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1、服务计算基础,主讲：李伟刚西北工业大学软件与微电子学院,第三章 SOAP,主要内容,SOAP概述SOAP消息结构SOAP编码SOAP消息交换SOAP处理技术,第一节 SOAP概述,SOAP是一个独立于任何特定传输协议的XML消息协议是复杂的分布式对象通信技术的轻量级替代物源自 BizTalk(Microsoft/UserLand/DevelopMentor)W3C的标准Based on XML,SOAP,SOAP最早由Dave Winner、Don Box和Bod Atkinson提出。在1997年，Microsoft开始考虑基于XML的分布式计算，其目标是使应用程序能够使用HTTP上层的远程
2、过程调用(RPC)相互通信。DevelopMentor和Userland加入到了讨论。在1998年初，SOAP名字就已经被确定。Userland在1998年发布了一个XML-RPC规范。1999年9月SOAP0.9提交IETF(Internet工程任务组)。2000年5月8日，SOAP1.1作为Note提交W3C。IBM发布Java SOAP实现，并捐给开放源代码组织Apache XML Project。Sun公司将Web服务集成到J2EE中。2000年9月13日，W3C组建了XML协议工作组，专门负责设计XML协议，以便成为基于XML分布式计算的核心。这个工作组将SOAP1.1作为基础，并于
3、2001年7月9日提交了第一份工作组草案SOAP1.2。2003年6月24日SOAP1.2成为W3C推荐标准。2007年4月27日W3C发布SOAP1.2推荐标准第二版。,SOAP发展史,SOAP 为在一个松散的、分布的环境中使用XML对等地交换结构化和类型化信息提供了一个简单且轻量级的机制。支持应用程序与应用程序之间的通信。应用于B2B的通信以及企业应用集成。以独立于各种编程语言或平台的方式来构造消息、处理消息，从而使用不同编程语言编写的程序之间具有互操作性，并能够在不同的操作系统上运行。通过对模块中特定格式编码的数据的重编码机制来表示应用语义。,SOAP-What?,SOAP-What？,
4、SOAP-What？,SOAP,Network Protocol,Intermediator,使用RPC进行通信需对服务接口达成一致需对通信协议达成一致使用ORB服务可以使用Internet，但是需要更改安全设置,SOAP-What？,使用XML消息，信封可封装任意内容和附件不需要特殊的网络设置用XML描述服务（即WSDL）用XML描述消息,SOAP-What？,定义通信单元的构成：一个SOAP封套封装了所有其他的信息。一个消息可以有一个消息体，消息体中可以包含任何XML格式数据。错误处理机制：标识错误源和导致错误的原因，并允许错误诊断信息在共享者和交互者之间传递。可扩展机制：使用XML Sc
5、hema和名字空间技术，灵活扩展元素。灵活的数据表示机制：允许交换已经以某种格式序列化的数据，同时也提供了以XML格式表示诸如编程语言数据类型这样的抽象数据结构的规则。表示远程过程调用(RPC)和作为响应的SOAP消息的约定，并且便于映射为过程式编程语言结构。支持以文档为中心的方法。将SOAP消息绑定到HTTP上，因为HTTP是Internet上最常用的通信协议。,SOAP的功能,第二节 SOAP消息结构,基于XML的协议，由四部分组成:信封（Envelope）：作为描述消息中的内容以及如何处理消息的信息框架 编码规则（Encoding Rules）：用于表示应用程序需要使用的数据类型的实例
6、绑定（Binding）：定义底层通信协议，进行消息交换RPC：远程过程调用和返回的约定,SOAP的内容,SOAP消息处理模型,SOAP消息结构,Envelope containsHeaderBodyHeader is optionalOut-of-band information(带外信息)such asAuthentication informationMessage routesLoggingTransaction flowBody contains XML body of RPC call,SOAP消息剖析,注：是省略写法,SOAP消息例子,A SOAP Request Message,
7、SOAP消息例子,A SOAP Request Message,app-specific message,IBM,message namespace,SOAP Envelope Namespace,SOAP envelope,SOAP消息例子,A SOAP Respond Message,SOAP envelope,app-specific message,Result returned in Body,134,SOAP Envelope元素信息项是SOAP消息的最外层元素，它具有：值为Envelope的本地名称值为的命名空间名称在它的attributes中有零个、一个或多个由命名空间限定的属
8、性信息项在它的children中按顺序有一个或两个元素信息项，次序如下：一个可选的头元素信息项:Header一个必选的体元素信息项:Body,SOAP信封,encodingStyle属性:encodingStyle属性信息项指出了对SOAP消息部分内容进行序列化的编码规则 SOAP的全局encodingStyle属性被用于指明在SOAP消息中使用哪种编码规则。encodingStyle属性信息项可以在下述地方出现，其作用范围包括该元素的内容和所有其子元素中未使用该属性的所有子元素：SOAP头块SOAP体元素信息项的子元素信息项如果该子元素不是SOAP故障元素信息项SOAP Detail元素信息
9、项的子元素信息项上述三者的任意子元素encodingStyle属性信息项不能出现在除上述SOAP信息集之外的其它任何元素中,SOAP 主要属性,SOAP提供了一个可伸缩的机制用于在分散的模块化的环境下扩展SOAP消息，而通讯双方并不需要有预先的约定知识。典型的扩展例子可以是实现一些诸如认证、事务管理以及支付的Header条目Header元素应当被编码为SOAP Envelope XML文档的第一直接子元素。Header的所有直接子元素都被称为Header条目,SOAP Header,5,Header条目的编码规则包括:一个SOAP Header条目由一个完整修饰的元素名来标识，所谓完整修饰的元
10、素名是由一个命名空间URI和局部名来组成SOAP Header元素的所有直接子元素都必须是完整修饰的encodingStyle属性可以用于指明Header条目的编码风格role属性和SOAP mustUnderstand属性可以用于指明由哪个SOAP结点来处理条目以及如何处理条目,SOAP Header,描述安全凭证事务ID路由调试信息支付令牌安全,SOAP Header,SOAP消息从生成者到达最终接受者，将潜在地沿着消息路径经过一系列的SOAP中间结点。SOAP中间结点是一个能够接受和转发SOAP消息的应用程序。所有的中间结点都如同最终接受者一样由一个URI来标识 role属性信息项的类型
11、是xs：anyURI。role属性信息项的值是一个URI，该URI标识了该头块期望SOAP结点担任的角色当一个节点接收到一个SOAP消息时，它要分析文件头，以确定哪些代码块是由该节点支持的角色,role属性,除了表中所定义的SOAP角色的名字之外，具体的SOAP应用可根据自身需要定义其它角色,role属性,若省略SOAP role属性，等价于role属性的值为，表明接收者是SOAP消息的最终接收者,role属性,mustUnderstand全局属性用于指明一个Header条目是强制的还是可选的要求接收者处理Header条目的接收结点由SOAP role属性来定义mustUnderstand属性
12、的值可为“false”或“true”。若没有使用SOAP mustUnderstand属性，则在语义上等价于mustUderstand属性出现同时取值为“false”若Header条目带有值为“true”的mustUnderstand属性，则该Header条目的接收结点要么必须遵循语义并正确地处理这些语义，要么必须宣称处理消息失败mustUnderstand属性是为了考虑健壮地升级而设置的。所有用值为“true”的SOAP mustUnderstand属性来标记的元素必须被认为是可以影响该元素的上级元素或同级元素的语义,mustUnderstand属性,SOAP relay属性信息项用于指出，
13、如果定位于SOAP接收者的SOAP头块没有被处理，那么是否必须转发该头块relay属性信息项的类型为xs：boolean省略该属性，在语义上等价于包含值为”false”的relay属性如果生成SOAP relay属性信息项，SOAP发送者应该使用规范的形式表示属性值“true”。SOAP接收者必须接收该属性值任何有效的词法表示 生成SOAP消息的SOAP发送者应该只在SOAP头块中使用relay属性信息项,SOAP relay属性,SOAP Body元素提供一个简单的用于与消息的最终接收者交换强制信息的机制。而Body元素的典型应用包含序列的RPC调用和错误报告Body元素在编码上作为SOAP
14、 Envelope元素的一个直接子元素。如果包含Header元素，则Body元素必须直接跟随Header元素，否则Body元素必须是Envelope元素的第一直接子元素所有Body元素的直接子元素被称为SOAP Body条目，同时每一个Body条目都应当编码为SOAP Body元素里的一个独立元素,SOAP Body,Body条目的编码规则:一个Body条目由一个完整修饰的元素名来标识，所谓完整修饰的元素名是由一个命名空间URI和局部名来组成。SOAP Body元素的直接子元素可以是命名空间修饰的SOAP encodingStyle属性可以被用来表明Body条目中使用的编码规则SOAP定义了一
15、个Body条目，用于报告错误的Fault条目,SOAP Body,SOAP Fault元素是用于在SOAP消息中传输错误或状态信息。如果SOAP消息需要包含SOAP Fault元素的话，它必须作为一个Body条目出现，同时在Body元素内它必须至多出现一次SOAP Fault元素定义了如下子元素:1faultcode元素为那些要提供一个算法上的机制来标识错误的软件之用。faultcode必须在SOAP Fault元素中出现。SOAP定义了一个很小的SOAP错误代码的集合用于覆盖基本的SOAP错误。2faultstring元素是为那些错误代码提供一个人可以读懂的错误解释，它不是为程序处理而设，提
16、供一些解释该错误种类的信息。3faultactor元素指明SOAP消息路径中是谁引起了该错误的发生。faultactor属性的值是一个标识该源的一个URI。不作为SOAP消息最终接收者的应用程序必须在SOAP Fault元素中包含faultactor元素。而消息的最终接收者可以使用faultactor元素来明确地指明是它生成了该错误。4detail元素是用于传输与SOAP Body元素相关的应用程序特定的错误信息。如果Body元素中的内容不能被成功地处理的时候，它必须出现。它不能被用于传输属于Header条目的错误信息。,SOAP Fault,若SOAP Fault元素中不出现detail元素
17、，则表明其中的错误与Body元素的处理无关。这可以用于区分在错误情况下Body元素是否被SOAP的最终接受者处理过。detail元素的所有直接子元素都被称为detail条目，同时每个detail条目都作为detail元素中的一个独立的元素进行编码。detail条目的编码规则如下：1一个detail条目由一个完整修饰的元素名来标识。detail元素的直接子元素可以是命名空间修饰的。2SOAP encodingStyle属性可以被用来表明detail条目中使用的编码规则。,SOAP Fault,第三节 SOAP编码,简单类型:SOAP采用了在“XML Schema Part 2:Datatypes
18、”的“Build-in datatypes”节中定义的所有类型，包括值和词汇空间(lexical spaces)字符串：“string”数据类型在“XML Schema Part 2:Datatypes”中被定义。枚举：“XML Schema Part 2:Datatypes”规范定义了一种称为“玫举(enumeration)”的机制。字节数组：一个Byte数组可以编码为单引用或多引用值。对一个不透明的Byte数组的推荐表示是使用在XML Schema规范中定义的“base64”编码方式。多态存取标识：多态地访问多个类型的值，在运行时刻每个类型都是可使用的。一个多态存取标识实例必须包含一个“x
19、si:type”属性以描述类型的实际值。,SOAP 编码,复合类型：SOAP依照在程序语言中常常看见的以下结构模式来定义复合类型:“struct”是一个复合类型值，其成员的存取标识名是相互区别的唯一标志，应彼此各不相同。“array”是一个复合类型值，其成员的顺序位置是相互区别的唯一标志。,SOAP 编码,两种描述数据类型实例的语法Anonymous accessor:36Anonymous because its name is its type rather than a meaningful id for the valueNamed accessor:36,SOAP 数据类型,int
20、a3=1,2,3;b=Add(ina);,1 2 3,SOAP 数据类型：Arrays,第四节 SOAP消息交换,By value:Add(in int a,in int b);By reference:Square(in,out int,34,8,传值和传引用,SOAP-RPC:SOAP的一个设计目标就是要利用XML的可扩展性和可伸缩性来包装和交换RPC调用。为实施一个方法调用，需要以下信息:目标SOAP结点的URI方法名可选的方法或过程的特征方法或过程的参数可选的头数据SOAP依赖协议绑定来提供传送URI的机制,SOAP消息交换模式,RPC调用和响应都是在SOAP Body元素中传送，使用
21、如下表示方式:一个方法调用被建模成一个结构struct。该方法调用显示为一个简单结构struct，包含每个in或in/out参数的存取标识。该结构的名和类型可使用过程或方法的名来标识。每个in或in/out参数都被表示为一个存取标识，该存取标识的名和类型都对应于相应参数的名和类型。他们的次序也是按照原来RPC中的次序。一个方法响应被建模成一个结构struct。,RPC和SOAP Body,Computer,SOAP 请求消息,该方法响应显示为一个简单结构struct，包含每个out或in/out参数的存取标识。而第一个存取标识是返回值，而随后则是按照原来次序的返回参数。每个out或in/out
22、参数都被表示为一个存取标识，该存取标识的名和类型都对应于相应参数的名和类型。返回值的存取标识名并没有多少语义。同样的，结构的名也并没有多少语义。当然，无论如何，在添加了“Response”字串的方法名后，要有一个约定来命名它。方法调用出错应使用SOAP Fault元素来编码。如果一个绑定协议对于错误表达还有额外规则，那么这些规则都应当被遵守。方法和响应的结构可以使用规则来编码，也可以使用在encodingStyle属性中描述的其他编码。应用程序可以处理漏写参数的请求不过也可以返回一个错误。因为在响应中若包含“result”则表明成功，若包含“fault”则表明失败，所以如果方法响应中同时包含了
23、“result”和“fault”则是错误的。,RPC和SOAP Body,8000.00,SOAP 响应消息,RPC(Remote Proceduce Call):SOAP Request Message 的SOAP Body 中,第一个 sub-element 必须与operation 同名。,RPC和SOAP Body,Document:用于 messaging oriented document exchange.对于document-oriented Service 或 messaging-oriented Service,不强调“operation”，允许SOAP Body 可以直接
24、带message part,不用跟一个 operation element.注：以目前來说,不管是.NET 或 JAVA,并沒有将这两种 operation 的实现方式明显区分，不管是 RPC Operation 亦或是 Document Operation,后端都是以一个 Method 來实现,RPC和SOAP Body,1rpc/encoded 2rpc/literal 3document/encoded 4document/literal,消息模式,public class myServices public void myMethod(int x)return;,服务,SOAP文档内容
25、 5,rpc/encoded样式,5,rpc/literal样式,5,document/encoded,5,document/literal,5,document/literal-wrap,Its just that there are two ways to structure a SOAP message.In the early versions of SOAP,SOAP was designed to support only RPC style.When using RPC style,the contents of the SOAP Body must conform to a s
26、tructure that indicates the method name and contains a set of parameters.By the time the SOAP 1.0 spec was published,it was expanded to support both RPCs and unstructured messages(document).When using Document style,you can structure the contents of the SOAP Body any way you like.,消息模式,虽然SOAP可以和多种HT
27、TP请求方法联合使用，但这里的绑定只定义了SOAP是如何在HTTP Post请求中传输的。1HTTP Header中的SOAPAction字段：SOAPAction HTTP请求头字段(header field)可以用于指示SOAP HTTP请求的目的。它的值是一个标识该目的的URI。2SOAP HTTP响应：在HTTP之上的SOAP遵从用于在HTTP中表示通讯状态的HTTP状态代码的语义。例如，2xx状态代码表明这是客户端包含SOAP构件的请求被成功的接收、理解和接受等等。3当处理请求的时候发生SOAP错误的时候，SOAP HTTP服务器必须发出一个HTTP 500“Internal Ser
28、ver Error”响应同时在包含于该响应的SOAP消息中应包含一个SOAP Fault元素。4HTTP扩展框架：SOAP消息可以与HTTP Extension Framework一起使用来标识SOAP HTTP请求。,HTTP传输SOAP,SOAP利用HTTP的请求/响应消息模型，将SOAP请求的参数放在HTTP请求里，而将SOAP响应的参数放在HTTP响应里。SOAPAction HTTP请求头字段(header field)可以用于指示SOAP HTTP请求的目的。它的值是一个标识该目的的URI。POST/StockQuote HTTP/1.1 Content-Type:text/xml
29、;charset=utf-8 Content-Length:nnnn SOAPAction:http:/electrocommerce.org/abc#MyMessage.,HTTP传输SOAP,在HTTP之上的SOAP遵从用于在HTTP中表示通讯状态的HTTP状态代码的语义。HTTP/1.1 200 OKContent-Type:text/xml;charset=utf-8 Content-Length:nnnn.,HTTP传输SOAP,在RPC中，使用HTTP作为SOAP协议绑定媒介的情况下，一个RPC调用可以很自然地映射到一个HTTP请求，而RPC响应则可以映射到HTTP响应。使用SOA
30、P方式的RPC并不限于HTTP协议绑定。,HTTP传输SOAP,第五节 SOAP消息处理,SOAP Engine解析报文序列化安全处理调用服务实现构造响应消息,SOAP Message,Service Implement,public class myServices public void myMethod(int x)return;,SOAP Engine,SOAP Engine,5,Web Service Server,SOAP引擎,Web Service Server多个协议端口的侦听传输协议扩展，例如断点续传能力调度器，实现线程维护负载，Qos部署管理,配置管理,调度器&线程,SOAP消息队列,Web Service Server,Web Server/Web Service Server,SOAP引擎,Servlet,HTTP,Web Service Server in Web Server,优点公认的技术标准清晰的消息描述开放的消息结构灵活的消息模式灵活的协议绑定缺点慢适合传输小规模的数据,小结,思考与讨论题,SOAP是用来干什么的？简述SOAP消息的结构SOAP的消息交换方式有哪几种？SOAP处理引擎的功能有哪些？SOAP的优缺点,
