Типы каналов передачи данных и их характеристики

Применяемые в вычислительных сетях каналы передачи данных классифицируются по ряду признаков.

Во-первых , по форме представления информации в виде электрических сигналов каналы подразделяют на цифровые и аналоговые.

Во-вторых , по физической природе среды передачи данных различают каналы связи проводные (обычно медные), оптические (как правило, волоконно-оптические), беспроводные (инфракрасные и радиоканалы).

В третьих , по способу разделения среды между сообщениями выделяют упомянутые выше каналы с временным (TDM) и частотным (FDM) разделением.

Одной из основных характеристик канала является его пропускная способность (скорость передачи информации), определяемая полосой пропускания канала и способом кодирования данных в виде электрических сигналов. Информационная скорость измеряется количеством бит информации, переданных в единицу времени. Наряду с информационной оперируют бодовой (модуляционной ) скоростью, которая измеряется в бодах , то есть числом изменений дискретного сигнала в единицу времени. Именно бодовая скорость определяется полосой пропускания линии. Если одно изменение значения дискретного сигнала соответствует нескольким битам, то информационная скорость превышает бодовую.

Действительно, если на бодовом интервале (между соседними изменениями сигнала) передается N бит, то число градаций сигнала равно 2 N . Например, при числе градаций 16 и скорости 1200 бод одному боду соответствует 4 бит/с и информационная скорость составляет 4800 бит/с.
С ростом длины линии связи увеличивается затухание сигнала и, следовательно, уменьшаются полоса пропускания и информационная скорость.

Максимально возможная информационная скорость V связана с полосой пропускания F канала связи формулой Хартли-Шеннона. Предполагается, что одно изменение значения сигнала приходится на log 2 k бит, где k – число возможных дискретных значений сигнала. Так как скорость V = log 2 k / t , где t - длительность переходных процессов, приблизительно равная 3Т В, а Т В = 1 / (2pF), то:

V = 2F log 2 k, бит/с,

где k ≤ 1+A (A – отношение сигнал/помеха).

Проводные линии связи в вычислительных сетях представлены коаксиальными кабелями и витыми парами проводов.

Используются следующие коаксиальные кабели – «толстый» диаметром 12,5 мм и “тонкий” диаметром 6,25 мм. «Толстый» кабель имеет меньшее затухание, лучшую помехозащищенность, что обеспечивает возможность работы на больших расстояниях, но он плохо гнется, что затрудняет прокладку соединений в помещениях, и дороже «тонкого».

Существуют экранированные STP (Shielded Twist Pair) и неэкранированные UTP (Unshielded Twist Pair) пары проводов. Чаще используются неэкранированные пары, имеющие несколько категорий (типов).

Более совершенными являются неэкранированные витые пары категорий 5 и 6. Пару категории 5 применяют при частотах до 100 МГц. В ней проводник выполнен медными жилами диаметром 0,51 мм, навитыми по определенной технологии и заключенными в термостойкую изолирующую оболочку. Длины соединений в высокоскоростных ЛВС на UTP обычно не превышают 100 м.

Примерами пар категорий 6 и 7 могут служить кабели, выпускаемые фирмой PIC. В них размещается по 4 пары проводов, каждая со своим цветом полиэтиленовой изоляции. В кабеле категории 6 оболочка имеет диаметр 5 мм, а медные проводники имеют диаметр 0,5 мм. Затухание в этом кабеле на частоте 100 МГц составляет около 22 дБ. В кабеле категории 7 каждая пара дополнительно заключена в экранирующую алюминиевую фольгу, диаметр оболочки увеличен до 8 мм, затухание на 100 МГц составляет около 20 дБ, на 600 МГц – 50 дБ.

Витые пары иногда называют сбалансированной линией в том смысле, что в двух проводах линии передаются одни и те же уровни сигнала (по отношению к «земле»), но разной полярности. При приеме воспринимается разность сигналов, называемая парафазным сигналом. Синфазные помехи при этом самокомпенсируются.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) имеют значительное преимущество перед проводными линиями. Они незаменимы при передаче информации на большие расстояния, а также в высокоскоростных магистральных каналах корпоративных и территориальных сетей.

Конструктивно ВОЛС представляет собой кварцевый сердечник диаметром 10 мкм, покрытый отражающей оболочкой с внешним диаметром 125...200 мкм. Типичные характеристики ВОЛС – работа на волнах 0,83...1,55 мкм, затухание 0,7 дБ/км, полоса частот до 2 ГГц.

Предельные расстояния D для передачи данных по ВОЛС
(без ретрансляции) зависят от длины волны излучения l : при l = 850 нм
D = 5 км, а при l = 300 нм – D = 50 км. Однако с уменьшением длины волны излучения значительно возрастает стоимость аппаратуры.

Примером среды передачи данных между мейнфреймами, рабочими станциями, пулами периферийных устройств может служить среда Fiber Channel на ВОЛС, обеспечивающая скорости от 133 до 1062 Мбит/с на расстояниях до 10 км. Для сравнения – по стандартному интерфейсу SCSI скорость составляет 160 Мбит/с при расстояниях не более десятков метров между рабочей станцией и дисководом.

К числу новых стандартов для высокоскоростных магистралей передачи данных относится стандарт цифровой синхронной иерархии SDH (Synchronous Digital Hierachy). В сетях SDH в качестве линий передачи данных используют ВОЛС. Стандарт устанавливает структуру фреймов, на которые разбивается поток передаваемых данных. Эта структура названа транспортным модулем.

Элементы расширения связывания используются для указания конкретной грамматики для входящих (3) и исходящих (4) сообщений, сообщений об ошибках (5). Также может указываться информация уровня операции (2) и уровня связывания (1).

Элемент связывания operation содержит данные для одноимённой операции связанного типа порта. Однако имя операции в общем случае не является уникальным (пример: перегрузка методов / функций — использование одинаковых имён с различными сигнатурами), потому его может быть недостаточно для однозначного определения целевой операции типа порта. В таких случаях целевая операция адресуется с помощью дополнительного задания соответствующих имён элементов wsdl:input и wsdl:output с помощью атрибута name .

Связывание должно устанавливать только один протокол.

Связывание не должно содержать информации об адресе.

Порт

Порт определяет отдельную конечную точку посредством установки адреса для связывания.

1. <wsdl :definitions .... >
2. <wsdl :service .... > *
3. <wsdl :port name = "nmtoken" binding = "qname" > *
4. <-- extensibility element (1) -->
5. wsdl :port >
6. wsdl :service >
7. wsdl :definitions >

Атрибут name задаёт уникальное имя среди всех портов в рамках WSDL-документа. Атрибут binding типа QName содержит ссылку на связывание (см.).

Элементы расширения (1) используются для задания адреса.

Порт не должен задавать более одного адреса.

Порт не должен содержать любую информацию связывания, отличную от адреса.

Служба

Служба объединяет вместе набор связанных портов.

1. <wsdl :definitions .... >
2. <wsdl :service name = "nmtoken" > *
3. <wsdl :port .... /> *
4. wsdl :service >
5. wsdl :definitions >

Атрибут name задаёт уникальное имя среди всех служб, определённых в рамках WSDL-документа.

Порты внутри службы связаны следующим образом:

• Порты не взаимодействуют друг с другом (т.е. выход одного порта не является входом другого).
• Если служба имеет несколько портов, которые разделяют общий тип порта, но используют разные связывания, либо имеют различные адреса, такие порты являются альтернативными. Каждый такой порт реализует логически эквивалентное поведение (в рамках ограничений транспорта и формата сообщений, накладываемых соответствующим связыванием). Это позволяет клиенту выбирать конкретный порт для обмена на основе различных критериев (поддержка транспортного протокола и т.д.).
• Рассмотрев порты, можно определить поддерживаемые службой типы портов. На основе этих данных клиент может определить возможность взаимодействия с конкретной службой. Это полезно, если подразумевается связь между операциями из разных типов портов, и для выполнения определённой задачи требуется поддержка службой всех необходимых типов портов.

1. Это вольный, частичный, дополненный перевод документа Web Services Description Language (WSDL) 1.1 от 15 Марта 2001
2. Несклоняемыми написанными латиницей терминами оперировать крайне неудобно, к тому же они однозначно переводятся. Поэтому исходное имя даётся только при введении нового термина, а далее по тексту используется русский перевод.

Как WSDL 1.1 определяет Web-сервисы, и как создать модели на языке Java для верификации и преобразования WSDL-документов

Серия контента:

Об этом цикле статей

Web-сервисы ― важная функция технологии Java™ в корпоративных вычислениях. В этом цикле статей консультант по XML и Web-сервисам Денис Сосновский рассказывает об основных структурах и технологиях, ценных для Java-разработчиков, использующих Web-сервисы. Следите за статьями цикла, чтобы быть в курсе последних разработок в данной области и знать, как применить их в своих собственных проектах.

Web-сервисы для корпоративных приложений в значительной степени зависят от использования определений сервисов. Определения сервисов описывают основное соглашение между поставщиком услуг и любым потенциальным потребителем, детализируя типы функций, предоставляемых сервисом, и сообщения в рамках каждой функции. Поставщики и потребители свободны в выборе способа реализации своих объектов обмена в той мере, в какой фактические сообщения, которые они посылают, соответствуют определению сервиса. Использование определения сервиса с описанием способа обмена XML-сообщениями ― это то, что отличает Web-сервисы от более ранних технологий распределенного программирования.

Предлагались различные методы определения Web-сервисов, но наиболее широко используемым подходом остается WSDL 1.1. WSDL 1.1 имеет некоторые недостатки, в том числе чрезмерно сложную структуру, которая затрудняет его чтение для непосвященных. Он страдает также от отсутствия авторитетного формального определения, что привело к последовательным «уточнениям», которые заполняют некоторые пробелы в исходном документе спецификации. В результате стеки Web-сервисов стараются обрабатывать документы WSDL 1.1 как можно более гибко. Эта гибкость может усилить путаницу в понимании WSDL 1.1, так как разработчики видят широкий спектр WSDL-структур без каких-либо указаний на то, какой подход предпочтительнее.

В этой статье мы покажем, как разобрать документы WSDL 1.1, и рассмотрим первые части модели Java для проверки WSDL-документов и их преобразования в стандартную форму.

Разбор WSDL 1.1

Используемые пространства имен

В этой статье используются:

• префикс wsdl для представления пространства имен WSDL 1.1 http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/ ;
• префикс soap для пространства имен http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/ , используемого расширением SOAP 1.1 для WSDL 1.1;
• префикс xs для пространства имен http://www.w3.org/2001/XMLSchema , используемого для определений XML-схемы.

Редакция 1.1 WSDL, опубликованная в начале 2001 года, технически заменена рекомендациями W3C WSDL 2.0, опубликованными в 2007 году. WSDL 2.0 предлагает более четкую структуру, чем WSDL 1.1, наряду с большей гибкостью. Но WSDL 2.0 страдает от проблемы курицы и яйца: WSDL 2.0 не используется широко, потому что не поддерживается широко, а так как он широко не используется, у разработчиков стеков Web-сервисов мало стимулов его поддерживать. Несмотря на все его недостатки, для большинства целей WSDL 1.1 достаточно хорош.

Оригинальная спецификация WSDL 1.1 была неточной в отношении количества используемых функций. Так как в центре внимания WSDL была работа с определениями служб SOAP, он включал также поддержку функций SOAP (таких как кодирование rpc), которые позднее оказались нежелательными. Организация Web Services Interoperability Organization (WS-I) решила эти проблемы в Базовом профиле (BP), который содержит практические рекомендации по Web-сервисам с использованием SOAP и WSDL. BP 1.0 был утвержден в 2004 году, а в 2006 году вышла редакция BP 1.1. В этой статье рассматривается WSDL 1.1 на базе рекомендаций BP WS-I и не затрагиваются фактически устаревшие функции, такие как кодирование rpc для SOAP.

Предполагается, что структура XML-документов задается определениями XML-схемы. В первоначальную спецификацию WSDL 1.1 входит описание схемы, но эта схема в нескольких отношениях не соответствует текстовым описаниям. Позже это было исправлено в модифицированной версии схемы, но документ WSDL 1.1 не был отредактирован с учетом этого изменения. Затем группа BP WS-I решила внести еще больше изменений в схему WSDL и создала то, что преподносится как практические рекомендации к этой скользкой схеме. Документы, написанные для одной версии схемы, как правило, не совместимы с другими версиями (несмотря на то, что используется одно и то же пространство имен), но к счастью, большинство инструментов Web-сервисов в основном игнорирует схему и принимает все, что выглядит разумным. (См. ссылки на многие схемы WSDL в разделе ).

Даже версия BP WS-I схемы WSDL 1.1 не очень помогает гарантировать соответствие спецификации документов WSDL 1.1. Схема не отражает всех ограничений BP WS-I, особенно в отношении порядка следования компонентов. Кроме того, XML-схема не способна обработать многие типы легко устанавливаемых ограничений в документах (такие как альтернативные атрибуты или необходимые дополнительные элементы из отдельной схемы). Поэтому проверка соответствия документа WSDL 1.1 спецификации WSDL 1.1 (с поправками, внесенными BP WS-I) включает в себя гораздо больше, чем просто выполнение валидации XML-схемы. Мы еще вернемся к данной теме в этой статье. Но сначала рассмотрим структуру описаний сервиса WSDL 1.1.

Компоненты описания

В документах WSDL 1.1 используется фиксированный корневой элемент с удобным названием . В пределах этого корневого элемента в пространстве имен WSDL 1.1 определены один «пассивный» дочерний элемент (просто ссылка на отдельные документы WSDL 1.1) и пять «активных» дочерних элементов (которые собственно и составляют описание сервиса):

• ссылается на отдельный документ WSDL 1.1 с описаниями, подлежащими включению в этот документ;
• определяет типы XML или элементы, используемые для обмена сообщениями;
• определяет фактическое сообщение с точки зрения типов или элементов XML;
• определяет абстрактный набор операций, осуществленных сервисом;
• определяет фактическую реализацию с помощью конкретных протоколов и форматов;
• определяет сервис в целом, как правило, включая один или несколько элементов с информацией доступа для элементов .

Существует также элемент , который может использоваться для целей документирования, как первый дочерний элемент , а также первый дочерний элемент любого из вышеуказанных элементов.

Для полного описания сервиса, как правило, требуется, по крайней мере, один элемент каждого из этих типов, за исключением , но не обязательно, чтобы все они находились в одном и том же документе. Для сборки полного описания WSDL из нескольких документов можно использовать , что позволяет подразделять описания для нужд организации. Например, первые три элемента описания ( , и ) вместе составляют полное описание интерфейса сервиса (возможно, определенного группой архитектуры), так что их имеет смысл держать отдельно от ориентированных на реализацию элементов и . Все крупные стеки Web-сервисов поддерживают разделение описаний на несколько WSDL-документов.

В листингах 1 и показан пример описания сервиса WSDL, разбитого на два WSDL-документа, так что компоненты описания интерфейса содержится в файле BookServerInterface.wsdl, а компоненты реализации ― в файле BookServerImpl.wsdl. В листинге 1 показан BookServerInterface.wsdl.

Листинг 1. BookServerInterface.wsdl

Book service interface definition. ... ... Book service implementation. This creates an initial library of books when the class is loaded, then supports method calls to access the library information (including adding new books). Get the book with a particular ISBN. ... Add a new book.

В листинге 2 показан BookServerImpl.wsdl. Элемент в начале импортирует описание интерфейса BookServerInterface.wsdl.

Листинг 2. BookServerImpl.wsdl

Definition of actual book service implementation. ...

Помимо определений элементов (и атрибутов) в пространстве имен WSDL 1.1, WSDL 1.1 определяет также дополнительные элементы. Они предназначены для заполнения конкретных ячеек в описаниях сервисов WSDL 1.1 для передачи дополнительной информации, необходимой для конкретного типа сервисов. Единственные дополнительные элементы WSDL 1.1, которые все еще широко используются, это привязки для SOAP 1.1 (они представлены в , в элементах и ), которые были определены в первоначальной спецификации WSDL 1.1, и для SOAP 1.2, определенные отдельной спецификацией в 2006 году.

Детали компонентов

Элемент содержит все определения XML, используемые для сообщений, в виде одного или нескольких элементов . (WSDL допускает альтернативы XML-схеме для этих определений, но большинство стеков поддерживает только XML-схемы). Если нужно, элементы могут использовать или для включения других схем, внешних по отношению к WSDL (а также ссылаться на отдельные схемы внутри одного и того же WSDL).

Поскольку один элемент может содержать любое количество определений схемы, нет никаких причин использовать в документе WSDL более одного элемента . В элемент находится в верхней части BookServerInterface.wsdl.

Помимо и , всем компонентам верхнего уровня документа WSDL присвоены отдельные имена с использованием обязательного атрибута name . При использовании атрибута targetNamespace в корневом элементе документа (что обычно лучше всего), имена этих компонентов определены в этом целевом пространстве имен. Это означает, что при определении имени достаточно присвоить простую, или «локальную», часть имени, но ссылки на этот компонент должны уточнять имя с помощью префикса пространства имен или с помощью пространства имен по умолчанию. На рисунке 1 показаны наиболее важные связи между компонентами WSDL, причем сплошные линии соответствуют ссылкам по полному имени, а пунктирные ― по имени, используемому для идентификации без уточнения пространства имен.

Рисунок 1. Связи между компонентами WSDL

Сообщения, представленные элементами , расположены в ядре описаний сервисов WSDL. Элементы - это описания XML-данных, передаваемых между клиентом и поставщиком услуг. Каждый элемент содержит ноль или более (обычно один) дочерних элементов . Для каждого элемента part требуется собственный атрибут name (уникальный в пределах ) и один из атрибутов element или type , ссылающийся на определение схемы XML-данных. Несколько элементов показаны в , после элемента в BookServerInterface.wsdl.

Элементы определяют абстрактный интерфейс сервиса в части сообщений, передаваемых сервису и принимаемых от него. Элементы содержат любое количество дочерних элементов . Каждому дочернему элементу требуется собственный атрибут name (BP WS-I требует, чтобы он был уникальным в пределах ), и в нем содержится один или несколько дочерних элементов, описывающих сообщения, используемые операцией. Дочерние элементы бывают трех типов, соответствующих разным способам использования:

• : данные, отправляемые клиентом поставщику услуг в качестве входных данных для операции;
• : данные, возвращаемые клиенту поставщиком услуг как результат операции;
• : данные, возвращаемые клиенту поставщиком услуг при возникновении ошибки в процессе обработки.

WSDL 1.1 определяет несколько шаблонов взаимодействия между клиентом и поставщиком услуг, представленных различными последовательностями дочерних элементов и , но не все модели достаточно хорошо определены, чтобы их можно было реализовать. BP WS-I допускает всего две модели: операций типа запрос-ответ, где за следует , и односторонние операции, содержащие только . В случае операций типа запрос-ответ (на сегодняшний день наиболее распространенный тип) за элементами и может следовать любое количество элементов .

Каждый элемент , или ссылается на описание сообщения посредством обязательного атрибута message . Это ссылка с уточнением пространства имен, поэтому она обычно требует добавления префикса. Примеры можно увидеть в : например, когда элемент используется в описании операции getBook . (Префикс tns служит определением корневого элемента с тем же пространством имен URI, что и у атрибута targetNamespace .)

Во многих отношениях можно считать логическим эквивалентом интерфейса Java, так что элементы эквивалентны методам, элементы - параметрам методов, элементы - результатам методов, а элементы - проверяемым исключениям. Эти соответствия используются при генерировании кода Java из WSDL, как и в большинстве инструментов, создающих WSDL из существующего кода Java.

Сравнение SOAP 1.1 и 1.2

SOAP 1.1 широко используется для Web-сервисов с момента опубликования спецификации в 2000 году. Версия SOAP 1.2 разработана при более широкой поддержке отрасли через W3C и опубликована в качестве официального стандарта W3C в 2007 году. SOAP 1.2 лучше документирована и чище, чем SOAP 1.1, причем некоторые уродливые аспекты 1.1 хирургически удалены. Несмотря на эту очищенную структуру, для большинства Web-сервисов практических различий между ними немного. Вероятно, наиболее существенная особенность SOAP 1.2 заключается в том, что это единственный официально поддерживаемый способ использования расширенной поддержки SOAP-вложений XML-binary Optimized Packaging (XOP) и SOAP Message Transmission Optimization Mechanism (MTOM). В цикле Web-сервисы Java я до сих пор использовал SOAP 1.1, потому что некоторые старые стеки не поддерживают SOAP 1.2, но для разработки новых Web-сервисов 1.2, вероятно, является лучшим выбором.

Элементы представляют собой экземпляр абстрактного интерфейса, определенного , который виден в в начале BookServerImpl.wsdl. Атрибут type содержит полное имя типа порта, реализованного в привязке.

Дочерние элементы содержат подробную информацию о способе реализации типа порта. Дочерние элементы из пространства имен WSDL соответствуют элементам и должны использовать то же значение name – а не ссылки с уточнением пространства имен, как в случае . эта связь показана пунктирными линиями на уровне . Та же связь по имени относится и к дочерним элементам / / элементов . Несмотря на такое повторное использование одних и тех же имен элементов, содержание этих элементов значительно различается, когда это дочерние элементы , а не элемента .

Расширения, определяемые WSDL, вступают в игру в . Дочерний элемент используется в определении сервиса SOAP (единственный тип сервиса, допускаемый BP WS-I, хотя WSDL 1.1 допускает еще и привязки HTTP). Этот элемент использует обязательный атрибут transport для определения вида транспорта, используемого привязкой. (HTTP, как видно из значения http://schemas.xmlsoap.org/soap/http в , - это единственный выбор, разрешенный ВР WS-I.) Необязательный атрибут style позволяет выбирать между стилями rpc и document для представления XML-данных (наиболее распространенное значение document соответствует сообщениям с использованием элементов определения схемы, а не типа).

Внутри каждого дочернего элемента элемента элемент может использоваться для указания значения SOAPAction с целью идентификации запросов вызова этой операции (и потенциально также для переопределения выбора стиля document или rpc, указанного элементом , хотя BP WS-I запрещает такое использование). Каждый дочерний элемент / / содержит другой дополнительный элемент, который в всегда является элементом (указывающим, что данные сообщения передаются в теле сообщения SOAP – данные и даже ошибки можно передавать также в заголовках SOAP, хотя я не рекомендую это) для или , или его эквивалент , используемый с .

Последним компонентом описания сервиса WSDL является элемент , который состоит из группы элементов . Каждый элемент связывает адрес доступа с . Адрес доступа содержится во вложенном дополнительном элементе .

Работа с WSDL

Не удивительно, что при всех вариациях схем и правил для документов WSDL 1.1 многие документы не соответствуют практическим рекомендациям BP WS-I. Поддержка всеми стеками Web-сервисов многих отклонений от практических рекомендаций помогла увековечить использование устаревших или неправильных конструкций, что привело к распространению дурной практики по всей отрасли. И я определенно не застрахован от этой инфекции – просматривая WSDL-документы, которые я приводил в качестве примеров кода для этого цикла, я к своему удивлению обнаружил, что ни один из них не является полностью корректным.

Так что когда я решил написать эту статью, я подумал, что было бы хорошо включить в нее инструмент, с помощью которого можно проверять WSDL-документы на соответствие практическим рекомендациям. Казалось бы, отсюда всего один шаг до преобразования WSDL-документов в правильную форму, при условии, что оригинальный WSDL свободен от ошибок. Но работы оказалось значительно больше, чем я первоначально планировал, и полную информацию об этой модели я включу в следующие две статьи этого цикла.

Для работы с WSDL-документами на языке Java построено множество различных моделей, в том числе широко используемый язык описания Web-сервисов для Java Toolkit (WSDL4J), который представляет собой эталонную реализацию JSR 110 (см. раздел ). Ни одна из этих моделей не соответствует тому, что я собирался сделать, ввиду двоякой постановки задачи: во-первых, чтение WSDL-документов в любой полуразумной форме и сообщение об ошибках и отклонениях от практических рекомендаций, и во-вторых, написание безошибочных WSDL-документов, переформатированных в форму, соответствующую практическим рекомендациям. WSDL4J, например, не сохраняет порядок вводимых элементов, так чтобы можно было сообщать о проблемах порядка их следования, и не обрабатывает определения схемы, так что его нельзя напрямую использовать для проверки ссылок из элементов . Так что мне пришлось выбирать между более реалистичной постановкой задачи и написанием своей собственной модели. Естественно, я решил написать собственную модель.

Модель WSDL

Валидация и верификация

В этой статье я использую термин верификация для обозначения проверки правильности WSDL-документа, потому что альтернативный термин валидация , обычно используемый для XML-документов, означает проверку документов на соответствие определению схемы.

Ранее я уже частично реализовал модель WSDL для использования с привязкой данных JiBX в рамках проекта JiBX/WS. Эта модель предназначена только для вывода и включает относительно небольшое число классов, которые в некоторых случаях объединяют данные из вложенных элементов структуры WSDL XML ( в сочетании с одним дочерним элементом , , и внутри в сочетании с элементом или и т.д.). Эта компактная структура классов облегчила построение подмножества WSDL-документов, поддерживаемых структурой, но когда я стал рассматривать возможность создания инструмента верификации и реструктуризации на базе этой модели, я понял, что модель для поддержки ввода, возможно, плохо структурированного WSDL должна быть ближе к XML-представлению.

Еще один вариант ― генерирование кода из схемы BP WS-I для WSDL 1.1. Увидев это, я понял, что простое использование созданных классов напрямую приведет к путанице, так как схема включает избыточные типы, а также некоторые неудобные конструкции, которые используются для представления различных моделей обмена сообщениями (некоторые из которых затем были запрещены текстом BP WS-I).

Так что в конечном итоге я составил классы вручную, хотя результат оказался почти таким же, как если бы я начал с кода, сгенерированного из схемы, и просто сократил ненужное дублирование и сложность. Привязка данных JiBX поддерживает несколько связей с одними и теми же классами, так что мне удалось создать привязку ввода для обработки всего спектра вариантов, допускаемых любой версией WSDL 1.1, хотя настройка привязки выхода для вывода WSDL была только в форме, соответствующей практическим рекомендациям.

В листинге 3 показана часть класса Definitions , соответствующая корневому элементу .

Листинг 3. Класс Definitions (частично)

public class Definitions extends ElementBase { /** Перечисление дочерних элементов в ожидаемом порядке. */ static enum AddState { invalid, imports, types, message, portType, binding, service }; /** Список разрешенных имен атрибутов. */ public static final StringArray s_allowedAttributes = new StringArray(new String { "name", "targetNamespace" }); /** Валидация используемого контекста. */ private ValidationContext m_validationContext; /** Текущее состояние (используется для проверки порядка, в котором добавляются*/ /** дочерние элементы). */ private AddState m_state; /** Имя этого определения. */ private String m_name; /** Целевое пространство имен WSDL. */ private String m_targetNamespace; /** Список всех импортируемых дочерних элементов. */ private List m_imports = new ArrayList(); /** Список всех типов дочерних элементов. */ private List m_types = new ArrayList(); /** Список всех сообщений дочерних элементов. */ private List m_messages = new ArrayList(); /** Список всех дочерних элементов portType. */ private ListM_portTypes = new ArrayList(); /** Список всех привязок дочерних элементов. */ private List m_bindings = new ArrayList(); /** Список всех сервисов дочерних элементов. */ private List m_services = new ArrayList m_nameMessageMap = new HashMap(); /** Отображение квалифицированного имени на тип порта в этом определении. */ private Map m_namePortTypeMap = new HashMap(); /** Отображение квалифицированного имени на сообщение в этом определении. */ private Map m_nameBindingMap = new HashMap(); /** Отображение квалифицированного имени на сервис в этом определении. */ private Map m_nameServiceMap = new HashMap(); ... /** * Проверка переходных состояний между различными типами дочерних элементов. * Если элементы не находятся в ожидаемом порядке, * для отчета отмечается первый элемент вне ожидаемого порядка. * @param state new add state * @param comp element component */ private void checkAdd(AddState state, ElementBase comp) { if (m_state != state) { if (m_state == null || (m_state != AddState.invalid && state.ordinal() > m_state.ordinal())) { // переход к другому типу дочерних элементов m_state = state; } else if (state.ordinal() < m_state.ordinal()) { // отчет о дочерних элементах вне ожидаемого порядка m_validationContext.addWarning ("Child element of wsdl:definitions out of order", comp); m_state = AddState.invalid; } } } ... /** * Добавление немаршаллизированного дочернего элемента wsdl:message. * Здесь же сообщение индексируется по имени для доступа с целью валидации. * * @param child */ public void addMessage(Message child) { checkAdd(AddState.message, child); m_messages.add(child); addName(child.getName(), child, m_nameMessageMap); } ...

Организация данных дочерних элементов в показывает, каким образом модель поддерживает как общую форму ввода, так и форму вывода в соответствии с практическими рекомендациями. Вместо единого списка дочерних элементов всех типов, используются отдельные списки для каждого типа. Привязка ввода JiBX обрабатывает дочерние элементы как неупорядоченный набор, вызывая специфический для данного типа элементов set-метод всякий раз, когда дочерний элемент находится не на своем месте. Вместо того чтобы заменять какое-либо из предшествующий значений, set-метод добавляет экземпляр в типизированный список, как видно из set-метода addMessage() , который используется для дочерних элементов . Каждый set-метод запускает также проверку состояния для отлова неупорядоченных элементов.

В любом из элементов WSDL разрешены дополнительные атрибуты и элементы (как правило, все атрибуты или элементы, которые не используют пространство имен WSDL 1.1). Примером таких дополнительных элементов служат конфигурации WS-Policy, встроенные в WSDL-документы из предыдущих статей данного цикла, как и ссылки на фактические политики. Лучше всего, чтобы эти дополнительные элементы предшествовали любым дочерним элементам из пространства имен WSDL 1.1, и именно так они обрабатываются в привязке вывода. Привязка ввода обрабатывает дополнительные элементы и атрибуты с помощью кода базового класса из классов элементов WSDL, не показанного в , и позволяет элементам следовать в любом порядке (генерируя предупреждение, если они следуют за элементом из пространства имен WSDL 1.1).

Модель обрабатывает известные элементы, используя отдельные привязки для каждого дополнительного пространства имен, каждая из которых имеет свой собственный набор классов. Я рассмотрю обработку этих дополнительных элементов более подробно в следующем выпуске Web-вервисов Java , где будет подробнее представлен и исходный код.

Верификация модели

Некоторая базовая верификация данных WSDL выполняется по мере добавления немаршаллизованных объектов, соответствующих элементам, в древовидную структуру WSDL-документа, как показано в коде addMessage() в конце . Этот код использует метод checkAdd() для проверки порядка следования дочерних элементов и метод addName() для проверки того, что представлено допустимое имя (текст соответствует типу схемы NCName и значение уникально в пределах типа элемента), и отображения имени на объект. Но это только проверка самой основной информации для отдельного элемента; для проверки других свойств каждого элемента и взаимосвязей между элементами необходим дополнительный код верификации.

JiBX позволяет вызывать обработчики пользовательских расширений в рамках процесса маршаллинга и демаршаллинга. Для исполнения логики верификации модель WSDL использует один из таких дополнительных обработчиков, метод post-set. Метод post-set вызывается после завершения демаршаллинга связанного объекта, так что это часто хороший способ выполнения проверок типа верификации объектов. В случае проверки WSDL простейший подход – это выполнение всей верификации объектов из одного метода post-set для корневого элемента . Такой подход позволяет избежать проблем прямых ссылок на компоненты WSDL-документа, когда компоненты не следуют в ожидаемом порядке.

Другие дополнения

В этой статье изложены основы структуры и использования WSDL и введение в модель данных Java для WSDL, предназначенную для поддержки верификации WSDL-документов и их преобразования в форму, соответствующую практическим рекомендациям.

Следующая статья продолжит эту тему, рассматривая проблемы, часто встречающиеся при написании утверждений WS-Policy и WS-SecurityPolicy. Кроме того, в ней будет более подробно рассмотрена модель WSDL и процесс верификации, в том числе расширение модели с включением утверждений WS-Policy/WS-SecurityPolicy, встроенных в WSDL.

Заголовок топика – это действительно вопрос, т.к. я сам не знаю, что это и впервые попробую поработать с этим в рамках настоящей статьи. Единственное, что могу гарантировать, что код, представленный ниже, будет работать, однако мои фразы будут лишь предположениями и догадками о том, как я сам все это понимаю. Итак, поехали…

Введение

Начать надо с того, для чего создавалась концепция веб-сервисов. К моменту появления этого понятия в мире уже существовали технологии, позволяющие приложениям взаимодействовать на расстоянии, где одна программа могла вызвать какой-нибудь метод в другой программе, которая при этом могла быть запущена на компьютере, расположенном в другом городе или даже стране. Все этого сокращенно называется RPC (Remote Procedure Calling – удаленный вызов процедур). В качестве примеров можно привести технологии CORBA, а для Java – RMI (Remote Method Invoking – удаленный вызов методов). И все вроде в них хорошо, особенно в CORBA, т.к. с ней можно работать на любом языке программирования, но чего-то все же не хватало. Полагаю, что минусом CORBA является то, что она работает через какие-то свои сетевые протоколы вместо простого HTTP, который пролезет через любой firewall. Идея веб-сервиса заключалась в создании такого RPC, который будет засовываться в HTTP пакеты. Так началась разработка стандарта. Какие у этого стандарта базовые понятия:

1. SOAP . Прежде чем вызвать удаленную процедуру, нужно этот вызов описать в XML файле формата SOAP. SOAP – это просто одна из многочисленных XML разметок, которая используется в веб-сервисах. Все, что мы хотим куда-то отправить через HTTP, сначала превращается в XML описание SOAP, потом засовывается в HTTP пакет и посылается на другой компьютер в сети по TCP/IP.
2. WSDL . Есть веб-сервис, т.е. программа, методы которой можно удаленно вызывать. Но стандарт требует, чтобы к этой программе прилагалось описание, в котором сказано, что «да, вы не ошиблись – это действительно веб-сервис и можно у него вызвать такие-то такие-то методы». Такое описание представляется еще одним файлом XML, который имеет другой формат, а именно WSDL. Т.е. WSDL – это просто XML файл описания веб-сервиса и больше ничего.

Почему так кратко спросите вы? А по подробней нельзя? Наверное можно, но для этого придется обратиться к таким книгам как Машнин Т. «Web-сервисы Java». Там на протяжении первых 200 страниц идет подробнейшее описание каждого тега стандартов SOAP и WSDL. Стоит ли это делать? На мой взгляд нет, т.к. все это на Java создается автоматически, а вам нужно лишь написать содержимое методов, которые предполагается удалено вызывать. Так вот, в Java появился такой API, как JAX-RPC. Если кто не знает, когда говорят, что в Java есть такой-то API, это означает, что есть пакет с набором классов, которые инкапсулируют рассматриваемую технологию. JAX-RPC долго развивался от версии к версии и в конечном итоге превратился в JAX-WS. WS, очевидно, означает WebService и можно подумать, что это простое переименование RPC в популярное нынче словечко. Это не так, т.к. теперь веб-сервисы отошли от первоначальной задумки и позволяют не просто вызывать удаленные методы, но и просто посылать сообщения-документы в формате SOAP. Зачем это нужно я пока не знаю, вряд ли ответ здесь будет «на всякий случай, вдруг понадобится». Сам бы хотел узнать от более опытных товарищей. Ну и последнее, далее появился еще JAX-RS для так называемых RESTful веб-сервисов, но это тема отдельной статьи. На этом введение можно заканчивать, т.к. далее мы будем учиться работать с JAX-WS.

Общий подход

В веб-сервисах всегда есть клиент и сервер. Сервер – это и есть наш веб-сервис и иногда его называют endpoint (типа как, конечная точка, куда доходят SOAP сообщения от клиента). Нам нужно сделать следующее:

1. Описать интерфейс нашего веб-сервиса
2. Реализовать этот интерфейс
3. Запустить наш веб-сервис
4. Написать клиента и удаленно вызвать нужный метод веб-сервиса

Запуск веб-сервиса можно производить разными способами: либо описать класс с методом main и запустить веб-сервис непосредственно, как сервер, либо задеплоить его на сервер типа Tomcat или любой другой. Во втором случае мы сами не запускаем новый сервер и не открываем еще один порт на компьютере, а просто говорим контейнеру сервлетов Tomcat, что «мы написали тут классы веб-сервиса, опубликуй их, пожалуйста, чтобы все, кто к тебе обратиться, могли нашим веб-сервисом воспользоваться». В независимости от способа запуска веб-сервиса, клиент у нас будет один и тот же.

Сервер

Запустим IDEA и создадим новый проект Create New Project . Укажем имя HelloWebService и нажмем кнопку Next , далее кнопку Finish . В папке src создадим пакет ru.javarush.ws . В этом пакете создадим интерфейс HelloWebService: package ru. javarush. ws; // это аннотации, т.е. способ отметить наши классы и методы, // как связанные с веб-сервисной технологией import javax. jws. WebMethod; import javax. jws. WebService; import javax. jws. soap. SOAPBinding; // говорим, что наш интерфейс будет работать как веб-сервис @WebService // говорим, что веб-сервис будет использоваться для вызова методов @SOAPBinding (style = SOAPBinding. Style. RPC) public interface HelloWebService { // говорим, что этот метод можно вызывать удаленно @WebMethod public String getHelloString (String name) ; } В этом коде классы WebService и WebMethod являются так называемыми аннотациям и ничего не делают, кроме как помечают наш интерфейс и его метод, как веб-сервис. Это же относится и к классу SOAPBinding . Разница лишь в том, что SOAPBinding – это аннотация с параметрами. В данном случае используется параметр style со значением, говорящим, что веб-сервис будет работать не через сообщения-документы, а как классический RPC, т.е. для вызова метода. Давайте реализуем логику нашего интерфейса и создадим в нашем пакете класс HelloWebServiceImpl . Кстати, замечу, что окончание класса на Impl – это соглашение в Java, по которому так обозначают реализацию интерфейсов (Impl – от слова implementation, т.е. реализация). Это не требование и вы вольны назвать класс как хотите, но правила хорошего тона того требуют: package ru. javarush. ws; // таже аннотация, что и при описании интерфейса, import javax. jws. WebService; // но здесь используется с параметром endpointInterface, // указывающим полное имя класса интерфейса нашего веб-сервиса @WebService (endpointInterface = "ru.javarush.ws.HelloWebService" ) public class HelloWebServiceImpl implements HelloWebService { @Override public String getHelloString (String name) { // просто возвращаем приветствие return "Hello, " + name + "!" ; } } Запустим наш веб-сервис как самостоятельный сервер, т.е. без участия всяких Tomcat и серверов приложений (это тема отдельного разговора). Для этого в структуре проекта в папке src создадим пакет ru.javarush.endpoint , а в нем создадим класс HelloWebServicePublisher с методом main: package ru. javarush. endpoint; // класс, для запуска веб-сервера с веб-сервисами import javax. xml. ws. Endpoint; // класс нашего веб-сервиса import ru. javarush. ws. HelloWebServiceImpl; public class HelloWebServicePublisher { public static void main (String. . . args) { // запускаем веб-сервер на порту 1986 // и по адресу, указанному в первом аргументе, // запускаем веб-сервис, передаваемый во втором аргументе Endpoint. publish ("http://localhost:1986/wss/hello" , new HelloWebServiceImpl () ) ; } } Теперь запустим этот класс, нажав Shift+F10 . В консоли ничего не появится, но сервер запущен. В этом можно убедиться набрав в браузере строку http://localhost:1986/wss/hello?wsdl . Открывшаяся страница, с одной стороны, доказывает, что у нас на компьютере (localhost) запустился веб-сервер (http://) на порту 1986, а, с другой стороны, показывает WSDL описание нашего веб-сервиса. Если вы остановите приложение, то описание станет недоступно, как и сам веб-сервис, поэтому делать этого не будем, а перейдем к написанию клиента.

Клиент

В папке проекта src создадим пакет ru.javarush.client , а в нем класс HelloWebServiceClient с методом main: package ru. javarush. client; // нужно, чтобы получить wsdl описание и через него // дотянуться до самого веб-сервиса import java. net. URL; // такой эксепшн возникнет при работе с объектом URL import java. net. MalformedURLException; // классы, чтобы пропарсить xml-ку c wsdl описанием // и дотянуться до тега service в нем import javax. xml. namespace. QName; import javax. xml. ws. Service; // интерфейс нашего веб-сервиса (нам больше и нужно) import ru. javarush. ws. HelloWebService; public class HelloWebServiceClient { public static void main (String args) throws MalformedURLException { // создаем ссылку на wsdl описание URL url = new URL ("http://localhost:1986/wss/hello?wsdl" ) ; // Параметры следующего конструктора смотрим в самом первом теге WSDL описания - definitions // 1-ый аргумент смотрим в атрибуте targetNamespace // 2-ой аргумент смотрим в атрибуте name QName qname = new QName ("http://ws.javarush.ru/" , "HelloWebServiceImplService" ) ; // Теперь мы можем дотянуться до тега service в wsdl описании, Service service = Service. create (url, qname) ; // а далее и до вложенного в него тега port, чтобы // получить ссылку на удаленный от нас объект веб-сервиса HelloWebService hello = service. getPort (HelloWebService. class ) ; // Ура! Теперь можно вызывать удаленный метод System. out. println (hello. getHelloString ("JavaRush" ) ) ; } } Максимум комментариев по коду я дал в листинге. Добавить мне нечего, поэтому запускаем (Shift+F10). Мы должны в консоли увидеть текст: Hello, JavaRush! Если не увидели, то видимо забыли запустить веб-сервис.

Заключение

В данном топике был представлен краткий экскурс в веб-сервисы. Еще раз скажу, что многое из того, что я написал – это мои догадки по поводу того, как это работает, и поэтому мне не стоит сильно доверять. Буду признателен, если знающие люди меня поправят, ведь тогда я чему-нибудь научусь. UPD.