智能客户端离线处理的分析与实现
发布时间：2015-07-13 09:45
摘 要 本文首先介绍了智能客户端的概念及特性，其次阐述实现离线处理的方法，最后详细介绍了微软offline application block的设计与实现。
关键词 智能客户端；离线应用程序块；离线处理
关键词 智能客户端；离线应用程序块；离线处理
1 引言
从技术架构上看，应用程序分为胖客户端和瘦客户端。胖客户端将所有应用程序都存储在客户端计算机上，并具有能够显示复杂图形和动画的用户界面。另一方面，瘦客户端将所有应用程序都存储在服务器上。基本上，它只负责检索和显示数据。瘦客户端的主要问题是：数据需要往返很多次才能传输到服务器，从而降低了性能。胖客户端的主要问题是：分配比较复杂并且会导致端口问题。
从业务需求上看，随着信息化的推进，信息系统在行业中的应用日益普及，对信息系统的离线使用需求也日益增多。许多行业，如烟草专卖店，保险推销人员都需要在不能持续联机的情况下使用信息系统。这样的需求，需要有C/S模式的桌面应用程序，也要求能够象B/S使用那样便捷，在传统的B/S或者C/S结构中都很难直接实现。
在早先SUN公司推出的Java Web Start从某种程度上能够达到相关的要求，但是有着大量的程序编写来应对离线/在线切换以及数据缓存等问题。近年来，微软针对这样的应用，提出的面向服务的智能客户端概念，提出了离线/在线无缝切换的思想以及数据缓存处理的方案，良好的应对了相关需求。同时基于Web Services的特性更使得智能客户端的整合能力异常强大，被认为是未来企业应用集成最有潜力的架构模式。
2 离线用户需求的解决方法
有两个方法可以解决离线需求：以数据为中心的方法和面向服务的方法。使用以数据为中心的方法，客户端可以使用本地数据库和复制机制，以便在脱机模式下管理对数据的更改。使用面向服务的方法，客户端可以通过服务请求与许多服务进行交互。如果应用程序处于脱机模式，它可以推迟服务请求，直到重新连接至 Web 服务。
2.1 以数据为中心的方法
与服务器上的数据相结合的应用程序使用以数据为中心的方法。本地数据库管理对本地保存的数据所作的更改，然后使用合并复制将这些更改传回服务器。架构如图1。
图1 以数据为中心的方法
首先，客户端创建对所需数据的订阅，这样客户端就可以在脱机之前将该数据复制到本地数据存储区中。一旦客户端脱机，它将通过对本地数据存储区的调用，对本地数据进行更改。然后，当客户端重新联机时，数据存储区的合并复制机制将对客户端数据所作的更改传回服务器。对服务器数据所作的更改也可能会传到客户端。在合并阶段遇到的任何冲突，将根据服务器或客户端上指定的冲突解决规则，或根据数据存储区管理员定义的自定义规则来进行处理。
以数据为中心的方法包括以下特点：
●该方法以数据库的列级别和行级别提供可靠的数据冲突检测。此外，它还提供数据验证和约束。
●客户端与数据存储区相结合，这意味着对数据存储区架构所作的更改会直接影响客户端。客户端可以为其订阅的数据存储区提供脱机支持。
●合并复制是一个两层体系结构，因此在可管理性和可维护性方面受到约束。
●该方法要求在客户端上安装本地数据存储区（例如，SQL Server for Windows CE (SQLCE) 或 MSDE），以便与服务器进行复制。这可能不适用于运行在小型设备或要求简易部署机制的设备上的应用程序。
●所有更改跟踪代码都包含在相关数据库管理系统 (RDBMS) 的内部。您不需要编写其他更改跟踪代码或冲突检测和解决代码。
2.2 面向服务的方法
智能客户端是面向服务解决方案的组成部分，它可以通过服务请求与网络上的服务进行交互。这些服务可能作为 Web 服务来实现，或者通过某种其他机制来实现，但是该方法的基本特征是：客户端并没有与它使用的服务紧密结合在一起，客户端和服务是彼此独立的。在此方法中，客户端可以自由地与所需的任何服务进行交互。此外，客户端将重点放在服务请求本身上，而不是放在对本地保存的数据进行直接更改上。服务请求可能会导致客户端或服务器上的状态更改，但这些更改只是服务请求的副作用。架构如图2。
图2 面向服务的方法
面向服务的方法包括以下特点：
●脱机逻辑封装在客户端上。
●客户端数据架构可以不同于服务器上的架构。
●自定义的业务逻辑可决定冲突检测和解决。
●实现面向服务的方法需要更多的设计和编码。
要在脱机工作时支持智能客户端，需要使用一个允许存储服务请求详细信息的基础结构，这样当客户端重新连接到网络时，就可以执行这些服务请求。这样的基础结构由下列四个主要元素组成。
●服务代理：服务代理提供服务的主要访问点。它管理客户端与服务的所有交互，并封装所有必要的逻辑以允许客户端创建服务请求。
●服务请求： 服务请求的所有详细信息都封装在一个服务请求对象中。然后，服务请求保留在服务请求队列中，直到执行程序组件可以对它们进行处理。服务请求对象负责发出实际的服务请求。
●服务请求队列：该队列为服务请求对象提供持久的存储区。
●执行程序 ：当客户端重新连接到网络时，执行程序负责从队列中提取服务请求并执行它们。在服务请求完成后，执行程序会通知服务代理，以便它可以通知客户端。
图 3展示了这四个元素，并显示了它们之间的关系。可以将此图看作使用面向服务方法的组件中所必须包括的功能的表示。还可以将它看作此类组件所具有的类的表示。
图4 Offline Application Block服务流程
图3 面向服务方法的组件
除了上述四个元素外，还需要考虑许多其他问题，然后才能将脱机支持构建到智能客户端应用程序中。例如，必须具有某种形式的通知机制，以便执行程序可以开始或挂起队列中的服务请求。
3 Offline application block的分析
Offline Application Block重点解决了离线/在线之间的无缝切换问题。在实现离线/在线的无缝集成中，主要存在以下问题：
如何处理服务请求，以实现离线时同样工作
如何缓存操作数据，以备离线正常工作
如何同步缓存数据，以免数据逻辑冲突
如何监测网络状态，自动改变工作状态
Offline Application Block使用面向服务的方法，为了应对离线的工作情况，它提供的调用流程与图3一样。其中服务请求包装了具体的服务信息（如Web Services地址，名称等等），从而建立服务代理为客户提供了调用接口。然后，通过建立服务请求队列来缓存服务请求队列，使服务请求信息可以缓存。最后通过执行程序来调用实际的服务。通过这种方式，离线的服务请求信息可以通过文件、数据库或者消息队列等进行缓存，而专用的执行程序也可以与离线/执行切换的事件挂钩，从而实现离线/在线无缝切换。
Offline Application Block的服务处理过程如图4所示：
图4 Offline Application Block服务流程
在这样的流程中，服务请求可以被保存，使服务的请求信息可以通过数据库、文本文件或者消息队列的方式存储，并建立离线状态下的服务请求队列。通过专门的执行程序来执行服务队列请求，这样可以直接通过回调的方式与程序的在线/离线切换直接挂钩。
因此，对服务请求的协调和管理是Offline Application Block中重点考虑的部分，为了实现以上的工作流程，Offline Application Block分成了如图5所示相应子系统，它们是松散耦合的组件。
图5 Offline Application Block子系统
a) 连接状态管理：检测应用程序是处于联机状态还是脱机状态。有两种方法可以判断连接状态：手动判断或通过自动过程判断。应用程序的行为会根据连接状态而变化。
b）服务代理管理：与 Offline Application Block 的这些元素（“消息数据管理”、“参考数据管理”）以及服务器进行交互。它会进行协调，以便将任务完成通知返回到应用程序。
c) 消息数据管理：消息数据是在工作流过程中创建的数据。当应用程序处于脱机状态时，该数据将存储在一个本地队列中。当应用程序联机后，“执行程序”会从“队列”中删除消息，发出与服务器同步数据的“服务请求”，然后数据就会与服务器进行同步。
d) 参考数据管理：“参考数据管理”与“服务代理管理”和“消息数据管理”配合工作，以下载存储在本地计算机上的参考数据。在大多数情况下，参考数据是用于完成工作流的只读数据。“参考数据管理”可使参考数据与服务器上的数据保持一致。它将消息存储在“队列”中以下载参考数据。然后，“执行程序”将使用消息服务请求与服务
4 应用Offline application block实现离线处理
Offline application block中所有的逻辑程序都是通过相应的Builder来完成。其中OfflineBlockBuilder是整个系统的Builder入口。OfflineBlockBuilder中创建了系统运行中所需要的所有Builder逻辑，一旦实例化OfflineBlockBuilder，整个application block中需要的业务逻辑将读取配置文件信息来创建完成。一个完整的服务大致的调用逻辑
Client－CustomerBuilder（配置所有的事件信息）－CustomerServiceAgent（继承自ServiceAgent）－DataLoadManager－QueueManager－Excutor－OnlineProxyContext－Service－ServiceAgentContext－Client
其中，服务的转换过程通过事件触发。在微软提供的Application Block中，提供了许多例子来演示如何使用Offline application block。具体实现过程比较简单，大家可以参考这些例子。
参考文献
[1] （美）Walther S着. 技术内幕 . 北京:机械工业出版社 ，2002
Smart Client Definition smartclient/
周宏艳 . 浅谈智能客户端及其应用 . 沈阳航空工业学院学报，2005.6
Smart Client Offline Application Block，