【文章內(nèi)容簡介】 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)帶來的問題，一些早期研究原型，如 VConf， Dialogo 等采用復制的體系結(jié)構(gòu)（ Replicated Architecture） [5] [6]， 即在整個協(xié)同系統(tǒng)中， 單用戶應用程序 在每個客戶端均有實例存在。 該結(jié)構(gòu)有助于實現(xiàn)好的響應性、不嚴格的 WYSIWIS 和有效的網(wǎng)絡使用，并且支持并發(fā)協(xié)作。但與此同時 ，這類系統(tǒng)面臨一致性維護、外部資源管理和新加入者協(xié)調(diào)等方面的問題。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為復制結(jié)構(gòu)是一個錯誤的方法 [9]。 隨著軟件行業(yè)的規(guī)范和設(shè)計思路的拓展， 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 利用應用程序級別的語義信息， 在 運行時將單用戶應用程序的接口自動地替換成多用戶協(xié)同應用的接口 。 這種方案能有效地提高本地程序的響應速度， 提 高網(wǎng)絡利用效率，于此同時還能維持松散的 WYSIWSI。 但這種方案的局限性也是巨大的： 為了實現(xiàn)上述目標， 松散式 JAMM要求底層平臺對于運行時模塊替換，動態(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，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)換到多用戶的實時協(xié)同應用 ，同時不改變現(xiàn)有軟件的源代碼 [11] [12]。 研究者將這種方法應用在文字編輯軟件（ 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)級別上對所有應用程序進行協(xié)同（例如 NetMeeting），也不是專門針對一個接口庫進行的組件替換（例如 JAMM），它是在單用戶應用程序與協(xié)同控制之間加入了一個恰當?shù)倪m配層，使單用戶應用程序能透明地轉(zhuǎn)化為多用戶協(xié)同應用程序。 由于 這一 方法對單用戶應用程序完全透明， 基于 透明適配 的協(xié) 同 應用 程序 支持并發(fā)工作、具有好的響應能力和 松散 的 WYSIWIS，同時可以避免復制共享系統(tǒng)所面臨的大多數(shù)問題 [1] [13] [14]。 透明適配 方法的主要基礎(chǔ)在于單用戶應用程序的應用程序編程接口（ API）。 它 的思路是 使用這些 API 來截獲用戶輸入， 并對多個用戶的操作 進行并發(fā)控制，同時將其他用戶對應用程序的操作回顯到本地。但這一方法仍 面臨一些問題和局限， 需要進一步檢驗和完善。 尤其是針對具有復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多種對象類型的大型應用程序， 如何擴展和修改 透明適配 方法 使之適應更多，更復雜應用程序的 需要， 仍需要進一步深入的研究， 而這 也正是本文的目的所在。 研究 和設(shè)計 目標 本文選擇主流應用軟件 Microsoft Excel 為研究載體，采用 透明適配 方法將其轉(zhuǎn)化為一個基于互聯(lián)網(wǎng)的多用戶實時共享協(xié)同系統(tǒng)原型，并使其支持多用戶并發(fā)工作，具有較好的響應能力和理想的用戶體驗，同時對這一原型系統(tǒng)進行測試和評價。 本文深入分析 透明適配 方法中的技術(shù)關(guān)鍵，討論實現(xiàn)對單用戶軟件“透明地”轉(zhuǎn)化為多用戶實時協(xié)同軟件的一般化的技術(shù)、一般化的構(gòu)建步驟，在上一個目標完成的基礎(chǔ)上，進行歸納和總結(jié)，提出一套標準規(guī)范，嘗試提出實現(xiàn)一個低侵入性架構(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。 研究價值與應用價值 CSCW 的研究具有重大現(xiàn)實意義：通過建立計算機支持的協(xié)同工作環(huán)境，改善人們進行信息交流和共享的方式，消除或減少人們在時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)、機關(guān)、團體乃至整個社會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，正在逐漸融入社會生活的方方面面。信息資源的共享，特別是科學數(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。 當前，我國在 CSCW 與信息共享的研究方面仍存在著嚴重分離的現(xiàn)象，缺乏 CSCW 和信息共享的結(jié)合研究。尤其是在基 于信息共享的復雜 CSCW 應用領(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)揮單用戶交互式應用軟件在多用戶實時協(xié)同環(huán)境中的推動作用，既是一種機遇，更是一項挑戰(zhàn)。此項技術(shù)一旦成熟，無數(shù)的單用戶應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)同應用軟件的數(shù)量。對于軟件的供應商來說，這意味著可以增加產(chǎn)品的價值，延長現(xiàn)有產(chǎn)品的生命周期，以增加利潤。對于軟件的消費方，這意味著他們不僅能夠進行合作，而且可以使用他們所熟悉的應用軟件。而作為研究者，我們可以提出一套標準，將一般單用戶軟件和操作系統(tǒng)的接口 進行規(guī)范化，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)一種無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，完美地實現(xiàn)對多用戶實時協(xié)同工作的支持，而這些都具有巨大的應用前景和市場價值。 特別地，在圖形圖像和多媒體設(shè)計領(lǐng)域，這種多人協(xié)同共作的方式更有實際意義和現(xiàn)實價值。相對于單純的辦公軟件而言，這類主流開發(fā)環(huán)境更加復雜和多元化，同時所開發(fā)項目的規(guī)模也更加巨大，這就意味著多人同時展開工作能有效地提高生產(chǎn)率，多人協(xié)作這樣一個思維碰撞的環(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 共 62 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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)的實現(xiàn)中， 數(shù)據(jù)一致性控制都是 一項 核心的技術(shù)。 經(jīng)過多年的發(fā)展 ， 針對數(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)計的， 那么為了將其應用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加復雜的應用程序中， 勢必 要對其進行 擴展。 操作轉(zhuǎn)換技術(shù)高度的可擴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)可以用以下例子來解釋 ： 在一個復制結(jié)構(gòu)的協(xié)同應用程序中，兩個用戶 （用戶 1 和用戶 2） 同時操作 一份 文本文件，該文本文件中只有“ abc”這樣一個字符串 。用戶 1 向文件起始位置插入一個新字符“ x”，那么該操作可以被描述成用戶 1 在“ 0”這個位置插入了字符“ x” 。那么在此之后文檔應變成“ xabc”。但在這一操作未被發(fā)送到用戶 2 之前， 用戶 2 仍然認為文件內(nèi)容為“ abc”并希望刪除“ c”這個字符， 該操作可以被描述為 用戶 2 在 “ 2”這個位置刪除了字符“ c”。 在此我們假設(shè)用戶 1 的操作先于用戶 2 的操作 ，那么當用戶 2 的操作被傳送到用戶 1 處的時候，倘若我們?nèi)院唵蔚卣J為用戶 2 在“ 2”這個位置刪除了字符“ c”，那么由于文件內(nèi)容已經(jīng) 變?yōu)椤?xabc”，我們就會錯誤地把字符“ 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， 我們必須將傳遞過來的用戶 2 的操作轉(zhuǎn)換為在“ 3”這個位置刪除字符“ 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)各個不同協(xié)同用戶的操作進行規(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前狀態(tài)下的文檔中， 進而達到保證協(xié)同用戶間數(shù)據(jù)一致性的目的。 為了有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性，操作轉(zhuǎn)換技術(shù) 實現(xiàn)了 兩個基本模型 ：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)模型即為一個線性的地址空間，所有的對象都按照順序排列在這個地址空間中供用戶操作； 而操作模型則由兩個元操作組成：插入操作和刪除操作。 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)能夠有效地實現(xiàn)在一個線性地址空間內(nèi)的數(shù)據(jù)一致性， 對于更為復雜的文件結(jié)構(gòu)，如多個地址空間或 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。 為了應對這種情況， 研究者對操作轉(zhuǎn)換技術(shù)進行擴展，將它的應用范圍從普通文本文件擴展到基于XML 規(guī)范的文件 上去。 經(jīng)擴展后的操作轉(zhuǎn)換技術(shù)， 原本的一維線性地址空間被擴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)點間的關(guān)系， 即構(gòu)成一個樹型結(jié)構(gòu) （見圖 ） 。 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 擴展后的 地址空間 ：樹狀線性 結(jié)構(gòu) 由圖 我們可以看出， 擴展后的 操作轉(zhuǎn)換 技術(shù) 擁有一個樹形的地址空間，樹的每一個節(jié)點都是一個域，域中有多個一維 線性空間 。父節(jié)點中線性地址空間的每一個元素都對應了子節(jié)點中的一個域 。 這樣類似于 XML文件的結(jié)構(gòu)讓我們能方便有效地找到 整個數(shù)據(jù)模型中的 任何一個對象。特別需要提出的是，當一個對象沒有子節(jié)點，即對象中不具有下一級結(jié)構(gòu)時， 我們 認為 其為 終結(jié)對象 ，反之我們認為它為中間對象，即對象中仍有指向下一級對象的鏈接。 值得注意的是 ，這種擴展之后的數(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 。 在一個復雜的應用程序中，對象之間的關(guān)系可能會更加復雜，但對于操作轉(zhuǎn)換技術(shù)而言， 我們只需要關(guān)注 對象地址間的關(guān)系就足以滿足需求。 更進一步說， 兩個對象被認為是臨近的，并不 一定 意味著這兩個對象實際的位置關(guān)系臨近或是在內(nèi)存中的位置臨近 ，而是僅僅說明對于操作而言，這兩者的地址是接近的。 尋址方式 在擴展后的 樹形 地址空間中， 每個節(jié)點中的任何一個對象都可以用一個唯一的地址 對 (, )np來描述 。 其中 n 表示該節(jié)點中的某個一維線性空間的地址， 而 p 則表示該對象在這個一維線性地址中的位置。 那么，為了 描述樹形地址空間中的 任意一個 對象 ，我們需要一組這樣的地址對來 描述對象的地址 ，在這里，我們用一個 vector 來盛放這樣一組地址： 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)點開始尋址，遍歷整個 vector， 總 能找到目標對象。 擴展后的操作轉(zhuǎn)換技術(shù) 為了 使操作轉(zhuǎn)換技術(shù)能應用于 復雜的 文件數(shù)據(jù)， 我們需要將操作操作轉(zhuǎn)換技術(shù)擴展到具有樹狀線性結(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