【正文】 CSCW 和信息共享的結(jié)合研究。 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可行 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 8 頁 共 62 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 性。 它 的思路是 使用這些 API 來截獲用戶輸入， 并對多個(gè)用戶的操作 進(jìn)行并發(fā)控制，同時(shí)將其他用戶對應(yīng)用程序的操作回顯到本地。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。 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要求底層平臺對于運(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。 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 。 為了解決這種集中式結(jié)構(gòu)帶來的問題，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。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 操作被共享的應(yīng)用程 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 7 頁 共 62 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 序 。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)所帶來的無謂成本。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)不同對象之間的協(xié)同工作，首先就必須在對象之間共享相關(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。傳統(tǒng)的信息共享研究主要集中在數(shù)據(jù)庫、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單共享。 信息資源共享則是當(dāng)前的又一個(gè)熱門話題。 CSCW 這一理念是無所不在，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罘绞健? 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對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 將 大大提高應(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。它的研究主要定位于協(xié)同工作系統(tǒng)的建設(shè)、群體工作方式研究和支持群體工作的相關(guān)技術(shù)研究、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)等。例如微軟的 Office System， Exchange Server， IBM 的 Lotus Notes 都是得到廣泛使用的協(xié)同軟件，凝集著 CSCW 研究的大量成果。當(dāng)前，在政府決策、交叉學(xué)科研究、前沿學(xué)科的突破性進(jìn)展、高等教育質(zhì)量的提高、企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)中，無不顯示出信息資源共享的重要性。同時(shí)，這兩個(gè)領(lǐng)域又有著密切的聯(lián)系。多年來，人們夢想研究出將單用戶應(yīng)用透明地轉(zhuǎn)換為多用戶應(yīng)用的技術(shù)。諸如此類的系統(tǒng)都是提供了一種通用的共享應(yīng)用程序的環(huán)境，而單用戶軟件在這樣一種環(huán)境中被多個(gè)用戶所實(shí)時(shí)使用。最終這種體系結(jié)構(gòu)被研究者認(rèn)為是不靈活的，并且不能適應(yīng)并發(fā)操作和多用戶自由交互的要求。這些技術(shù)障礙多年來阻滯了這一體系架構(gòu)的發(fā)展，甚至有些研究人員開始認(rèn)為復(fù)制結(jié)構(gòu)是一個(gè)錯(cuò)誤的方法 [9]。 這種方案能有效地提高本地程序的響應(yīng)速度， 提 高網(wǎng)絡(luò)利用效率，于此同時(shí)還能維持松散的 WYSIWSI。 研究者將這種方法應(yīng)用在文字編輯軟件（ MS Word）和幻燈片制作軟件（ MS PowerPoint） 上，并取得了一定的成功。 透明適配 方法的主要基礎(chǔ)在于單用戶應(yīng)用程序的應(yīng)用程序編程接口（ API）。 研究 和設(shè)計(jì) 目標(biāo) 本文選擇主流應(yīng)用軟件 Microsoft Excel 為研究載體，采用 透明適配 方法將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的多用戶實(shí)時(shí)共享協(xié)同系統(tǒng)原型，并使其支持多用戶并發(fā)工作，具有較好的響應(yīng)能力和理想的用戶體驗(yàn)，同時(shí)對這一原型系統(tǒng)進(jìn)行測試和評價(jià)。信息資源的共享，特別是科學(xué)數(shù)據(jù)和資源的共享，正得到政府有關(guān)部門的廣泛關(guān)注和大力支持。此項(xiàng)技術(shù)一旦成熟，無數(shù)的單用戶應(yīng)用軟件可以透明化地轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同工具，能夠極大地增加可用的協(xié)同應(yīng)用軟件的數(shù)量。 特別地，在圖形圖像和多媒體設(shè)計(jì)領(lǐng)域，這種多人協(xié)同共作的方式更有實(shí)際意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。操作轉(zhuǎn)換技術(shù)本身是為文本編輯器 而設(shè)計(jì)的， 那么為了將其應(yīng)用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的應(yīng)用程序中， 勢必 要對其進(jìn)行 擴(kuò)展。那么在此之后文檔應(yīng)變成“ xabc”。 總的說來， 基本的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心就在于將傳遞過來操作信息的參數(shù)根據(jù)各個(gè)不同協(xié)同用戶的操作進(jìn)行規(guī)整 和轉(zhuǎn)換， 以使別處傳遞過來的用戶操作信息能夠正確地作用到當(dāng)前狀態(tài)下的文檔中， 進(jìn)而達(dá)到保證協(xié)同用戶間數(shù)據(jù)一致性的目的。 樹狀線性結(jié)構(gòu) 定義和性質(zhì) 基本的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)在一個(gè)線性地址空間內(nèi)的數(shù)據(jù)一致性， 對于更為復(fù)雜的文件結(jié)構(gòu)，如多個(gè)地址空間或 地址空間之間 具有層次結(jié)構(gòu)或繼承 關(guān)系的 文件結(jié)構(gòu)則無能為力。 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 10 頁 共 62 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ . . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .線 性 空 間 ：線 性 空 間 ：. . .. . .. . .......... 圖 擴(kuò)展后的 地址空間 ：樹狀線性 結(jié)構(gòu) 由圖 我們可以看出， 擴(kuò)展后的 操作轉(zhuǎn)換 技術(shù) 擁有一個(gè)樹形的地址空間，樹的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)域，域中有多個(gè)一維 線性空間 。 值得注意的是 ，這種擴(kuò)展之后的數(shù)據(jù)模型僅僅表示了被操作對象地址之間的關(guān)系，而不是對象之間的關(guān)系 。 其中 n 表示該節(jié)點(diǎn)中的某個(gè)一維線性空間的地址， 而 p 則表示該對象在這個(gè)一維線性地址中的位置。 前文提到， 操作轉(zhuǎn)換技術(shù) 有 兩個(gè)重要模型 ，數(shù) 據(jù)模型和操作模型 ，而由上文所述，我們可以將數(shù)據(jù)模型由一維線性 結(jié)構(gòu) 擴(kuò)展為樹狀線性 結(jié)構(gòu) ，而操作模型也要做相應(yīng)的更改以適應(yīng)數(shù)據(jù)模型的 變化 。 2. 從根節(jié)點(diǎn)出發(fā)到某個(gè)操作的目標(biāo)域所經(jīng)過的所有域的序列， 稱為 到該 操作 域 的 域路徑 。 假設(shè)目前存在一個(gè)最簡單的兩層樹狀結(jié)構(gòu)， 根 節(jié)點(diǎn) 僅有一個(gè)一維線性結(jié)構(gòu)， 且共有 3 個(gè)對象，指向下一級節(jié)點(diǎn)。 1. 若 x =1，即操作 1 先于操作 n 發(fā)生，由于操作 1 處于操作 n 的父域上，操作 1 有可能影響到 操作 n 所在域的地址，因此必須對操作 n 做轉(zhuǎn)換。 經(jīng)過上述四種情況的考察，我們可以得出結(jié)論， 當(dāng) 操作 x 先于操作 n 發(fā)生時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)以下兩種情況下， 操作 n 需要針對 操作 x 進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ： 1. 操作 x 和操作 n 具有相同的目標(biāo)域 ； 2. 操作 x 的目標(biāo)域是操作 n 的父域 。 基于 C++語法的偽代碼如下圖所示 ： 圖 用地址對判斷操作間關(guān)系 的 偽代碼 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 13 頁 共 62 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 上述 代碼利用地址對來 檢測兩個(gè)操作目標(biāo)域 之間的關(guān)系 。 函數(shù) CheckTargetDomainRelation 則進(jìn)一步細(xì)化了兩個(gè)操作目標(biāo)域之間的關(guān)系。 本文選取了 Microsoft Excel 作為研究載體， 因此要首先對 Excel 工作 簿 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究和分析， 一邊將操作轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用到這種特定的應(yīng)用程序上。同時(shí) ，一個(gè) 工作表 內(nèi)還可能含有 圖形和圖表對象， 這些圖形和圖標(biāo)對象還可能與表格中單元格數(shù)據(jù)有一定的聯(lián)系， 如圖 所示。 原因在于，我們在這里并不關(guān)心用戶看到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎么樣的，我們更為關(guān)心從編程接口上 所反映出的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。 Workbook 對象代表了一個(gè) Excel 工作簿 。 同時(shí)，也可以通過 Workbook 對象來獲取指向 Worksheet對象的引用。 我們可以通過 GetWorksheet 方法來取得某一個(gè)工作表的引用，同時(shí)也可以利用 Worksheets 集合來創(chuàng)建、打開、關(guān)閉任一個(gè)工作表。 同時(shí)， Worksheet 對象中還包含有 Shapes 和 Charts 對象， 分別表示在這個(gè)工作表中存在的圖形和圖表對象的集合 。 更加值得注意的是，這些對象在對象集合中均是以一維線性的方式進(jìn)行排列 （ 如 Workbook 對象中的 Worksheets 集合 ）， 這就為我們 將操作轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用在 Excel 文檔上提供了依據(jù)和準(zhǔn)備。 至此 ，我們斷言， Excel 文檔的結(jié)構(gòu)滿足擴(kuò)展的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求， 下 面一節(jié)對這一結(jié)論進(jìn)行具體分析論證。 即既可以用 形如 getItem(0)的 方式索引一個(gè)工作表對象，也可以用 形如 getItem(“ Sheet1” )的方式應(yīng)用該對象。 在當(dāng)前采用的復(fù)制式體系結(jié)構(gòu)中， 多個(gè)用戶同時(shí) 擁有一份 Excel 文檔 的副本， 當(dāng)他們對各自文檔副本 的工作表進(jìn)行增、刪、改操作時(shí)， 由于網(wǎng)絡(luò)延遲等原因， 各個(gè)用戶所操作的工作表的名字很有可能 不同， 這也就意味著會(huì)有潛在的造成數(shù)據(jù)不一致的危險(xiǎn) 。 顧名思義，表格區(qū)即是 Excel 工作表中表格所在的區(qū)域， 它的表現(xiàn)形式為一個(gè)單元格 二元 矩陣。 繪圖區(qū)則是一個(gè)統(tǒng)稱， 在實(shí)際的 Excel 工作表中，繪圖區(qū)其實(shí)含有 多個(gè)對象序列 ，即凡是不屬于表格區(qū)的對象都會(huì)出現(xiàn)在繪圖區(qū)中，例如 圖形 ，圖表， 單元格 注釋等。 另外值得強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在 繪圖區(qū) 中， 對象的索引跟 對象的 ZOrder（即對象的疊放次序）息息相關(guān) 。 這些對象的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均為 一維 線性結(jié)構(gòu)（如單元格內(nèi)的文字） ，理論上直接滿足操作轉(zhuǎn)換技術(shù)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求 。 但事實(shí)并非如次。 我們假設(shè)要實(shí)現(xiàn)單元格內(nèi)部字符級別的數(shù)據(jù)一致 性，那個(gè)當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)對一個(gè)單元格進(jìn)行編輯的時(shí)候， 根據(jù)第二章的論述， 我們必須要知道每個(gè)用戶當(dāng)前的光標(biāo)位置，以便確定其將要操作的字符位置。因此， 本文在原型實(shí)現(xiàn)中就沒有實(shí)現(xiàn)單元格內(nèi)部字符級別的數(shù)據(jù)一致