基于信息物理系统的面向方面中间件特征模型
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近年来 ， Ｐ Ｃ Ｓ不仅 已成 为 国内外学 术界 和科技 界研究 开发 的重要方向 ， 预计也 将成为 企业界 优先发 展 的产
业领域 。
实现这一 目标 ， 将分散 中间件 功能 以及 模块 化成可 配
置 的单位 。运用面 向方面 的编程技术可 实现 中间件横 切关 注和核心功能关 注的并行 设计 与开发 ， 且实 现 并
图 １ 中间件特征模型
如图 １ 所示 ， 中间的功能是 由两个强制性 （ ａｄ． ｍ ｎａ ｔ ｙ 特征组成 ， 内核和服 务。而服务包 括基本 服务 ｏ ） ｒ 微 和额外服务 。基本服务也 是一个 强制性 特征 ， 额外 但
服务就是一个可供选择的特征。所有 的这些特征都在
Ｃ ｐｂｌｙＬｙｒ图 ２对这 些特 征进 行更详 细地 描述 。 ａａｉｔ ａｅ， ｉ
Ａ ａ ｕ ｅ Ｍ ｏ ｅ ｆＡｓ ｅ ｔ Ｏｒｅ ｔ ｄ Ｍ ｉ ｄ ｅ ｒ ｏ Ｆｅ ｔ ｒ ｄ ｌｏ ｐ ｃ － ｉｎ ｅ ｄ ｌｗａ ｅ ｆ ｒ
Ｃｙ ｅ － ｙ ｉａ ｙ ｔ ｍｓ ｂ ｒ Ｐｈ ｓｃ ｌＳ ｓｅ
Ｗ Ｕ ｈ Ｓ ｕｍ ． ＺＨＡＮ Ｇ － ｈ ｎ Ｌｉ ｃ ｅ
切入 点（ ｏｎ ｕ） 是 由切 人点正则表达式描 述 的 Ｐ ｉ ｃｔ ： ｔ
一
这一层包含所有用户可见的特征。
系列连接 点 的组成，
通 知 （ ｄｉ ） 一 个 Ａ ｖｅ ： ｃ
匹配连接点 的断连。
通知 是 一 个 逻 辑 ， 个 这
逻 辑 由 特 定 的 事 件 触
发 ； 是行 为 ， 它 这个 行 为
（ ｏ ｅｅｏ ｏ ｕｅ， ａｇ ｏ ｇＵＩ ｅｓ ｏ ｅｈｏｏ ｙ Ｇ ａｇｈ ｕ５０ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｍｐ ｔ Ｇｕｎ ｄｎ ｌ ｒ ｌ Ｃ ｒ ｉ ｆ ｃｎ ｌｇ ， ｕｎ ｚｏ ０６，ｈｎ ） ｖ Ｔ １
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良好 的模块 化 ， 可配 置性 ， 部署 时或 运行 时 的 可剪 裁 性， 从而分布式实时 系统 中间件 的通用 性和 专用性 寻 找一个平衡点 。
收稿 日期 ：０ １ ０ — １修 回日期 ：０ ｌ １ － ７ ２ １—７ ２ ； ２ １ － ０ ２
基金项 目： 国家 自 然科学 基金 重大研究 计划 （ ０ １０ ８ ； ９ ８ ８０ ） 国家 自然
吴 帅 ， 张立 臣
（ 东工业大学 计算机学院， 广 广东 广州 ５００ ） １０６
摘 要 ： 物理 系统 （ ｙｅ－ ｈｓａ Ｓｓ ｍ ， Ｐ ） 信息 Ｃｂｒｐｙｉ ｌ ｙｔ ｓＣ Ｓ 是集 计算 、 和控 制 能力 于 一体 的多 维 复杂 的分 布式 系统 ， 就要 ｃ ｅ 通信 这 求 系统 必须通 过专 门 的定 制 。实 时 中间件 可 以有 效地 解决 分 布 式 系统 的异 构 性 和互 操作 性 等 问题 。信 息 物理 系 统 中 间 件 存在 着分 布性 、 容错性 、 分析 、 性能 实时性 日志记 录等非 功 能 的横 切关 注 点 ， 于面 向方面 的中 间件 构建 技 术 ， 够把 基 能 这 些横 切关 注从 中间件 中分离 出来 ， 独立 于 中问 件 的核 心 功能 的 方 面。文 中提 出一 个 面 向方 面 的 中间件 ， 够 处理 形成 能
科学基金 项 目（０７０ ５６４４７ Ｚ ； ６７４９ ，０７０２ ） 广东 省 自然 科学 基 金项 目
（ ７０ ７ ４ ００ ９ ６ ） ００ １７ ，４ ０ ４ ５
１ 面 向方面编程技术 （ ＯＰ） Ａ
面 向 方 面 编 程 技 术 Ａ Ｐ（ ｓｅｔ ｒ ｎｅ ｒ－ Ｏ Ａ ｐｃ—Ｏｉ ｔ Ｐｏ ｅ ｄ
第２ ２卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ２月
计 算 机 技 术 与 发 展
ＣＯＭＰＵ Ｒ ＣＨＮＯＬ ＴＥ ＴＥ ＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮ Ｔ
Ｖｏ ＿ ２ Ｎｏ． ｌ２ ２ Ｆｅ ｂ． ２ ２ ０１
基 于信 息 物 理 系统 的面 向方 面 中 间件特 征 模 型
能够被 插 入在 调 用者 和 被调 用 者 之 间 ， 一 个 在
Ｏ 引 言
信息物理 系统 Ｃ Ｓ是一个综 合计算 、 Ｐ 网络和物 理
环境 的多维复杂 系统 ， 通过 ３ Ｃ ｍ ｕ ｔ ｎ Ｃ ｍ ｕｉ ｃ（ ｏ ｐｔ ｉ 、 ｏ ｍ ｎ． ａｏ ｃｔｎ Ｃ ｎ ｏ） ａｏ 、 ｏｔ １技术 的有机融 合与深度 协作… ， 现大 ｉ ｒ 实
中间件 的体 系结构被设计为支持许多 的应用程序
ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ，ａ ｌ ｏ ｅａ ｃ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ａｙ ｉ ｒ ａ —ｔ ｅ，ｏ ｇ ｎ ｅ ｃ ｆｏ ｔ ｅ Ｃ ｒ ｕ ｃ ｏ ｓｏ ｄ ｅ ｒ ，ｍｐ ｅ ｎ ｅ ａ ｎ ｉｔｉ ｕ ｏ ｆ ｕ ｔ ｌｒ ｎ ｅ， ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｌ ｓｓ，ｅ ｉ －ｔ ｎ ｌ ｉ ｍ ｌ ｇ ｉ ｇ， ｔ ， ｒ ｍ Ｏ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ｍ ｄ ｗａ ｅ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔ ｍ ｉ － ｈ ｅ ｉ ｉ ｉ ｈ ｓ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｅｆ ｎ ｔ ｎ ． ｔ ｌ ｐ ｐ ｓ ａ ｌ ｆａ ｐ ｃ －ｏ ｅ ｔｄ ｍ ｄ ｌ ｗａ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｓ ｉ ｂ ｅ ｔ ｅ ｌ 血 ｔ ｅ ｈ ｇ ｙ ａ ｃ ｉｓ ｅ ｅ ｄ ｎ ｆｃ ｌ ｕ ｃ ｏ ｓ Ｉ ｌ ｒ ｏ ａ ｆｍｉｙ ｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉ ｗｉ ｏ ｅ ｓ ｉ ｉ ｄ ｅ ｒ ｌ ｔ ｍ ．ｓａ ｌ Ｏ ｄ ａ ｏ ｗｉ ｈ ｉ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｓｕｅ ｏ Ｓ． ｔｗｉｌｆ ｃ ｓ ｏ ｈｅ ｆ ａｕ ｅ ｍｏ ｅ ｅ ｎ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｓ ｕ ｌ ｅ ｉ ｐ ｉ ｇ ｔ ｙ ａ ｃ ａ ｐ ｃ －ｏ ｅ ｔ ｄ ｍｉ ｄ ｅ ｒ ｌ ｔｏ ｍ ． ｆＣＰ Ｉ ｌ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒ ｄ ｌｄ ｆ ｉ ｏ ｎ ｏ ｏ ｔｉ ｔ ｍａ ｐ ｎ ｏ ａ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｔ ｒ ｎ ｅ ｄ ｌ ｗａｅ ｐ ａ ｒ ｉ ｉ ｌ ｎ ｓ ｓ ｉ ｆ Ｋｅ ｒ ｓ： ｐ ｃ － ｒｅ ｔ ； Ｓ； ｄ ｅ ｒ ｆ ａ ｕ ｅ ｍｏ ｅｓ ｓ ｆｗａ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔｌ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｅ ｔ ｏ ｎ ｅ ＣＰ ｍｉ ｄｌｗａｅ；ｅ ｔ ｒ ｄ ｌ ； ｏ ｔ ｒ ｒ ｄ ｃ ｉ ｓ ｉ ｄ ｎｅ
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Ｌ 自 ｅｒ ｖ
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基技 ｓ ｌＩ 墨 鬻 术 技 术
面 向方面 编 程
本模型上 。 文 中认 为在 面 向方 面 中 间件体 系 结
构设计层面上 ， 至少需 要 以下 的 概念才 能把 面 向方 面 的机制描述清楚 ， 且不 至于过早 的把 与实 现有关 的 并
细节描述 出来 。这些 概念包 括 ： 连接 （ ｏ ｏ ｔ ： 程序 运行 流 程 中的一 点 ， Ｊｉ Ｐｉ ） 是 ｎ ｎ 包括方法 的调用 、 常处理 的执行 等。 异
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域， 中间件需要处理大量的分布式底层应用 ， 因此中间
件本 身就变成极其 复杂 。而 大部分 时 间， 只有一小 部
分功能真正得 到了使用 ， 出现 了许 多 的冗 余功 能。 中
间件应该建立一种 方式 ， 只适合 其应用 领域 。为了 它
型工程系统 的实 时感 知 、 动态 控制 和信 息服 务 Ｃ Ｓ Ｐ 实现计算 、 通信与物理系统的一体化设计 ， 可使 系统更 加可靠 、 高效 、 实时协同 ， 具有 重要 而广泛 的应用前 景。
作者简介 ： 吴
帅（９ ６ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士研究生 ， 方向为软件设计与 研究
ｇａ ｎ ） ｒ ｍ ｇ 可以把 非功能需 求形 成 的横切 关注 点从 功 能需求形成 的核心关 注点 中分离 出来 ， 将非 功能需 求 与功能需求模块化 ， 分别进行设计与编码 ， 最后利用面
情况下 ， 将正交设计需 求 的实 现添加 到基
￣ａ ｉ Ｅｎ ｔ ｔｎｇ
～
—
ｖ ｎ ｎ／ ｉｍ ｔ ｒｅ ｏ
／
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ｌ备 型ｌ 设类
／
ｌ信 型Ｉ 通类
／＿ ／
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／
面 向方 面微 内核
Ｌ ｙｒ ａ ｅ
结 构
ｌ ｌ
Ｍｅ ｎ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇｙ ｍｅ ｔ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ
实时系统 ； 张立臣 ， 士 ， 博 教授 ， 研究 方向为并 行处理 、 分布式处理 、
实时 系统 。
第 ２期
吴
帅等 ： 基于信息 物理 系统的面 向方面 中间件特征模型
・ ７・ ７
向方面 的编织技术将两者 的代码编织在一起形成 最终 的系统 。面 向方面 的开发Байду номын сангаас骤分为 三步 “引： （） １ 方面分解 ： 按照 系统 的需求 ， 分离 出系统核 心
分 布式 信息物 理系 统的 动态 问题 ， 文 中 ， 在 将重点 放在 特征模 型定 义 ， 且概述 了其 映 射 到一个 动 态 的面 向方 面 的 中间件 并
平台。
关键 词 ： 面向方 面 ； 息物理 系 统 ； 信 中间件 ； 特征模 型 ； 件产 品线 软
中图分类 号 ：Ｐ １． Ｔ ３ １５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６３ ６９ ２ １ ）２ ０７ — ４ １７ — ２Ｘ（０ ２ ０— ０６ ０
务。
（） ３ 方面 的重新组合 ： 在这 一步里 ， 方 面集成器通 过创 建一个 模块 单元 （ 方面 ）
来指 定 重 组 的 规 则 ， 组 过 程 ， 织 人 重 即
（ ｅｖ ｇ 或结 合 （ｎｅｒｔ ｇ ， 使 用 这 ｗ ａｉ ） ｎ ｉ ｇａｎ ） 则 ｔ ｉ 些信息 来建构最终 的系统 。 面 向方面 编 程允 许用 不 同的维 度 分 解软件 系统 ， 软件开发 者可 以使 用垂直 分 解过程 建立中间件 的基本分解 模型 ， 最 它 优化的提供透 明的 网络 通信便利 。然后 ， 使用面 向方 面 技术 在 不改 变 现存 结构 的
模块级关注点 和横切 关注 点 。 （ ） 注点 实现 ： ２关 并行 开发 实现 不 同 的关注点 。
当做一个单 独的模 块来建立 ， 由内核来插入和执行 。 并 这样 ， 将获得一个 更加模 块化 和可重用 的系统 。此外 ， 根据应用的需求将 区分强制性基 础服务 和其他可选服
业领域 。
实现这一 目标 ， 将分散 中间件 功能 以及 模块 化成可 配
置 的单位 。运用面 向方面 的编程技术可 实现 中间件横 切关 注和核心功能关 注的并行 设计 与开发 ， 且实 现 并
图 １ 中间件特征模型
如图 １ 所示 ， 中间的功能是 由两个强制性 （ ａｄ． ｍ ｎａ ｔ ｙ 特征组成 ， 内核和服 务。而服务包 括基本 服务 ｏ ） ｒ 微 和额外服务 。基本服务也 是一个 强制性 特征 ， 额外 但
服务就是一个可供选择的特征。所有 的这些特征都在
Ｃ ｐｂｌｙＬｙｒ图 ２对这 些特 征进 行更详 细地 描述 。 ａａｉｔ ａｅ， ｉ
Ａ ａ ｕ ｅ Ｍ ｏ ｅ ｆＡｓ ｅ ｔ Ｏｒｅ ｔ ｄ Ｍ ｉ ｄ ｅ ｒ ｏ Ｆｅ ｔ ｒ ｄ ｌｏ ｐ ｃ － ｉｎ ｅ ｄ ｌｗａ ｅ ｆ ｒ
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切入 点（ ｏｎ ｕ） 是 由切 人点正则表达式描 述 的 Ｐ ｉ ｃｔ ： ｔ
一
这一层包含所有用户可见的特征。
系列连接 点 的组成，
通 知 （ ｄｉ ） 一 个 Ａ ｖｅ ： ｃ
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逻 辑 由 特 定 的 事 件 触
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良好 的模块 化 ， 可配 置性 ， 部署 时或 运行 时 的 可剪 裁 性， 从而分布式实时 系统 中间件 的通用 性和 专用性 寻 找一个平衡点 。
收稿 日期 ：０ １ ０ — １修 回日期 ：０ ｌ １ － ７ ２ １—７ ２ ； ２ １ － ０ ２
基金项 目： 国家 自 然科学 基金 重大研究 计划 （ ０ １０ ８ ； ９ ８ ８０ ） 国家 自然
吴 帅 ， 张立 臣
（ 东工业大学 计算机学院， 广 广东 广州 ５００ ） １０６
摘 要 ： 物理 系统 （ ｙｅ－ ｈｓａ Ｓｓ ｍ ， Ｐ ） 信息 Ｃｂｒｐｙｉ ｌ ｙｔ ｓＣ Ｓ 是集 计算 、 和控 制 能力 于 一体 的多 维 复杂 的分 布式 系统 ， 就要 ｃ ｅ 通信 这 求 系统 必须通 过专 门 的定 制 。实 时 中间件 可 以有 效地 解决 分 布 式 系统 的异 构 性 和互 操作 性 等 问题 。信 息 物理 系 统 中 间 件 存在 着分 布性 、 容错性 、 分析 、 性能 实时性 日志记 录等非 功 能 的横 切关 注 点 ， 于面 向方面 的中 间件 构建 技 术 ， 够把 基 能 这 些横 切关 注从 中间件 中分离 出来 ， 独立 于 中问 件 的核 心 功能 的 方 面。文 中提 出一 个 面 向方 面 的 中间件 ， 够 处理 形成 能
科学基金 项 目（０７０ ５６４４７ Ｚ ； ６７４９ ，０７０２ ） 广东 省 自然 科学 基 金项 目
（ ７０ ７ ４ ００ ９ ６ ） ００ １７ ，４ ０ ４ ５
１ 面 向方面编程技术 （ ＯＰ） Ａ
面 向 方 面 编 程 技 术 Ａ Ｐ（ ｓｅｔ ｒ ｎｅ ｒ－ Ｏ Ａ ｐｃ—Ｏｉ ｔ Ｐｏ ｅ ｄ
第２ ２卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ２月
计 算 机 技 术 与 发 展
ＣＯＭＰＵ Ｒ ＣＨＮＯＬ ＴＥ ＴＥ ＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮ Ｔ
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基 于信 息 物 理 系统 的面 向方 面 中 间件特 征 模 型
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环境 的多维复杂 系统 ， 通过 ３ Ｃ ｍ ｕ ｔ ｎ Ｃ ｍ ｕｉ ｃ（ ｏ ｐｔ ｉ 、 ｏ ｍ ｎ． ａｏ ｃｔｎ Ｃ ｎ ｏ） ａｏ 、 ｏｔ １技术 的有机融 合与深度 协作… ， 现大 ｉ ｒ 实
中间件 的体 系结构被设计为支持许多 的应用程序
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基技 ｓ ｌＩ 墨 鬻 术 技 术
面 向方面 编 程
本模型上 。 文 中认 为在 面 向方 面 中 间件体 系 结
构设计层面上 ， 至少需 要 以下 的 概念才 能把 面 向方 面 的机制描述清楚 ， 且不 至于过早 的把 与实 现有关 的 并
细节描述 出来 。这些 概念包 括 ： 连接 （ ｏ ｏ ｔ ： 程序 运行 流 程 中的一 点 ， Ｊｉ Ｐｉ ） 是 ｎ ｎ 包括方法 的调用 、 常处理 的执行 等。 异
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域， 中间件需要处理大量的分布式底层应用 ， 因此中间
件本 身就变成极其 复杂 。而 大部分 时 间， 只有一小 部
分功能真正得 到了使用 ， 出现 了许 多 的冗 余功 能。 中
间件应该建立一种 方式 ， 只适合 其应用 领域 。为了 它
型工程系统 的实 时感 知 、 动态 控制 和信 息服 务 Ｃ Ｓ Ｐ 实现计算 、 通信与物理系统的一体化设计 ， 可使 系统更 加可靠 、 高效 、 实时协同 ， 具有 重要 而广泛 的应用前 景。
作者简介 ： 吴
帅（９ ６ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士研究生 ， 方向为软件设计与 研究
ｇａ ｎ ） ｒ ｍ ｇ 可以把 非功能需 求形 成 的横切 关注 点从 功 能需求形成 的核心关 注点 中分离 出来 ， 将非 功能需 求 与功能需求模块化 ， 分别进行设计与编码 ， 最后利用面
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面 向方 面微 内核
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结 构
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实时系统 ； 张立臣 ， 士 ， 博 教授 ， 研究 方向为并 行处理 、 分布式处理 、
实时 系统 。
第 ２期
吴
帅等 ： 基于信息 物理 系统的面 向方面 中间件特征模型
・ ７・ ７
向方面 的编织技术将两者 的代码编织在一起形成 最终 的系统 。面 向方面 的开发Байду номын сангаас骤分为 三步 “引： （） １ 方面分解 ： 按照 系统 的需求 ， 分离 出系统核 心
分 布式 信息物 理系 统的 动态 问题 ， 文 中 ， 在 将重点 放在 特征模 型定 义 ， 且概述 了其 映 射 到一个 动 态 的面 向方 面 的 中间件 并
平台。
关键 词 ： 面向方 面 ； 息物理 系 统 ； 信 中间件 ； 特征模 型 ； 件产 品线 软
中图分类 号 ：Ｐ １． Ｔ ３ １５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６３ ６９ ２ １ ）２ ０７ — ４ １７ — ２Ｘ（０ ２ ０— ０６ ０
务。
（） ３ 方面 的重新组合 ： 在这 一步里 ， 方 面集成器通 过创 建一个 模块 单元 （ 方面 ）
来指 定 重 组 的 规 则 ， 组 过 程 ， 织 人 重 即
（ ｅｖ ｇ 或结 合 （ｎｅｒｔ ｇ ， 使 用 这 ｗ ａｉ ） ｎ ｉ ｇａｎ ） 则 ｔ ｉ 些信息 来建构最终 的系统 。 面 向方面 编 程允 许用 不 同的维 度 分 解软件 系统 ， 软件开发 者可 以使 用垂直 分 解过程 建立中间件 的基本分解 模型 ， 最 它 优化的提供透 明的 网络 通信便利 。然后 ， 使用面 向方 面 技术 在 不改 变 现存 结构 的
模块级关注点 和横切 关注 点 。 （ ） 注点 实现 ： ２关 并行 开发 实现 不 同 的关注点 。
当做一个单 独的模 块来建立 ， 由内核来插入和执行 。 并 这样 ， 将获得一个 更加模 块化 和可重用 的系统 。此外 ， 根据应用的需求将 区分强制性基 础服务 和其他可选服