【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作和多用戶自由交互的要求。 為了解決這種集中式結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)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。 該結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)好的響應(yīng)性、不嚴(yán)格的 WYSIWIS 和有效的網(wǎng)絡(luò)使用，并且支持并發(fā)協(xié)作。但與此同時(shí) ，這類系統(tǒng)面臨一致性維護(hù)、外部資源管理和新加入者協(xié)調(diào)等方面的問(wèn)題。這些技術(shù)障礙多年來(lái)阻滯了這一體系架構(gòu)的發(fā)展，甚至有些研究人員開(kāi)始認(rèn)為復(fù)制結(jié)構(gòu)是一個(gè)錯(cuò)誤的方法 [9]。 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 。 有 研究者提出了一種新的復(fù)制式體系結(jié)構(gòu)： 松散 式 JAMM（ Java Applets Made Multiuser） 。 這種結(jié)構(gòu)的 精髓在于組件替換的思想 ， 即 利用應(yīng)用程序級(jí)別的語(yǔ)義信息， 在 運(yùn)行時(shí)將單用戶應(yīng)用程序的接口自動(dòng)地替換成多用戶協(xié)同應(yīng)用的接口 。 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。 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。 但是遺憾的是， 能滿足松散式 JAMM 要求的單用戶應(yīng)用程序數(shù)目不多而且不夠流行。 新的方法和技術(shù) 近年來(lái)，一種新的透明適配方法 [1]出現(xiàn)，這種方法宣稱可以將未經(jīng)定制的商業(yè)性的單用戶軟件轉(zhuǎn)換到多用戶的實(shí)時(shí)協(xié)同應(yīng)用 ，同時(shí)不改變現(xiàn)有軟件的源代碼 [11] [12]。 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。這種方法為我們研究和開(kāi)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。 因此，這一方法既不是在操作系統(tǒng)級(jí)別上對(duì)所有應(yīng)用程序進(jìn)行協(xié)同（例如 NetMeeting），也不是專門(mén)針對(duì)一個(gè)接口庫(kù)進(jìn)行的組件替換（例如 JAMM），它是在單用戶應(yīng)用程序與協(xié)同控制之間加入了一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪m配層，使單用戶應(yīng)用程序能透明地轉(zhuǎn)化為多用戶協(xié)同應(yīng)用程序。 由于 這一 方法對(duì)單用戶應(yīng)用程序完全透明， 基于 透明適配 的協(xié) 同 應(yīng)用 程序 支持并發(fā)工作、具有好的響應(yīng)能力和 松散 的 WYSIWIS，同時(shí)可以避免復(fù)制共享系統(tǒng)所面臨的大多數(shù)問(wèn)題 [1] [13] [14]。 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）。 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。但這一方法仍 面臨一些問(wèn)題和局限， 需要進(jìn)一步檢驗(yàn)和完善。 尤其是針對(duì)具有復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多種對(duì)象類型的大型應(yīng)用程序， 如何擴(kuò)展和修改 透明適配 方法 使之適應(yīng)更多，更復(fù)雜應(yīng)用程序的 需要， 仍需要進(jìn)一步深入的研究， 而這 也正是本文的目的所在。 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(duì)這一原型系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。 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可行 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 8 頁(yè) 共 62 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 性。 研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用價(jià)值 CSCW 的研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義：通過(guò)建立計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作環(huán)境，改善人們進(jìn)行信息交流和共享的方式，消除或減少人們?cè)跁r(shí)間和空間上的分隔和障礙，提高群體工作質(zhì)量和效率，從而提高企業(yè)、機(jī)關(guān)、團(tuán)體乃至整個(gè)社會(huì)的整體效益和人們的生活質(zhì)量。而信息資源共享正在成為一種趨勢(shì)，正在逐漸融入社會(huì)生活的方方面面。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(mén)的廣泛關(guān)注和大力支持。 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。尤其是在基 于信息共享的復(fù)雜 CSCW 應(yīng)用領(lǐng)域，相關(guān)理論、模型和關(guān)鍵技術(shù)等還幾乎是一片空白。而有效發(fā)揮單用戶交互式應(yīng)用軟件在多用戶實(shí)時(shí)協(xié)同環(huán)境中的推動(dòng)作用，既是一種機(jī)遇，更是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。此項(xiàng)技術(shù)一旦成熟，無(wú)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。對(duì)于軟件的供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，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)。對(duì)于軟件的消費(fèi)方，這意味著他們不僅能夠進(jìn)行合作，而且可以使用他們所熟悉的應(yīng)用軟件。而作為研究者，我們可以提出一套標(biāo)準(zhǔn)，將一般單用戶軟件和操作系統(tǒng)的接口 進(jìn)行規(guī)范化，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)一種無(wú)侵入性或低侵入性的架構(gòu)（ Framework），將主流單用戶軟件納入其中，完美地實(shí)現(xiàn)對(duì)多用戶實(shí)時(shí)協(xié)同工作的支持，而這些都具有巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。 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。相對(duì)于單純的辦公軟件而言，這類主流開(kāi)發(fā)環(huán)境更加復(fù)雜和多元化，同時(shí)所開(kāi)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(kāi)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。 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 9 頁(yè) 共 62 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2 數(shù)據(jù) 層面的適配 技術(shù) 基本的操作轉(zhuǎn)換技術(shù) 在任何一種多用戶協(xié)同系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中， 數(shù)據(jù)一致性控制都是 一項(xiàng) 核心的技術(shù)。 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展 ， 針對(duì)數(shù)據(jù)一致性控制的解決方案也層出不窮， 而操作 轉(zhuǎn)換 技術(shù)則是 其中比較 合理 的解決方案。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(shì)必 要對(duì)其進(jìn)行 擴(kuò)展。 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 。 操作轉(zhuǎn)換技術(shù)可以用以下例子來(lái)解釋 ： 在一個(gè)復(fù)制結(jié)構(gòu)的協(xié)同應(yīng)用程序中，兩個(gè)用戶 （用戶 1 和用戶 2） 同時(shí)操作 一份 文本文件，該文本文件中只有“ abc”這樣一個(gè)字符串 。用戶 1 向文件起始位置插入一個(gè)新字符“ x”，那么該操作可以被描述成用戶 1 在“ 0”這個(gè)位置插入了字符“ x” 。那么在此之后文檔應(yīng)變成“ xabc”。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”。 在此我們假設(shè)用戶 1 的操作先于用戶 2 的操作 ，那么當(dāng)用戶 2 的操作被傳送到用戶 1 處的時(shí)候，倘若我們?nèi)院?jiǎn)單地認(rèn)為用戶 2 在“ 2”這個(gè)位置刪除了字符“ c”，那么由于文件內(nèi)容已經(jīng) 變?yōu)椤?xabc”，我們就會(huì)錯(cuò)誤地把字符“ b”刪除，這就造成了數(shù)據(jù)的不一致性。 那么，為了保證數(shù)據(jù)一致性， 我們必須將傳遞過(guò)來(lái)的用戶 2 的操作轉(zhuǎn)換為在“ 3”這個(gè)位置刪除字符“ c”，才能保證兩用戶共享數(shù)據(jù)的一致性。 總的說(shuō)來(lái)， 基本的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心就在于將傳遞過(guò)來(lái)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(guò)來(lái)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。 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。 數(shù)據(jù)模 型定義了協(xié)同系統(tǒng)中共享數(shù)據(jù)的尋址方式， 即數(shù)據(jù)是如何被排列和組織起來(lái)的；操作模型則定義了一系列基本的操作， 這些操作是一切復(fù)雜操作的基礎(chǔ) ，因此也被稱為元操作。 在上述基本操作轉(zhuǎn)換技術(shù)中， 數(shù)據(jù)模型即為一個(gè)線性的地址空間，所有的對(duì)象都按照順序排列在這個(gè)地址空間中供用戶操作； 而操作模型則由兩個(gè)元操作組成：插入操作和刪除操作。 樹(shù)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(duì)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(wú)能為力。 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。 經(jīng)擴(kuò)展后的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)， 原本的一維線性地址空間被擴(kuò)展成了一組具有相互關(guān)聯(lián)的線性地址空間。 這些地址空間的相互關(guān)聯(lián)類似于 XML 文件中的節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系， 即構(gòu)成一個(gè)樹(shù)型結(jié)構(gòu) （見(jiàn)圖 ） 。 基于透明適配方法的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同軟件 第 10 頁(yè) 共 62 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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(shù)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(shù)形的地址空間，樹(shù)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 。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 。 這樣類似于 XML文件的結(jié)構(gòu)讓我們能方便有效地找到 整個(gè)數(shù)據(jù)模型中的 任何一個(gè)對(duì)象。特別需要提出的是，當(dāng)一個(gè)對(duì)象沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)，即對(duì)象中不具有下一級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)， 我們 認(rèn)為 其為 終結(jié)對(duì)象 ，反之我們認(rèn)為它為中間對(duì)象，即對(duì)象中仍有指向下一級(jí)對(duì)象的鏈接。 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(duì)象地址之間的關(guān)系，而不是對(duì)象之間的關(guān)系 。 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。 更進(jìn)一步說(shuō)， 兩個(gè)對(duì)象被認(rèn)為是臨近的，并不 一定 意味著這兩個(gè)對(duì)象實(shí)際的位置關(guān)系臨近或是在內(nèi)存中的位置臨近 ，而是僅僅說(shuō)明對(duì)于操作而言，這兩者的地址是接近的。 尋址方式 在擴(kuò)展后的 樹(shù)形 地址空間中， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的任何一個(gè)對(duì)象都可以用一個(gè)唯一的地址 對(duì) (, )np來(lái)描述 。 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(duì)象在這個(gè)一維線性地址中的位置。 那么，為了 描述樹(shù)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： 0 0 1 1[ ( , ) , ( , ) , ... , ( , ) , ... , ( , ) ]i i k kv p n p n p n p n p? 其中 [ ] ( , ) , ( 0 )iivp i n p i k? ? ?表示了第 i 層的地址 。 依照這樣的方式，自根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始尋址，遍歷整個(gè) vector， 總 能找到目標(biāo)對(duì)象。 擴(kuò)展后的操作轉(zhuǎn)換技術(shù) 為了 使操作轉(zhuǎn)換技術(shù)能應(yīng)用于 復(fù)雜的 文件數(shù)據(jù)， 我們需要將操作操作轉(zhuǎn)換技術(shù)擴(kuò)展到具有樹(shù)狀線性結(jié)構(gòu)特征的文件數(shù)據(jù)上。 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