諸多與多級企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關的復雜問題的體系結(jié)構(gòu)。J2EE技術(shù)的基礎就是核心Java平臺或Java 2平臺的標準版，J2EE不僅鞏固了標準版中的許多優(yōu)點，例如“編寫一次、到處運行”的特性、方便存取數(shù)據(jù)庫的JDBC API、CORBA技術(shù)以及能夠在Internet應用中保護數(shù)據(jù)的安全模式等等，同時還提供了對EJB（Enterprise JavaBeans）、Java ServletsAPI、JSP（Java Server Pages）以及XML技術(shù)的全面支持。
　　Sun公司在企業(yè)版中增加了一整套核心企業(yè)應用程序編程界面，而所有這些界面均為標準的模塊化組件。J2EE技術(shù)還為這些組件提供一整套企業(yè)服務，通過自動化的方式完成應用程序開發(fā)中的諸多耗時且費力的艱難工作，為用戶提供一種可創(chuàng)建廣泛兼容的企業(yè)解決方案而無需進行復雜編程的平臺。利用這一優(yōu)勢可以方便地開發(fā)出高質(zhì)量的、適合企業(yè)使用的應用程序，還可極大地減少產(chǎn)品研發(fā)上市時間、成本和風險。
概括起來，J2EE體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：
　　Java Servlet和JSP都要編譯為Java Class才作為Servlet運行，因此執(zhí)行性能會明顯提高。
　　Java Servlet和JSP中可以完全使用Java進行編程，可以完成許多簡單的商業(yè)邏輯，特別是JSP，可以直接書寫HTML，因此簡化了頁面的輸出，這樣就保留了腳本語言易于使用的優(yōu)點。
　　復雜的商業(yè)邏輯以組件的形式部署在EJBServer中。由于EJBServer提供了多種組件事務服務，使系統(tǒng)更能夠應付大量的并發(fā)用戶和管理復雜的事務邏輯。
　　EJBServer中集成的組件命名服務可以使組件位置透明化，簡化了組件的部署和客戶端應用的維護。
　　開發(fā)過程易于分工，可以由專人負責編寫組件，其他人組裝頁面。
　　J2EE平臺全面支持和實施XML，這種強大的組合可使XML具備跨平臺的兼容性，甚至用于對XML代碼進行語法檢查和調(diào)試的工具也可與平臺無關。J2EE技術(shù)和XML技術(shù)分別是企業(yè)開發(fā)的陰陽兩極，因為XML可實施獨立于平臺的數(shù)據(jù)，而J2EE平臺則可實施獨立于平臺的解決方案。XML可通過移植的方式表現(xiàn)數(shù)據(jù)，因此就對Java技術(shù)的可移植性構(gòu)成了補充。
　　基于J2EE結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方案是：JSP＋JavaBeans／EJB＋Servlet＋JDBC。
5　實現(xiàn)案例
??? 筆者以Windows DNA方式做了一個實現(xiàn)案例：
　　此案例服務器站建立在Windows2000上，數(shù)據(jù)庫服務器選用的是SQLServer 6．5。數(shù)據(jù)庫中存放了大量的單位基本信息，經(jīng)過身份確認的用戶可以根據(jù)各自不同的需求對這些數(shù)據(jù)進行相應的操作，如數(shù)據(jù)的上報，查詢等。案例中主要用到了ASP和JavaScript等方法。
5．1　建立連接
　　為了建立與數(shù)據(jù)庫的連接，可以通過兩種方式：一種是建立DNS，另一種是OLE　DB。這里我們用了DNS方式建立了一個SQL的數(shù)據(jù)源Convote。一個DSN連接通常需要的參數(shù)有：DSN名，用戶名，口令，例如我們用用戶名“users”，口令“pass”，通過DSN

　　連接數(shù)據(jù)庫。
5．2　用戶登陸
　　用戶輸入用戶名和密碼后提交，用下列語句取得用戶信息：

　　取得用戶名和密碼后與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的用戶名和密碼進行比較，正確的可以進入系統(tǒng)，否則提示出錯。

5．3　數(shù)據(jù)查詢

5．4　關閉連接
　　與數(shù)據(jù)庫的連接結(jié)束后一定要關閉連接：conntemp．close（）
5．5　ActiveX控件
　　當用戶的需求用Script無法滿足時，我們常常要用到Java Applet和MSActiveX控件。這里，就MSActiveX控件有個實例。ActiveX控件把主機應用程序顯示和操作組件所需的附加支持包含在GUI環(huán)境中，還可以把OCX組件放在網(wǎng)頁當中。

　　如當用戶需要在客戶端進行IC卡的讀寫時，由于IC卡的讀寫是較復雜的程序，單純用Script語句根本就無法實現(xiàn)此功能。此時我們就需要用到ActiveX控件。用VB編寫了一個ActiveX OCX，把它嵌入HTML中，讓第一次訪問的用戶隨頁面一起下載，同時OCX所要調(diào)用的DLL也隨著OCX一起下載到客戶端，于是控件在客戶端就可以執(zhí)行起來。
　　這里我們使用的是Asp頁面靜態(tài)調(diào)用ActiveX控件的方法：

　　之后，就可以在ASP語句中使用此ActiveX組件的幾個方法了。
　　讀卡界面如圖3所示。
??? 點擊讀卡，則可以讀出卡內(nèi)信息，如圖4所示。

??? 總之，B／S模式應是今后的發(fā)展方向。