主体间的交互和协作.pdf

第四章 主体间的交互和协作 面向主体的软件开发(毛新军) 第四章 主体间的交互和协作 前一章从微观的角度分析了主体的软件体系结构，介绍了单个软件主体的开发和实现技 术。对于绝大多数系统而言，系统中可能不仅仅只有一个主体，而是包含了二个甚至更多的 主体。这些主体相对独立但同时它们之间又存在各种相关性。主体间的相关性主要表现为以 下二个方面：一个是结构相关性，它描述了多个主体之间的结构关系，比如一个主体在系统 中充当管理者的角色，另一个主体在系统中充当被管理者的角色，因而这二个主体之间存在 管理/被管理的结构关系；另一个是行为相关性，它描述了多个主体在实施活动中的行为关 系，比如一个主体待实施的活动与另一个主体待实施的活动之间存在冲突。因此在多主体系 统中，正是由于主体间存在的各种相关性，多个主体必须进行有效的协作以确保系统以一种 协调和一致的方式运行，从而实现系统以及各个主体的设计目标。协作是多主体系统的一项 重要特征。 当前，随着网络尤其是Internet 和Intranet 技术的发展以及应用特征的变化（比如系统 中数据、信息和能力的分布性以及系统中行为实体的多样性），用单个主体来对这类系统进 行分析、描述、建模、设计和实现显然是不合适的、甚至是不可行的。多主体系统的概念和 思想不仅有助于加强对这类系统的理解、分析和描述，实现对系统的自然建模；而且便于系 统的并行化开发、促进系统的管理和维护、有助于提高系统的健壮性和灵活性。 由于应用领域、问题求解方法、技术实现途径等的多样性、差异性和复杂性，主体间进 行协作的方式也是多种多样，既有涉及冲突消解的协商、对立性的竞争，又有非对立性、友 好的合作，每一种协作方式都有其自身的特点和规律性。主体间进行协作的基础是交互，而 通信是实现交互的一种重要方式和手段。为了有效支持主体间的协作，在多主体系统开发过 程中，软件开发人员需要考虑以下几个方面的关键问题。 − 采用什么样的主体通信语言来表述主体间欲交互的信息。主体通信语言应不仅能表 达主体协作的内容，刻画多主体系统中的各种对象、事物以及它们之间的关系，具 有丰富的语义表达能力，而且还能有效地表达主体的协作意图。 − 主体间采用什么样的方式和机制实现交互，从而确保参与协作的主体能够将交互信 息及时、准确、安全地发送给目标方主体。 − 主体之间如何基于主体通信语言来进行灵活的对话，从而确保它们能够有序地开展 复杂的协作。 本章将从宏观角度介绍主体间的交互和协作，从而为多主体系统的开发提供一般性的实 现技术。首先分析促使主体间进行协作的内在因素，阐述什么是协作、协作的作用、协作的 方式以及协作的实现机制；然后，从语法、语义等多个方面详细介绍实现主体协作所需的主 体通信语言，包括KQML 和FIPA 的ACL ；第三，介绍实现主体消息交互所需的通信方式， 包括消息传递方式、黑板方式和邮箱方式；最后介绍主体的协作描述框架，并基于该框架描 述、分析和评价一组协作模型，包括请求/服务合作模型和合同网模型。 4.1 主体间的相关性 多主体系统由多个自主、灵活运作的主体构成。每个主体都有其各自的任务和目标，具 有属于其自身的计算资源（比如数据、信息等）和局部于自身的行为控制机制，能在没有人 1 / 49 第四章 主体间的交互和协作 面向主体的软件开发(毛新军) 类或其它主体直接干涉和指导的情况下运行，并能根据其内部状态和感知到的环境输入决定 自身的状态、控制自身的行为。因此，多主体系统中的每个主体都是相对独立的。 然而，主体的相对独立性并不意味着在多主体系统中各个主体之间没有任何关系。实际 情况是，在大部分的系统中，构成系统的许多成分（包括行为实体、资源、数据和信息等等） 不仅在结构上存在各种的相关性（比如在企业信息化系统中，人与人之间存在管理和被管理 关系、机构和机构之间存在上下级关系等等），而且在行为上也存在各种各种相关性（比如， 一个部门的工作需要另一个部门的支持，一个工作人员任务的完成需要另一些人员的配合等 等）。 4.1.1 结构相关性 主体间的结构相关性是指多个主体在系统构成以及组织结构等方面存在的相关性，它描 述了这些主体在系统中的结构关系