w e b - b a s e dg r a p h i cn e t w o r k c o m p u t i n gs y s t e m i np o w e r e n t e r p r i s e s m a j o r ：e l e c t r i cp o w e rs y s t e m a n da u t o m a t i o n g r a d u a t e ：l ig a n ga d v i s o r ：l i uj u n y o n g n 托p r o f e s s i o n a lc o m p u t i n gs o f t w a r eo fp o w e rs y s t e mi sp l a y i n g av i t a lr o l ei n p o w e rs y s t e m t h eo p e r a t o r si np o w e re n t e r p r i s e s o f t e np u r c h a s et h i sk i n do f s o f t w a r ei n d i v i d u a l l y d t i et ot h ec o m p l e x i t yo fu s i n gt h es o r w a r e 、ac o n s i d e r a b l e n u m b e ro fw e l l t r a i n e dp r o f e s s i o n a l sa r ec o m p m s o r yf o rp o w e re n t e r p r i s e s ，w h a t s m o r e ，b e c a u s eo fd i f f e r e n tc o m p u t i n gs o f t w a r ea n dh a r d w a r es y s t e m s ，i t sv e r y t o u g hf o rp o w e re n t e r p r i s e s t os h a r ed a t ao fe l e c t r i cn e t w o r ka n dc o m p u t i n g s o f t w a r e 。t h e r e f o r e ，t r a d i t i o n a lc o m p u t i n gs o f t w a r e i si n c a p a b l eo fm e e t i n gt h e d e m a n d o f p r e s e n tp o w e re n t e r p r i s e s 僦i n gt h ea b o v ef a c t o r si n t o - a c c o u n t , w ed e s i g n e dn l ew b b b a s e dg r a p h i c n e t w o r kc o m p u t i n gs y s t e m ，w h i c ha d o p t e dt h ew e b - b a s e dm u l t i t i e rd i s t r i b u t e d f l r r n e o no n eh a n d ，t h ew e bb r o w s e rw a sa d o p t e da st h ec l i e n ts i d eo ft h e c o m p u t i n gs y s t e m w h i c hi sa b l et oa v o i d t h eu s 瞄i n c o n v e n i e n c eb yn o ti n s t a l l i n g a r t yc l i e n ta p p l i c a t i o n f u r t h e r m o r e t h es o f b 黼h a s av e r y 缸e n d l yg u i ( g r a p h i c u s e ri n t e r f a c e ) a n di s e a s yt o l l s eb ya p p l y i n gt h ep o w e r f u lf u n c t i o n so fj a v ai n g r a p h i c sd i s p l a y o nt h eo t h e rh a n d , t h ec o m p u t i n gh u bw a s e s t a b l i s h e do nt h es i d e o fs e r v e r i t sv e r ye a s yt oe x c h a n g ei n f o r m a t i o na n ds y s t e mm a i n t e n a n c eb l ，2 , a u s e t h eh u bi si nc h a r g eo f t h ei n t e r c o n n e e t i o na n di n t m c o m m u n i e a t i o n b yu s i n gac o m p u t e rc o n n e c t e dt oi n t e m e t , l a s e r sa r ea b l et om a k ep r o f c s s i o n a l c o m p u t a t i o n sw h e nl o g g i n g i nt h es p e o i f i e ds e r v e r w i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h en e w c o m p u t i n gs y s t e m ，t h et r a d i t i o n a lc o m p u t i n gs o f t w a r ew i i lb er e p l a c e dt oag r e a t e x ：t e n t t h en e wc o m p u t i r l gs y s t e mi u s tn e e d st ob eu p d a t e do nt h es e r v e rs i d e n 持 l l s e r sc a a l w a y so b t a i nt h el a t e s te d i t i o n t h ew o r k l o a do fs y s t e mm a i n t e n a n c ec a n b er e d u c e dt r e m e n d o u s l y a n dm e a n w h i l et h ew e b - b a s e do n i i n e h e l pd o c u m e n t s a r e a v a l l a b l es ot h a tt h ec o s to f t r a i n i n gi sa l s or e d u c e de n o r m o u s l y f o rt h o s ew h o a r e n o tp r o f e s s i o n a l si np o w e re n t e r p r i s e s ，t h e yc a nl o gi nt h ec o m p u t i n gs e r v e ra n d r e c e i v e p r o f e s s i o n a l 口a i n i n g s ot h e 嘴r a t e o f t h e p r o f e s s i o n a lc o m p u t i n gs o i ：t w a 弛 i se v e n t u a l l yi n c r e a s e d k e yw o r d s ：c o m p u t i n gi np o w e rs y s t e m ；n e t w o r kc o m p u t i n g ；d i s t r i b u t e ds y s t e m ； j a v a 2 四川大學(xué)頌士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 第一章緒論 1 1 課題的背景和目的 隨著電力系統(tǒng)朝著大電網(wǎng)、大機(jī)組、超高壓、遠(yuǎn)距離發(fā)展，電力生產(chǎn)經(jīng)營(yíng) 的管理者們?cè)絹碓狡惹械囊鬁?zhǔn)確及時(shí)的得到電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況。電力系統(tǒng)中的 專業(yè)計(jì)算在其中扮演著非常重要的角色。它為電力系統(tǒng)的決策者們提供了強(qiáng)有 力的決策依據(jù)。 電力系統(tǒng)的專業(yè)計(jì)算通常包括潮流、故障分析、儻化計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定、開 關(guān)控制、邊際成本分析等。通常對(duì)于電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者們器要單獨(dú)購(gòu)買這樣的 專業(yè)計(jì)算軟件，由于這樣的計(jì)算軟件使用復(fù)雜，需要大量備q 專監(jiān)入員和專監(jiān)培 訓(xùn)，并且由于各個(gè)省電力局購(gòu)買的專業(yè)計(jì)算軟件不同，而且衢要維護(hù)自己的硬 件系統(tǒng)，其數(shù)撼格式也各不輻褐，使锝輻互釣信息共事和維護(hù)都十分霞難， 如何使得各個(gè)電力局使用的專業(yè)計(jì)算系統(tǒng)能夠互相利用和被更多的人使用 并且硪 氐系統(tǒng)的維護(hù)工作量2 隨著w e b 技術(shù)耜分布式計(jì)算技術(shù)釣飛速發(fā)展，基 于w e b 的電力系統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了以上的問透它在全省甚至全國(guó)使 用，在各大省電力局維護(hù)多個(gè)分布式的計(jì)算中心。它在設(shè)計(jì)上采用了基于w e b 的n 層模式的分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，客戶端應(yīng)用基于w e b 服務(wù)的方式，并采用 測(cè)覽器擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的前端。它徹底的解放了客戶端，用戶只震要一臺(tái)接 入i n t e m e t 的計(jì)算機(jī)，通過瀏覽器便可以完成電力系統(tǒng)的專業(yè)計(jì)算。由于利用 了w e b 強(qiáng)大的圖形功能卜，使得使甩晃頑非常友好和易于使用。很大程度上 替代了以前客戶端軟件的功能。 這種基于w e b 的電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算軟件的每一次升級(jí)只需要在服務(wù)器端 進(jìn)行，用戶端每次訪問的都是最新版本，真正做到了“一次安裝、到處運(yùn)行”。 節(jié)省了大量維護(hù)工作。并且同時(shí)可以在網(wǎng)站上提供基于w e b 的在線幫助，大大 減少了培訓(xùn)費(fèi)用。對(duì)予非電力系統(tǒng)的用戶，也可以登錄網(wǎng)站進(jìn)行自學(xué)和接受專 業(yè)培訓(xùn)，大大提高了電力系統(tǒng)專業(yè)軟件的利用率。 傳統(tǒng)的集中式應(yīng)用軟件和基于傳統(tǒng)的c s 結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用 中顯示出了越來越多的缺點(diǎn)。如這些軟件和系統(tǒng)采用的是集中式的軟件結(jié)構(gòu)。 模塊之間多采用緊偶合方式，如共享全局變量進(jìn)行通信，企業(yè)邏輯在客戶端程 嫂川大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 序中實(shí)現(xiàn)等。這樣不利于系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，也不利于代碼的重用。所 以提出了面向?qū)ο蠛徒M件的電力系統(tǒng)軟件【2 4 , 2 5 , 2 7 , 2 8 , 3 1 , 3 s ) 的設(shè)計(jì)方法。用對(duì)象 和組件技術(shù)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，克服了集中式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，大大改善了 系統(tǒng)的可重用性、可靠性、可維護(hù)性和開發(fā)效率。本文采用了j a v a ”?！啊眔 這種完全面向?qū)ο蟮恼Z言進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)，并發(fā)揮了它是網(wǎng)絡(luò)開發(fā)語言的 特性，很好的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。在第四章詳細(xì)介紹了j a v a 的特點(diǎn) 由于電力系統(tǒng)規(guī)模目益擴(kuò)大，其中的專業(yè)運(yùn)算的計(jì)算量增加很快，加上電 力系統(tǒng)運(yùn)算對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，使得對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算能力提出了更高的要求。分布 式系統(tǒng)f j 4 , l 7 ，1 8 , 4 1 】的出現(xiàn)有效的平衡了運(yùn)算負(fù)荷，使得多臺(tái)計(jì)算機(jī)可以共同協(xié) 作來完成特定的運(yùn)算任務(wù)，有效的提高了運(yùn)算速度。其中c o r b 小“嶂( 公共 對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)) 是分布式結(jié)構(gòu)中最常用的種實(shí)現(xiàn)方式，得到了絕大 多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持。本文采用了這種分布式系統(tǒng)，在第四章詳細(xì)的講解了 c o r b a 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程。 隨著分布式技術(shù)和w e b 技術(shù)在電力系統(tǒng)中的深入應(yīng)用，基于能量管理系統(tǒng) ( e m s ) 和監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)( s c a d a ) 的購(gòu)絡(luò)在線發(fā)布系統(tǒng)，o 礙以 應(yīng)用。這種系統(tǒng)利用了i n t e r n e t 接入的便鍵性，使得隨對(duì)、隨地都可以了解電 力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息。隨羞電力市場(chǎng)一u 在中國(guó)的開始普及和推廣。這種模式的發(fā) 布系統(tǒng)必然越來越多的被使用。 電力系統(tǒng)軟件與題絡(luò)技術(shù)，尤其是分布式計(jì)算技術(shù)和w e b 技術(shù)的結(jié)合直 是電力系統(tǒng)軟俘發(fā)展的方向，并取得了綴大韻進(jìn)震。下面首先介紹了計(jì)算機(jī)技 術(shù)發(fā)展的情況，然后具體介紹了這些技術(shù)在電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算軟件中的應(yīng)用情 況，并指出目前存在的問題和今后發(fā)展的方商。聶居給出了本文所做的工作。 1 2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的歷史和現(xiàn)狀 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到電力系統(tǒng)領(lǐng)域中，大大提高人們的工作效 率。計(jì)算機(jī)的每一次硬件和軟件上的革新都對(duì)電力系統(tǒng)的信息化帶來了新的氣 息。尤其是現(xiàn)在w e b 技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，給電力系統(tǒng)行業(yè)的信 息化帶來了革命性的變化。下面簡(jiǎn)要介紹下各種計(jì)算機(jī)技術(shù)的演變及對(duì)電力 系統(tǒng)軟件的影響。 1 2 1 計(jì)算機(jī)計(jì)算模式的歷史沿革 璺型奎蘭塑圭蘭垡堡蘭! ! 塑! ! 一 隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)高性能計(jì)算的需求，計(jì) 算機(jī)計(jì)算模式先后經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。 i 單機(jī)計(jì)算模式。軟件在獨(dú)立分隔的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，不能進(jìn)行互相的數(shù)據(jù)交換 和調(diào)用。由于單獨(dú)的計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力有限，不鼴完成如大規(guī)模數(shù)弦查詢、商 性能的數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。這時(shí)候電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的軟件主要完成一些數(shù)據(jù)整理 和功能有限的計(jì)算功能。 2 客戶服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式。網(wǎng)絡(luò)興起以后，高性能的服務(wù)器開始出現(xiàn)，數(shù) 據(jù)開始向服務(wù)器集中，服務(wù)器可以完成大規(guī)模的數(shù)據(jù)檢索和存儲(chǔ)，并把不同的 客戶機(jī)連接起來，從兩實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和數(shù)據(jù)的共享。這種模式開始把客戶 端解放出來，使得客戶機(jī)之閫鐫夠協(xié)同工作，完成以前不能夠完成的工作。這 時(shí)候電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的軟件開始豐富和成熟起來，如電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化軟件一“、 繼電保護(hù)自動(dòng)化軟件r q ”等這種模式下雖然大多數(shù)的工作由服務(wù)器完成， 但仍然不能脫離對(duì)客戶機(jī)的依賴。它需要客戶端有相應(yīng)的軟件支持。 3 基于w e b 的1 3 層分布式計(jì)算模式一。隨著基于w e b 釣弼絡(luò)瀏覽普及以后。 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器( 如i m e m e t e x p l o r e r , n e t s c a p e 等) 成為了每個(gè)客戶機(jī)上的必備軟件。 h t 丁p 協(xié)議成為了應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。這種模式在設(shè)詩(shī)上采甩了n 層 的分布式結(jié)構(gòu)，客戶端采用瀏覽器擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的前端，它徹底的解放了 客戶端，客戶端不器要安裝任何的客戶端軟件。任何的軟傳維護(hù)積舞級(jí)都在服 務(wù)器端進(jìn)行除此之外，各種高性能的分布式計(jì)算協(xié)議的出現(xiàn)，如c o r b a 、 r m i 、d c o m 等，使得計(jì)算機(jī)之間的協(xié)作更加高效積快捷。在電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì) 算領(lǐng)域中，也有不少結(jié)合了分布式技術(shù)和w e b 技術(shù)的軟件出現(xiàn)，基于在線的電 力系統(tǒng)計(jì)算模擬系統(tǒng)”1 就是這樣的軟件系統(tǒng)。 4 端到端( p e e rt op e e r ) 的計(jì)算模式。這是最近才興起的一種計(jì)算模式。以往 的計(jì)算模式是以服務(wù)器為中心的，服務(wù)器負(fù)責(zé)核心事務(wù)的處理，久而久之，它 造成了客戶機(jī)過度的依賴服務(wù)器，如果服務(wù)器崩潰，客戶機(jī)便不能正常工作。 而且由于數(shù)據(jù)的過度集中，還會(huì)造成數(shù)據(jù)“壟斷”。與網(wǎng)絡(luò)的開放和透明原則相 違背。隨著w e b 服務(wù)和網(wǎng)格計(jì)算的提出，使得打破這種壟斷成為可能?？蛻魴C(jī) 與客戶機(jī)之間互相通信，不再完全依賴服務(wù)器。在此結(jié)構(gòu)中，客戶機(jī)可以同時(shí) 做客戶機(jī)和服務(wù)器。電力系統(tǒng)中這種模式的軟件剛開始出現(xiàn)，如基于w e b 服務(wù) 四川丈學(xué)碩士學(xué)位迨文( 2 0 0 3 ) 的負(fù)荷預(yù)測(cè)一u 在美國(guó)開始出現(xiàn)。 1 2 2 計(jì)算機(jī)語言的變遷 計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展抉定了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，也決定了計(jì)算機(jī)技術(shù)的生命 力。只有高效可靠的計(jì)算機(jī)語言才能開發(fā)出值得信賴的應(yīng)用軟件。從計(jì)算機(jī)發(fā) 明開始的機(jī)器語言到f o r t r a n 、c 等過程語言到功能強(qiáng)大但不易使用的面向?qū)ο?語言c + + ，都對(duì)計(jì)算機(jī)軟件起到了很大的推動(dòng)作用。下面簡(jiǎn)要介紹一下隨著網(wǎng) 絡(luò)興起流行起來的網(wǎng)絡(luò)編程語言j a v a ，它從很大程度上推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的 開發(fā)和使用。 j a v a 語言h 是種隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來的語言，它的基本結(jié)豐句與c + + 極為類 似，但卻簡(jiǎn)單的多。j a v a 語言集成了一些語言的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，有避開了它們的 不足之處。j a v a 與c - h - 相比，不再支持運(yùn)算符的重載、多級(jí)繼承、容易出錯(cuò)的 指針操作以及一些容易混淆和較少使甩的一些特性，而增加了內(nèi)存空間的自動(dòng) 垃圾收集功能。復(fù)雜特性的省略和使用功能的增加使得軟件開發(fā)簡(jiǎn)單而可靠。 平臺(tái)的獨(dú)立性也是3 a v a 的另一大特性。由于它采用先編譯成中間碼( 字節(jié) 碼) ，然后裝載與校驗(yàn)，再解釋成不同的機(jī)器碼執(zhí)行，即“j a v a 虛擬機(jī)”的思 想，它“屏蔽”了具體的“平臺(tái)環(huán)境”的要求，使只要能支持j a v a 虛投機(jī)，就 能運(yùn)行各種j a v a 程序。 面向?qū)ο蠹夹g(shù)具有繼承性、封裝掛、多態(tài)性鋅眾多的特點(diǎn)，j a v a 在保留這 些特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，有具有動(dòng)態(tài)聯(lián)編的特性，更能發(fā)揮出面向?qū)ο蟮膬?yōu)勢(shì)。 j a v a 的良好多線程祝制使得程謦能并行執(zhí)行通過使角多線程，程序開發(fā) 者能過用不同的線程完成特定的行為，這樣就很容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)的交互行 為。 1 2 3 計(jì)算機(jī)圖形和動(dòng)態(tài)顯示技術(shù) 在電力系統(tǒng)中的圖形應(yīng)用p 訓(xùn)主要是將車矗絳的電弼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化戲可視化的圖形 進(jìn)行輸入、輸出、仿真計(jì)算等。使用戶更直觀的了解電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況。 以前的計(jì)算機(jī)圖形的顯示多采忍基于點(diǎn)陣的位匿格式，它記錄了每一個(gè)象素 點(diǎn)的信息。但這樣的圖形對(duì)于扭曲、放大、縮小都會(huì)失真，并且對(duì)于要求色彩 豐富的畫面更是需要很大購(gòu)存儲(chǔ)空闋。對(duì)于圖形的動(dòng)態(tài)效果，只能靠更換鏈圖 圖片，這樣效率很低。矢量圖形“1 ( v e c t o r g r a p h i c s ) 的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀， 嬰業(yè)查蘭堡主蘭堡笙蘭! ! ! 塑! 一 一 它記錄了描述構(gòu)成該圖形的所有直線、圓、圓弧、矩形、曲線等圖元的位置、 維數(shù)和形狀。矢量圖的優(yōu)點(diǎn)也就在于它在任何解析度下輸出時(shí)都同樣清晰。 即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的計(jì)算人員來說，從電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程的在線檢測(cè)數(shù)據(jù) 或者仿真計(jì)算生成的大量中聞數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)中獲取對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程全景釣完 整了解也并非易事。借助科學(xué)計(jì)算可視化”“1 ( v i s u a l i z a t i o n i ns c i e n t i f i c c o m p u t i n g ) 對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行形象化的描述，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)效果的顯示便顯得尤為 重要。 在電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算的軟件中弓l 入一些動(dòng)態(tài)效果的顯示，如有功無功在節(jié)點(diǎn) 之間的流動(dòng)效果、節(jié)點(diǎn)之間的電壓高低分布等，會(huì)使用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著更清 晰的了解。 1 2 4 計(jì)算機(jī)安全技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展使得安全顯得格外重要。在電力系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)中確保數(shù)據(jù) 安全也是必須要考慮的一個(gè)因素。兩個(gè)方面的問題需要考慮： i ，傳輸過程中的安全p “。對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)用加密算法進(jìn)行加密，在數(shù)據(jù)傳 輸?shù)慕K點(diǎn)用對(duì)應(yīng)的解密算法解密。 2 防止非法用戶侵入系統(tǒng)p 。加強(qiáng)對(duì)用戶的身份效驗(yàn)。在用戶登陸系統(tǒng)進(jìn)行 身份效驗(yàn)過程中使用些必要的安全措施。如必須使用8 位以上的密碼，密碼 必須是數(shù)字和字母的混合，以及定期更換密碼等措施。 1 3 目前存在的問題和發(fā)展的方向 目前國(guó)內(nèi)的電力系統(tǒng)方面的軟件在w e b 方向有了一定的發(fā)展，并且發(fā)展勢(shì) 頭良好。已經(jīng)出現(xiàn)了不少較為成熟的w e b 電力系統(tǒng)軟件，可是這些系統(tǒng)基本上 局限于企業(yè)管理系統(tǒng)p 口扣蘆1 ( m i s ) ，如電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)、電網(wǎng)管理系統(tǒng)等。 并且在網(wǎng)絡(luò)圖形化的應(yīng)用方面進(jìn)展緩慢，大多采用枯燥的表格形式發(fā)布，即使 有圖形，也是靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)圖形，使得界面的友好性和可操作性較差。并且在電 力系統(tǒng)的專業(yè)計(jì)算軟件向w e b 方向的發(fā)展涉及很少。主要有兩個(gè)方面的難度： 1 電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算所使用的算法雖然有很多書介紹“?！埃墒且_發(fā)出 真正實(shí)用的算法程序需要花費(fèi)大量的人力物力。 2 普通的單機(jī)版專業(yè)計(jì)算軟件t , z u j 與基于w e b 的計(jì)算軟件開發(fā)流程和方式差 別很大。從單機(jī)版的軟件向基于w e b 的網(wǎng)絡(luò)軟件移植需要大量的工作。 四川i 大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 國(guó)外尤其是以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分布式計(jì)算的研究處于領(lǐng)先 地位，在w e b 上實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)領(lǐng)域的專業(yè)計(jì)算3 ，可是在w e b 的客戶端基 本上還是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)輸入和顯示。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本上沒有實(shí)現(xiàn)圖形化，不能實(shí)現(xiàn) 電網(wǎng)系統(tǒng)的圖形輸入和動(dòng)態(tài)顯示弘 。j ，還不能替代傳統(tǒng)的單機(jī)板的專業(yè)計(jì)算 系統(tǒng)。 r 隨著w e b 服務(wù)引( w e bs e r v i c e ) 這種新的基于w e b 的分布式技術(shù)在i n t e r n e l 上的普及，分布式技術(shù)將開始得到越來越多的使用?；趙 e b 的分布式平臺(tái)的 電力系統(tǒng)軟件系統(tǒng)將成為主流。 1 3 本文的主要工作 本文根據(jù)以上的分祈，提出了基于w e b 的電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算軟件的解決方 案，能很好的解決以上現(xiàn)有的計(jì)算系統(tǒng)所面臨的問題。這種系統(tǒng)集成了w e b 、 j a v a 、分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量圖形、網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)。系統(tǒng)高度模塊化， 傲到了真正的跨平臺(tái)和完全免維護(hù)。 本文系統(tǒng)的闡述了基于w e b 的電力系統(tǒng)分布式弼絡(luò)圖形化計(jì)算系統(tǒng)的整個(gè) 設(shè)計(jì)過程，包括w e b 終端的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、算法服務(wù)器的設(shè)計(jì)以及 對(duì)于系統(tǒng)安全的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用了瑪瞄i d e r 7 0 開發(fā)，分布式組件采用s i b r o k e f 的c o r b a w 組件，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用b o f l a n d 公司的d a t as t o r e 。最后還對(duì)系統(tǒng) 向w e b 服務(wù)和網(wǎng)格計(jì)算( g r i dc o m p u t i n g ) 方向擴(kuò)展提出了構(gòu)想。 對(duì)以上系統(tǒng)本文使用了i e e e 6 和i 髓e 3 0 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，均取得了 較好的效果。 6 | ! l i 川大學(xué)碩士學(xué)位論文 x 的絕大部分電力系統(tǒng)有著很好的收斂特性，只 有少數(shù)例外。 快速分解法潮流是一種試驗(yàn)算法，實(shí)際上僅僅“快速”化，即將雅可比矩 陣常數(shù)化，收斂性很差：而僅僅“分解”即對(duì)p 和q 分別修正，收斂性也很差。 只有在兩者結(jié)合的條件下才出現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)，一般比牛頓法收斂多幾次，但總計(jì)算 螢下降數(shù)倍。 2 3 故障分析 事故分析可以自動(dòng)模擬和求解一組用戶在事故列表中定義的交流潮流的意 外事故，分析事故情況，輸出事故狀態(tài)下的潮流，并且根據(jù)系統(tǒng)安全系數(shù)指標(biāo) ( 負(fù)荷、電壓) 對(duì)各種事故的嚴(yán)重情況進(jìn)行排序。 根據(jù)需要，用戶可以自行定義一系列假想的事故情況，例如：某一發(fā)電機(jī) 的退出運(yùn)行、某一支路的退出運(yùn)行等等。事故分析可以根據(jù)用戶設(shè)定的事故進(jìn) 四j b k 學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 行事故的分析，按照系統(tǒng)安全指標(biāo)自動(dòng)排列出事故嚴(yán)重的情況。事故分析的結(jié) 果可以反映出現(xiàn)存的電力網(wǎng)絡(luò)存在的一些潛在的危鹼，用戶可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)臺(tái)勺修 正，使得整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)地傳輸。 事故分析一般都采用收斂性較好的潮流計(jì)算方法進(jìn)行分事廳計(jì)算，鄙采用牛 頓法或快速解耦法。 2 4 開關(guān)控制 開關(guān)控制是在一系列事故運(yùn)行條件下( 事故運(yùn)行條件由用戶在事故列表 中自行定義) 進(jìn)行系統(tǒng)性搜索，找出特定約束下( 又稱觸發(fā)約束) 對(duì)減輕越限 具有最好調(diào)節(jié)作用的一系列開關(guān)，人為地進(jìn)行開關(guān)控制。在修正模式下，開關(guān) 控制的目的是減輕芷常系統(tǒng)運(yùn)行中的觸發(fā)約束越限：在事教約束模式中，開關(guān) 控制的目標(biāo)是預(yù)防事故后系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的觸發(fā)約束越限。 開關(guān)控制分析功能可以在某一設(shè)定的事教運(yùn)行條 牛下，自行搜尋出一組開 關(guān)，對(duì)這組開關(guān)進(jìn)行控制，可以滿足電力網(wǎng)絡(luò)電能傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定約束。 開關(guān)控制可以作為獨(dú)立功能應(yīng)用，也可以作為優(yōu)化求解( o p f ) 方法的一 部分。開關(guān)事件列表是根據(jù)電力系統(tǒng)工程知識(shí)來定義的，每種事故可以包含開 斷投入以及開關(guān)位置的改變。特別是意外事故。用戶必須指定與每一開關(guān)事 件相關(guān)的系列觸發(fā)約束，通過開關(guān)控制可以減輕這些越限。 2 5 優(yōu)化求解 優(yōu)化求解就是解決最優(yōu)有功和域無功分配( 包括開關(guān)控制) 的問題。在保 證正常工作約京條件或是有選擇地防止邊界限制擾動(dòng)的情況下，以設(shè)定的某一 目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化求解，從而實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)有功或無功分配最為合理的 目的。 優(yōu)化求解的性能包括： 1 優(yōu)化有功或無功控制，包括一系列優(yōu)化目標(biāo)選項(xiàng)的開關(guān)控制。 2 考慮大量電力系統(tǒng)運(yùn)行的限制條件，并提供大量的節(jié)點(diǎn)、約束條件和點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)邊際成本信息。 3 可按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度、校正( 補(bǔ)救措施) 和預(yù)防安全( 意外事故約束條件) 的 模式運(yùn)行。補(bǔ)救措施可以在電力系統(tǒng)正常工作下進(jìn)行，也可以在事故狀 態(tài)后進(jìn)行。 9 四川大學(xué)碩士學(xué)位論義( 2 0 0 3 ) 4 自動(dòng)執(zhí)行預(yù)先給定的控制和極限的優(yōu)先級(jí)。 5 當(dāng)問題不可解時(shí)獲得最好的工程解法。 6 適用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括限制性經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，合理分配電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)有功或無功。進(jìn)行優(yōu)化后 的電力網(wǎng)絡(luò)可以降低傳輸電能所需的成本，實(shí)現(xiàn)其特殊的經(jīng)濟(jì)利益。 2 6 邊際成本分析 邊際成本分析是指用戶自行設(shè)定一系列費(fèi)用曲線，程序以這些費(fèi)用曲線為 系統(tǒng)運(yùn)行的約束邊界條件，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制計(jì)算。該程序提供了一個(gè)短 期邊際最優(yōu)費(fèi)用的全面分析，而且只能在以某一費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)，進(jìn)行耦 合優(yōu)化求解( o p f ) 運(yùn)算后方可進(jìn)行。 邊際成本包括： 1 針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)捆綁限制的邊際費(fèi)用。 2 通過每根母線或組母線( 區(qū)域) 的有功和無功傳輸?shù)倪呺H費(fèi)用。 3 母線或區(qū)域的崩潰造成的對(duì)發(fā)電、損耗、阻塞的邊際費(fèi)用。 4 損耗季口阻塞崩潰下的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邊際傳輸費(fèi)用。 每個(gè)捆綁限制對(duì)每個(gè)邊際費(fèi)用的相關(guān)分量的作用。 1 0 四川大學(xué)碩士學(xué)位論義( 2 0 0 3 第三耄網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的歷史和發(fā)展 3 1 傳統(tǒng)的客戶1 1 1 務(wù)器機(jī)構(gòu) 幾年前個(gè)人電腦迅速在全世界普及，大量的系統(tǒng)采取了客戶，服務(wù)器【4 4 1 這種 結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)也大多如此。在客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)中通常有客戶 端來執(zhí)行應(yīng)用程序，然后連接到后端的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中存取應(yīng)用系統(tǒng)需要的數(shù) 據(jù)。圖3 l 說明了它的結(jié)構(gòu)。 圈3 - 1 傳統(tǒng)的客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)示譬圖 f i g - 3 - 1t h ei r a d i t i o n a lc l i e n f f s e r v e r5 t n l c n l r e 近幾年來。由于i n t e m e t d - l n l r a n e t 的興起，電力企業(yè)需要公開各種信息提供 給網(wǎng)上的用戶，使其信息能夠得到大范圍的共享。因此企業(yè)要求開發(fā)的系統(tǒng)必 須能夠讓客戶使用瀏覽器來查詢信息。所以在企業(yè)內(nèi)部架設(shè)了一臺(tái)w e b 服務(wù)器 4 5 , 4 6 4 ，然后使用c g i a s p s c r v l c t l 7 4 】把客戶端應(yīng)用程序從新編寫一次，并分 發(fā)到w 曲服務(wù)器上。當(dāng)用戶通過瀏覽器訪問服務(wù)器時(shí)，程序在服務(wù)器端執(zhí)行， 然后在把執(zhí)行的結(jié)果發(fā)回瀏覽器上顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖3 2 所示。 這種結(jié)構(gòu)我們發(fā)現(xiàn)了很多的問題。它經(jīng)常把應(yīng)用系統(tǒng)的企業(yè)邏輯編寫在客 戶端的應(yīng)用程序中，因此黨應(yīng)用程序需要改變時(shí)，所有在客戶端的應(yīng)用程序都 要改寫，使系統(tǒng)的維護(hù)成本提高。雖然有一些系統(tǒng)把應(yīng)用邏輯和數(shù)據(jù)庫(kù)綁定， 但這樣會(huì)有更大的問題，因?yàn)槿绱艘粊聿坏珣?yīng)用系統(tǒng)綁定在特定的數(shù)據(jù)庫(kù)上， 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 而且許多應(yīng)用邏輯代碼并不適合在數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行，并會(huì)嚴(yán)重的拖累數(shù)據(jù)庫(kù)的執(zhí) 行效率。 圖3 2i n t e r n e t i n t r a n e t 加上傳統(tǒng)的客戶服務(wù)器 f i g 3 2 i n t e m e t i n t r a n e ta n d t r a d i t i o n a lc l i e n t s e r v e rs t r u c t u r e 3 2 分布式計(jì)算結(jié)構(gòu) 為了解決傳統(tǒng)的兩層c s 結(jié)構(gòu)在維護(hù)使的高成本同時(shí)為了增強(qiáng)系統(tǒng)的重復(fù) 利用率，發(fā)揮面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的功能，因此提出了分布式的三層或多層體系結(jié)構(gòu)， 也就是應(yīng)用了所謂的應(yīng)用程序服務(wù)器。應(yīng)用程序服務(wù)器簡(jiǎn)單的說就是一個(gè)包含 企業(yè)邏輯的應(yīng)用程序，軟件開發(fā)人員以一種特定的組件形態(tài)，例如 c o m 巾c o m 、c o r b a 對(duì)象、r m i 等，封裝企業(yè)的邏輯代碼。這種經(jīng)過封裝， 能夠執(zhí)行特定企業(yè)功能的對(duì)象便稱之為“企業(yè)對(duì)象”，然后它這些企業(yè)對(duì)象分發(fā) 到應(yīng)用程序服務(wù)器中。當(dāng)應(yīng)用程序服務(wù)器包含很多企業(yè)對(duì)象后，就可以在開發(fā) 企業(yè)應(yīng)用程序時(shí)使用這些在應(yīng)用程序服務(wù)器中的企業(yè)對(duì)象提供的服務(wù)。同時(shí)也 能夠使用c g i s e r v l e tl l 卅等技術(shù)存取應(yīng)用程序服務(wù)器中的企業(yè)對(duì)象，那么普通 的客戶端和使用瀏覽器的客戶端就可以使用到最新的企業(yè)對(duì)象。采用這種包含 企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器的結(jié)構(gòu)有很多的好處，除了可以增加企業(yè)對(duì)象的重用性外，整 個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)成本也立刻降低下來。由于分布式結(jié)構(gòu)可以把系統(tǒng)的不同 運(yùn)作部署在不同的服務(wù)器上，所以整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性和性能也有了大幅度 的提升。圖3 - - 3 顯示了分布式系統(tǒng)【9 , 6 0 , 9 0 j 的結(jié)構(gòu)。 1 2 四川大學(xué)壩l ：學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 圖3 3 三層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 3 3w e b 服務(wù)和網(wǎng)格計(jì)算 由于計(jì)算機(jī)的平臺(tái)( 如w i n d o w s ，u n i x ，l i n u x ，m a c 等) 都是由計(jì)算機(jī) 商業(yè)公司( 如m i c r o s o f t ，s u n ，a p p l e 等) 提供的，平臺(tái)之閫的數(shù)據(jù)交換通常 都是通過通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來進(jìn)行( 如h t t p ，f t p 等) 。但是隨著w e b 在全世 界的廣泛使用，w e b 已經(jīng)開始逐漸從僅僅提供信息瀏覽向邏輯運(yùn)算的平臺(tái)轉(zhuǎn)變。 這樣在w e b 上需要交換大量的數(shù)據(jù)，就使得現(xiàn)有的協(xié)議在基于w e b 的數(shù)據(jù)交 換上變得很不方便。擴(kuò)展性標(biāo)記語言x m l w ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的 出現(xiàn)便解決了以上問題。它是一種平臺(tái)獨(dú)立的數(shù)據(jù)交換語言。它把數(shù)據(jù)的內(nèi)容 和顯示分開，使得它成為了各種平臺(tái)上在w e b 上的數(shù)據(jù)交換語言 w e b 服務(wù)。o 是最近開始蓬勃發(fā)展起來的一種應(yīng)用。它是一種可以接收從 i n t e r a c t 或者i n t r a n e t 上的其它系統(tǒng)中傳遞過來的請(qǐng)求。輕量級(jí)的獨(dú)立的通訊技 術(shù)。這種技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)上的所有系統(tǒng)進(jìn)行交互。w e b 服務(wù)的概念就是使用松散 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 耦合的消息( 而且越來越多的是依靠x i v i l 界面) 發(fā)送的內(nèi)容和軟件過程來為一 些特定的用戶需要進(jìn)行”服務(wù)”。w e b 服務(wù)是現(xiàn)今開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的最新發(fā)展趨 勢(shì)。 w e b 服務(wù)和c o r b a 的功能基本相同，但是適用領(lǐng)域不一樣。w e b 服務(wù) 實(shí)現(xiàn)的就是基于w e b 的遠(yuǎn)程方法調(diào)用。服務(wù)器端利用w e b 向外界提供些a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 供客戶端調(diào)用。w e b 服務(wù)的傳輸是基于 h r r p 協(xié)議的。它也有接口定義和服務(wù)定位的問題，接口的定義采用w s d l ( w 曲 s e r v i c e d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，服務(wù)定位采用u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r y , a n di n t e g r a t i o n ) 這兩者都是基于x m l 規(guī)范實(shí)現(xiàn)的。而c o r b a 由 于其客戶端配置的復(fù)雜性，以及穿越防火墻的問題不適合互聯(lián)網(wǎng)傳輸。但是具 有更高的可靠性和處理能力。因而適合于客戶端數(shù)目比較少，通信數(shù)據(jù)量比較 大的應(yīng)用。所以c o r b a w e b 服務(wù)實(shí)現(xiàn)的都是遠(yuǎn)程方法調(diào)用。c o 王t b a 適合 用于后臺(tái)分布式服務(wù)器之間的互聯(lián)。w e b 服務(wù)是廣域網(wǎng)內(nèi)客戶端和服務(wù)器端 一種比較好的交互方式。 1 4 w i n d o w s 平臺(tái) 圖3 4 b 服務(wù)結(jié)搗示意圖 f i g 3 - 4w e b s e r v i c ei n f r a s t r u c t u r e 塑型查蘭墮主蘭堡堡塞! ! ! 墮! 一一 網(wǎng)格計(jì)算( g r i dc o m p u t i n g ) 的出現(xiàn)，目的是將互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變成一種智能、 高效、簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)施，就像我們正在使用韻電力、水利設(shè)施一樣。網(wǎng)格計(jì)算 是多年高性能計(jì)算或者分布式計(jì)算后的一個(gè)更新的發(fā)展。建立網(wǎng)格計(jì)算的意圖 在于協(xié)調(diào)或共享各靜資源，這些資源可以是硬件的、軟件的、通訊的、網(wǎng)絡(luò)的 以及信息的。可以說在更高的層次、更多的層面上把信息更好的運(yùn)用起來，使 得這個(gè)過程變得更加臺(tái)勺優(yōu)化。所以說它可以把很多很多的信息孤島、或者分布 的資源聯(lián)系起來，因?yàn)樵趇 n t e m e t 上面，信息本身是一個(gè)一個(gè)的孤島，現(xiàn)在由 于有了礴格計(jì)算，可以把物理層、網(wǎng)頁(yè)、信息層都連接起來。 美國(guó)福布斯雜志的科技版f o r b e sa s a p ) ) 2 0 0 1 年9 月1 0 日發(fā)表一短 文章，預(yù)測(cè)信息技術(shù)的下一波太浪潮熄在2 0 0 4 、2 0 0 5 年發(fā)出現(xiàn)，這一波浪潮的 本質(zhì)特征就是萬維網(wǎng)( w o r l dw i d ew e b ) 升華為網(wǎng)格( g r e a tg l o b a lg r i d ) ，2 0 2 0 年，由此產(chǎn)生的互聯(lián)網(wǎng)將成長(zhǎng)為一個(gè)2 0 萬億美元產(chǎn)值的大產(chǎn)業(yè)。 從本質(zhì)上講，網(wǎng)格計(jì)算的概念非常大，它出于一個(gè)初衷：充分使用全世界 的計(jì)算資源。舉個(gè)例子來講，很多大型公司的計(jì)算能力非常強(qiáng)，但是實(shí)際上這 些計(jì)算能力不是每天2 4 小時(shí)都在使用。那么如此強(qiáng)大的計(jì)算能力在閑置時(shí)是否 可以應(yīng)用到其它需要強(qiáng)大計(jì)算能力的工作中呢? 一方面可以使閑置資源得到合 理利用，另一方面又可以為公司提供額外的收入。網(wǎng)格計(jì)算的出現(xiàn)，為這種應(yīng) 用提供了可能。 從以上的對(duì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的分析來看，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的模式已經(jīng)開始從客戶機(jī)服務(wù) 器、多層的客戶挑朋務(wù)器結(jié)構(gòu)開始向服務(wù)器對(duì)服務(wù)器、客戶機(jī)對(duì)客戶機(jī)的計(jì)算 模式轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)意義上的客戶機(jī)，服務(wù)器體系開始被打破，端對(duì)端( p e e r t op e e r ) 的計(jì)算模式開始普及。網(wǎng)絡(luò)中的任意一臺(tái)終端可以是客戶機(jī)也可以是服務(wù)器。 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 第四章j a v a 和分布式系統(tǒng) 4 1j a v a 的特點(diǎn) j a v a 4 , l o , t t 】是由美國(guó)太陽電腦公司( s 岫m i c r o s y s t e m s ，i n c ) 所發(fā)展出的第 一種能在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)( i n t e m e t ) 上面具有( 硬件、軟件中立性) 交互能力的程 序語言。自從它被開發(fā)以來，在互聯(lián)網(wǎng)上被普遍使用?？偟恼f來。j a v a 是一種 簡(jiǎn)單、面向?qū)ο?2 3 , 2 4 】、分布式、解釋、鍵壯、安全、結(jié)構(gòu)的中立、可移植、 性能很優(yōu)異、多線程、動(dòng)態(tài)的語言。 4 1 1 簡(jiǎn)單 j a v a 提供了一個(gè)功能強(qiáng)大語言的所有功能，但幾乎沒有一點(diǎn)含混特征。c + + 安全性不好，但c 和c + + 被大家接受，所以j a v a 設(shè)計(jì)成c + + 形式，讓大家很 容易學(xué)習(xí)。j a v a 去掉了c + + 語言的誨多功能，讓j a v a 的語言功能很精煉，并 增加了一些很有用的功能，如自動(dòng)收集碎片。 j a v a 去掉了以下幾個(gè)c 和c + + 功能： 指針運(yùn)算 結(jié)構(gòu) t y p e d e f ： # d e f i n e 需要釋放內(nèi)存 2 這將減少了平常出錯(cuò)的5 0 。而且，j a v a 很小，整個(gè)解釋器只需2 1 5 k 的 r a m 。 4 1 2 面向?qū)ο?j a v a 實(shí)現(xiàn)了c + + 的基本面向?qū)ο蠹夹g(shù)并有一些增強(qiáng)，( 為了語言簡(jiǎn)單， 刪除了一些功能) 。j a v a 處理數(shù)據(jù)方式和用對(duì)象接口處理對(duì)象數(shù)據(jù)方式一 樣。 4 1 3 分布式 j a v a 建立在擴(kuò)展t c m p 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。庫(kù)函數(shù)提供了用h t t p 和f t p 協(xié)議傳送和接受信息的方法。這使得程序員使用網(wǎng)絡(luò)上的文件和使用本機(jī) 文件一樣容易。 6 刪川入學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 4 ，1 4 健壯 j a v a 致力于檢查程序在編譯和運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤。類型檢查幫助檢查出許 多開發(fā)早期出現(xiàn)的錯(cuò)誤。j a v a 自己操縱內(nèi)存減少了內(nèi)存出錯(cuò)的可能性。j a v a 還實(shí)現(xiàn)了真數(shù)組，避免了覆蓋數(shù)據(jù)的可毹。這些功能特征大大提高了開發(fā) j a v a 應(yīng)用程序的周期。j a v a 提供： n u l l 指針檢測(cè) 數(shù)組邊界檢測(cè) 異常出口 b y t ec o d e 校驗(yàn) 4 1 5 結(jié)構(gòu)中立 另外，為了建立j a v a 作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)整體，j a v a 將它的程序編譯成種結(jié) 構(gòu)中立的中問文件格式。只要有j a v a 運(yùn)行系統(tǒng)的機(jī)器都能執(zhí)行這種中閶代碼。 現(xiàn)在，j a v a 運(yùn)行系統(tǒng)有s o l a r i s 2 4 ( s p a r c ) ，w m 3 2 系統(tǒng)( w m d o w s 9 5 和 w i n d o w s n d j a v a 源程序被編譯成一種高層次的與機(jī)器無關(guān)的b y t e - c o d e 格式 語言，這種語言被設(shè)計(jì)在虛擬機(jī)上運(yùn)行，由機(jī)器相關(guān)的運(yùn)行調(diào)試器實(shí)現(xiàn)執(zhí)行。 4 1 6 安全 j a v a 的安全是兩方面的。一方面，在j a v a 語言里，象指針和釋放內(nèi)存等 c + + 功能被刪除，避免了非法內(nèi)存操作。：方面，當(dāng)j a v a 用來創(chuàng)建瀏覽器時(shí)， 語言功能和一些測(cè)覽器本身提供的功能結(jié)合起來，使它更安全。j a v a 語言在你 的機(jī)器上執(zhí)行前，要經(jīng)過很多次的測(cè)試。它經(jīng)過代碼校驗(yàn)，檢查代碼段的格式。 檢測(cè)指針操作，對(duì)象操作是否過分以及試圖改變一個(gè)對(duì)象的類型。 4 1 7b y t e c o d e 校驗(yàn) 如果b y t e , c o d e 通過代碼校驗(yàn)，沒有返回錯(cuò)誤，我們可知道： 代碼沒有堆棧上溢出和下溢出 所有操作代碼參數(shù)類型都是正確的 沒有發(fā)生非法數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如將整數(shù)轉(zhuǎn)換成指針。 訪問對(duì)象操作是合法的 4 1 。8 類裝載 c l a s sl o a d e r 通過將本機(jī)類與網(wǎng)絡(luò)資源類的名稱分開，來保持安全性。因?yàn)?1 7 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文( 2 0 0 3 ) 調(diào)入類時(shí)總要經(jīng)過檢查，這樣避免了t r o j a n 馬程序的出現(xiàn)。從網(wǎng)絡(luò)上下載的類 被調(diào)進(jìn)一個(gè)與源相關(guān)的私有的名字域。當(dāng)一個(gè)私有類訪問另一個(gè)類時(shí)， b u i l d i n ( 本機(jī)類) 首先被檢查，然后檢查相關(guān)的類。這樣就避免了破壞本機(jī)類情 況的出現(xiàn)。 4 1 9 可移植 除了結(jié)構(gòu)中立的可移植性外，j a v a 還實(shí)現(xiàn)了各平臺(tái)上移植，以方便程序的 開發(fā)。整形數(shù)在j a v a 里永遠(yuǎn)是整數(shù)，3 2 位整數(shù)。而且，j a v a 建立在一個(gè)虛擬 的w i n d o w s 系統(tǒng)上，所以很容易地在u n i x ，p c 和m a c 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。 4 1 1 0 解釋性 j a v a 解釋器( 運(yùn)行系統(tǒng)) 能直接運(yùn)行目標(biāo)代碼指令。鏈接程序通常比編譯程序 所需資源少，所以程序員可以在創(chuàng)建源程序上花上更多的時(shí)間。 4 1 1 1 高性能 如果解釋器速度不慢，j a v a 可以在運(yùn)行時(shí)直接將目標(biāo)代碼翻譯成機(jī)器指令。 s u n 用直接解釋器一秒鐘內(nèi)可謁用3 0 0 ，0 0 0 個(gè)過程，翻譯目標(biāo)代碼的速度與 c ，c + + 的性能沒什么區(qū)別。 4 1 1 2 多線程 j a v a 提供的多線程功能使得在一個(gè)程序罩可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)小任務(wù)。線程有 時(shí)也稱小進(jìn)程，它是一個(gè)大進(jìn)程里分出來的小的獨(dú)立的進(jìn)程，因?yàn)閖 a v a 實(shí)現(xiàn)韻 多線程技術(shù)，所以比c 和c + + 更健壯。多線程帶來的更大的好處是更好的交互 性能和實(shí)時(shí)控制性能。當(dāng)然實(shí)時(shí)控制性能還取決于系統(tǒng)本# t q m i x ，w i n d o w s ， m a c i n t o s h 等) ，在開發(fā)難易程度和性能上都比單線程要好。任何用過當(dāng)前瀏覽 器的人，都感覺為調(diào)一副圖片而等待是一件很煩惱的事饋。在j a v a 里，你可用 一個(gè)單線程來調(diào)用一副圖片，而你可以訪問h t m l 里的其它信息而不必等它。 4 1 ，1 3 動(dòng)態(tài) j a v a 盡可能地利用了面象對(duì)象技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。j a v a 并不試圖在運(yùn)行前將所有模 塊全部連接起來。一個(gè)新的或升級(jí)的庫(kù)函數(shù)并不需要更改源程序就能正確運(yùn)行。 j a v a 還簡(jiǎn)化了使用一個(gè)升級(jí)的或全新的協(xié)議的方法。如果你的系統(tǒng)運(yùn)行j a v a 程 序時(shí)遇到了不知怎樣處理的程序，設(shè)關(guān)系，j a v a 能自動(dòng)下載你所需要的功能程 序。 1 8 圳川大學(xué)碩士學(xué)位論義( 2 0 0 3 ) 4 2 分布式計(jì)算系統(tǒng) 目前有三種比較流行的分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以下比較了它們的優(yōu)劣。 c o r b a ( c o m m o n o b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 有幾個(gè)基本的優(yōu)點(diǎn)： 與殍發(fā)語言無關(guān)的獨(dú)立性，與開發(fā)者無關(guān)的獨(dú)立性和與操作系統(tǒng)無關(guān)的獨(dú)立性。 c o r b a 在當(dāng)前每一種主流操作系統(tǒng)上均有實(shí)現(xiàn)( 僅就m i c r o s o f t 的各種操作 系統(tǒng)來說，c o r b a 獲得的支持甚至超越了d c o m ) 。 d c o m f d i s t r i b u t e dc o m m o nc o m p o n e n tm o d e l ) 是m i c r o s o f t 獨(dú)立開發(fā)，僅運(yùn) 行于w i n d o w s 平臺(tái)上。它和c o r b a 一樣