RFID中间件技术探秘

3、中间件系统架构
　　
中间件系统作为一个软件系统(或称组件)，在实现一定功能、性能要求之外，可理解性、可扩展性、可修改性(或称可重构性)、可插入性、可重用性等质量属性都将作为软件设计的要求被提出来。
　　
近十余年来，面向对象思想几乎全面占领软件设计领域，成为最主流的分析、设计方法。而近数年来，对设计模式的研究也已日臻完善，模式几乎已成为一种“更高级编程语言”(相比于Java、C++等高级编程语言)被广泛应用。
　　
面向对象思想、设计模式都是以实现软件的可理解、可扩展、可修改、可插入、可重用等目标为己任的，本文也将应用面向对象思想、参考模式语言，对中间件的软件架构做一个初步的探讨，下文的例子如涉及高级编程语言，均采用Java语言。

3.1 封装、隔离处理流程中的各个节点

将中间件的业务流程中的各个节点分作不同模块处理，可以获得封装、高内聚、低耦合等优势，参见图5。


图5：中间件系统模块划分图。

其中，报告上传模块，负责实现不同类型的报告上传方式，如HTTP、JMS等;API接口模块，负责隔离应用系统和中间件核心业务逻辑处理模块，向应用系统提供中间件API接口;中间件核心业务逻辑处理模块，负责中间件核心业务，包括数据接收过滤、数据分组、报告生成、规则对象的状态跳转等;阅读器通信模块，负责中间件系统与阅读器的通信。

3.2 门面模式、工厂模式对外部暴露API接口
　　
为了避免后台应用系统，即中间件的客户端过分耦合，采用门面模式(Facade)对系统内部、外部实现清晰的隔离。处理流程可参见图6所示的序列图。客户端仅仅与Facade类建立联系，如果Facade接口定义得足够清晰，客户端可以对中间件的内部实现一无所知，这体现了面向对象中的封装性。


图6：客户端调用APT序列图。

类的设计参见源代码示例，从中可以看出，采用简单工厂模式(Simple Factory)能够在客户端不知情的情况下，灵活地替换API实现类的版本。中间件API接口清晰地定义了中间件提供的操作，客户端只须知道工厂类(APIFactory)能够得到中间件API接口的实例即可。

　　中间件API接口MiddlewareAPI：
　　publicinterfaceMiddlewareAPI{
　　void define(String specName， ECSpec spec);
　　void undefine(String specName);
　　void subscribe(String specName， String uri);
　　void unsubscribe(String specName， String uri);
　　EPCReports poll(String specName);
　　EPCReports immediate(ECSpec spec);
　　}
　　工厂类APIFactory：
　　publicclassAPIFactory{
　　publicstaticMiddlewareAPIgetAPIInstance(){
　　}
　　}
　　API的实现类A：
　　publicclassClient{
　　publicstaticvoidmain(String[] args) {
　　MiddlewareAPI api = APIFactory.getAPIInstance();
　　api.define(a new spec， new EPCSpec());
　　}
　　}

3.3 状态模式模拟规则的状态机
　　
规则在其生命周期中拥有不同的状态，在每个状态对一系列操作都有着不同的表现，于是可以利用状态模式(state)来模拟规则的状态机，将不同状态的不同表现作为可变化因素封装起来，参见代码示例。

　　规则状态接口ECState：
　　publicinterfaceECState{
　　voidsubscribe(StringspecName，String uri);
　　voidunsubscribe(StringspecName，String uri);
　　EPCReportspoll(StringspecName);
　　}
　　未被请求状态类ECStateUnrequested：
　　publicclassECStateUnrequestedimplements ECState {
　　}
　　已被请求状态类ECStateRequested：
　　publicclassECStateRrequestedimplements ECState {
　　}
　　激活状态类ECStateActive：
　　publicclassECStateActiveimplements ECState {
　　}
　　规则类ECSpec：
　　publicclassECSpec{
　　privateECStatestate;
　　publicECStategetState(){
　　return state;
　　}
　　publicvoidsetState(ECStatestate) {
　　this.state = state;
　　}
　　}
　　
这样，在针对规则实施相应操作的时候，就可以直接把相应操作委派给其状态属性(ECState)去做即可。比如，ECSpec的subscribe操作，只需一行代码“state.suscribe(specName， uri);”即可。其中，specName、uri为临时变量，具体取值在方法调用之前确定。
　　
由面向对象的多态性特征，根据state字段目前所指向的对象来动态确定由ECState接口的哪一个具体的实现类的代码来完成工作。ECState接口的实现类根据实际情况确定是否需要在处理过程中修改ECSpec对象的状态属性(state)，此处在应用状态模式时，需要设计多个定时器类来辅助状态机的跳转。

3.4 策略模式切换多种报告上传、命令下发方式
　　
事件周期结束之后，中间件需要组装报告上传给规则的预订者，即应用系统。上传的方式有多种，如HTTP、Socket、JMS等等。中间件的核心逻辑处理模块不应该关心具体的上传技术，相应工作应交给报告上传模块来做，核心逻辑处理模块只须完成自己的工作，然后把一定格式的数据通过报告上传模块发送，参见代码示例。

　　报告发送接口ReportSender：
　　publicinterfaceReportSender{
　　voidsendReport(ECReportsreports);
　　}
　　通过Http方式发送报告的ReportSender接口实现类ReportSenderByHttp：
　　publicclassReportSenderByHttpimplements ReportSender {
　　public void sendReport(ECReports reports) {
　　}
　　}
　　通过Socket方式发送报告的ReportSender接口实现类ReportSenderBySocket：
　　publicclassReportSenderBySocketimplements ReportSender {
　　publicvoidsendReport(ECReportsreports) {
　　}
　　}
　　通过JMS方式发送报告的ReportSender接口实现类ReportSenderByJms：
　　publicclassReportSenderByJmsimplements ReportSender {
　　publicvoidsendReport(ECReportsreports) {
　　}
　　}
　　报告发送示例客户端类
　　SendReportWorker：
　　publicclassSendReportWorker{
　　privateReportSendersender;
　　privateECReportsreports;
　　publicvoidsetReports(ECReportsreports) {
　　this.reports = reports;
　　}
　　publicstaticvoidmain(String[] args) {
　　SendReportWorker worker = new
　　SendReportWorker();
　　worker.sender.sendReport(reports);
　　}
　　publicvoidsetSender(ReportSendersender) {
　　this.sender = sender;
　　}
　　}
　　
这样，发送消息的工人类可通过设置ReportSender的实例来灵活设置其发送方式。
　　
同样，中间件的清点命令下发，即中间件与阅读器之间的接口，也存在多种方式，如Socket、SOAP等，也可采用类似的设计。

3.5 观察者模式处理上报消息
　　
阅读器的消息上报转换为消息对象，对消息对象的接收、分发可采用经典的观察者模式实现。