隨著信息化建設(shè)的不斷深入，不少企業(yè)與組織建立了各種應(yīng)用系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)是在不同階段開發(fā)的，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，這些數(shù)據(jù)的格式不統(tǒng)一，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)彼此封閉，數(shù)據(jù)難以交換和共享。利用中間件（Middleware）技術(shù)集成各種異構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)，不用改變原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式，可集中為異構(gòu)數(shù)據(jù)源提供一個(gè)統(tǒng)一的高層檢索服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的理想解決方案。

異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問中間件系統(tǒng)的核心就是要解決異構(gòu)數(shù)據(jù)源的分布性、自制性和異構(gòu)性。隨著分布式計(jì)算技術(shù)（如CORBA、XML等）的迅猛發(fā)展，使得原來的系統(tǒng)可以通過它們進(jìn)行封裝，隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用公共數(shù)據(jù)模型將局部共享數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，對外提供公共訪問接口。異構(gòu)數(shù)據(jù)系統(tǒng)是相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集合，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和透明訪問，每個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在加入異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之前本身就已經(jīng)存在，擁有自己的DBMS。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的各個(gè)組成部分具有自身的自治性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仍保有自己的應(yīng)用特性、完整性控制和安全性控制。

1 XML全局?jǐn)?shù)據(jù)模式

異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問中間件必須提供一種全局?jǐn)?shù)據(jù)模式來統(tǒng)一異構(gòu)源數(shù)據(jù)模式。異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的全局模式必須滿足：①能夠描述各種數(shù)據(jù)格式，無論其為結(jié)構(gòu)化還是半結(jié)構(gòu)化，無論它是支持所有的查詢語言還是簡單的文本查詢；②易于發(fā)布和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，集成后的數(shù)據(jù)可以方便地以多種格式發(fā)布和便于應(yīng)用交換數(shù)據(jù)。

早期異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成系統(tǒng)通常采用關(guān)系或?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模式作為全局模式。然而，它們并不能滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的Intranet/Internet應(yīng)用所提出的高標(biāo)準(zhǔn)。隨著可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，XML不僅成為了應(yīng)用間交換數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，也是萬維網(wǎng)重要的信息交換標(biāo)準(zhǔn)和表示技術(shù)之一。XML（Extensible Markup Language）即可擴(kuò)展標(biāo)記語言，它與HTML一樣，都是SGML（Standard Generalized Markup Language,標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言）。Xml是Internet環(huán)境中跨平臺(tái)的，依賴于內(nèi)容的技術(shù)，是當(dāng)前處理結(jié)構(gòu)化文檔信息的有力工具。擴(kuò)展標(biāo)記語言XML是一種簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)語言，使用一系列簡單的標(biāo)記描述數(shù)據(jù)，而這些標(biāo)記可以用方便的方式建立，雖然XML占用的空間比二進(jìn)制數(shù)據(jù)要占用更多的空間，但XML極其簡單易于掌握和使用。

XML是一種具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)描述能力的標(biāo)記語言，它第一次提供了一種信息交換模式，此格式是可編輯、易理解并且可表示任何類型的結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的信息。XML 提供了豐富的數(shù)據(jù)構(gòu)造和解析方法，能夠適應(yīng)多樣并且不斷變化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，被廣泛用于異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和互操作應(yīng)用中。XML與Access,Oracle和SQL Server等數(shù)據(jù)庫不同，數(shù)據(jù)庫提供了更強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析能力，例如：數(shù)據(jù)索引、排序、查找、相關(guān)一致性等，XML僅僅是展示數(shù)據(jù)。事實(shí)上XML與其他數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式最大的不同是：它極其簡單。這是一個(gè)看上去有點(diǎn)瑣細(xì)的優(yōu)點(diǎn)，但正是這點(diǎn)使XML與眾不同。

2 系統(tǒng)框架

中間件是一種支持分布式應(yīng)用的重要組件，它是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件和服務(wù)程序。分布式應(yīng)用借助中間件在不同的技術(shù)間共享資源，為應(yīng)用提供統(tǒng)一的編程模型，處理異構(gòu)、分布問題和管理計(jì)算資源及網(wǎng)絡(luò)通信。

大多數(shù)基于 XML 的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)框架采用Mediator/Wrapper架構(gòu)，該架構(gòu)的缺點(diǎn)是查詢效率不高。這是由于底層數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模式、存儲(chǔ)方法、查詢能力差別很大。數(shù)據(jù)訪問中間件的設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，包裝器同時(shí)要兼顧數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗等任務(wù)，并且這還僅是在查詢時(shí)觸發(fā)的處理。

基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問中間件模型XHDAM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。XHDAM從分布式對象操作和異構(gòu)數(shù)據(jù)集成二個(gè)方面解決系統(tǒng)互操作問題。首先，XHDAM基于CORBA技術(shù)，CORBA（Common Object Request Broker Architecture,公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)，通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)）是由OMG組織制訂的一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο髴?yīng)用程 序體系規(guī)范。或者說 CORBA體系結(jié)構(gòu)是對象管理組織（OMG）為解決分布式處理環(huán)境（DCE）中，硬件和軟件系統(tǒng)的互連而提出的一種解決方案；OMG組織是一個(gè)國際性的非盈利組織，其職責(zé)是為應(yīng)用開發(fā)提供一個(gè)公共框架，制訂工業(yè)指南和對象管理規(guī)范，加快對象技術(shù)的發(fā)展。CORBA（Common Object Request Broker Architecture,公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)，通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)）是由OMG組織制訂的一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο髴?yīng)用程 序體系規(guī)范。或者說 CORBA體系結(jié)構(gòu)是對象管理組織（OMG）為解決分布式處理環(huán)境（DCE）中，硬件和軟件系統(tǒng)的互連而提出的一種解決方案；OMG組織是一個(gè)國際性的非盈利組織，其職責(zé)是為應(yīng)用開發(fā)提供一個(gè)公共框架，制訂工業(yè)指南和對象管理規(guī)范，加快對象技術(shù)的發(fā)展。通過CORBA提供的ORB（Object Request Broker）實(shí)現(xiàn)分布計(jì)算環(huán)境中對象操作支持，使不同的應(yīng)用系統(tǒng)能夠方便地與XHDAM交互，達(dá)到不同應(yīng)用系統(tǒng)之間交互的目的，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的透明性。

（1）客戶端：向CORBA服務(wù)器發(fā)出訪問請求。客戶端只提供統(tǒng)一的訪問界面，不處理業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系和集成管理任務(wù)。

（2）CORBA公共服務(wù)：提供CORBA的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，包括名字服務(wù)、事件服務(wù)、安全服務(wù)等。

（3）查詢處理器：當(dāng)客戶請求時(shí)，分解全局查詢到局部查詢；當(dāng)查詢結(jié)束時(shí)，負(fù)責(zé)將局部查詢結(jié)果匯總返回給客戶端。另外還負(fù)責(zé)局部查詢的優(yōu)化，提高查詢效率。

（4）目錄服務(wù)：是XML存儲(chǔ)庫的一個(gè)摘要，包含XML存儲(chǔ)庫的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息。XML數(shù)據(jù)目錄服務(wù)可以自動(dòng)、智能地建立目錄服務(wù)，并對信息自動(dòng)搜索、自動(dòng)分類、自動(dòng)傳輸。

（5）事務(wù)服務(wù)：負(fù)責(zé)全局模式和局部模式之間的集成與分解關(guān)系，如全局事務(wù)到局部子事務(wù)的處理，全局查詢到局部子查詢的處理。

（6）包裝器：是一種目的語言資料類型的物件，可包裝語言的物件。當(dāng)在 JavaScript 中設(shè)計(jì)程式的時(shí)候，你可以使用包裝器物件存取 Java 物件的方法和欄位；呼叫或存取包裝器里的方法或?qū)傩裕靡栽?Java 物件上產(chǎn)生呼叫。對 Java 而言，JavaScript 物件是被包裝在類別為JSObject 的實(shí)體之中，并傳送給 Java。當(dāng) JavaScript 物件傳送給 Java 的時(shí)候，執(zhí)行時(shí)期引撉會(huì)建立類型為 JSObject 的 Java 包裝器；當(dāng) JSObject 從 Java 傳送到 JavaScript 的時(shí)候，執(zhí)行時(shí)期引撉會(huì)解開包裝，還原為原本的 JavaScript 物件類型。JSObject 類別提供了可呼叫 JavaScript 方法和檢查 JavaScript 屬性的介面。負(fù)責(zé)解決異構(gòu)數(shù)據(jù)源的包裝問題，將分散在各處的數(shù)據(jù)源按照XML模板進(jìn)行包裝。開始，包裝器一次性將數(shù)據(jù)源中的所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到存儲(chǔ)庫中。當(dāng)有新數(shù)據(jù)源追加到源數(shù)據(jù)庫時(shí)，就通過觸發(fā)器觸發(fā)包裝程序?qū)⒃磾?shù)據(jù)庫中的新數(shù)據(jù)包裝成XML數(shù)據(jù)加入存儲(chǔ)庫。客戶端對數(shù)據(jù)的訪問是通過查詢處理器訪問XML存儲(chǔ)庫實(shí)現(xiàn)的。

3 XML模板和包裝器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了提供對XML 的支持，各大數(shù)據(jù)庫廠商紛紛對各自的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品進(jìn)行了擴(kuò)展，提供了基于模板的查詢。但各數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的查詢模板語法差異很大，不能互用。因此，訪問多個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)源時(shí)需要為不同類型的數(shù)據(jù)庫提供多個(gè)符合其相應(yīng)語法的模板文件，這就增加了項(xiàng)目開發(fā)的復(fù)雜度。

3.1 XTemplate模板設(shè)計(jì)

XTemplate是一個(gè)適用于PHP的模板引擎。它允許把HTML代碼與PHP代碼分開存儲(chǔ)。XTemplate包含了許多有用的功能。比如：嵌套的程序塊，各種類型的插值變量。其代碼非常簡潔并且是優(yōu)化的。Xtemplate是sugarCRM使用的模版技術(shù)，使用起來相對簡單。XTemplate使用了多種標(biāo)簽和特殊操作符支持模板，使得模板在應(yīng)付復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)尤為健壯。這里所列出概括的幾項(xiàng)功能，欲了解完整的細(xì)節(jié)和使用方法，請參閱XTemplate API文檔。自動(dòng)數(shù)組填充和作用域切換，可在子模板作用域內(nèi)訪問父級(jí)對象，可訪問數(shù)組索引，支持?jǐn)?shù)據(jù)值的簡單匹配，自動(dòng)渲染浮點(diǎn)型數(shù)組（不包含非對象的值），可執(zhí)行模板中直接寫好的任意語句，支持模板的配置屬性，可通過配置項(xiàng)對象自定義模板方法，可用于服務(wù)端的JavaScript模板。

為了訪問不同的數(shù)據(jù)源，需要在模板文件中定義數(shù)據(jù)源的連接屬性。其中：數(shù)據(jù)庫連接屬性包括servernAME、dbparm、database、logid、logpass、autocommit；代碼SQL語句屬性為xviewsqlcode；視圖名稱屬性為xviewname；視圖SQL語句屬性為xviewsql。表達(dá)式中的Eq和Attvalue含義分別來自XML元語言[xml25]和[xml10]。

[1]ServernameAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[2]DbparmAttrr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[3]DatabaseAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[4]LogidAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[5]LogpassAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[6]AutocommitAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

[7]XviewnameAttr∷=′xviewname′ Eq AttValue

[8]XviewsqlAttr∷=′xviewsql′ Eq AttValue

[9]XviewsqlcodeAttr∷=′xviewsqlcode′ Eq AttValue

XTemplate 對XML元語言中的起始標(biāo)簽Stag[xml40]作了如下擴(kuò)展，其中Name、S、Attribute分別來自[xml15]、[xml3]和[xml41]：

Stag∷=′<′ Name （S XviewnameAttr | S XviewsqlAttr | S XviewsqlcodeAttr | S Attribute）*? ′>′

最后，XTemplate 模板文件定義如下，其中prolog、element分別來自[xml39]和[xml22]：

xtemplatefile∷=prolog ′ [element] ′′

使用XTemplate定義的模板文件是格式正確（Well-formed）的XML文檔，且具有根元素，可用來提供數(shù)據(jù)源連接參數(shù)servername、dbms、dbparm、database、logid、logpass、autocommit。

具有xviewname屬性和xviewsql屬性的子元素稱為視圖模板元素，因?yàn)槠涮峁┝吮碚鲾?shù)據(jù)集的名稱和SQL語句的二個(gè)屬性。xviewname屬性提供視圖名稱，xviewsql屬性提供視圖SELECT語句。SELECT語句中可以用：p_xviewname：p_columnname的形式傳遞父視圖的列名給子視圖，以反映視圖間的連接關(guān)系。

如果子元素和屬性的值對應(yīng)于數(shù)據(jù)源中的列名，且需要在解析執(zhí)行時(shí)用檢索結(jié)果動(dòng)態(tài)替換，則稱其為列元素和列屬性。列元素可以用xviewsqlcode 屬性指定以實(shí)際值替換代碼值。

一個(gè)使用XTemplate 定義的模板文件涉及的關(guān)系如表1所示。

基于表1，使用XTemplate 定義的一個(gè)模板文件如下：

oracle；UID=scott；PWD=tiger′″>

<員工列表>

<員工 xviewname=″員工″ xviewsql=″SELECT ENO，ENAME，SAL FROM? WHERE ENO=′E1′ or ENO=′E2′″>

<編號(hào)>ENO

<姓名>ENAME

<薪水>SAL

使用XTemplate解析程序處理上述模板返回XML文檔如下：

<員工列表>

<員工 員工序號(hào)=″1″>

<編號(hào)>E1

<姓名>J.Doe

<薪水>4000

<員工 員工序號(hào)=″2″>

<編號(hào)>E2

<姓名>M.Smith

<薪水>3400

使用XTemplate書寫的模板文件獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，無需數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)置的功能模塊解析執(zhí)行，而是由獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件模塊解析執(zhí)行并返回XML查詢結(jié)果。

XTemplate定義模板文件可以使沒有內(nèi)置XML查詢功能的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)獲得對XML查詢的支持。采用XTemplate之后，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)源需要解釋執(zhí)行的是XTemplate 解析執(zhí)行軟件傳遞來的SQL語句，這是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)源通常會(huì)提供的標(biāo)準(zhǔn)功能。

3.2 包裝器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

XML包裝器是整個(gè)模型中的重要組成部分，它將異構(gòu)的數(shù)據(jù)源按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行包裝，在客戶端對數(shù)據(jù)的訪問都是針對統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)。包裝器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

XML包裝器是一個(gè)模板文件解析程序，只要傳入不同的模板文件即可生成對應(yīng)的XML文檔。包裝器工作過程如下：從傳來的模板文件建立DOM對象，取得數(shù)據(jù)庫的連接屬性，進(jìn)而連接數(shù)據(jù)庫；從XTemplate模板文件的xviewsql屬性獲得SELECT語句，在數(shù)據(jù)庫表或視圖中執(zhí)行此查詢語句，建立視圖數(shù)據(jù)集；將數(shù)據(jù)集中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入。XML即可擴(kuò)展標(biāo)記語言，它與HTML一樣，都是SGML（Standard Generalized Markup Language,標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言）。Xml是Internet環(huán)境中跨平臺(tái)的，依賴于內(nèi)容的技術(shù)，是當(dāng)前處理結(jié)構(gòu)化文檔信息的有力工具。擴(kuò)展標(biāo)記語言XML是一種簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)語言，使用一系列簡單的標(biāo)記描述數(shù)據(jù)，而這些標(biāo)記可以用方便的方式建立，雖然XML占用的空間比二進(jìn)制數(shù)據(jù)要占用更多的空間，但XML極其簡單易于掌握和使用。關(guān)鍵解析算法如下：

//predealdom方法建立視圖，復(fù)制建立的所有元素

Void predealdom（domobject& root） {

//視圖模板元素指有xviewsql屬性的元素

If （root 不是視圖模板元素）{

對root所有子元素遞歸調(diào)用predealdom；

}

else {

視圖序號(hào)增加；

為root添加xviewindex屬性，值為當(dāng)前視圖序號(hào)；

從xviewsql屬性獲得視圖SELECT語句；

if （SELECT語句中有參數(shù)）{

查找相應(yīng)祖先視圖取得實(shí)際值代入；

}

根據(jù)SELECT 語句建立視圖數(shù)據(jù)集；

if （不能創(chuàng)建視圖數(shù)據(jù)集）{

errmsg=″xviewsql屬性值不是合法的SELECT語句″

return

}

else {

int RowCount=視圖數(shù)據(jù)集行數(shù)；

//復(fù)制當(dāng)前節(jié)點(diǎn)RowCount

for （int row=1；row

復(fù)制root節(jié)點(diǎn)加入DOM；//DOM為模板對象

添加xviewindex和xviewrow屬性；

}

對root的所有子元素遞歸調(diào)用predealdom

}

}

//dealdom方法將列元素與列屬性替換為實(shí)際值

Void dealdom（domobject& root） {

If （root 有 xviewindex屬性）{

Int index=root元素的xviewindex屬性值；

}

int row=root元素的xviewrow屬性值；

int AttrNums=root屬性數(shù)目；

int ElemNums=root子元素?cái)?shù)目；

for （int i=0；i

取得root元素第i個(gè)屬性a[i]；

if （a[i]是列屬性）{

查找編號(hào)為xviewindex的視圖數(shù)據(jù)集的row行取得實(shí)際值替換；

}

}

for （int j=0；j< ElemNums；j++）{

取得root元素第j個(gè)屬性e[j]；

if （e[j]是列元素）{

查找編號(hào)為index的視圖數(shù)據(jù)集的row行取得實(shí)際值替換；

if （e[i]有xviewcodesql屬性{

根據(jù)代碼SQL語句取得實(shí)際值代替代碼值；

}

}

}

對root的所有子元素遞歸調(diào)用dealdom

}

行業(yè)標(biāo)記語言用于校驗(yàn)生成的XML文檔是否合法。如果合法，則允許存入XML存儲(chǔ)庫中；否則應(yīng)當(dāng)修改對應(yīng)的模板文件。

初始建立XML存儲(chǔ)庫時(shí)，一次性將所有歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝入XML存儲(chǔ)庫。之后，有數(shù)據(jù)更新時(shí)觸發(fā)轉(zhuǎn)換操作，將相應(yīng)的XML文檔加入到XML存儲(chǔ)庫中。

對于企業(yè)應(yīng)用來說，訪問各種異構(gòu)數(shù)據(jù)源是企業(yè)內(nèi)部發(fā)展的需要，也是企業(yè)信息化建設(shè)的要求。本文提出的基于XML異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問中間件解決方案通過預(yù)先實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫到XML數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，加快了訪問速度。最后，給出包裝器和XML模板的詳細(xì)設(shè)計(jì)和說明。