作者：毛一梅 乐嘉锦 徐建平
[摘要] web服务技术已被电子商务企业广泛接受和认同，然而，在业务过程处理中，通常需要按照一定的粒度，将多个web服务根据特定的应用背景和需求进行合理的组合，以便实现完整的业务过程。本文主要研究基于本体的web组合服务的合成建模及接口集成的技术，介绍该技术在电子商务中应用的基本思想，并根据具体的案例提出了web组合服务的实施方案。[关键词] 电子商务 web服务 web组合服务 合成建模
在电子商务中，具有良好封闭性、松散耦合和高度可集成等特点的web服务技术深受企业的青睐，但是单一的web服务功能毕竟简单、有限，难以满足某些实际应用的需要，人们开始关注web服务的组合问题，本文主要研究基于本体的web组合服务的合成建模及接口集成的技术在电子商务中的应用，分析了具体的案例，提出了web组合服务的实施方案。
一、web服务的组合
1.概述
web服务的组合就是通过合成不同提供者提供的原子web服务或组合服务来为用户提供增值的服务。目前，有许多著名公司的商务套件产品都开始支持web服务及其组合的应用。服务的组合中如何建模是组合成败的关键之一。
2.本体建模
在web服务的合成中，本体建模的优劣直接影响到组合服务的效果。本体建模分为二个部分：输入输出参数建模和web服务合成建模。
(1)输入输出参数建模
输入输出参数进行建模分收集属性和构建抽象属性二个步骤。收集属性就是根据现有的web服务的输入输出参数来进行属性的选取；构建抽象属性是根据实际情况对收集到的属性和web服务中已有的类进行分类和抽象，构建基本类和抽象类。在本体中可以有两个基本的关系——sub-class-of和part-of：
sub-class-of：a “sub-class-of” b，表示a是b的子类。这里的a和b只能是抽象类。sub-class-of具有传递性，即a “sub-class-of” b，b“sub-class-of”c意味着a“sub-class-of”c。
part-of：a“part-of”b表示a是b的一个元素。这里的a可以是基本类或抽象类，也可以是一个集合；而b只能为集合或者抽象类。part-of也具有传递性。
可以由sub-class-of和part-of定义一个关系：a“semi-part of”b。
定义1 假设有两个集合a、b，如果对于a中任意一个元素α，总能在b中找到一个元素β，使α、β满足关系：α“part of”β或α=β或α“sub-class-of” β，则a“semi-part of”b。
(2)web服务合成建模
通过把web服务转化为本体中的属性，并定义属性之间的关系来完成建模。
定义2 对于，我们把wsi作为本体中的一个属性pi，其中pi的定义域是pdi，值域为,。
把web服务转化为属性之后，即可通过定义属性间的关系对web服务之间的关系进行描述。
定义3 假设有两个属性pi，pj，对于，如果，就有，则pj“semantic-equal”pi。其中表示i的属性pi取值为j，即i，j满足关系pi。
由“semantic-equal”定义可知，属性pj的语义包含pi的语义。如果能够根据web服务建立这种关系，我们就能由这种关系来判断web服务的语义包含问题。
定理1 假设所产生的属性为所产生的属性为pj。pj“semantic-equal”pi，当且仅当 ，如果满足wsi，就有满足wsj（其中in+1,…in+r可以取任意值）。
证明：充分性:，因为,所以，应该有这样的形式，。假设，满足wsi的输入输出为(i',j')，则j'一定具有形式满足wsi，所以(i, j)也满足wsj。因此i,j满足，即pj“semantic-equal”pi。
必要性:满足wsi，所以，i,j应有形式i=(i1,…,in)，j=(o1,…,on)，且。假设i'=(i1,…,in,in+1,…in+r)，j'=(o1,o2,…,on-m)，其中(in+1,…in+r)可以取任意值。因为pdi(i1,i2,…,in)，pri(o1,o2,…,on)，所以，i'pdi，j'pri;因为(i,j)pi，所以(i',j')pi;因为pj“semantic-equal”pi，所以(i',j')pj，即(i',j')满足wsj。
可以由定理1推出定理2。
定理2 假设wsi(i，o)，wsj(i'，o')所产生的属性分别为pi，pj，如果i“semi-part-of” i'，o'“semi-part-of”o，且对于满足wsi的任意一组输入输出都满足wsj，则有pj“semantic-equal” pi。
定理1与定理2表明如果用户期望的web服务是wsj(i1,i2,…,in,in+1,…, in+r,o1,o2,…,on-m)，通过合成得到这样一个web服务：wsi(i1,i2,…,in,o1,o2,…,on)，则它的每一组输入输出都能满足的wsj要求，因此它能够根据提供的输入来获得用户期望的输出，即在本体中如果用户要求的web服务对应的属性为pj，只需找到与pj有semantic-equal关系的属性pi进行合成。
上述思想提出了在输入输出参数语义和web服务语义上满足用户需求的合成目标。但web服务的语义分解很难实现，可以通过引入另一种“semi-semantic-equal”关系将上述关系弱化。
定义4 设有两个属性pi,pj，对于i,j，如果ipdi，jpri，就有ipdj，jprj，则pi“semi-semantic-equal”pj。
定理3 假设n>m≥0，r≥0，对于wsi(i1,i2,…,in,o1,o2,…,on)，wsj(i1,i2,…,in,in+1,…,in+r,o1,o2,…,on,on-m)所产生的属性分别为pi，pj，pj“semi-semantic-equal”pi。
证明：i,j，假设i,j满足属性pj，则有ipdj，jpri。由定义1可知，pdj(i1,i2,…,in,in+1,…,in+r)，prj(o1,o2,…,on-m),因为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。
同样可由定理3推得定理4。
定理4 假设wsi(i,o)，wsj(i',o')所产生的属性分别为pi，pj，如果i“semi-part-of”i'，o“semi-part-of”o'，则有pj“semi-semantic-equal”pi。
上述定理表明，如果用户要求的web服务对应的属性为pj，只需找到与pj有“semi-semantic-equal”pi关系的属性pi的合成方案即可。
3.基于本体的接口合成
web服务wsi(i1,i2,…,in,…,in+r,o1,o2,…,on+r)要求其后续的web服务wsn的输入是o1,o2,…,on+r，即wsn(o1,o2,…,on+r,…)，如果存在这样的web服务wsj(o1,o2,…,on,…)，则可用wsj来代替wsn作为wsi的后续，根据定理3，需要在本体中找到与wsn对应pn具有“semi-semantic-equal”关系的属性pj。我们首先由用户提供的输入产生wsn，然后根据wsn在本体中产生一个对应的虚拟属性pn，然后查找与pn存在“semi-semantic-equal”关系的属性pj，pj对应的web服务就是所需要的后继web服务。反复迭代，直到最后一个web服务的输出满足用户的需要为止。
二、应用实例
某饮料公司网站搞一个促销活动，其内容主要是在规定促销期间让客户在生日时能收到生日礼物，因而需要了解顾客的信息，然后根据顾客的爱好来确定礼物，并配以适当的饮料，从而联络商家与客户的感情，提高客户的忠诚度。有以下几个现成的web服务可以使用：
> getcustomer (idcard,name,customerbirthday,hobbies)
> getperson (idcard,cname,birthday,habit)
> getfavoritecommodity(hobbies,commodity,price)
> getsuitabledrink (commodity, drink)
> getdrink (supply, drink,price)
由于上述这些web服务在跨系统的、异构的平台运行，要进行二次开发难度较大，且这种促销活动只是在一段内时间进行，开发新系统的利用率也不高，因此，我们可以利用现有的web服务进行合成形成一个web组合服务来完成上述查询。
输入输出建模。收集基本类属性，消除其中的同名异义和异名同义现象；构建抽象类，从customer的各种属性构建customer类，根据已有的commodity，drink来构建commodity，drink类，考虑到commodity和drink都属于可消费品，建立一个更抽象的类consumable，如图1所示。
图1 抽象类和基本类
图2 本体建模
根据前面所阐述的建模方法，针对本案例有本体建模表示图2，其中六边形表示由web服务转化的属性，它与类的连接表示属性的定义域、值域，也就是web服务的输入输出。图3描述了饮料公司查询顾客信息时可能的web服务接口的合成，六边形表示候选的web服务，其上的圆角矩形表示其输入或输出类型。
图3 合成图
三、结束语
本文提出了在电子商务中利用现有的web服务来实现web组合服务的方案，介绍了本体建模的基本思想，并通过具体案例详细介绍了一种动态、自动的web服务合成方法。我们根据此方案编制了一个模拟系统，经初步测试其功能基本符合要求，但当数据量比较大时其运行速度还有待进一步提高。
参考文献:
[1] j. rosenberg, the critical need for monitoring and analysis, [j] web services journal 3 (2003) (11)
[2] bea, ibm, and microsoft (2003) business process execution language for web services (bpel4ws). [r]
[3]顾宁刘家茂柴晓路编著:《web services 原理与研发实践》[m].机械工业出版社，2006
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