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正文內(nèi)容

基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件畢業(yè)論文-預(yù)覽頁(yè)

 

【正文】 提出。單用戶交互應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們的日常生活和工作中,與之相比,可供選擇的多用戶協(xié)作應(yīng)用程序是非常有限的。近年來(lái),大量新興技術(shù),例如網(wǎng)格技術(shù),Web 服務(wù)技術(shù),P2P 技術(shù),語(yǔ)義與知識(shí)處理技術(shù)、XML 等,則致力于更廣泛,更普遍,更通用的信息共享,并且取得了巨大成就。當(dāng)今世界信息化程度與日俱增,我國(guó)也正在加快信息化建設(shè)的步伐。在國(guó)際上,CSCW 的研究經(jīng)過 20 余年的發(fā)展,已經(jīng)具有相當(dāng)規(guī)模和影響力。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作為這一領(lǐng)域內(nèi)的新方法,透明適配方法及其相關(guān)技術(shù)能在不改變單用戶應(yīng)用程序源代碼的情況下有效地將其轉(zhuǎn)化為多用戶協(xié)同程序。將單用戶應(yīng)用程序改造成為支持多用戶協(xié)同工作的應(yīng)用程序?qū)⒋蟠筇岣邞?yīng)用程序的使用價(jià)值。盡我所知,除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)      大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。CSCW 這一理念是無(wú)所不在,它的研究與發(fā)展必將極大的影響和改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蜕罘绞?。信息資源共享則是當(dāng)前的又一個(gè)熱門話題。傳統(tǒng)的信息共享研究主要集中在數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、文件及設(shè)備資源的小范圍的簡(jiǎn)單共享。在協(xié)調(diào)不同小組及個(gè)人的工作時(shí),信息資源在一定程度上的共享是協(xié)同工作的前提,要實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象之間的協(xié)同工作,首先就必須在對(duì)象之間共享相關(guān)資源;同時(shí),為了做到信息資源的有序共享及科學(xué)管理,共享者之間的協(xié)同也是必須的。這種技術(shù)不但能提高現(xiàn)有單用戶應(yīng)用軟件的價(jià)值,可用性和可擴(kuò)展性,更能顯著地消除因?yàn)橹貜?fù)設(shè)計(jì)和重復(fù)開發(fā)所帶來(lái)的無(wú)謂成本。而這種通用的應(yīng)用共享系統(tǒng)采用集中的體系結(jié)構(gòu)(Centralized Architecture)[2] [7],這也就意味著為了達(dá)到一致性要求,這類應(yīng)用程序必須采用一種順序化的交互方式,即同一時(shí)間只能有一個(gè)用戶操作被共享的基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 7 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊應(yīng)用程序。為了解決這種集中式結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問題,一些早期研究原型,如 VConf,Dialogo 等采用復(fù)制的體系結(jié)構(gòu)(Replicated Architecture)[5] [6],即在整個(gè)協(xié)同系統(tǒng)中,單用戶應(yīng)用程序在每個(gè)客戶端均有實(shí)例存在。隨著軟件行業(yè)的規(guī)范和設(shè)計(jì)思路的拓展,組件化思想逐漸深入人心。但這種方案的局限性也是巨大的:為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),松散式 JAMM 要求底層平臺(tái)對(duì)于運(yùn)行時(shí)模塊替換,動(dòng)態(tài)綁定,以及截獲和重現(xiàn)用戶輸入功能的支持。這種方法為我們研究和開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同軟件系統(tǒng)提供了新的思路。它的思路是使用這些 API 來(lái)截獲用戶輸入,并對(duì)多個(gè)用戶的操作進(jìn)行并發(fā)控制,同時(shí)將其他用戶對(duì)應(yīng)用程序的操作回顯到本地。本文深入分析透明適配方法中的技術(shù)關(guān)鍵,討論實(shí)現(xiàn)對(duì)單用戶軟件“透明地”轉(zhuǎn)化為多用戶實(shí)時(shí)協(xié)同軟件的一般化的技術(shù)、一般化的構(gòu)建步驟,在上一個(gè)目標(biāo)完成的基礎(chǔ)上,進(jìn)行歸納和總結(jié),提出一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,嘗試提出實(shí)現(xiàn)一個(gè)低侵入性架構(gòu)的方案,并分析其得到推廣的基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 8 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊可行性。當(dāng)前,我國(guó)在 CSCW 與信息共享的研究方面仍存在著嚴(yán)重分離的現(xiàn)象,缺乏 CSCW 和信息共享的結(jié)合研究。對(duì)于軟件的供應(yīng)商來(lái)說,這意味著可以增加產(chǎn)品的價(jià)值,延長(zhǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品的生命周期,以增加利潤(rùn)。相對(duì)于單純的辦公軟件而言,這類主流開發(fā)環(huán)境更加復(fù)雜和多元化,同時(shí)所開發(fā)項(xiàng)目的規(guī)模也更加巨大,這就意味著多人同時(shí)展開工作能有效地提高生產(chǎn)率,多人協(xié)作這樣一個(gè)思維碰撞的環(huán)境也更能激發(fā)創(chuàng)作的靈感。操作轉(zhuǎn)換技術(shù)高度的可擴(kuò)展性就成為我們選擇它作為數(shù)據(jù)一致性控制解決方案的重要原因。但在這一操作未被發(fā)送到用戶 2 之前,用戶 2 仍然認(rèn)為文件內(nèi)容為“abc”并希望刪除“c”這個(gè)字符,該操作可以被描述為用戶 2 在“2”這個(gè)位置刪除了字符“c” 。為了有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性,操作轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)基本模型:數(shù)據(jù)模型和操作模型。為了應(yīng)對(duì)這種情況,研究者對(duì)操作轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展,將它的應(yīng)用范圍從普通文本文件擴(kuò)展到基于 XML 規(guī)范的文件上去。父節(jié)點(diǎn)中線性地址空間的每一個(gè)元素都對(duì)應(yīng)了子節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)域。在一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序中,對(duì)象之間的關(guān)系可能會(huì)更加復(fù)雜,但對(duì)于操作轉(zhuǎn)換技術(shù)而言,我們只需要關(guān)注對(duì)象地址間的關(guān)系就足以滿足需求。那么,為了描述樹形地址空間中的任意一個(gè)對(duì)象,我們需要一組這樣的地址對(duì)來(lái)描述對(duì)象的地址,在這里,我們用一個(gè) vector 來(lái)盛放這樣一組地址:01[(,),.,(),.()]ikvpnpn?其中 表示了第 層的地址?;谕该鬟m配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 11 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 操作間的關(guān)系判斷策略在擴(kuò)展后的樹狀線性結(jié)構(gòu)中,一個(gè)操作所作用的對(duì)象可能會(huì)落在任意一個(gè)樹節(jié)點(diǎn)所包含的任何一個(gè)一維線性結(jié)構(gòu)中,這個(gè)特定的一維線性結(jié)構(gòu)被稱為該操作的 目標(biāo)域 。當(dāng)數(shù)據(jù)模型擴(kuò)展成為樹狀線性結(jié)構(gòu)后,多個(gè)用戶所產(chǎn)生的操作可能會(huì)落到相同或不同的目標(biāo)域中,這些目標(biāo)域又可能具有類似樹結(jié)構(gòu)中的父子關(guān)系,如何才能保證操作轉(zhuǎn)換技術(shù)能正確地將用戶操作進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以保障數(shù)據(jù)的一致性,成為很重要的一個(gè)問題。每個(gè)第二級(jí)節(jié)點(diǎn)中均有兩個(gè)一維線性結(jié)構(gòu),如下圖所示:0 1 200001122330011操 作 3操 作 2 操 作 n操 作 4操 作 1圖 樹狀線性結(jié)構(gòu)中的操作轉(zhuǎn)換在上述這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的樹狀線性結(jié)構(gòu)中,假設(shè)存在兩個(gè)并發(fā)的操作,稱之為操做 和操作n,其中 =1,2,3,4。n2. 若 =2,即操作 2 先于操作 發(fā)生,由于操作 2 與操作 具有同一個(gè)目標(biāo)域,操作 2x n有可能影響到操作 所在域的地址,因此必須對(duì)操作 做轉(zhuǎn)換。更深入地研究可以發(fā)現(xiàn),上述兩種情況仍可以總結(jié)成一種情況,即當(dāng)操作 的目標(biāo)域位于x操作 的目標(biāo)域的域路徑上時(shí),操作 需要針對(duì)操作 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù) 節(jié)中的策略,我們首先利用 IsDomainDependent 函數(shù)檢驗(yàn)兩操作目標(biāo)域是否獨(dú)立,若兩函數(shù)不獨(dú)立,再進(jìn)一步判斷兩目標(biāo)域是否相同或者具有父子繼承關(guān)系。首先調(diào)用IsDomainDependent 判斷兩目標(biāo)域是否獨(dú)立,若不獨(dú)立,則根據(jù)兩操作目標(biāo)域域路徑長(zhǎng)度來(lái)判斷兩操作目標(biāo)域是同一目標(biāo)域還是繼承關(guān)系。 從用戶角度看 Excel 工作表從用戶角度看,一個(gè) Excel 工作表如下圖所示:基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 15 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 Excel 用戶界面與簡(jiǎn)單的文本不同,Excel 工作表是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的文件類型。在相對(duì)位置上,這些圖形和圖表可能被放置到工作表界面的任意位置,而且用戶可以隨時(shí)調(diào)整其位置。單純從編程接口上看,Excel 這種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)恰好能滿足第二章所述的擴(kuò)展后操作轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)地址空間的要求。在一個(gè) Application 對(duì)象中,有一組 Workbook 對(duì)象,組成一個(gè)被稱為 Workbooks 的集合。Worksheet 對(duì)象代表了一個(gè) Excel 工作表。Worksheet 對(duì)象提供的屬性和方法大都和 Workbook 對(duì)象類似,其區(qū)別在于 Workbook 對(duì)象中的方法和屬性是對(duì)這個(gè)工作簿下的所有工作表有效,而 Worksheet 對(duì)象則是僅僅對(duì)該工作表有效。這兩個(gè)集合的組成元素分別是 Shape 對(duì)象和 Chart 對(duì)象,即表示單個(gè)圖形和圖表對(duì)象。 樹狀線性結(jié)構(gòu)的映射 概述由 節(jié)所述,從應(yīng)用程序接口的觀點(diǎn)看,Excel 文檔中的對(duì)象呈一種較為規(guī)則的樹形結(jié)構(gòu),而研究這種樹形結(jié)構(gòu)能否與第二章所述的擴(kuò)展的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相符合,便成為我們將操作轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用于 Excel 文檔的前提。 工作表(Worksheet)對(duì)象序列的映射由上兩節(jié)所述,無(wú)論從用戶角度還是從應(yīng)用程序接口角度,在一個(gè) Excel 文檔中,工作表是以一個(gè)序列的形式出現(xiàn)的,正如圖 所示?;谕该鬟m配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 18 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊這也就意味著從應(yīng)用程序接口的角度看,工作表對(duì)象序列可以被認(rèn)為是一個(gè)一維線性空間,即所有的工作表按照順序被排成一列,而這恰好符合操作轉(zhuǎn)換技術(shù)所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),因此在工作表層面上的操作可以直接應(yīng)用操作轉(zhuǎn)換技術(shù)。假如采用這種按照名字索引對(duì)象的方式,我們就必須在每個(gè)客戶端維護(hù)一個(gè)全局的對(duì)象名稱表,以保證操作對(duì)數(shù)據(jù)的一致性,而這種開銷是非常巨大的。根據(jù) Excel 版本的不同,這個(gè)矩陣的行列數(shù)目略有不同。以應(yīng)用程序接口的角度看,這些對(duì)像均以序列的形式出現(xiàn),而且可以用索引的方式來(lái)引用,盡管實(shí)際存儲(chǔ)的形式可能不是如此。例如,在圖形序列 Shapes 中,排在前面的圖形的 ZOrder 永遠(yuǎn)比排在后面的 ZOrder 小,表現(xiàn)在用戶界面上就是位于更底層的圖層。但能否在這些對(duì)象內(nèi)部數(shù)據(jù)上使用操作轉(zhuǎn)換技術(shù)保證數(shù)據(jù)一致性,仍需要進(jìn)一步論證。造成這一現(xiàn)象的根本原因在于,Excel 組件對(duì)象模型中并沒有提供讀取單元格編輯狀態(tài)下光標(biāo)位置的 API。而 Excel 恰恰沒有提供這一層次上的 API,這也就造成了實(shí)現(xiàn)之一目標(biāo)的不便。那么,本文將 Excel 工作表中的一個(gè)單元格映射為樹狀線性結(jié)構(gòu)的葉子節(jié)點(diǎn),即一個(gè)單元格操作即為一個(gè)原子操作,同一時(shí)刻一個(gè)單元格只能被一個(gè)用戶編輯,這也就保證了整體上文檔數(shù)據(jù)的一致性。與此同時(shí),在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,每個(gè)線性序列均有自己獨(dú)一無(wú)二的名字,至此,我們成功地把 Excel 文檔映射成為一個(gè)滿足操作轉(zhuǎn)換技術(shù)的樹狀線性結(jié)構(gòu)。在下面幾節(jié)中,本文將詳細(xì)討論以上幾個(gè)問題。其原因在于,再一個(gè)無(wú)限制協(xié)同環(huán)境下,每個(gè)站點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)狀態(tài)不一定相同,而簡(jiǎn)單地將接收到的輸入事件直接重現(xiàn)很有可能造成站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)不一致。因此,這里我們需要對(duì)用戶的交互進(jìn)行兩個(gè)層面的處理:過濾和封裝。如何為 Excel 定義有效操作本文在 節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)敘述。基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件第 22 頁(yè) 共 65 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 元操作由上節(jié)所述,我們通過引入有效操作這一概念來(lái)封裝用戶的輸入,進(jìn)而試圖利用操作轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性控制,但是新的問題隨之而來(lái)。更為嚴(yán)重的是,這種處理方式與應(yīng)用程序本身之間的關(guān)系是緊耦合,即每個(gè)應(yīng)用程序必須有自己獨(dú)特的一套基于操作轉(zhuǎn)換技術(shù)的一致性處理方法,這既給開發(fā)人員帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān),也使整個(gè)系統(tǒng)的可重用性大打折扣。根據(jù)第二章所述的樹狀線性結(jié)構(gòu)的尋址方式,我們?yōu)槿N元操作進(jìn)一步作如下定義:1. 表示一個(gè)“增加”操作,其意義在于在某個(gè)位置添加一個(gè)長(zhǎng)(,)InsertvpumobjSeq度為 的對(duì)象序列 ,而插入的位置由地址對(duì)容器 描述(一個(gè)盛放地址對(duì)vp的容器,詳見第 節(jié)) ;(,)2. 表示一個(gè)“刪除”操作,其意義在于在 描述的位置刪除一(,)DeltvpnuobjSeq個(gè)長(zhǎng)度為 的對(duì)象序列 ;3. 表示一個(gè)“更新”操作,其意義在于在 描述的位置將一(,)Udatkyalv vp個(gè)名為 的屬性由 更新成 。而在具體實(shí)現(xiàn)中,我們完全可以使用抽象接口的方式來(lái)描述這三種元操作。影響我們截獲用戶輸入能力的因素有如下幾點(diǎn):? 應(yīng)用程序提供的事件接口;? 應(yīng)用程序所支持的操作類型;? 底層操作系統(tǒng)提供截獲 API 類型。其中 Application 事件是針對(duì)當(dāng)前 Excel 應(yīng)用程序中所有工作簿,相應(yīng)地,Workbook 事件Worksheet 事件則是主要針對(duì)某個(gè)工作簿和工作表。我們通過響應(yīng)這樣一個(gè)事件,可以監(jiān)視單元格內(nèi)容的變化,即一旦該事件被觸發(fā),我們就可以生成一個(gè)有效操作:Update_Cell_Text,并將單元格位置信息和更改前后的文本信息封裝在有效操作中,進(jìn)而將有效操作廣播到所有客戶處
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