【网络】WebService到底是什么？

一、序言

  大家或多或少都听过WebService（Web服务），有一段时间很多计算机期刊、书籍和网站都大肆的提及和宣传WebService技术，其中不乏很多吹嘘和做广告的成分。但是不得不承认的是WebService真的是一门新兴和有前途的技术，那么WebService到底是什么？何时应该用？

   当前的应用程序开发逐步的呈现了两种迥然不同的倾向：一种是基于浏览器的瘦客户端应用程序，一种是基于浏览器的富客户端应用程序（RIA），当然后一种技术相对来说更加的时髦一些（如现在很流行的Html5技术），这里主要讲前者。

   基于浏览器的瘦客户端应用程序并不是因为瘦客户能够提供更好的用户界面，而是因为它能够避免花在桌面应用程序发布上的高成本。发布桌面应用程序成本很高，一半是因为应用程序安装和配置的问题，另一半是因为客户和服务器之间通信的问题。传统的Windows富客户应用程序使用DCOM来与服务器进行通信和调用远程对象。配置好DCOM使其在一个大型的网络中正常工作将是一个极富挑战性的工作，同时也是许多IT工程师的噩梦。事实上，许多IT工程师宁愿忍受浏览器所带来的功能限制，也不愿在局域网上去运行一个DCOM。关于客户端与服务器的通信问题，一个完美的解决方法是使用HTTP协议来通信。这是因为任何运行Web浏览器的机器都在使用HTTP协议。同时，当前许多防火墙也配置为只允许HTTP连接。许多商用程序还面临另一个问题，那就是与其他程序的互操作性。如果所有的应用程序都是使用COM或.NET语言写的，并且都运行在Windows平台上，那就天下太平了。然而，事实上大多数商业数据仍然在大型主机上以非关系文件(VSAM)的形式存放，并由COBOL语言编写的大型机程序访问。而且，目前还有很多商用程序继续在使用C++、Java、Visual Basic和其他各种各样的语言编写。现在，除了最简单的程序之外，所有的应用程序都需要与运行在其他异构平台上的应用程序集成并进行数据交换。这样的任务通常都是由特殊的方法，如文件传输和分析，消息队列，还有仅适用于某些情况的的API，如IBM的高级程序到程序交流(APPC)等来完成的。在以前，没有一个应用程序通信标准，是独立于平台、组建模型和编程语言的。只有通过Web Service，客户端和服务器才能够自由的用HTTP进行通信，不论两个程序的平台和编程语言是什么。

 

二、WebService到底是什么？

   一言以蔽之：WebService是一种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术。

   所谓跨编程语言和跨操作平台，就是说服务端程序采用java编写，客户端程序则可以采用其他编程语言编写，反之亦然！跨操作系统平台则是指服务端程序和客户端程序可以在不同的操作系统上运行。

    所谓远程调用，就是一台计算机a上的一个程序可以调用到另外一台计算机b上的一个对象的方法，譬如，银联提供给商场的pos刷卡系统，商场的POS机转账调用的转账方法的代码其实是跑在银行服务器上。再比如，amazon，天气预报系统，淘宝网，校内网，百度等把自己的系统服务以webservice服务的形式暴露出来，让第三方网站和程序可以调用这些服务功能，这样扩展了自己系统的市场占有率，往大的概念上吹，就是所谓的SOA应用。

   其实可以从多个角度来理解WebService，从表面上看，WebService就是一个应用程序向外界暴露出一个能通过Web进行调用的API，也就是说能用编程的方法通过Web来调用这个应用程序。我们把调用这个WebService的应用程序叫做客户端，而把提供这个WebService的应用程序叫做服务端。从深层次看，WebService是建立可互操作的分布式应用程序的新平台，是一个平台，是一套标准。它定义了应用程序如何在Web上实现互操作性，你可以用任何你喜欢的语言，在任何你喜欢的平台上写Web service ，只要我们可以通过Web service标准对这些服务进行查询和访问。 

   WebService平台需要一套协议来实现分布式应用程序的创建。任何平台都有它的数据表示方法和类型系统。要实现互操作性，WebService平台必须提供一套标准的类型系统，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统。Web service平台必须提供一种标准来描述Web service，让客户可以得到足够的信息来调用这个Web service。最后，我们还必须有一种方法来对这个Web service进行远程调用,这种方法实际是一种远程过程调用协议(RPC)。为了达到互操作性，这种RPC协议还必须与平台和编程语言无关。

 

三、WebService平台技术

  XML+XSD,SOAP,WSDL和UDDI就是构成WebService平台的几大技术。

XML+XSD：

  WebService采用HTTP协议传输数据，采用XML格式封装数据（即XML中说明调用远程服务对象的哪个方法，传递的参数是什么，以及服务对象的返回结果是什么）。XML是WebService平台中表示数据的格式。除了易于建立和易于分析外，XML主要的优点在于它既是平台无关的，又是厂商无关的。无关性是比技术优越性更重要的：软件厂商是不会选择一个由竞争对手所发明的技术的。 

  XML解决了数据表示的问题，但它没有定义一套标准的数据类型，更没有说怎么去扩展这套数据类型。例如，整形数到底代表什么？16位，32位，64位？这些细节对实现互操作性很重要。XML Schema(XSD)就是专门解决这个问题的一套标准。它定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。WebService平台就是用XSD来作为其数据类型系统的。当你用某种语言(如VB.NET或C#)来构造一个Web service时，为了符合WebService标准，所有你使用的数据类型都必须被转换为XSD类型。你用的工具可能已经自动帮你完成了这个转换，但你很可能会根据你的需要修改一下转换过程。

SOAP：

   WebService通过HTTP协议发送请求和接收结果时，发送的请求内容和结果内容都采用XML格式封装，并增加了一些特定的HTTP消息头，以说明HTTP消息的内容格式，这些特定的HTTP消息头和XML内容格式就是SOAP协议。SOAP提供了标准的RPC方法来调用Web Service。

  SOAP协议 = HTTP协议 + XML数据格式

  SOAP协议定义了SOAP消息的格式，SOAP协议是基于HTTP协议的，SOAP也是基于XML和XSD的，XML是SOAP的数据编码方式。打个比喻：HTTP就是普通公路，XML就是中间的绿色隔离带和两边的防护栏，SOAP就是普通公路经过加隔离带和防护栏改造过的高速公路。

WSDL：

   好比我们去商店买东西，首先要知道商店里有什么东西可买，然后再来购买，商家的做法就是张贴广告海报。 WebService也一样，WebService客户端要调用一个WebService服务，首先要有知道这个服务的地址在哪，以及这个服务里有什么方法可以调用，所以，WebService务器端首先要通过一个WSDL文件来说明自己家里有啥服务可以对外调用，服务是什么（服务中有哪些方法，方法接受的参数是什么，返回值是什么），服务的网络地址用哪个url地址表示，服务通过什么方式来调用。

   WSDL(Web Services Description Language)就是这样一个基于XML的语言，用于描述Web Service及其函数、参数和返回值。它是WebService客户端和服务器端都能理解的标准格式。因为是基于XML的，所以WSDL既是机器可阅读的，又是人可阅读的，这将是一个很大的好处。一些最新的开发工具既能根据你的Web service生成WSDL文档，又能导入WSDL文档，生成调用相应WebService的代理类代码。

  WSDL文件保存在Web服务器上，通过一个url地址就可以访问到它。客户端要调用一个WebService服务之前，要知道该服务的WSDL文件的地址。WebService服务提供商可以通过两种方式来暴露它的WSDL文件地址：1.注册到UDDI服务器，以便被人查找；2.直接告诉给客户端调用者。

  UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) 是一个主要针对Web服务供应商和使用者的新项目。在用户能够调用Web服务之前，必须确定这个服务内包含哪些商务方法，找到被调用的接口定义，还要在服务端来编制软件，UDDI是一种根据描述文档来引导系统查找相应服务的机制。UDDI利用SOAP消息机制（标准的XML/HTTP）来发布，编辑，浏览以及查找注册信息。它采用XML格式来封装各种不同类型的数据，并且发送到注册中心或者由注册中心来返回需要的数据。

 

四、WebService开发

  WebService开发可以分为服务器端开发和客户端开发两个方面：

   服务端开发：把公司内部系统的业务方法发布成WebService服务，供远程合作单位和个人调用。(借助一些WebService框   架可以很轻松地把自己的业务对象发布成WebService服务，Java方面的典型WebService框架包括：axis，xfire，cxf等，java ee服务器通常也支持发布WebService服务，例如JBoss。)
   客户端开发：调用别人发布的WebService服务，大多数人从事的开发都属于这个方面，例如，调用天气预报WebService服务。（使用厂商的WSDL2Java之类的工具生成静态调用的代理类代码；使用厂商提供的客户端编程API类；使用SUN公司早期标准的jax-rpc开发包；使用SUN公司最新标准的jax-ws开发包。当然SUN已被ORACLE收购)

   WebService的工作调用原理：对客户端而言，我们给这各类WebService客户端API传递wsdl文件的url地址，这些API就会创建出底层的代理类，我调用这些代理，就可以访问到webservice服务。代理类把客户端的方法调用变成soap格式的请求数据再通过HTTP协议发出去，并把接收到的soap数据变成返回值返回。对服务端而言，各类WebService框架的本质就是一个大大的Servlet，当远程调用客户端给它通过http协议发送过来soap格式的请求数据时，它分析这个数据，就知道要调用哪个java类的哪个方法，于是去查找或创建这个对象，并调用其方法，再把方法返回的结果包装成soap格式的数据，通过http响应消息回给客户端。

五、调用原理：

Web服务有两层含义：1、是指封装成单个实体并发布到网络上的功能集合体；2、是指功能集合体被调用后所提供的服务。简单地讲，Web服务是一个URL资源，客户端可以通过编程方式请求得到它的服务，而不需要知道所请求的服务是怎样实现的，这一点与传统的分布式组件对象模型不同。

Web服务的体系结构是基于Web服务提供者、Web服务请求者、Web服务中介者三个角色和发布、发现、绑定三个动作构建的。简单地说，Web服务提供者就是Web服务的拥有者，它耐心等待为其他服务和用户提供自己已有的功能；Web服务请求者就是Web服务功能的使用者，它利用SOAP消息向Web服务提供者发送请求以获得服务;Web服务中介者的作用是把一个Web服务请求者与合适的Web服务提供者联系在一起，它充当管理者的角色，一般是UDDI。这三个角色是根据逻辑关系划分的，在实际应用中，角色之间很可能有交叉：一个Web服务既可以是Web服务提供者，也可以是Web服务请求者，或者二者兼而有之。显示了Web服务角色之间的关系:其中，“发布”是为了让用户或其他服务知道某个Web服务的存在和相关信息;“查找（发现）”是为了找到合适的Web服务;“绑定”则是在提供者与请求者之间建立某种联系。

 

图2-1 Web service的体系结构

实现一个完整的Web服务包括以下步骤：

◆ Web服务提供者设计实现Web服务，并将调试正确后的Web服务通过Web服务中介者发布，并在UDDI注册中心注册； （发布）

◆ Web服务请求者向Web服务中介者请求特定的服务，中介者根据请求查询UDDI注册中心，为请求者寻找满足请求的服务； （发现）

◆ Web服务中介者向Web服务请求者返回满足条件的Web服务描述信息，该描述信息用WSDL写成，各种支持Web服务的机器都能阅读；（发现）

◆ 利用从Web服务中介者返回的描述信息生成相应的SOAP消息，发送给Web服务提供者，以实现Web服务的调用；（绑定）

◆ Web服务提供者按SOAP消息执行相应的Web服务，并将服务结果返回给Web服务请求者。（绑定）

六、调用方式：

1. Net下采用GET/POST/SOAP方式动态调用WebService的简易灵活方法(C#)

webservice 的调用有3种方式

1). httpget 
2). httppost
3). httpsoap

soap 的优点是 可以传递结构化的 数据，而前两种不行。
btw, soap 最终也是使用 HTTP 传送 XM

七、安全：

Webservice为作为方便的服务被用广大领域使用的同时，也成为了黑客们的美食。在这里，本文将就目前对Webservice安全所能做的改进做简单介绍。

在Webservice中的安全主要分为以下三个方面。

传输      SSL/HTTPS 对连接加密，而不是传输数据

消息      数据加密(XML Encryption)   数字签名(XML-DSIG)

底层架构  利用应用服务安全机制
 
传输时的安全是最容易被加入到你的Webservice应用中的，利用现有的SSL 和HTTPS协议，就可以很容易的获得连接过程中的安全。
 
然而这种安全实现方法有两个弱点。一是它只能保证数据传输的安全，而不是数据本身的安全，数据一旦到达某地，那么就可以被任何人所查看。而在Webservice中，一份数据可能到达多个地方，而这份数据却不该被所有的接受者所查看。二是它提供的是要么全有要么全无的保护，你不能选择哪部分数据要被保护，而这种可选择性也是在Webservice中所常要用到的。
 
第二层的保护是对于消息本身的保护。你可以使用已有的XML安全扩展标准，实现数字签名的功能，从而保证你的消息是来自特定方并没有被修改过。XML文件的加密技术从更大程度上加强了Webservice的安全，它能够定制数据传输到后，能否被接受者所查看，进一步完善了传输后的安全，业界也在不断的制定Webservice的安全标准，比如SAML 和 WS-Security。
 
最后一层保护就是依靠底层架构的安全，这更多的来自于操作系统和某些中间件的保护。比如在J2EE中，主持Webservice的应用服务器。目前很多的J2EE应用服务器都支持Java Authentication and Authorization Service (JAAS)，这是最近被加入到J2SE 1.4当中的。利用主持Webservice的服务器，实现一些安全机制这是很自然的做法。另一种利用底层架构的安全方法就是，做一个独立的负责安全的服务器，Webservice的使用者和创建者都需要与之取得安全信任。

 

八、特点：

Web Service的主要目标是跨平台的可互操作性。为了实现这一目标，Web Service 完全基于XML（可扩展标记语言）、XSD（XML Schema）等独立于平台、独立于软件供应商的标准，是创建可互操作的、分布式应用程序的新平台。因此使用Web Service有许多优点:

 1、跨防火墙的通信

如果应用程序有成千上万的用户，而且分布在世界各地，那么客户端和服务器之间的通信将是一个棘手的问题。因为客户端和服务器之间通常会有防火墙或者代理服务器。传统的做法是，选择用浏览器作为客户端，写下一大堆ASP页面，把应用程序的中间层暴露给最终用户。这样做的结果是开发难度大，程序很难维护。 要是客户端代码不再如此依赖于HTML表单，客户端的编程就简单多了。如果中间层组件换成Web Service的话，就可以从用户界面直接调用中间层组件，从而省掉建立ASP页面的那一步。要调用Web Service，可以直接使用Microsoft SOAP Toolkit或.net这样的SOAP客户端，也可以使用自己开发的SOAP客户端，然后把它和应用程序连接起来。不仅缩短了开发周期，还减少了代码复杂度，并能够增强应用程序的可维护性。同时，应用程序也不再需要在每次调用中间层组件时，都跳转到相应的"结果页"。

 2、应用程序集成

企业级的应用程序开发者都知道，企业里经常都要把用不同语言写成的、在不同平台上运行的各种程序集成起来，而这种集成将花费很大的开发力量。应用程序经常需要从运行的一台主机上的程序中获取数据；或者把数据发送到主机或其它平台应用程序中去。即使在同一个平台上，不同软件厂商生产的各种软件也常常需要集成起来。通过Web Service，应用程序可以用标准的方法把功能和数据"暴露"出来，供其它应用程序使用。

XML Web services 提供了在松耦合环境中使用标准协议（HTTP、XML、SOAP 和 WSDL）交换消息的能力。消息可以是结构化的、带类型的，也可以是松散定义的。

 3、B2B的集成

B2B 指的是Business to Business，as in businesses doing business with other businesses,商家(泛指企业)对商家的电子商务，即企业与企业之间通过互联网进行产品、服务及信息的交换。通俗的说法是指进行电子商务交易的供需双方都是商家(或企业、公司)，她们使用了Internet的技术或各种商务网络平台，完成商务交易的过程。

Web Service是B2B集成成功的关键。通过Web Service，公司可以只需把关键的商务应用"暴露"给指定的供应商和客户，就可以了，Web Service运行在Internet上，在世界任何地方都可轻易实现，其运行成本就相对较低。Web Service只是B2B集成的一个关键部分，还需要许多其它的部分才能实现集成。 用Web Service来实现B2B集成的最大好处在于可以轻易实现互操作性。只要把商务逻辑"暴露"出来，成为Web Service，就可以让任何指定的合作伙伴调用这些商务逻辑，而不管他们的系统在什么平台上运行，使用什么开发语言。这样就大大减少了花在B2B集成上的时间和成本。

 4、软件和数据重用

Web Service在允许重用代码的同时，可以重用代码背后的数据。使用Web Service，再也不必像以前那样，要先从第三方购买、安装软件组件，再从应用程序中调用这些组件；只需要直接调用远端的Web Service就可以了。另一种软件重用的情况是，把好几个应用程序的功能集成起来，通过Web Service "暴露"出来，就可以非常容易地把所有这些功能都集成到你的门户站点中，为用户提供一个统一的、友好的界面。 可以在应用程序中使用第三方的Web Service 提供的功能，也可以把自己的应用程序功能通过Web Service 提供给别人。两种情况下，都可以重用代码和代码背后的数据。

从以上论述可以看出，Web Service 在通过Web进行互操作或远程调用的时候是最有用的。不过，也有一些情况，Web Service根本不能带来任何好处，Web Service有一下缺点：

1、 单机应用程序

目前，企业和个人还使用着很多桌面应用程序。其中一些只需要与本机上的其它程序通信。在这种情况下，最好就不要用Web Service，只要用本地的API就可以了。COM非常适合于在这种情况下工作，因为它既小又快。运行在同一台服务器上的服务器软件也是这样。当然Web Service 也能用在这些场合，但那样不仅消耗太大，而且不会带来任何好处。

2、 局域网的一些应用程序

在许多应用中，所有的程序都是在Windows平台下使用COM，都运行在同一个局域网上。在这些程序里，使用DCOM会比SOAP/HTTP有效得多。与此相类似，如果一个.net程序要连接到局域网上的另一个.net程序，应该使用.net Remoting。其实在.net Remoting中，也可以指定使用SOAP/HTTP来进行Web Service 调用。不过最好还是直接通过TCP进行RPC调用，那样会有效得多。

1.3、XML Web Service的应用

1.最初的 XML Web Service 通常是可以方便地并入应用程序的信息来源，如股票价格、天气预报、体育成绩等等。

2.以 XML Web Service 方式提供现有应用程序，可以构建新的、更强大的应用程序，并利用 XML Web Service 作为构造块。

例如，用户可以开发一个采购应用程序，以自动获取来自不同供应商的价格信息，从而使用户可以选择供应商，提交订单，然后跟踪货物的运输，直至收到货物。而供应商的应用程序除了在Web上提供服务外，还可以使用XML Web Service检查客户的信用、收取货款，并与货运公司办理货运手续。

 

SOAP消息格式：

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

<?xml version="1.0"?>

<soap:Envelope

xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"

soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding">

 

<soap:Header>

  <m:Trans xmlns:m="http://www.w3schools.com/transaction/"

  soap:mustUnderstand="1">234

  </m:Trans>

</soap:Header>

 

 

<soap:Body>

  <m:GetPrice xmlns:m="http://www.w3schools.com/prices">

    <m:Item>Apples</m:Item>

  </m:GetPrice>

</soap:Body>

</soap:Envelope>