CN1141654C - 面向对象的系统中向二进制类增加对象服务的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在采用面向对象技术的信息处理系统里自动地把对象服务插入到二进制类的一种方法包括步骤：把类的描述登记到名服务上下文中；在名服务上下文中搜索对称为工厂的具有所需特征约束的一个类对象在该运行上下文中建立带有所需对象服务特性的一个类对象；如果原始类提供所需特性则增加一个特定对象服务特性；并且把该类对象返回给调用程序，从而该调用程序可以利用该类对象建立该类对象的多个实例。

Description

面向对象的系统中向二进制类增加 对象服务的系统和方法

本发明涉及信息处理系统、方法以及加工产品，并且更具体地涉及用于在面向对象的系统中便利代码重用的信息处理系统及方法。

现有技术中存在着许多改进面向对象的编程系统(OOPS)的技术。

下面是现有技术的一些例子。

美国专利5,093,914一般性地讲授了数字计算机所使用的一种控制面向对象的程序的执行以实现规定动作的方法，例如在执行该程序期间在一个指定的对象上调用指定的虚函数时停止该程序。

尽管该专利一般性地处理用于控制面向对象的程序的执行的方法，但是该专利既没有讲授也没有建议把对象服务自动地插入到面向对象的系统里的二进制类中去，这方面的内容正是本文参照本发明所讲授的和所要求保护的。

美国专利5,343,554讲授一种计算系统，在这种计算系统里，通过一种包括建立第一和第二类对象的进程来解决问题，其中第二类对象是外部可调用的并且外部可调用子类对象包括内部可调用子类对象的指示并包括执行该对象类，其中一个外部可调用子对象调用内部可调用子对象并响应其结果产生一个新的第一类的对象。

尽管该专利为解决问题一般性地处理包括类和子类的面向对象的系统的使用，但是该专利不象本文参照本发明所讲授的和所要求保护的那样，既没有讲授也没有建议把对象服务自动地插入到面向对象的系统里的二进制类中去。

存在着自动地增添对象服务特性的需求，例如二进制类的持续性、可恢复性、并发性和安全性。有时不能得到类的源代码用于修改。即使可得到源代码时，为了增加对象服务特性也需要大量的再编程工作。

用户应该能够在一种不增加用户类图的大小靠原始类的许多变化的方式下增加对象服务特性。用户应该能够用和查找该类时描述该类功能的限制一起的限制来规定这些目标服务特性。

面向对象的编程系统里的一个总目的是开发能够方便地重用的程序对象。

二进制代码超过源代码的重要性随重用程度而增加。面向对象的技术的一个主要目的是代码重用。对于要达到很大成功的面向对象的技术，二进制代码的重用是必不可少的。随着技术向着建立在可裁剪及可互相插入的对象格式上的应用发展，二进制代码是关键的。

对象管理组(Object Managment Group)当前正在定义一组用于称为通用对象服务(Common Object Service)的对象系统服务的接口。

本发明的一个目的是自动地把对象服务，例如持续性、并发性、可恢复性、安全性和分布性，插入到二进制对象类中。

从而，在采用面向对象的技术的信息处理系统里一种自动地把诸如持续性、并发性、可恢复性、安全性及分布性的对象服务插入到二进制类的方法包括步骤：把类的描述登记到名服务上下文中；在名服务上下文中搜索称为工厂的具有所需特征约束的一个类对象、确定该对象在预定的操作环境中是否可运行、该查找在何处排除对象服务约束，对于由该查找找到的各类，首先选择其中那些已支持该对象服务约束的类、在该运行环境中建立带有所需对象服务特性的一个类对象；如果原始类提供所需特性则增加一个特定对象服务特性；并且把该类对象返回给调用程序，从而该调用程序可以利用该类对象建立该类对象的多个实例。

本发明的优点在于，不需要为插入对象服务进行再编程工作，不需要源代码并且实际上也不要求，并且不增加用户的类图和库的复杂性和大小。

图1是用于执行本发明的方法的一个系统的方块图。

图2是一个方块图，表示支持本发明的操作系统平台和系统对象模型程序。

图3是按照本发明的方法的流程图。

图4是按照本发明的对象名服务的方块图。

图5是按照本发明的一个工厂寻找程序命名上下文例子的方块图。

图6是一个对象图，表示为了提供按照本发明的对象服务特性所使用的Before After元类。

现参见图1和图2说明信息处理系统10和本发明的操作系统环境。

信息处理系统10可以是图形工作站等，其带有一个很强的处理器12、存储系统14、系统总线16，控制显示设备20的显示子系统18、光标控制设备22和I/O控制器24，它们都和系统总线相连。图1中所示的信息处理系统10可以由周知的商用多任务操作系统如OS/2(OS/2是国际商用机器公司的注册商标)操作。在OS/2操作系统控制的许多任务之中，操作信息处理系统10由程序SOMObject执行，SOMObject是国际商用机器公司的一个商用产品。

本发明的方法和加工产品可以编入到SOMObject程序中。

对象平台支持的对象服务包括如下几种：

外表化，它是一种把数据移入或移出一个对象的技术，用途例如为跨越地址基复制对象、跨越地址基移动对象、在一个客户地址基中高速缓存一个对象、跨越地址基传送一个对象的值或者存储和恢复对象的持续状态；

持续性允许把对象状态存储在诸如数据库或文件系统的数据存储机构中。

对象事务服务在可恢复对象之间提供双相委托协调，这里事务服务负责在一个调用程序和一个被调程序之间传送事务语境上下文、可靠地接受了恢复资源的登记并且协调双相委托；

并发性服务提供一个锁定管理程序，它控制代表事务或线索的锁定，在处理事务锁定时并发性处理嵌套事务的锁定继承并且在锁定争用的瓶颈处支持应用的显式锁定和显式解锁。

对象名服务(见图4)允许借助和人友好的名字把一个对象约束到一个目录(命名上下文)中去；

对象名服务的一个特殊情况是工厂寻找程序(见图5)，其中可以把类描述和描述类的特征一起约束到一个目录上，描述类的特征包括：功能特性、类库、成本、指令集类型等。

  为了支持二进制类的重用，必须说明下述两类人之间的合同：

·对象提供者设计类外部接口、实现它的方法并且把它包装为包括

  其外部接口的IDL(接口定义语言)描述和包含其二进制代码的

  DLL(动态链路库)的一个产品。

  对象消费者购买上述二进制对象并且为了在自己的应用中使用它

  对它进行修改。这包括，除了别的事情之外，增加任何必需的对

  象服务。

对象服务是由对象平台(即，SOM)支持的。但是，二进制类必须和对象平台合作以能把这些对象服务应用到二进制类。这需要对象提供者和消费者双方都做一些工作。本发明使需要由这两种人所做的工作为最小。

  按照本发明，对象提供者在二进制IDL和DLL中增添下述内容：

·对象的一种外部数据模式，它包括为使对象的方法正常工作所需

  的所有数据的外部视图。

·对对象移出和移入数据的externalize_to_stream()法(对

  流的外部化法)及internalize_from_stream()法(从流的内部

  化法)。

这用于和Externalization Service(外表化服务)一起进行移动或复制对象、把一个对象超高缓存到一个客户地址空间中、传送一个对象的值、从一个数据存储中存储/恢复一个对象的持续状态、对象查询、对象可恢复性、对象的初始化、对象的导出/导入以及其它的对象服务。

对象提供者还可以提供一种检查对象的一致性的方法，在事务委托进程中调用这个方法。通常对象提供者不做提供对象服务之外的任何事情。

按照本发明，对象消费者要求对象平台为二进制类增添各种对象服务、产生更精确的适于对象消费者应用的新类。为便利对象服务而对二进制类的增强包括下述内容：

·使得该对象是可恢复的，从而它可以参与涉及多个可恢复对象的

  由Transaction Service(事务服务)双相委托进程协调的一个事

  务。这包括借助一种前置方法里的Transaction Service的事务管

  理程序登记该对象。

·使得该对象并发，从而该对象的多用户可以正确地串行。这涉及

  利用一种前置方法里的Concurrency Service(并发服务)得到

  该对象的锁定。

·使得该对象持续，从而可以用一种前置方法在委托时把该对象的

  状态保存到一种数据存储中并且以后把它恢复到原有的地方。如

  果存储该对象的数据处存在数据库模式，对象消费者提供该对象

  的外部数据模式和该数据库模式之间的模式变换。

·使得该对象安全，从而可以加强对象/方法颗粒性访问控制。这涉

  及到一种前置方法中的检验访问控制。

在本文中提供抽象数据类型的实体被称作类，通常，期望类提供者将在不关心对象服务的情况下构造类。当用户希望得到一个类的一个实例时，所需服务的组合规定。从原始类构造一个新的二进制类，这增加了所需的对象服务。

按照本发明为完成对象服务的自动插入采用了两种机制。

首先，通过把一个原始类和一个提供附加功能的特殊类相混合建立一个新类(子类)。

接着，Before After元类(见图6)在原始类的方法的前面和后面各插入一个方法。有关Before After元类的进一步说明可在OOPSLA94中发表的Forman、Danforth和Madduri的论文“Composition ofBefore/After metaclass SOM”中找到。该论文这里作为本文的参考文献。

做为一个例子，如果一个用户希望得到类A的并发的、持续的和可恢复的版本，对于类A的各个原始方法需要增加下述内容：

1.确保锁定该对象的前置方法；

2.确保借助事务管理程序把该对象登记为一个可恢复资源的前置方法；

3.确保当对象的状态是过时时将该状态从该对象的数据存储中装入的前置方法

如果可以得到指示该方法是否是只读的信息，上面标明的各种前置方法可以被优化。同样还必须增加下述方法：

4.预准备：把该对象的状态存储在它的数据存储里。

5.准备：调用该对象的用来检验完整性约束的方法。

6.委托：把该对象的状态标记为过时的并且释放锁定。

7.退出：把该对象的状态标记为过时的并且释放锁定。

当在用于工厂的Name Service(NS、名服务)的ExtendedNamingContext(ENC、扩充命名上下文)中找到一个工厂时，被规定为谓词的一部分的对象服务约束是：

名：persistent(持续)

值：指示该对象是否应该持续的一个布尔值，它意味着该对象的状态可以被保存并且在以后即使该对象的服务器离开仍能够把该对象带回到原来的地方。

名：PO

值：如果persistent＝TRUE，一个布尔值指示是否需要PersistenObject(PO)接口。

名：recoverable(可恢复性)

值：指示该对象是否可恢复的一个布尔值，它意味着它可以参与事务的双相委托。

名：concurrent(并发性)

值：指示该对象是否被锁定的一个布尔值。

名：secure(安全性)

值：指示该对象是否被存取控制检验保护的一个布尔值。

名：caching(超高速缓存性)

值：指示该对象的状态是否可以超高速缓存到它的ORB代理的一个布尔值。

当在一个用于单类工厂的NS ENC中找到一个工厂时，被规定为是谓词的一部分的位置约束是：

名：InstanceManager(实例管理者)

值：该对象的看管者，它提供该对象的标识、它的激活、在存储器里的超高速缓存等等。

对象上的一个IDL操作是否能够更新该对象的持续性状态的有关信息可以允许极大地优化持续性、并发性控制和可恢复性的一些实些。对于持续性，  它可以用于确定该方法是否将使该对象的持续性状态不再和其数据存储中的持续性状态同步。对于并发性，它可以用于确定是否在允许执行该操作之前得到读锁定或写锁定。对于恢复性，它可以用于确定是否在允许执行该操作之前进行对象的状态的复制。该信息应该存储在IR里。每个IDL操作的选项：

名：CONST

值：指示该操作能否更新该对象的状态的一个布尔值。其缺省值是FALSE(可以更新)。该信息应该存储在IR里。

现在参照图3说明按照本发明的方法。

在名服务(NS)上下文中登记类描述。该描述典型地包括类功能的描述如音箱驱动器、它的特性例如输出频率为10cps、它的成本、已经支持哪些对象服务特性、它的编译用于哪种类型的处理器如Intel X86以及它的装入模块所有的文件名。

接着，对于一个具有所需特征约束的工厂，例如一种可提供输出频率小于20cps和成本小于5.00美元的音箱驱动器，进行名服务上下文搜索。该搜索还应该包括确定该对象是否能够在对象的InstanceManager留存的计算机上运行，例如Intel X86二进制。诸如持续性和可恢复性的对象服务约束应该从该搜索中排除。

对于在上述搜索中找到的各个类，首先选择出那些已支持对象服务约束的类。接着，在一个所需的服务器中创造一个带有诸如持续性和可恢复性的所需对象服务特性的类对象。如果在原始类中具有一个特定的对象服务特性，不进行何动作，但是，如果不具备该特性，则把它增添到新的类对象上。

最后，把新的类对象返回给调用程序，然后调用程序可以利用它建立该类的多个实例。

通过混合原始类和新建立的类可以提供许多对象服务特性。利用运行期继承，原始类的实现可以由新建立的类替换。可以以一种对用户透明的方式完成具有所需特征的新的类对象的建立。

可以通过采用图6中所示的Before After元类提供许多OS特性。元类可以建成为Beforu Aftar的子类，其中替换了前置、方法和后置方法、带有这种新元类的类在该类的各个方法的前面和后面执行该前置方法和该后置方法。一个单个前置/后置方法对是通过一个描述增加哪些对象服务的应用对象驱动的。

对于不支持继承和前/后元类的对象系统，可以替代地自动构造授权(delegate)类。授权类的实例对象引用原始类的实例对象。授权类具有上面所说明的相同的增添的附加方法(如，预准备、准备、委托、退出)。授权类也支持原始类的所有操作，但按以下方式实现各方法：

DelegateClass：：methodA(…){

before method work；

OriginalClass_instance_object→methodA(…)；

after method work；

}

应该理解尽管本文中出于示意的目的对本发明的具体实施例进行了说明，在不违背本发明的精神和范围的前提下可以进行不同的修改。

因此，本发明的范围只受到下述权利要求及它们的等效要求的约束。

Claims (8)

1.一种用于在采用面向对象技术的信息处理系统中自动地在二进制类中插入对象服务的方法，该方法包括步骤：

把第一个类的描述登记到名服务上下文中；

在名服务上下文中搜索一个称为工厂的类对象；

建立具有一个或多个对象服务特性的一个第二类对象；

如果该第一类不具备所需的特性则对该第二类对象增添一个或多个对象服务特性；以及

把该第二类对象返回给调用程序。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述搜索步骤进而包括下述步骤：

识别对象特征的约束；

确定该对象在一个预定的操作环境中是否是可运行的；

对搜索中找到的各类排除对象服务约束；以及

选择那些支持已识别对象特征约束的类。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于进而包括下述步骤：

建立一个包括一种前置方法的类；

在所述第二类对象上执行所述的前置方法。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于进而包括下述步骤：

建立一个包括一种前置方法和后置方示的类；

在所述第二类对象上执行所述前置方法和后置方法。

5.一种用于在采用面向对象技术的信息处理系统中自动地在二进制类中插入对象服务的装置，其特征在于包括：

用于把一个第一类的描述登记到名服务上下文中的装置；

用于在名服务上下文中搜索一个称为工厂的类对象的装置；

用于建立具有一个或多个对象服务特性的一个第二类对象的装置；

用于在该第一类不具备所需的特性时对该第二类对象增添一个或多个对象服务特性的装置；以及

用于把该第二类对象返回给调用程序的装置。

6.按照权利要求5的装置，其特征在于所述搜索装置进而包括：

用于识别对象特征的约束的装置；

用于确定该对象是否可以在一个预定的操作环境中运行的装置；

用于对该搜索中找到的各类排除对象服务约束的装置；  以及

用于选择那些支持已识别对象特征约束的类的装置。

7.按照权利要求5的装置，其特征在于进而包括：

用于建立一个包括一种前置方法的类的装置；

用于在所述第二类对象上执行所述前置方法的装置。

8.按照权利要求5的装置，其特征在于进而包括：

用于建立一个包括一种或多种前置方法和后置方法的类的装置；

用于在所述第二类对象上执行所述一种或多种前置方法和后置方法的装置。

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