CN106561032A - 一种基于xml的消息通讯方法 - Google Patents

Abstract

一种基于XML的消息通讯方法以消息传输的方式实现多Agent***的通讯消息的XML格式封装和解析机制，以及基于消息优先级的消息传送同步控制算法，实现了消息的可靠有效传输。

Description

一种基于XML的消息通讯方法

技术领域

一种基于XML的消息通讯方法主要涉及计算机通讯方面领域。

背景技术

基于多Agent 分布式***是以网络技术为基础，将分布在不同地理位置上的Agent 集成在一个时间和空间相一致的环境中，通过它们之间的通讯与互操作，实现知识与信息共享，从而完成复杂任务的求解。多Agent 分布式***广泛应用在如电子商务、机器人控制、生产计划与调度等不同领域中。目前，关于多Agent 分布式***的研究，主要集中在支持协作的通讯方式上，并提出了许多协作通讯模型。如基于黑/白板结构和基于消息的通讯模型。在基于黑板结构的多Agent 通讯模型中，黑板提供公共工作区，Agent 可以交换信息、数据和知识。但当Agent 结点数目增多时，黑板中的数据量会呈指数增长，导致***的通讯效率降低。在基于消息的通讯模型中，Agent 间通过使用统一的消息传送协议，克服了黑板***的缺陷，提高了***的通讯能力。但是，在消息的通讯模型中，如何进行Agent间消息的传送和同步，保证通讯的可靠性与有效性，即在通信的情况下保证消息以最小的通讯时间可靠提交；如何保证消息不受协议响应结构的限制，提高***通讯的灵活性仍然是研究的一个难点。

主要以消息传输的方式实现多Agent 分布式***的通讯，通过采用消息的XML 格式封装和解析实现消息的传送。封装后的消息由于可以绑定更多的信息，支持对其的扩展，因此克服了协议响应结构对消息的限制，提高了消息传送的灵活性。同时为了保持Agent 之间消息传送的时空一致性，在消息传输过程中采用了基于消息优先级的传输同步控制算法，保证了消息可靠有效传输。最后给出了***仿真的实现框架，并在Win2000 ***上应用Java 语言得以实现验证。

发明内容

通过国家专利检索没有发现关于此***方面的申请资料。

在多Agent 分布式***中，为了实现Agent 之间的通讯，要求每一个Agent 知道其它Agent 的名称、通信地址、通讯端口、协作能力等等。因此，在每个仿真Agent 中设计一个通讯Agent 模块。该模块负责所有与通讯有关的动作，同时该模块也是Agent 间进行通讯的一个接口。每个通讯模块包含信息表、消息缓存池和一个通讯服务管理器三部分。信息表用来记录Agent 中的一些基本特性。信息表主要包括以下两部分：（1）静态信息表：存储Agent 自身的静态信息，如Agent 标识、本身的性能、IP 地址等；（2）动态信息表：主要存储通讯状态下的其它Agent 信息。在每个Agent 启动与其他Agent 通讯时，会将各种通讯状态信息登记到动态信息表中，并在退出时删除这些信息，以保持动态信息表的实时更新；消息缓存池：Agent 用来存储发送和接收到的消息；通讯服务管理器：主要负责消息的XML 格式封装和解析、消息同步传输控制。避免由于同步问题造成的因果错误。

将信息表、消息缓存池、通讯服务管理器和其他各部分分别定义成Java 类的形式；把发送的消息封装成XML 格式文档，然后进行传输。在底层采用TCP/IP 通讯协议和socket 通讯技术实现多仿真Agent 结点的通讯。具体的操作方法是:

1. 基于XML 的消息封装和解析：1）在消息传输中，消息的语义内容是Agent 通讯的核心部分。主要应用FIPA-ACL 消息结构[5]。通过使用FIPA-ACL 消息，每个Agent 可以向其他Agent 发送请求或请求服务。FIPAACL消息结构是一种基于原语的消息结构，由外到内分为3 个层次：envelope、content、message。envelope：描述消息传输的各种附加信息，如发送者、接受者等；content：描述消息传输的具体内容；message：描述消息传输的各种参数，如消息使用的编码格式，传输的协议等。

每次消息只有在固有的原语范围内进行消息请求与服务（如接受（accept）、请求（request）等），扩展性较差。因此，为了克服协议响应结构对消息传送的限制。本文将这种消息结构封装成XML 格式。XML 格式的优点在于可以自定义诸多XML 标记元素，并且XML 元素可以绑定更多的信息，支持对其扩展。同时，传送时易于实现数据的压缩传输，提高了传输效率，即节约网络流量，减少通讯时间。如在message.dtd 中扩展了优先级的属性。

基于XML 的消息结构（message.dtd）如下：

<! ELEMENT acl-message（msg-type，msg-param）

<! ELEMENT msg-type（agree|request|refuse|accept-proposal|cancel）>

<! ELEMENT agree（#PCDATA）>

……

<! ELEMENT msg-param（#PCDATA）>

<! ATTLIST msg-param sender CDATA #REQUIRED

receiver CDATA #REQUIRED

content CDATA #REQUIRED

in-reply-to CDATA #REQUIRED

language CDATA #REQUIRED

priority CDATA #REQUIRED

>

例如：Agent A 请求（request） Agent B 去推动一个箱子。

传递消息结构（move.xml）如下：

<xml version="1.0">

<! DOCTYPE acl-message SYSTEM "message.dtd">

<acl-message>

<msg-type> request</msg-type>

<msg-param sender="A"

receive="B"

content="action（agent-identifier：name B）（deliver box（loc 12）"

language="fipa-sl"

protocol="fipa-request"

reply-with="order567"

priority="5">

</msg-param>

</acl-message >。

2）XML 文档的解析

接收端为了识别具体的请求消息内容，需要对XML 文档进行解析。解析的目的就是要从XML 文档中读取用户所需要的数据。应用DOM 解析器[6]实现对XML 文档的解析。文档解析后，首先判断属于哪种类型的消息，然后根据消息激活相应的

动作。解析步骤如下：

（1）在javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory 类中，调用newInstance（）方法，生成一个DocumentBuilderFactory 对象。

DocumentBuilderFactory factory =DocumentBuilderFactory.newInstance（）；

（2）应用factory 调用newDocumentBuilder（）方法生成DocumentBuilder

对象。

javax.xml.parsers.DocumentBuilder build =factory.newDocument－

Builder（）；

（3）build 对象调用public Document parse（File f）方法解析f 指定的XML 文档，并通过Element 类型对象来分析具有子孙关系节点的数据。

Org.w3c.dom.Document dom=build.parse（new File（move.xml））；

Element root=dom.getDocumentElement（）；

（4）最后，解析出来的数据调用getElementByTagName（String）方法，识别各个标记节点内容。另外，对于含有属性的节点要做特殊的处理，让该节点对象调用NamedNodeMapgetAttributes（）方法来解析属性内容。

NodeList nodelist=root.getElementByTagName（“acl-message”）；

NamedNodeMap nnm=nodelist.item（i）.getAttributes（）；//第i 个结

点属性。

2. 通讯服务管理器:1) 仿真Agent 间实现相互通讯就要处理Agent 通讯过程中的各种事务。在每个通讯模块中设置一个通讯服务管理器。通讯服务管理器作为消息通讯的枢纽，在***中起着核心作用。通讯服务管理主要包括XML 文档转换与解析、Agent ***管理、Agent 域名管理和消息传输过程管理。XML 文档转换与解析：完成消息的XML 格式封装和XML 文件的解析；Agent 域名管理：解析和查询其他Agent 的名称、通讯地址和通讯端口等信息；Agent ***管理：负责仿真Agent 内部其他模块间的协同操作；消息传输过程管理：主要完成通讯中服务监听与线程管理和消息发送与接收的传输控制，如消息传输同步控制；为其它Agent 分配线程等。

通过定义如下的类与方法来实现通讯服务管理器的功能。服务监听与线程管理是由run 方法进行处理。方法doComm－Manage 用于完成消息传输的同步控制管理。消息的XML 格式封装和解析分别由CreateXml 类中的doConverXml 方法和parseXml方法实现。

通讯服务管理类定义为：

Class CommServer implements Runnable，IEventHandler

{ CreateXml crxml=new CreateXml（）；

public void setup（）{ //启动服务监听}

pulic void doCommManage（String message）{}

public void run（）{ //服务监听与线程管理}

public void sent（）

{ ZipOutputStream out=new ZipOutputStream（socket.getOutputStream（））；

out.putNextEntry（new ZipEntry（“message1.xml”））；

out.write（）；//将数据压缩后写入输出流；

}

public String receive（）{}

public void action（） {

synchronized（this）{}

//消息处理过程}

}。

2). 鉴于多Agent 仿真环境分布式的特点，为保证仿真Agent结点间通讯在时间和空间上的一致，本文给出了基于消息优先级的传输控制算法。首先让封装好的消息XML 文件根据优先级高低进入传输任务就绪队列。优先级是根据传输任务紧急程度来确定的。

***总是允许优先级最高的任务开始执行。当一个优先级更高的任务到达时，允许将当前传输任务暂时挂起，而令高优先级任务立即投入运行。采用这种方式能满足最紧急的消息优先传输。若所有的进程都具有相同的优先级初值，则最先进入先执行。在具体实现时对高优先级任务采用同步代码块策略来控制，从而保证消息传送在时间和空间上的一致。在传送时，为了保证通讯的有效性，以最小的通讯时间来决定何时采用本地通讯，何时采用远程通讯。

Claims (9)

1.一种基于XML的消息通讯方法其特征是（1）静态信息表：存储Agent 自身的静态信息，如Agent 标识、本身的性能、IP 地址等；（2）动态信息表：主要存储通讯状态下的其它Agent 信息。

2.根据权利要求1将信息表、消息缓存池、通讯服务管理器和其他各部分分别

定义成Java 类的形式；把发送的消息封装成XML 格式文档，然后进行传输。

3.根据权利要求2通过使用FIPA-ACL 消息，每个Agent 可以向其他Agent 发送请求或请求服务。

4.根据权利要求3把这种消息结构封装成XML格式。

5.根据权利要求4对这种XML进行解析；主要是在javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory 类中，调用newInstance（）方法，生成一个DocumentBuilderFactory 对象；

DocumentBuilderFactory factory =DocumentBuilderFactory.newInstance（）。

6.根据权利要求5应用factory 调用newDocumentBuilder（）方法生成DocumentBuilder对象;

javax.xml.parsers.DocumentBuilder build =factory.newDocument－Builder（）。

7.根据权利要求6中的build 对象调用public Document parse（File f）方法解析f 指定的XML 文档，并通过Element 类型对象来分析具有子孙关系节点的数据;

Org.w3c.dom.Document dom=build.parse（new File（move.xml））；

Element root=dom.getDocumentElement（）。

8.根据权利要求7解析出来的数据调用getElementByTagName（String）方法，识别各个标记节点内容。

9.另外，对于含有属性的节点要做特殊的处理，让该节点对象调用NamedNodeMapgetAttributes（）方法来解析属性内容；

NodeList nodelist=root.getElementByTagName（“acl-message”）；

NamedNodeMap nnm=nodelist.item（i）.getAttributes（）。