一種Web服務(wù)綜合描述模型

馬于濤 張海粟 劉玉超 陳桂生

①(中國(guó)電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所 北京 100141)

②(武漢大學(xué)軟件工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430072)

③(中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)指揮自動(dòng)化學(xué)院 南京 210007)

④(清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 北京 100084)

1 引言

Web服務(wù)是一種分布式的應(yīng)用程序，其接口使用機(jī)器可處理的格式描述，用于支持互聯(lián)網(wǎng)上可互操作的機(jī)-機(jī)交互。由于具有語言獨(dú)立、跨平臺(tái)、封裝良好等特點(diǎn)，Web服務(wù)逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)上一種非常重要的軟件資源，受到研究人員的廣泛關(guān)注?！癇ig”Web服務(wù)和RESTful Web服務(wù)是目前的兩類主流Web服務(wù)[1]：前者依據(jù)WSDL (Web Services Description Language)標(biāo)準(zhǔn)定義所提供操作的機(jī)器可讀的描述，并使用遵循 SOAP (Simple Object Access Protocol)規(guī)范的基于 XML(eXtensible Markup Language)格式的消息進(jìn)行通信；后者基于REST (Representational State Transfer)架構(gòu)[2]，使用一組統(tǒng)一的“無狀態(tài)”操作來處理互聯(lián)網(wǎng)上的資源，實(shí)現(xiàn)更為方便。

為了能讓開發(fā)者和普通用戶更好地理解和選擇互聯(lián)網(wǎng)上豐富的Web服務(wù)資源，需要一種更加精確的刻畫手段，從語義層面對(duì)Web服務(wù)的能力和屬性進(jìn)行描述，便于計(jì)算機(jī)“了解”其真正含義。OWL-S(Web Ontology Language for Services)和WSMO(Web Service Modeling Ontology)是目前定義Web服務(wù)本體(ontology)的兩種主要規(guī)范，為 Web服務(wù)的提供者和使用者構(gòu)建了“共同理解”的基礎(chǔ)。SAWSDL-XMLS (Semantic Annotations for WSDL and XML Schema)[3]則提供了一種語義標(biāo)注機(jī)制，使用定義好的語義模型(如本體)中的概念來標(biāo)識(shí)已有WSDL文檔中的構(gòu)件(如數(shù)據(jù)元素、操作等)，達(dá)到消除歧義的目的。類似地，SA-REST (Semantic Annotations for REST)使用元數(shù)據(jù)豐富互聯(lián)網(wǎng)上資源的語義信息，便于快速構(gòu)造“混搭”應(yīng)用(mashup)[4]。

另一方面，為了從具有相同或相似功能的Web服務(wù)集合中篩選出滿足需求的高質(zhì)量服務(wù)，有必要對(duì)Web服務(wù)的QoS(Quality of Service)進(jìn)行全面客觀地描述，即用一種量化的手段來衡量其服務(wù)質(zhì)量的好壞，為自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和選擇合乎要求的Web服務(wù)提供依據(jù)。研究人員相繼提出了各自的“Big”Web服務(wù)QoS模型和具體指標(biāo)及相應(yīng)的評(píng)估方法，W3C(World Wide Web Consortium)和 OASIS(Organization for the Advancement of Structured Information Standards)等組織也嘗試將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，有力地促進(jìn)了基于QoS的“Big”Web服務(wù)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)、選擇、配置和組合等研究的興起和快速發(fā)展。為了進(jìn)一步推動(dòng)面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用走向成熟，與應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的Web服務(wù)(包括RESTful Web服務(wù))QoS信息的定制、獲取、存儲(chǔ)和度量等基礎(chǔ)性工作將是今后深入研究的重點(diǎn)[5]。

上述兩方面的研究工作分別從語義理解“能做什么”和質(zhì)量量化“做得如何”來對(duì) Web服務(wù)(后文不再區(qū)分“Big”和 RESTful)進(jìn)行擴(kuò)展描述，為實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。隨著 Web 2.0、社會(huì)計(jì)算等技術(shù)的迅猛發(fā)展，大眾用戶(包括開發(fā)者和普通用戶)借助評(píng)分(rating)、標(biāo)簽(tag)、評(píng)論(comment)等輕量級(jí)方式來表征Web服務(wù)[6]，反映他們的認(rèn)知水平、使用體驗(yàn)和協(xié)作能力等社會(huì)化特征，這賦予了Web服務(wù)更多的社會(huì)化特性。對(duì)這類信息的提煉和規(guī)范化描述，將有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的Web服務(wù)搜索和推薦，比如對(duì)于符合查詢條件的20個(gè)Web服務(wù)，使用者往往會(huì)優(yōu)先考慮獲得較高用戶評(píng)價(jià)的服務(wù)。因此，與傳統(tǒng)的對(duì)功能和用途的語義理解和質(zhì)量刻畫的Web服務(wù)描述方法相比，本文的貢獻(xiàn)在于從用戶(包括大眾用戶和服務(wù)注冊(cè)中心管理者)不同的視角出發(fā)提出一種綜合描述模型，以多視圖的方式有機(jī)融合Web服務(wù)的技術(shù)特性和社會(huì)化特性，輔助服務(wù)的個(gè)性化搜索和主動(dòng)推薦，并通過“需求-服務(wù)-體驗(yàn)”的反饋模式提升Web服務(wù)的質(zhì)量。

本文的結(jié)構(gòu)組織如下：第2節(jié)介紹Web服務(wù)綜合描述模型的設(shè)計(jì)思路；第3節(jié)從邏輯設(shè)計(jì)的角度構(gòu)建該模型的概念模型；在此基礎(chǔ)上，第4節(jié)從工程應(yīng)用的角度給出該模型的元模型；第5節(jié)給出了一個(gè)根據(jù)本文所述方法構(gòu)造的Web服務(wù)注冊(cè)庫(kù)的案例，并與目前主流方法進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比；最后，第6節(jié)為結(jié)束語。

2 設(shè)計(jì)思路

目前，服務(wù)的提供者通常只關(guān)注Web服務(wù)的功能特性(如接口、操作、輸入輸出參數(shù)、消息等)、一些重要的QoS屬性(如可用性、可靠性等)以及價(jià)格等商業(yè)特性，卻往往忽視了使用者的偏好、體驗(yàn)評(píng)價(jià)等重要社會(huì)化信息，導(dǎo)致其描述信息不夠完整，很難針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行定制和擴(kuò)展。如何有效發(fā)現(xiàn)和充分利用互聯(lián)網(wǎng)上可用的Web服務(wù)，即從被動(dòng)的搜索到主動(dòng)的推薦，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)性問題[7]。僅僅提供描述規(guī)范來表征Web服務(wù)是不夠的，應(yīng)從情境、內(nèi)容、流程、使用等方面綜合考慮，通過語義理解、QoS量化等手段與大眾用戶的需求和體驗(yàn)評(píng)價(jià)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而形成一個(gè)較為完整的綜合性描述模型。

2.1 基本框架

在經(jīng)典的SOA (Service Oriented Architecture)中，服務(wù)的提供者、使用者和注冊(cè)中心的管理者分別從不同的角度審視Web服務(wù)：對(duì)于提供者而言，他們看重的是功能和用途，卻往往忽視了使用者的感受和反饋；對(duì)于使用者而言，他們看重的是質(zhì)量和品質(zhì)，但是在選擇時(shí)往往會(huì)受到其他人的影響；對(duì)于注冊(cè)中心的管理者而言，他們看重的是“各取所需、三方受益”，然而注冊(cè)、查詢和推薦等核心功能的實(shí)際效果依賴于Web服務(wù)特征的刻畫程度。三者和Web服務(wù)的關(guān)系類似于Amazon的賣家、買家與平臺(tái)管理者和商品的關(guān)系，其成功的大眾點(diǎn)評(píng)模式不僅有助于實(shí)現(xiàn)基于用戶體驗(yàn)的服務(wù)主動(dòng)推薦，也有利于提供者改善服務(wù)的功能和質(zhì)量，因?yàn)椤败浖怯贸鰜淼摹盵8]，Web服務(wù)亦是如此。

綜合描述模型的基本框架如圖1所示。服務(wù)的提供者從功能和用途的角度出發(fā)，給出基本描述信息，包括流程、操作、消息和資源，并發(fā)布相應(yīng)的描述文件(如 WSDL)；為方便使用者查詢到合適的Web服務(wù)，注冊(cè)中心的管理者從語義理解和質(zhì)量評(píng)估的角度出發(fā)，在專業(yè)的基本描述信息基礎(chǔ)上給出語義和QoS信息，從而形成擴(kuò)展描述，如擴(kuò)展WSDL添加QoS信息[9]；使用者從體驗(yàn)和口碑的角度出發(fā)，給出大眾點(diǎn)評(píng)信息，將其作為擴(kuò)展描述的延伸形成綜合描述，為提供者改進(jìn)服務(wù)和注冊(cè)中心的管理者進(jìn)行服務(wù)主動(dòng)推薦提供依據(jù)。針對(duì)SOA，在注冊(cè)中心的管理者及基礎(chǔ)設(shè)施的支持下，圍繞綜合描述模型，服務(wù)的使用者和提供者之間形成了一種“需求-服務(wù)-體驗(yàn)”的反饋模式，促進(jìn) Web服務(wù)的改進(jìn)和優(yōu)化。

圖1 Web服務(wù)綜合描述模型的基本框架

2.2 多視圖組織方式

為了進(jìn)一步細(xì)化圖1所示的基本框架，本文采用一種輕量級(jí)和靈活的方式——多視圖來組織Web服務(wù)綜合描述模型的具體內(nèi)容。每類視圖用于刻畫與Web服務(wù)直接相關(guān)的提供者、使用者、注冊(cè)中心的管理者等角色對(duì)Web服務(wù)的不同認(rèn)識(shí)和理解，主要包括如下5部分的內(nèi)容：(1)適用場(chǎng)景，包括針對(duì)的問題、描述的側(cè)重點(diǎn)、面向的人群等；(2)主要表達(dá)方式，可以是可視化的圖形方式，也可以是文本方式，但應(yīng)存儲(chǔ)為通用的機(jī)器可處理的 XML格式文件，借助XML Schema規(guī)范及相關(guān)工具來保證構(gòu)造的XML文檔的合法性和完整性；(3)元素目錄，包括相關(guān)術(shù)語、關(guān)系和約束條件，對(duì)于較為簡(jiǎn)單的樹型目錄可采用大類-子類-屬性-值的模式進(jìn)行管理；(4)可變性(variability)指南，即如何根據(jù)不同的大眾用戶需求來配置視圖的內(nèi)容；(5)相關(guān)視圖信息。

一方面，考慮到大眾用戶的領(lǐng)域差異和知識(shí)背景的不同，在視圖中一般會(huì)給出相應(yīng)的術(shù)語和縮寫詞列表及其定義，便于理解；另一方面，為了保證不同視圖間的語義一致性(semantic consistency)，通常會(huì)建立相關(guān)的術(shù)語映射表，方便溝通。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，這兩方面的工作可以通過構(gòu)造領(lǐng)域本體進(jìn)行語義標(biāo)識(shí)(如SAWSDL或SA-REST方式)來完成，如果面向的領(lǐng)域過于寬泛，還可以細(xì)分為子領(lǐng)域或更為具體的某類問題[10]。這樣，就形成了以語義理解為基礎(chǔ)、以視圖模板為核心、面向不同角色的、可配置的Web服務(wù)綜合描述模型。在實(shí)際使用中，面向具體的領(lǐng)域，大眾用戶根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求靈活選擇相關(guān)視圖，配置生成相應(yīng)的Web服務(wù)信息。

3 概念模型的設(shè)計(jì)

根據(jù)Web服務(wù)綜合描述模型的設(shè)計(jì)思路，為了使其具有良好的通用性和可重用性，應(yīng)首先從邏輯設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，為其構(gòu)造獨(dú)立于實(shí)際設(shè)計(jì)或?qū)崿F(xiàn)考慮(如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方式等)的概念模型，以明確描述Web服務(wù)時(shí)需要用到的核心概念及其之間的關(guān)系和約束條件。

3.1 頂層概念

圖2顯示的是Web服務(wù)綜合描述模型的主要頂層概念，使用ER圖(Entity Relationship Diagram)的方式表示。從SOA的角度看，有3類用戶會(huì)關(guān)注和使用本文提出的綜合描述模型，即普通用戶、開發(fā)者和服務(wù)注冊(cè)中心的管理者，他們都有自己唯一的標(biāo)識(shí)符和用戶名。對(duì)于綜合描述模型而言，它由一系列視圖組成，每個(gè)視圖用于描述Web服務(wù)的不同方面，包括輪廓(profile)信息、功能信息、非功能信息、商業(yè)信息、社會(huì)化信息以及其他信息，提供給不同角色的用戶；通過 MDA (Model-Driven Architecture)的方式，綜合描述模型可實(shí)例化為具體的Web服務(wù)(描述信息)，呈獻(xiàn)給用戶他們感興趣的視圖內(nèi)容。

圖2 Web服務(wù)綜合描述模型的主要頂層概念

3.2 視圖層概念

視圖(概念)是Web服務(wù)綜合描述模型的概念模型中的一個(gè)重要元素，應(yīng)對(duì)它進(jìn)行細(xì)化分析，視圖層的主要概念如圖3(ER圖方式)所示。雖然在構(gòu)造不同視圖時(shí)會(huì)要求其內(nèi)容盡量不重合，但事實(shí)上在服務(wù)注冊(cè)時(shí)建立簡(jiǎn)單的語義關(guān)聯(lián)和基于用戶選擇的“同現(xiàn)”關(guān)聯(lián)(同一角色的用戶在描述時(shí)選擇的所有視圖，兩兩之間稱為同現(xiàn))，會(huì)有助于完善服務(wù)的描述信息，實(shí)施精準(zhǔn)推送[11]。如圖3所示，一個(gè)視圖包含一個(gè)視圖模板，視圖模板的表示形式取決于用戶，可視化的圖形方式和文本方式均可。為了實(shí)現(xiàn)方便，視圖中的元素目錄可轉(zhuǎn)換為描述項(xiàng)列表，類(如概念“人”)或者屬性(如概念“年齡”作為“人”的屬性)都可作為一個(gè)描述項(xiàng)，具有明確的類型和值，用于規(guī)范Web服務(wù)的描述信息；描述項(xiàng)之間可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)成不同類型的關(guān)系，并施加相應(yīng)的約束條件。此外，可變性指南是根據(jù)用戶需求調(diào)整視圖內(nèi)容的規(guī)則，可以通過添加、刪除和配置描述項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)視圖內(nèi)容的動(dòng)態(tài)重配置，方便用戶使用。

3.3 視圖模板示例

圖4給出了一個(gè)視圖模板及其之間語義關(guān)聯(lián)的例子，其中描述項(xiàng)按＜名稱：類型＞的方式定義。輪廓視圖用于描述Web服務(wù)的概要性信息，如類型、提供者、可用性、評(píng)分等，這些描述項(xiàng)在其他視圖也有定義，為了保持語義的一致性，建立對(duì)應(yīng)描述項(xiàng)之間的“等同”(sameAs)關(guān)系(本質(zhì)上也是一種語義關(guān)聯(lián))。功能視圖用于描述 Web服務(wù)的主要用途和接口細(xì)節(jié)，如操作的輸入輸出、采用的協(xié)議等，這些信息可以從 WSDL或 RESTful Web API(Application Programming Interface)描述文件中自動(dòng)解析獲得。對(duì)于普通用戶而言，他們并不關(guān)心功能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，可以通過標(biāo)簽對(duì)Web服務(wù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)和分類，便于實(shí)現(xiàn)快速搜索。非功能視圖用于描述Web服務(wù)的質(zhì)量信息，包括可用性、可靠性、性能(響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等)等一些重要非功能屬性，建立它們(如圖4中所示的可用性)與評(píng)論間的語義關(guān)聯(lián)，有助于收集大眾用戶對(duì)Web服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)，幫助服務(wù)的提供者加以改進(jìn)。商業(yè)視圖用于描述Web服務(wù)的商業(yè)信息，如提供者、信譽(yù)、價(jià)格、用戶滿意度等，建立評(píng)價(jià)數(shù)與大眾認(rèn)知度、好評(píng)率與用戶滿意度之間的語義關(guān)聯(lián)，能讓服務(wù)的提供者更深入地了解大眾的反響，從而調(diào)整自己的商業(yè)策略。社會(huì)化信息視圖用于描述個(gè)性化的大眾點(diǎn)評(píng)信息，包括評(píng)價(jià)者、評(píng)分、標(biāo)簽、評(píng)論等[12]，作為主動(dòng)推薦或精準(zhǔn)推送的依據(jù)。此外，如果有無法歸為上述5類的描述項(xiàng)，可以統(tǒng)一放置到其他視圖中，這里不再贅述。

圖3 視圖層的主要概念

4 元模型的構(gòu)建

設(shè)計(jì)的概念模型，從邏輯上明確了Web服務(wù)綜合描述模型包含的實(shí)體、實(shí)體的屬性、實(shí)體間的關(guān)系，以及針對(duì)模型元素完整性(integrity)的約束。為了支持MDA的開發(fā)方式，有必要進(jìn)一步對(duì)Web服務(wù)綜合描述模型進(jìn)行抽象，構(gòu)造其元模型，即在MOF (Meta-Object Facility)體系下使用 UML(Unified Modeling Language)來構(gòu)建其元模型，并通過 UML提供的構(gòu)造型(stereotype)、標(biāo)記值(tagged value)和約束(constraint)方式[13]進(jìn)行擴(kuò)展。

圖5顯示的是使用UML表示的Web服務(wù)綜合描述模型的元模型。通過繼承 UML元模型中的命名的元素(NamedElement)類，來構(gòu)造圖2中的用戶概念對(duì)應(yīng)的類。對(duì)于用戶而言，其類型為枚舉變量，共有普通用戶、開發(fā)者和注冊(cè)中心管理者3種。雖然多個(gè)用戶可使用相同的Web服務(wù)綜合描述模型，但由于知識(shí)背景和興趣愛好不同，他們所關(guān)注的內(nèi)容并不一樣，表現(xiàn)為不同的視圖內(nèi)容。為了便于管理 Web服務(wù)綜合描述模型的內(nèi)容，這里通過繼承UML元模型中的命名空間(Namespace)類來構(gòu)造圖2中的Web服務(wù)綜合描述模型概念對(duì)應(yīng)的類。在公共的命名空間中，概念沖突和語義不一致性問題更容易得到解決。

視圖是 Web服務(wù)綜合描述模型的重要組成部分，其類型是枚舉變量，在本文中共有輪廓視圖、功能視圖、非功能視圖、商業(yè)視圖、社會(huì)化信息視圖和其他視圖6種，當(dāng)然用戶也可以利用UML的擴(kuò)展機(jī)制，自行定義內(nèi)容盡量不重合的各種視圖。此外，視圖有圖形和文本兩種等價(jià)的表示方式，為了便于機(jī)器處理，建議以基于 XML的文檔為宜。每個(gè)視圖有一個(gè)視圖模板，用于描述Web服務(wù)的各種信息。描述項(xiàng)是視圖模板的核心元素，通過繼承UML元模型中的命名的元素類來構(gòu)造圖3中描述項(xiàng)概念對(duì)應(yīng)的類。對(duì)于描述項(xiàng)而言，其類型也是枚舉變量，對(duì)應(yīng)RDF (Resource Description Framework)/XML支持的所有數(shù)據(jù)類型。同一視圖中的描述項(xiàng)之間往往存在關(guān)系，如圖4中的輸入、輸出就是操作的屬性，它們之間存在“Attribute-of”的關(guān)系；類似地，不同視圖中的描述項(xiàng)之間有時(shí)也存在關(guān)系，如圖4中的語義關(guān)聯(lián)關(guān)系，它們將結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的視圖串聯(lián)起來，便于針對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行語義搜索和推理。

圖4 視圖模板及其之間的語義關(guān)聯(lián)示例

圖5 使用UML表示的元模型

5 應(yīng)用案例分析

構(gòu)造Web服務(wù)綜合描述模型，是為了讓服務(wù)的提供者、使用者和注冊(cè)中心的管理者對(duì)所關(guān)注的Web服務(wù)有更全面的認(rèn)識(shí)，而不僅僅局限于技術(shù)性描述和語義理解。集成現(xiàn)有技術(shù)和開源工具，開發(fā)相應(yīng)的支撐軟件工具，并搭建Web服務(wù)注冊(cè)庫(kù)平臺(tái)，是非常有必要的。接下來，以一個(gè)案例來說明模型的實(shí)現(xiàn)過程和應(yīng)用情況。

5.1 模型的實(shí)現(xiàn)

按照MDA方式，根據(jù)圖5所示的元模型來構(gòu)造Web服務(wù)注冊(cè)庫(kù)管理應(yīng)用程序，有如下兩種途徑：

(1)按照?qǐng)D4所示的視圖模板，為每個(gè)視圖編制具體的描述項(xiàng)，繪制成 UML類圖。該類圖是圖5所示的元模型的實(shí)例，即一個(gè)具體的Web服務(wù)綜合描述模型。Eclipse的 EMF (Eclipse Modeling Framework)插件提供了相應(yīng)的類圖工具，支持從類圖到Java代碼的直接生成，并能自動(dòng)保持代碼和類圖的一致性。此外，EMF與GEF (Graphical Editing Framework)的無縫集成，使得構(gòu)造這些模型元素的用戶界面更為便捷。如果管理的Web服務(wù)的注冊(cè)信息量有限，且描述項(xiàng)的類型較為明確，建議采用這種開發(fā)方式。

(2)按照?qǐng)D5所示的元模型，使用UML工具(如ArgoUML)繪制UML類圖。目前，大多數(shù)的UML工具都支持將類圖直接轉(zhuǎn)換為 XMI (XML Metadata Interchange)格式文件，使用 XSLT(Extensible Stylesheet Language Transformations)能夠較方便地將 XMI中的標(biāo)簽映射為 XML Schema 的元素[14]，如：UML：Model可轉(zhuǎn)換為 xs：schema，將命名空間從模型名導(dǎo)出；UML：Class可轉(zhuǎn)換為全局 XML 元素聲明 xs：element,UML：Attribute可轉(zhuǎn)換為局部 XML元素聲明 xs：element。在此基礎(chǔ)上，借助 JAXB (Java Architecture for XML Binding)工具能夠方便地操作和管理XML文檔與Java代碼，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。從模型重用和維護(hù)的角度講，這種方法比第1種方法好，但在開發(fā)的初期階段花費(fèi)的代價(jià)會(huì)更大，如將UML元模型映射為XML Schema時(shí)，能識(shí)別的UML概念越多，編制XSLT的工作量就越大。

圖6 輪廓視圖、功能視圖和非功能視圖的用戶界面

5.2 描述一個(gè)Web服務(wù)的注冊(cè)信息

與武漢大學(xué)軟件工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，在其構(gòu)建的軟件/服務(wù)注冊(cè)庫(kù)平臺(tái)(http：//www.s2r2.org/)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了 Web服務(wù)信息注冊(cè)的主要功能。以一個(gè)服務(wù)提供者為例，自動(dòng)生成輪廓視圖、功能視圖和非功能視圖的用戶界面，在預(yù)先構(gòu)造的本體支持下，輔助完成各視圖中描述項(xiàng)信息的填寫和注冊(cè)存儲(chǔ)，供該平臺(tái)的其他用戶查詢和使用。如圖6所示，服務(wù)基本信息、輸入輸出功能信息和質(zhì)量屬性信息分別源自輪廓視圖、功能視圖和非功能視圖，包含服務(wù)名稱、輸入輸出參數(shù)、可用性等主要描述項(xiàng)，其中服務(wù)名稱、輸入輸出參數(shù)和操作描述信息自動(dòng)從提供的WSDL文件中解析生成；依據(jù)ISO/IEC 19763-3(本體注冊(cè)元模型)標(biāo)準(zhǔn)[15]，構(gòu)造物流領(lǐng)域本體用于標(biāo)識(shí)輸入輸出參數(shù)中術(shù)語的明確含義，如利用本體中供應(yīng)商的子類概念“訂單經(jīng)理”來定義輸入?yún)?shù)中的術(shù)語 OrderAdministrator，方便用戶進(jìn)行語義查詢。此外，為服務(wù)的使用者也提供了社會(huì)化信息視圖功能，主要包括標(biāo)簽、評(píng)分和評(píng)論3種描述項(xiàng)，即將上線試運(yùn)行，將為軟件/服務(wù)注冊(cè)庫(kù)平臺(tái)轉(zhuǎn)型成應(yīng)用/服務(wù)超市(App/Service Store)奠定基礎(chǔ)。

目前，Web服務(wù)描述語言規(guī)范主要有：IBM和微軟等公司倡導(dǎo)的WSDL、美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局DARPA發(fā)起的OWL-S(類似的有歐盟推行的WSMO)和歐盟最新發(fā)起的USDL (Unified Service Description Language)[16,17],Web服務(wù)注冊(cè)規(guī)范主要有 UDDI。本文所提出的 Web服務(wù)綜合描述模型(WSCDM)與上述規(guī)范的特點(diǎn)對(duì)比，如表1所示。除了OWL-S，其余4種都需要借助本體或元數(shù)據(jù)來進(jìn)行語義標(biāo)識(shí)[3,4]，服務(wù)質(zhì)量的信息則需要對(duì)基本的描述文件(如WSDL)進(jìn)行QoS擴(kuò)展[9]。從涉眾對(duì)象(stakeholder)看，WSDL和 OWL-S一般只針對(duì)開發(fā)者(D); UDDI,WSCDM和USDL還考慮注冊(cè)中心的管理者(M)和普通用戶(U)。從支持的服務(wù)種類看，WSDL,OWL-S和UDDI一般只針對(duì)基于SOAP協(xié)議(S)的Web服務(wù)，USDL和WSCDM還可支持基于REST架構(gòu)(R)的Web服務(wù)。從自身的組織方式看，WSDL,OWL-S和UDDI側(cè)重于單一的技術(shù)視圖，因此它們多用于系統(tǒng)的構(gòu)造，不包含任何社會(huì)化信息；USDL和WSCDM包含多視圖，描述信息更豐富，適合進(jìn)行服務(wù)推薦，但前者目前還未包含大眾點(diǎn)評(píng)等社會(huì)化信息。最后，從規(guī)范的認(rèn)可程度看，WSDL,OWL-S和UDDI已分別是W3C和OASIS的推薦標(biāo)準(zhǔn)，而USDL和WSCDM(針對(duì)服務(wù)注冊(cè)的元模型，ISO/IEC 19763-7)才分別由W3C和ISO開始立項(xiàng)研制。

表1 各種規(guī)范的特點(diǎn)對(duì)比

5.3 社會(huì)化信息對(duì)服務(wù)選擇的影響

目前，軟件/服務(wù)注冊(cè)庫(kù)平臺(tái)中基于上述方法注冊(cè)的WSDL文件超過3400個(gè)，mashup應(yīng)用超過4500個(gè)。一方面，以自動(dòng)解析出的標(biāo)簽作為 Web服務(wù)的索引，通過與領(lǐng)域本體中的概念進(jìn)行語義匹配，提高了關(guān)鍵字查詢的準(zhǔn)確性[9]。另一方面，大眾的評(píng)分和評(píng)注信息能輔助使用者從規(guī)模較大的候選集中選擇合適的服務(wù)，抽取相關(guān)的策略和規(guī)則有助于類似的服務(wù)注冊(cè)中心的管理者實(shí)現(xiàn)主動(dòng)推薦。

如果對(duì)某個(gè)候選Web服務(wù)感興趣，用戶一般會(huì)查看其詳細(xì)信息，因此可以將訪問量作為實(shí)際選擇的近似指標(biāo)。針對(duì)WSDL和mashup，各隨機(jī)輸入2個(gè)關(guān)鍵字，獲得相應(yīng)的候選服務(wù)集。使用皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)來度量社會(huì)化信息對(duì)服務(wù)選擇的影響，如表2所示。其中，*和**分別表示95%和99%的顯著性水平。從表2可以發(fā)現(xiàn)：評(píng)論數(shù)與訪問量成較為明顯的正相關(guān)，表明用戶具有“湊熱鬧”的獵奇心理，即用戶看到有評(píng)論的Web服務(wù)會(huì)傾向于查看其詳細(xì)信息；評(píng)分和好評(píng)率與訪問量的正相關(guān)性系數(shù)更高，表明用戶更傾向于查看大家都認(rèn)為好的Web服務(wù)，體現(xiàn)出富者愈富的“馬太效應(yīng)”。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

進(jìn)一步地，以評(píng)論數(shù)和評(píng)分為指標(biāo)，分別將平臺(tái)中的所有Web服務(wù)劃分為兩組，使用箱線圖(boxand-whisker plot)來展示每組Web服務(wù)的訪問量的區(qū)別，如圖7所示。圖中，6和3.9分別表示論文撰寫時(shí)所有 Web服務(wù)的評(píng)論數(shù)(整數(shù)型)和評(píng)分(浮點(diǎn)型)的均值；“箱”覆蓋數(shù)據(jù)集的第1和第3四分位數(shù)區(qū)間，其中短的粗線表示訪問量的中位數(shù)，“箱”兩端的“須”延伸到數(shù)據(jù)集的最大值和最小值；p值表示觀察到兩組服務(wù)的訪問量的差異是偶然的期望概率，使用Kruskal-Wallis測(cè)試方法計(jì)算。兩組服務(wù)的訪問量在整體上的統(tǒng)計(jì)差異顯著(顯著性水平高于99%)，而且以評(píng)分作為指標(biāo)的分組對(duì)應(yīng)的訪問量在整體上區(qū)分更為明顯，表明在本實(shí)驗(yàn)中用戶確實(shí)更傾向于查看(并可能進(jìn)一步選擇)大眾公認(rèn)的好服務(wù)，為開發(fā)主動(dòng)推薦和精準(zhǔn)推送算法提供了重要的實(shí)踐依據(jù)。

6 結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，Web服務(wù)的作用日益顯現(xiàn)。服務(wù)的提供者、使用者和注冊(cè)中心的管理者對(duì)Web服務(wù)的不同認(rèn)識(shí)和需求，導(dǎo)致其社會(huì)化特征越來越明顯，單純關(guān)注技術(shù)屬性已不能滿足服務(wù)搜索和推薦的要求。針對(duì)上述情況，本文提出了一種Web服務(wù)綜合描述模型，面向互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中服務(wù)資源的特點(diǎn)，從情境、內(nèi)容、流程和使用等方面綜合考慮其技術(shù)屬性和社會(huì)化特征，并使用多視圖的方式進(jìn)行組織，力圖突破傳統(tǒng)的對(duì)功能和用途的語義理解和質(zhì)量刻畫的描述規(guī)范，為服務(wù)超市中服務(wù)的主動(dòng)推薦奠定基礎(chǔ)。從邏輯設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，首先給出了其概念模型，明確描述Web服務(wù)時(shí)需要用到的核心概念及其之間的關(guān)系和約束條件；然后，從工程應(yīng)用的角度進(jìn)一步對(duì)Web服務(wù)綜合描述模型進(jìn)行抽象，構(gòu)造其元模型，便于共享和重用；最后，根據(jù)一個(gè)應(yīng)用案例，驗(yàn)證了方法的可行性，并與相關(guān)主流規(guī)范對(duì)比，展示各自的特點(diǎn)。

抽象性、通用性和綜合性是今后Web服務(wù)描述規(guī)范應(yīng)具有的特點(diǎn)，進(jìn)一步的工作包括：(1)對(duì)Web服務(wù)綜合描述模型進(jìn)行形式化描述，確保語法和語義的完整性和一致性；(2)以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，收集真實(shí)的用戶點(diǎn)評(píng)信息，研發(fā)面向服務(wù)超市的主動(dòng)推薦算法和工具。

致謝誠(chéng)摯感謝武漢大學(xué)軟件工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的何克清教授、李兵教授、馮在文博士、曾誠(chéng)博士后對(duì)本文工作的大力支持和寶貴建議。

圖7 根據(jù)評(píng)論數(shù)和評(píng)分分類的訪問量的箱線圖

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