（控制理论与控制工程专业论文）基于net的电力短信系统研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 电力短信系统是利用计算机技术、通信技术、网络技术，结合 电力行业的行业特征，通过短信收发的方式给电力客户提供诸如信 、息点播、停电通知、用电查询等服务的信息系统。 随着移动通信技术的飞速发展，手机( 包括小灵通) 日益普及。 短信以其方便、快捷、简洁、可记录、价格低廉等诸多优势，已成 为一种重要的通讯方式。短信的行业应用也成为一个趋势。在电力 行业，短信可以大量用于生产、服务，由于短信特有的优势及其在 电力行业广阔的应用前景，目前各电业局、供电局都在努力建设短 信系统。电力短信系统将成为9 5 5 9 8 语音服务平台的有力补充，并 为电力客户提供更方便的服务。随着电力客户手机资料的完善，电 力短信系统将逐步成为一个主要的通信与服务平台。 微软n e t 平台给短信系统开发提供了一个非常好的基础系统平 台。结合n e t 企业解决方案模式，使构建在微软n e t 体系架构下的 短信系统具有良好的扩展性、可靠性、安全性以及可管理性。 本文首先介绍了本文的研究背景，提出短信服务方式的优点，介 绍了电力短信系统的概念及其系统框架结构；然后对系统关键技术 进行研究及在电力短信系统中实现应用，包括微软n e t 框架的三层 应用解决方案和本文提出的基于反馈的线程池自适应控制管理，以 及a j a x 技术，w e bs e r v i c e 技术；第三部分根据系统需求对电力短 信系统进行分析与设计，最后给出系统实现。电力短信系统为广大 用电客户提供了更方便的服务，体现了电力系统服务为民的宗旨， 具有很大的社会效益由于其广阔的应用前景，电力短信系统将进 一步向全国推广 关键词：电力短信系统；微软n e t ；短信平台；短信服务 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t p o w e rs h o r tm e s s a g es y s t e m ( p s m s ) i sa ni n f o r m a t i o ns y s t e m w h i c hc o m b i n e st h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e r ，c o m m u n i c a t i o na n d i n t e r n e t ，a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c o fp o w e ri n d u s t r yt o p r o v i d e t h e s e r v i c e sf o rp o w e rc u s t o m e r sb yt h ew a yo fs e n d i n ga n dr e c e i v i n gs h o r t m e s s a g e s a l o n gw i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，m o b i l e t e l e p h o n e ( i n c l u d i n gp e r s o n a la c c e s sp h o n e ) i sm o r ea n dm o r ep o p u l a r s h o r tm e s s a g eb e c o m e st h ev e r yi m p o r t a n tw a yo fc o m m u n i c a t i o nw i t h i t sc o n v e n i e n c e 。i m m e d i a c y ，c o n c i s i o n ，r e c o r d a b l e ，i n e x p e n s i v e e t c t h eb u s i n e s sa p p l i c a t i o no fs h o r tm e s s a g eh a sb e c o m eas o r to ft r e n d s a tp o w e rs e c t o r ，t h ea p p l i c a t i o no fs h o r tm e s s a g ei n c l u d e sp r o d u c t i o n a n ds e r v i c e a si t ss p e c i a la d v a n t a g e sa n dw i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t ， e a c he l e c t r i cu t i l i t yb u r e a ua n dp o w e rs u p p l yb u r e a ui st r y i n gt ob u i l d s h o r tm e s s a g es y s t e m ( s m s ) t h e9 5 5 9 8v o i c es e r v ep l a t f o r mw i l lg e t t h em u c hs u p p o r tf r o ms m s ，w h i c hw i l l s u p p l ym o r ec o n v e n i e n t s e r v i c e sf o rp o w e rc l i e n t s c o n s u m m a t i n gt h ei n f o r m a t i o no fc l i e n t s p h o n e s p s m sw i l l b e c o m eo n eo ft h ep r i m a r yc o m m u n i c a t i o na n d s e r v i c ep l a t f o r mg r a d u a l l y m i c r o s o f t n e tp l a t f o r m s u p p o r t s av e r yg o o db a s i c s y s t e m p l a t f o r mf o rs m s c o m b i n i n gt h e n e te n t e r p r i s es o l u t i o nm o d e ，s m s b u i l tw i t h i nm i c r o s o f t n e tf r a m e w o r ks y s t e mh a sf a v o r a b l e e x p a n s i b i l i t y ，r e l i a b i l i t y ，s e c u r i t ya n dm a n a g e a b i l i t y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do ft h er e s e a r c ha n dt h e a d v a n t a g e so fs h o r tm e s s a g es e r v i c ef i r s t l y ，a n di n t r o d u c e st h ec o n c e p t o fp s m sa n di t sf r a m es t r u c t u r e s e c o n d l y ，t h i sp a p e rr e s e a r c h e st h e k e yt e c h n o l o g i e so fs y s t e m ，i n c l u d i n gm i c r o s o f t n e tt h r e e l a y e r e d s e r v i c e sa p p l i c a t i o ns o l u t i o n ，t h es e l f - a d j u s t e dc o n t r o l l e dt h r e a d - p o o l ， a j a xa n dw e bs e r v i c e ，w h i c ha r ea p p l i e di nt h es y s t e m t h i r d l yt h i s p a p e rd e s i g n st h ep s m sb a s i n g o nt h ed e m a n do fs y s t e m ，t h e n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 i m p l e m e n t s t h es y s t e m p s m sb r i n g sm o r ec o n v e n i e n ts e r v i c e sf o r p o w e rc u s t o m e r sa n db r i n g sg r e a ts o c i e t yv a l u e ，w h i c he m b o d i e st h e t e n e to fs e r v i c i n gf o rt h ep u b l i c s p s m sw i l le x t e n dt ot h ew h o l e c o u n t r yb e c a u s eo ft h ew i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t k e yw o r d s ：p o w e rs h o r tm e s s a g es y s t e m ( p s m s ) ；m i c r o s o f t n e t ； s h o r tm e s s a g ep l a t f o r m ；s h o r tm e s s a g es e r v i c e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 1 1 本文研究背景 第1 章绪论 近年来，电力事业进入高速发展阶段，已由计划经济向市场经 济迅速过渡，电力营销由以生产为中心阶段进入以消费者为中心阶 段。因此，为适应电网商业化运营需要，开拓电力市场，近几年各 地电力集团公司开始引进发达国家电力企业营销服务理念，运用现 代通信网络技术，建立现代电力客户服务体系。目前各省市电力局 已基本完成了9 5 5 9 8 电力客户服务中心系统的建设和用电管理系统 的建设，对提高电力管理部门为客户服务的水平起到了相当重要的 作用。 提供良好的服务，是以消费者为中心最为直接的体现，也是增 供扩销必不可少的条件。建设客户服务中心系统将使客户除得到用 电营业厅服务之外，在家中、办公室内足不出户即可享受电力服务， 开设这一看不见的服务窗口正是体现电力企业优质服务形象的重要 手段之一 为了满足用户需求多样化、提高用户满意度，9 5 5 9 8 电力客户服 务中心系统的用户接口应当包括用户可能用到所有接入方式，包括 语音接入、i n t e r n e t 接入( 有线接入) 、无线接入( 短信， w a p j 2 m e b r e w ) 等，让用户随时随地都能够获得9 5 5 9 8 电力客户 服务中心所提供的服务。 目前，语音接入方式已经实现，下面简单介绍一下其他几种用 户接入方式。 i n t e r n e t 方式i 计算机及智能终端用户是通过浏览器访问w e b 服务器与客服中 心建立会话连接的。首先，用户启动本机的浏览器，通过i n t e r n e t 信息网，登录到客服中心w e b 服务器，再根据提示进行业务数据输 入操作，如电费查询、业务咨询，业务申请、缴费等计算机或智 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 能终端用户与电子商务平台之间采用s s l 加密技术保证数据传送的 安全。其具体的接入方式如图1 1 所示： 图i 1 客户通过i n t e r n e t 方式接入客服中心 w a p 方式： w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 协议是一个开放的标准， 它利用和扩展了现有的i n t e r n e t 技术，使移动网络的用户能轻松的访 问来自i n t e r n e t 的信息数据，w a p 是利用x m l 语言构建的无线互联 网协议。x m l 是能支持未来互联网应用的标示语言框架。w a p 使软 件发展商可以按照实际需要设计应用软件，并简化其外观，以适应 体积较小的移动电话或p d a ( 个人数字助理) 。9 5 5 9 8 客服系统如果 要支持w a p 接入方式，则需要与移动运营商进行合作，提供其w a p 入口( w a pp o r t a l ) ，如图1 2 所示： 图1 2 客户通过w a p 方式接入客服中心 对于无线接入，还有j 2 m e ，b r e w c d m a1 x 等方式，但大体 接入逻辑与w a p 相似，只是采用的协议不同 刁濯雷团少。蕾 一 i圈疆罗噜域 一 一 刁飘浸芦中。回册 够 e 昏 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 2 短信接入方式及其优点 短信接入方式( s m s ) 采用的协议包括s g i p 、s m p p 、c m p p 。 在s m s 模式下，手机用户通过m o b i l es t a t i o n 的无线接入方式 与通讯基站进行信息传送，基站分系统再与g s m c d m a g p r s 网联 系，用户信息通过g s m c d m a g p r s 网与s m s c ( s h o r tm e s s a g e s e r v i c ec e n t e r ) 到达移动运营商公共短信网关( s mg a t e w a y ) ，并经 由短信网关按短信服务号路由到9 5 5 9 8 客服中心的短信接入与应用 服务器s m sa c c e s sa n da p p l i c a t i o ns e r v e r ，由s m sa c c e s s a n d a p p l i c a t i o ns e r v e r 为电力客户提供相应的服务，如图1 3 所示： s g i p m 图i 3 客户通过短信方式接入客服中心 语音接入方式的优点是普及、直接、及时，对用户的要求低， 但不适合对用户提供“推送”类服务，如电费催缴、信息发布等； w a p ，j 2 m e 、b r e w c d m a1 x 等方式能够实现与客户的实时互动， 实现丰富的服务功能，但是，由于目前移动通信带宽的限制，导致 基于w a p 的业务应用并不成熟；虽然g p r s 和c d m ai x 能够提供 更高的传输速度，但对终端( 手机) 的要求较高。用户并不普及， 所以，采用这种技术来提供客户服务的时机尚不成熟。 采用短信( s m s ) 方式具有以下优点： 1 用户群广泛，所有手机用户都可享受基于s m s 提供的服务； 2 能够提供信息广播、电费催缴等“推送”服务； 3 技术成熟，s m s 是目前应用最广的一种移动增值业务； 4 费用低廉，与语音，w a p 等接入方式相比，费用相对低廉； 5 移动性，与有线接入方式相比，具有移动性 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 3 电力短信系统概念及其框架结构 电力短信系统是利用计算机技术、通信技术、网络技术，结合 电力行业的行业特征，通过短信收发的方式给电力客户提供诸如信 息点播、停电通知、用电查询等服务的信息系统。 电力短信系统由短信平台系统和短信服务系统两大系统组成， 如图1 4 所示： 图1 4 电力短信系统框架结构 为了统一电力公司短信通信与各移动运营商( 中国移动、中国 联通、中国电信、中国网通) 的通信接口、统一短信通信的管理、 降低短信服务成本、统一规划、统一实施，四川电力公司建立一个 短信平台作为全川电力短信关口，以实现对四川省电力公司下属各 市局( 电业局、供电局) 及其他相关单位短信通信的统一管理及监 控。在各市局及其他相关单位建立基于此平台的短信服务系统，从 而实现电力短信用户的客户服务体系。二者既相互独立，又紧密联 系、有机结合。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 1 4 本文的工作和组织 本文首先介绍了本文的研究背景，提出短信服务方式的优点，介 绍了电力短信系统的概念及其系统框架结构；然后对系统关键技术 进行研究及在电力短信系统中实现应用，包括微软n e t 框架的三层 应用解决方案和本文提出的基于反馈的线程池自适应控制管理，以 及a j a x 技术，w e bs e r v i c e 技术；第三部分根据系统需求对电力短 信系统进行分析与设计，并给出系统实现。最后总结了全文的工作 并且提出了应该迸一步深入研究的一些问题。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章系统关键技术研究及应用 2 1 微软n e t 框架的三层应用解决方案 2 1 1 三层应用方案的原理 微软n e t 框架平台给短信系统提供了一个非常好的基础系统平 台结合n e t 企业解决方案模式，使构建在微软n e t 体系架构下的 短信系统具有良好的扩展性、可靠性、安全性以及可管理性 按照分布式结构的思想，整个应用系统由表示层、业务逻辑层和 数据服务层构成。如图2 1 所示。 一、表示层 大多数业务应用程序都使用窗体来构造表示层，由一系列用户与 之交互的窗体( 页面) 组成应用程序每个窗体都包含许多用于显示较 低层的输出以及收集用户输入的字段 实现基于窗体的用户界面的两类组件是： l 、用户界面组件 对于胖客户端应用程序，此模式使用，n e tf r a m e w o r k 的 s y s t e m w i n d o w s f o r m s 命名空间中的u i 组件。对于w e b 应用程序， 此模式使用a s p n e t 组件如果标准n e t 组件不能满足用户的需 要，n e t 还支持标准u i 组件的子分类，并支持将自己的自定义组 件插入到框架中 2 、用户界面处理组件 复杂的用户界面通常需要许多非常复杂的窗体。要增加可重用 性、可维护性和可扩展性，可以创建单独的用户界面处理( u i p ) 组件， 以便封装窗体之间的依赖性以及与窗体之间的导航关联的逻辑。其 中的部分概念适用于一个窗体的组件之间的依赖性、验证和导航。 这些u i p 组件通常是基于f r o n tc o n t r o l l e r 。a p p l i c a t i o nc o n t r o l l e r 和 m e d i a t o r 等设计模式的自定义组件。 u i 和u i p 组件之间的交互通常遵循m o d e l v i e w c o n t r o l l e r 或 p r e s e n t a t i o n a b s t r a c t i o n c o n t r o l l e r 模式。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 【 用户 i l u i 组件( u - c ) i l u i 处理组件( u i p ) i 圆圈圈 基星 图2 1 微软n e t 框架的三层应用解决方案 二，业务层 大型应用程序通常是围绕业务流程和业务组件的概念构造的。这 些概念是通过业务层中的大量组件、实体、代理和界面来处理的。 l ，业务组件 业务组件是业务概念的软件实现。在业务应用程序的生命周期 中，它们是设计，实现、部署、维护和管理的主要单元。业务组件 封装业务逻辑( 也称业务规则) 。这些规则约束业务概念的行为以匹配 特定的需要。 2 、业务工作流 业务流程反映了业务执行的宏观级别的活动，可以使用任何n e t 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 语言来开发自定义的业务工作流组件。或者，也可以使用b i z t a l k s e r v e 来定义业务流程，并自动编排业务组件。 3 、业务实体 业务实体是数据容器。它们封装并隐藏特定数据表示格式的细 节 业务和业务工作流组件可以与独立的业务实体组件交互，或者使 用业务实体以便设置它们自己的状态，然后丢弃该业务实体。业务 实体通常用作d a t at r a n s f e ro b j e c t s 。数据访问组件通常返回业务实 体，而不是数据库特有的结构。这非常有助于将数据库特有的细节 隔绝于数据层中。 4 、服务接口 应用程序可以将它的部分功能作为其他应用程序可以使用的服 务进行公开。服务接口将该服务呈现给外部世界。理想情况下，它 隐藏实现细节，并只公开粗粒度的业务接口。服务接口通常使用x m l w e bs e r v i c e 实现。 如果使用域模型，那么域模型中的类通常由一个或多个域层组件 实现。 三，数据层 大多数业务应用程序必须访问存储在数据库( 最常见的是关系数 据库) 中的数据。此数据层中的数据访问组件负责将存储在这些数据 库中的数据公开给业务层。 l 、数据访问组件 数据访问组件将业务层与特定数据存储解决方案的细节隔离开 来。这种隔离具有下列优点： ( 1 ) 尽量减少数据库提供方的更改所造成的影响。 ( 2 ) 尽量减少数据表示的更改( 例如，数据库架构的更改) 所造成的 影响。 ( 3 ) 封装操作单个位置的特定数据项的所有代码。这极大地简化 了测试和维护过程。 a d o n e t 可以直接用作简单应用程序的数据访问组件。通过 a d o n e t 开发一组用于管理对象关系映射复杂性的类，对于更复杂 的应用程序很有益处 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 、服务网关 业务组件通常必须访问内部和外部服务或应用程序。服务网关是 封装使用此类服务所必需的接口，协议和代码的组件。 四、基础服务 除了三个标准层，三层应用还定义了所有层都可以使用的一组基 础服务。这些服务分为三个基本类别： ( 1 ) 安全性。这些服务维护应用程序安全性。 ( 2 ) 运行管理。这些服务管理组件以及关联的资源，并满足可伸缩 性和容错等运行要求。 ( 3 ) 通信。这些是提供组件之间的通信的服务，如n e t r e m o t i n g 、 s o a p 、s o c k e t 以及异步消息传递。 五、三层应用解决方案的特点 与二层结构相比，使用三层应用模式具有下列特点： ( 1 ) 可伸缩性。由于使用组件技术，当应用的规模增大时，通过系 统结构的配置而不必修改代码就可以适应新的应用需求。并且，利 用这种可伸缩特性，可以实现复杂的分布式应用系统 ( 2 ) 灵活性业务逻辑的改变可以不影响客户应用和数据层，并且 局部的业务逻辑变化可以不影响其他的业务组件；可以对单个组件 进行调试和测试；实现组件或者客户应用时对语言的选择有很大的 灵活性，只要编程语言支持组件应用开发即可。 ( 3 ) 可靠性。因为三层结构把一个复杂的应用拆分成一些小的组件 或者依赖于系统提供的支持，所以应用系统的可靠性易于得到保证。 ( 4 ) 跨平台性。由于采用了组件技术，并合理分层，提高了系统的 跨平台特性。 ( 5 ) 充分体现了软件集成的思想。在三层结构中，不仅要设计和开 发一些组件，同时还可以大量使用己经进入市场的组件产品，或者 使用以前积累下来的组件库中的组件，从而缩短应用系统的开发周 期，避免重复劳动，提高组件的重用率。 此外，与三层以上的多层结构相比，三层应用结构能够尽量减少 必须跨越过多层所造成的负面影响 但是，三层应用模式也有不足：对于复杂的解决方案，可能有 必要进一步划分域层，尤其是在重用性具有很高的优先级，或者要 西南交通大学硕士研究生学位论文第l o 页 基于常用的一组组件设计等一系列解决方案时，更是如此。另外， 单一用户界面层对于提供复杂用户界面的解决方案可能不够。例如， 数据验证、命令处理、打印和撤消，重复等功能可能需要其他层。 2 1 2 基于三层应用的电力短信系统计算体系结构 按照微软n e t 框架的三层应用解决方案，电力短信系统的计算 体系结构如图2 2 所示： 表 现 层 业 务 逻 辑 层 数 据 层 图2 2 电力短信系统计算体系结构 1 表示层 与传统的窗体界面或者页面表示不同，在电力短信系统中，用 户不是运行普通p c 上的c s 或b s 应用程序，而是使用手机通过收 发短信来获取短信系统各项服务。但是，其基本原理都是相同的， 电力短信系统在这一层实现用户的交互和数据的表示，为下面的处 理收集数据，向第二层业务逻辑层发出请求，并显示处理结果。 2 业务逻辑层 电力短信系统在这一层实现业务逻辑处理，包括用电信息查询、 欠费信息查询、欠费信息订阅等。这一层包含了大量的业务组件， 而组件与组件之间相互协调工作从而组成了一个个完整的具体业务 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 工作流程。 3 数据层 电力短信系统在这一层存储业务逻辑处理层需要的初始数据、 中间数据及结果数据，包括用电信息、短信数据库、用户资料数据 库等。 2 2 基于反馈的线程池自适应控制管理 2 2 i 技术的提出 服务访问结构的设计好坏决定系统的服务效率水平和服务器资 源的利用充分程度优秀的服务访问结构可以最大限度的利用服务 器的软硬件平台的资源，可以容纳更大的访问量。因此在短信系统 平台建设初期，我们采用了线程池技术来为客户端服务，首先按照 预测估计的情况配置好线程池的规模，所配置的规模在整个应用的 运行过程中保持不变，满足了系统起初的服务应用。 线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。通 过对多个任务重用线程，线程创建的开销就被分摊到了多个任务上， 而且由于在请求到达时线程已经存在，所以消除了线程创建所带来 的延迟。 但是，随着短信系统应用范围的逐步扩大，短信量、通信量的剧 增，对短信系统的性能提出了越来越高的要求。这种对线程池的静 态管理不能适应应用需求和计算资源的动态变化，难以满足高性能 网络服务的应用要求。系统在成都电业局的试运行期间，成都电业 局对市民做了大量的宣传，短信量增长很快，我们配合对系统进行 了的压力测试。结果表明，短信收发，通信响应延迟十分的明显。 而在短信、通信量较少的夜间，短信服务仍然占用了大量的系统资 源。可以看出，线程池规模设置不论大还是小，显然都是不合理的。 从总体来看，省公司的短信平台是作为全川电力短信的关口，如果 全省实现了短信应用，系统将不能满足业务服务的要求。 因此，本文结合计算机控制理论与工程中的重要概念一一反馈， 提出基于反馈的线程池自适应控制管理它是一个复合控制结构( 结 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 合开环和闭环控制) ，如图2 3 所示： 服务状态反馈 图2 3 基于反馈的线程池白适应控制管理结构 从图2 3 可以看出该结构采用的是主从式的线程模型，与工作组 模型和管道模型相比，它具有可移植、可管理和易于开发和部署的 特性，优势比较明显，在研究和工程领域得到广泛的应用。 ( 1 ) 主线程：接受用户所递交的请求，进行必要的预处理工作， 然后根据结构的线程选择策略将其分派到合适的从i t 作者线程进行 处理。 ( 2 ) 从线程组：由系统的从i t 作者线程所构成的线程组，实际处 理用户的请求。从一定意义上而言，从线程组是基于工作组模式的 一个简单线程池。 ( 3 ) 请求队列：为了协调处理能力和用户请求之间存在的可能的 不匹配而暂时存储用户请求的缓冲区，主线程从这里得到用户的请 求。 ( 4 ) 系统监视：实时监测计算系统的负载变化情况，为决策提供 系统当前的负载信息。 ( 5 ) 决策：利用系统监视所提供的系统负载信息和工作者线程组 的反馈信息对以下事项做出决策： 1 ) 线程池的规模是否合理，需不需要调整? 2 ) 如果需要调整的话，是应该扩大或是缩小线程池的规模? 3 ) 具体扩大和缩小线程池规模的量是多少? 决策需要在两个时刻执行决策动作：第1 个时刻是主线程探测到 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 请求队列变化比较剧烈的情况下主动请求决策；第2 个时刻是定时地 对线程池的运行状态进行检测。 线程池调度管理所要解决的主要矛盾是计算系统的处理能力和 不断变化的用户需求之间的不协调。基于反馈的线程池自适应控制 管理的基本思想是实时监测线程池的状态，并依次对线程池的规模 进行调整。请求抵达速率和系统处理速率是影响基于线程池应用系 统运行状态的两个最主要因素，二者的差异反映了用户请求和系统 处理能力的不一致性。 设单位时间内到达系统的请求数目为n ( i n ) ，响应处理的数目为 n ( o u t ) ，则定义： = n ( i n ) 一n ( o u t ) ： 并设定系统所能允许的最大变化为h 如图2 4 所示； 域a 旧 鼬e 石2 h区卜以l 睢，一 口 斌面 - h - 图2 4 线程池状态 从图2 4 可以看出，坐标平面的第l 象限划分为3 个区域： ( 1 ) 区域一：表示线程池的规模比较合理，系统处于稳定或亚稳 定状态，不需要即刻进行调整。 ( 2 ) 区域二：线程池的处理能力不能满足用户的需求，应该适当 增加线程池规模。 ( 3 ) 区域三：线程池的处理能力超过了系统的需求，应该适当缩 减线程池规模。 直接计算请求到达速率和系统处理速率比较复杂，并可能导致 系统开销过大本文使用连续两次调度期间的请求队列变化代替 增加线程规模是比较容易做到的，但是决策如何去发现长期空 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 闲的工作线程也是一个需要解决的问题。本文采用的办法是： 主线程为所有的工作线程维护一个计数器n c 。n c 被初始化为o ， 对应的工作线程每被调用1 次，n c 加l 。所有的空闲工作线程以n c 为 键构成1 个空闲线程最大堆。当有一个新的用户请求需要处理时，主 线程从该最大堆中选择n c 值最大的空闲线程来处理该请求。这种算 法的思想是只要可能就让工作线程连续处理用户请求，尽可能让负 载集中在部分线程上这样，决策定期扫描线程池中工作线程组各 线程的n c ，如果发现一些线程的n c 值远远小于其他工作线程n c 或者 远远小于平均n c ，并且其值等于或者接近于零，则可以认定这些工 作线程为长期闲置的。从而可以根据系统当前的资源状态对这些长 期空闲线程执行收缩操作，如将其休眠甚至删除。然后决策命令主 线程将所有的n c 清零，为决策下一次线程池扫描做准备。 2 2 2 在电力短信系统网关中的应用 在电力短信系统中，基于反馈的线程池自适应控制管理技术主要 应用在体现通信服务的短信通信网关中。不管是省公司的短信通信 网关还是各市局的短信通信网关都采用了这种线程池技术在具体 实现过程中，这些网关都以w i n n t 服务的方式运行在各个短信服务 器上 首先需要设计好线程池，包括可复用的线程设计，它们的定义如 下： c l a s sr e u s a b l e t h r e a d 定义可复用线程类 p u b l i cb o o li s a v a i l a b l e = t r u e ； p r i v a t et h r e a dt h r e a d ； p r i v a t es t a r t m e t h o ds t a r t m e t h o d ； p u b l i cr e u s a b l e t h r e a d ( ) p u b l i cv o i dr u n ( s t a r t m e t h o d t h e s t a r t m e t h o d ) ，定义标准的线程启动方 法 c l a s ss m s t h r e a d p o o l 定义线程池类 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 r e u s a b l e t h r e a dt h r e a d p o o l ； p u b l i ci n tt h e s i z e ； p u b l i ci n tn c h ；，线程计数器 p u b l i cs m s t h r e a d p o o l ( t h e s i z e ) ；，定义线程池的初始大小 p u b l i cr e u s a b l e t h r e a dg e t t h r e a d ( ) ；，从线程池取可用线程的方法 p u b l i cr e u s a b l e t h r e a dg e t a v a i l a b l e t h r e a d0 ；，从线程池取可用线程方 法的实现 p u b l i cv o i dp u t t h r e a d ( r e u s a b l e t h r e a dt h e t h r e a d ) ；，把闲置线程放回 线程池的方法 p u b l i ci n ta d d t h r c a d ( i n ln u m ) ；，增加线程的方法 p u b l i ci n tr e d u c e t h r e a d ( i n tn u m ) ；，增加线程的方法 ) p u b l i cd e l e g a t ev o i ds t a r t m e t h o do ；，使用委托来调用真正要运行的方 法 在这里，没有使用系统的线程，而是专门创建了一个可复用线程 类，这是由于线程调用只能传送在t h r e a d 0 构造函数中运行的方法， 一旦线程构造完毕，就不能改变这个方法了，所以构造一个 r e u s a b l e t h r e a d 类，在其中构造一个标准的启动线程的方法，它会使 用委托来调用真正要运行的那个方法通过使用委托，真正运行的 方法在任何时候都能改变。这样就可以重复利用己创建的线程。为 此，在r e u s a b l e t h r e a d 类中，所有线程设置的都是一个公共的启动方 法，再由这个方法调用的委托再指向客户端组件想要运行的那个启 动方法。 在n t 服务程序中的u n s i g n e dw i n a p is e r v i c e r u n ( l p v o i dp a r a m ) 函 数( 主线程) ，处理服务的具体内容以及创建系统监视线程u n s i g n e d i n ts e r v e r m o n i t o r ( l p v o i di p p a r a m e t e r ) ，线程池状态反馈线程u n s i g n e d i n tt h r e a d p o o l s t a t u s ( l p v o i dl p p a r a m e t e r ) 以及决策判断线程u n s i g n e di n t d e c i d e m a k e r ( l p v o i dl p p a r a m e t e r ) 主线程首先设置s m s t h r e a d p o o l 初始线程池的大小，比如t h e s i z e = 1 0 0 0 ，接着由u n s i g n e di n ta c c e p t ( l p v o i di p p a r a m e t e r ) 监听 并建立连接，同时记录每十秒钟的请求数目于变量i n t r e q u e s t s p e e d ，以备后面决策所用。连接确立后通过调用t h r e a d p o o l 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 的g e t t h r e a d ( ) 给新连接分配工作线程，这个线程所完成的具体工 作，如前面所述是通过委托调用真正处理的方法，这些方法包括： s t a t i cu n s i g n e di n ts e n d s m s ( l p v o i dp p a r a m ) ；，发送短信 s t a t i cu n s i g n e di n tr e c v s m s ( l p v o i dp p a r a m ) ；，接收短信 等。其基本形式为lt h r e a d r u n ( n e ws t a r t m e t h o d ( m y w o r k ) 这样， 主线程完成了线程分配及相应的处理工作。 在n t 服务程序运行时，系统监视线程s e r v e r m o n i t o r o 将服务 器c p u 的使用率和内存使用率分别记录在f l o a tc p ur a t e f l o a t m e m o r y r a t e ，而线程池状态反馈线程t h r e a d p o o l s t a t u s ( ) 将线程池的 使用率记录在f l o a tt h r e a d p o o l r a t e 决策d e c i d e m a k e r o 每十秒钟对 r e q u e s t s p e e d c p u r a t e ，m e m o r y r a t e ，t h r e a d p o o l r a t e 进行加权求 和： m = ( 1 3 ) 宰( r e q u e s t s p e e d 1 0 0 0 ) + ( 1 3 ) o ( ( c p ur a t e + m e m o r y r a t e ) 2 ) + ( 1 3 ) ( t h r e a d p o o l r a t e ) 如果m 的值大于o 8 说明应当适当增加线程池的规模，调用 t h r e a d p 0 0 1 a d d t h r e a d ( n u m ) ；其中n u m = 1 0 ：如果m 的值小于0 5 说明可以适当减少线程池的规模，调用 t h r e a d p 0 0 1 r e d u c e t h r e a d ( n u m ) ；其中n u m = 1 0 。 需要说明的是以上的权值均为i 3 是平衡考虑三个因素的计算办 法，此外请求速度除以1 0 0 0 ，即不会超过1 0 0 次，秒，以及大于o 8 、 小于0 5 ，n u m = 1 0 也都只是一个经验值。以上的计算公式是编程时 量化的公式。包括程序进行的决策判断都有很大的改进空间，这也 是进一步需要研究的工作，它涉及模糊数学、模糊推理、推理机制、 决策分析等相关的理论研究。 短信系统在推广应用到了各个市局后的实际运行结果表明，基 于反馈的线程池自适应控制管理通过运行时动态调整线程池规模， 而使其保持在与应用需求和计算资源相适应的合理水平，极大地提 高了短信系统性能和服务质量q o s 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 2 3a j a x 技术 2 3 1a j a x 技术原理 随着互联网的飞速发展，w e b 应用越来越广泛在w e b 应用的“美 好时代”，事情往往非常的简单：多数的用户在界面活动触发一个 h t t p 请求传到w e b 服务器，服务器做一些处理( 数据检索、缓慢的 编号、与不同的遗传系统交互) ，然后回传h t m l 页面到客户端，当 服务器做自己事的时候，用户只能等待l 。这是传统的w e b 应用模式 工作流程，一个适应于w e b 作为超文本媒体原始用途的模式。但是， 今天的状况已经不是这样的了，用户需要的是一种就像任何桌面应 用程序那样流畅、快捷和人性化的w e b 体验。 a j a x 技术是使网络应用有更好的可用性的一个领导性的技术。它 允许从服务器端请求部分的信息，而不是整个网页。它增加了页面 数据的更新但同时减少了页面的刷新和刷新等待，这些问题自网络 诞生就折磨着w e b 应用。 a j a x 技术包括： ( 1 ) 使用x h t m l 和c s s 的s t a n d a r d s b a s e dp r e s e n t a t i o n ( 2 ) 使用文档对象模型( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 作动态显示和交 互 ( 3 ) 使用x m l 和x s l t 做数据交互和操作 ( 4 ) 使用x m l h t t p r e q u e s t 进行异步数据接收 ( 5 ) 使用j a v a s c r i p t 将它们绑定在一起 a j a x 应用在用户和服务器之间引入了一个中介来消除“开始一停 止一开始一停止”的交互现象一一a j a x 引擎。它看起来好像在应用 中添加了一层来减少交互，如图2 5 所示： 但事实并非如此，如图2 6 所示。在会话开始而不是装载页面的 时候，浏览器加载了一个a j a x 引擎，用j a v a s c r i p t 编写并且通常在 一个隐藏f r a m e 中。这个引擎负责绘制用户界面以及与服务器端通 讯。a j a x 引擎允许用异步的方式实现用户与程序的交互，不用等待 服务器的通讯。所以用户不用打开一个空白窗口，等待服务器完成 后再响应。借助于a j a x ，可以在用户申请交互时，使用j a v a s c r i p t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 和d h t m l 立即更新u i ，并向服务器发出异步请求，以执行更新或 完成其他操作，如：查询数据库当请求返回时，就可以使用j a v a s c r i p t 和c s s 来相应地更新u i ，而不是刷新整个页面。最重要的是，用户 甚至不知道浏览器正在与服务器通信：w e b 站点看起来是即时响应 的。 断。雌嘲；e rd t e n t t _ n - _ 最。l 瞅 嗽l f 裟# n r + “ _ l - d _ ，一 a _ o 唪蝌竹- _ s e n 蹦地e 姆s 矬n ￥媾。 ：l a s s i c w e b a p o l i c a u 0 4 nr o o d e l - k _t i 呻 南一