Ｗｅｂ服務組合技術在電子商務中的應用

[摘要] Web服務技術已被電子商務企業廣泛接受和認同，然而，在業務過程處理中，通常需要按照一定的粒度，將多個Web服務根據特定的應用背景和需求進行合理的組合，以便實現完整的業務過程。本文主要研究基于本體的Web組合服務的合成建模及接口集成的技術，介紹該技術在電子商務中應用的基本思想，并根據具體的案例提出了Web組合服務的實施方案。

[關鍵詞] 電子商務 Web服務 Web組合服務 合成建模

在電子商務中，具有良好封閉性、松散耦合和高度可集成等特點的Web服務技術深受企業的青睞，但是單一的Web服務功能畢竟簡單、有限，難以滿足某些實際應用的需要，人們開始關注Web服務的組合問題，本文主要研究基于本體的Web組合服務的合成建模及接口集成的技術在電子商務中的應用，分析了具體的案例，提出了Web組合服務的實施方案。

一、Web服務的組合

1.概述

Web服務的組合就是通過合成不同提供者提供的原子Web服務或組合服務來為用戶提供增值的服務。目前，有許多著名公司的商務套件產品都開始支持Web服務及其組合的應用。Web服務的組合中如何建模是組合成敗的關鍵之一。

2.本體建模

在Web服務的合成中，本體建模的優劣直接影響到組合服務的效果。本體建模分為二個部分：輸入輸出參數建模和Web服務合成建模。

(1)輸入輸出參數建模

輸入輸出參數進行建模分收集屬性和構建抽象屬性二個步驟。收集屬性就是根據現有的Web服務的輸入輸出參數來進行屬性的選?。粯嫿ǔ橄髮傩允歉鶕嶋H情況對收集到的屬性和Web服務中已有的類進行分類和抽象，構建基本類和抽象類。在本體中可以有兩個基本的關系——sub-class-of和part-of：

sub-class-of：A “sub-class-of” B，表示A是B的子類。這里的A和B只能是抽象類。sub-class-of具有傳遞性，即A “sub-class-of” B，B“sub-class-of”C意味著A“sub-class-of”C。

part-of：A“part-of”B表示A是B的一個元素。這里的A可以是基本類或抽象類，也可以是一個集合；而B只能為集合或者抽象類。part-of也具有傳遞性。

可以由sub-class-of和part-of定義一個關系：A“semi-part of”B。

定義1 假設有兩個集合A、B，如果對于A中任意一個元素α，總能在B中找到一個元素β，使α、β滿足關系：α“part of”β或α=β或α“sub-class-of” β，則A“semi-part of”B。

(2)Web服務合成建模

通過把Web服務轉化為本體中的屬性，并定義屬性之間的關系來完成建模。

定義2 對于，我們把WSi作為本體中的一個屬性Pi，其中Pi的定義域是PDi，值域為，。

把Web服務轉化為屬性之后，即可通過定義屬性間的關系對Web服務之間的關系進行描述。

定義3 假設有兩個屬性Pi，Pj，對于，如果，就有，則Pj“semantic-equal”Pi。其中表示i的屬性Pi取值為j，即i，j滿足關系Pi。

由“semantic-equal”定義可知，屬性Pj的語義包含Pi的語義。如果能夠根據Web服務建立這種關系，我們就能由這種關系來判斷Web服務的語義包含問題。

定理1 假設所產生的屬性為所產生的屬性為Pj。Pj“semantic-equal”Pi，當且僅當 ，如果滿足WSi，就有滿足WSj（其中in+1，…in+r可以取任意值）。

證明：充分性:，因為，所以，應該有這樣的形式，。假設，滿足WSi的輸入輸出為(i'，j')，則j'一定具有形式滿足WSi，所以(i， j)也滿足WSj。因此i，j滿足，即Pj“semantic-equal”Pi。

必要性:滿足WSi，所以，i，j應有形式i=(i1，…，in)，j=(o1，…，on)，且。假設i'=(i1，…，in，in+1，…in+r)，j'=(o1，o2，…，on-m)，其中(in+1，…in+r)可以取任意值。因為PDi(I1，I2，…，In)，PRi(O1，O2，…，On)，所以，i'PDi，j'PRi;因為(i，j)Pi，所以(i'，j')Pi;因為Pj“semantic-equal”Pi，所以(i'，j')Pj，即(i'，j')滿足WSj。

可以由定理1推出定理2。

定理2 假設WSi(I，O)，WSj(I'，O')所產生的屬性分別為Pi，Pj，如果I“semi-part-of” I'，O'“semi-part-of”O，且對于滿足WSi的任意一組輸入輸出都滿足WSj，則有Pj“semantic-equal” Pi。

定理1與定理2表明如果用戶期望的Web服務是WSj(I1，I2，…，In，In+1，…， In+r，O1，O2，…，On-m)，通過合成得到這樣一個Web服務：WSi(I1，I2，…，In，O1，O2，…，On)，則它的每一組輸入輸出都能滿足的WSj要求，因此它能夠根據提供的輸入來獲得用戶期望的輸出，即在本體中如果用戶要求的Web服務對應的屬性為Pj，只需找到與Pj有semantic-equal關系的屬性Pi進行合成。

上述思想提出了在輸入輸出參數語義和Web服務語義上滿足用戶需求的合成目標。但Web服務的語義分解很難實現，可以通過引入另一種“semi-semantic-equal”關系將上述關系弱化。

定義4 設有兩個屬性Pi，Pj，對于i，j，如果iPDi，jPRi，就有iPDj，jPRj，則Pi“semi-semantic-equal”Pj。

定理3 假設n>m≥0，r≥0，對于WSi(I1，I2，…，In，O1，O2，…，On)，WSj(I1，I2，…，In，In+1，…，In+r，O1，O2，…，On，On-m)所產生的屬性分別為Pi，Pj，Pj“semi-semantic-equal”Pi。

證明：i，j，假設i，j滿足屬性Pj，則有iPDj，jPRi。由定義1可知，PDj(I1，I2，…，In，In+1，…，In+r)，PRj(O1，O2，…，On-m)，因為PDi(I1，I2，…，In)，PRi(O1，O2，…，On)，所以PDjPDi，PRjPRi。即PDj(I1，I2，…，In)，PRj(O1，O2，…，On)，所以iPDi，jPRi，即Pj“semi-semantic-equal”Pi。

同樣可由定理3推得定理4。

定理4 假設WSi(I，O)，WSj(I'，O')所產生的屬性分別為Pi，Pj，如果I“semi-part-of”I'，O“semi-part-of”O'，則有Pj“semi-semantic-equal”Pi。

上述定理表明，如果用戶要求的Web服務對應的屬性為Pj，只需找到與Pj有“semi-semantic-equal”Pi關系的屬性Pi的合成方案即可。

3.基于本體的接口合成

Web服務WSi(I1，I2，…，In，…，In+r，O1，O2，…，On+r)要求其后續的Web服務WSn的輸入是O1，O2，…，On+r，即WSn(O1，O2，…，On+r，…)，如果存在這樣的Web服務WSj(O1，O2，…，On，…)，則可用WSj來代替WSn作為WSi的后續，根據定理3，需要在本體中找到與WSn對應Pn具有“semi-semantic-equal”關系的屬性Pj。我們首先由用戶提供的輸入產生WSn，然后根據WSn在本體中產生一個對應的虛擬屬性Pn，然后查找與Pn存在“semi-semantic-equal”關系的屬性Pj，Pj對應的Web服務就是所需要的后繼Web服務。反復迭代，直到最后一個Web服務的輸出滿足用戶的需要為止。

二、應用實例

某飲料公司網站搞一個促銷活動，其內容主要是在規定促銷期間讓客戶在生日時能收到生日禮物，因而需要了解顧客的信息，然后根據顧客的愛好來確定禮物，并配以適當的飲料，從而聯絡商家與客戶的感情，提高客戶的忠誠度。有以下幾個現成的Web服務可以使用：

> GetCustomer (IDCard，Name，CustomerBirthday，Hobbies)

> GetPerson (IDCard，CName，Birthday，Habit)

> GetFavoriteCommodity(Hobbies，Commodity，Price)

> GetSuitableDrink (Commodity， Drink)

> GetDrink (Supply， Drink，Price)

由于上述這些Web服務在跨系統的、異構的平臺運行，要進行二次開發難度較大，且這種促銷活動只是在一段內時間進行，開發新系統的利用率也不高，因此，我們可以利用現有的Web服務進行合成形成一個Web組合服務來完成上述查詢。

輸入輸出建模。收集基本類屬性，消除其中的同名異義和異名同義現象；構建抽象類，從Customer的各種屬性構建Customer類，根據已有的Commodity，Drink來構建Commodity，Drink類，考慮到Commodity和Drink都屬于可消費品，建立一個更抽象的類Consumable，如圖1所示。

圖1 抽象類和基本類

圖2 本體建模

根據前面所闡述的建模方法，針對本案例有本體建模表示圖2，其中六邊形表示由Web服務轉化的屬性，它與類的連接表示屬性的定義域、值域，也就是Web服務的輸入輸出。圖3描述了飲料公司查詢顧客信息時可能的Web服務接口的合成，六邊形表示候選的Web服務，其上的圓角矩形表示其輸入或輸出類型。

圖3 合成圖

三、結束語

本文提出了在電子商務中利用現有的Web服務來實現Web組合服務的方案，介紹了本體建模的基本思想，并通過具體案例詳細介紹了一種動態、自動的Web服務合成方法。我們根據此方案編制了一個模擬系統，經初步測試其功能基本符合要求，但當數據量比較大時其運行速度還有待進一步提高。

參考文獻:

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[3]顧寧劉家茂柴曉路編著:《Web Services 原理與研發實踐》[M].機械工業出版社，2006

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。