WebService原理浅析

WebService和编程语言中的类相似，它们都实现了一些功能，并且通过方法供给外部调用，不同的是WebService是部署在网络服务器上，而类在同一个进程空间里面。WebService部署在网络上，通过网络进行服务调用，只要遵循了访问协议，任何编程语言都可以访问服务，所以它是编程语言不相关的。

我们可以通过类文件知道一个类提供了哪些方法，那怎么知道WebService提供了哪些服务供外部调用呢？每一个WebService都有一个WSDL文件，WSDL全称Web Services Description Language(网络服务描述语言)，WSDL有两个作用：

描述了WebService提供的服务，就像类里面的方法，包含名字、参数、返回值。
描述了访问服务的方法。

下面是一个WSDL的示例文件：


<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><!-- Published by JAX-WS RI at http://jax-ws.dev.java.net. RI's version is JAX-WS RI 2.2.7-b01  svn-revision#${svn.Last.Changed.Rev}. -->
<!-- Generated by JAX-WS RI at http://jax-ws.dev.java.net. RI's version is JAX-WS RI 2.2.7-b01  svn-revision#${svn.Last.Changed.Rev}. -->
<definitions xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/" xmlns:wsu="http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-wssecurity-utility-1.0.xsd" xmlns:wsp="http://www.w3.org/ns/ws-policy" xmlns:wsp1_2="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/09/policy" xmlns:wsam="http://www.w3.org/2007/05/addressing/metadata" xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/" xmlns:tns="http://example/" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" targetNamespace="http://example/" name="HelloWorldService">  <types> <xsd:schema> <xsd:import namespace="http://example/" schemaLocation="http://localhost:9090/HelloWorld?xsd=1"/> </xsd:schema> </types>  <message name="sayHelloWorld"> <part name="parameters" element="tns:sayHelloWorld"/> </message>  <message name="sayHelloWorldResponse"> <part name="parameters" element="tns:sayHelloWorldResponse"/> </message>  <portType name="HelloWorld"> <operation name="sayHelloWorld"> <input wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldRequest" message="tns:sayHelloWorld"/>  <output wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldResponse" message="tns:sayHelloWorldResponse"/> </operation> </portType>  <binding name="HelloWorldPortBinding" type="tns:HelloWorld"> <soap:binding transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http" style="document"/>  <operation name="sayHelloWorld"> <soap:operation soapAction=""/>  <input> <soap:body use="literal"/> </input>  <output> <soap:body use="literal"/> </output> </operation> </binding>  <service name="HelloWorldService"> <port name="HelloWorldPort" binding="tns:HelloWorldPortBinding"> <soap:address location="http://localhost:9090/HelloWorld"/> </port> </service>
</definitions>

WSDL包含了五部分内容：

types
message
portType
binding
service

其中portType里面的内容描述了WebService提供的服务，上例中的portType内容可以翻译为Java类，如下：

 <portType name="HelloWorld">  ==> 对应类名<operation name="sayHelloWorld">  ==> 对应方法名......</operation> </portType>

//翻译后的portType内容
public class HelloWorld {public ... sayHelloWorld(...) {// ......}
}

可以看到sayHelloWorld方法中的参数和返回值使用了"..."，这是因为通过portType无法直接得到参数和返回值，所以用“...”代替。至于具体的参数和返回值怎么获取，我们在后面讲解，姑且先当做void看待。现在知道了WebService提供的方法，要怎么调用它呢？还是得看WSDL，我们知道WebService是部署在网络上的，访问WebService就需要进行网络数据交互，网络数据交互需要通信协议。 WSDL中的binding部分描述了通信协议，WebService通常是HTTP + SOAP（Simple Object Access Protocol 简单对象访问协议）协议来进行数据交互，SOAP基于XML它被设计成在WEB上交换结构化的和固化的信息。本例中WebService也是采用HTTP+SOAP协议进行数据交互，本文中WSDL的binding内容如下所示：

 <!-- 为HelloWorld绑定通信协议 --><binding name="HelloWorldPortBinding" type="tns:HelloWorld"> <!-- HelloWorld 使用 http + soap 协议进行数据交互--> <soap:binding transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http" style="document"/>      <operation name="sayHelloWorld"> <soap:operation soapAction=""/>  <input> <soap:body use="literal"/> </input>  <output> <soap:body use="literal"/> </output> </operation> </binding>

下面是一个 HTTP+SOAP 示例：

POST URI HTTP/1.1
Accept: text/xml, multipart/related
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
SOAPAction: "Action"
User-Agent: JAX-WS RI 2.2.7-b01  svn-revision#${svn.Last.Changed.Rev}
Host: localhost:9090
Connection: keep-alive
Content-Length: xxx<!-- SOAP协议 -->
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<S:Envelope xmlns:S="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/">     <S:Body><!-- 内容由使用者定义 --><ns2:自定义元素 xmlns:ns2="http://example/">自定义元素内容</ns2:自定义元素></S:Body>
</S:Envelope>

可以看到HTTP+SOAP就是把SOAP放入HTTP的body部分使用POST发送给WebService服务器。SOAP协议的Body内容由使用者定义，WSDL为每个WebService方法的调用和返回定义了SOAP body格式也就是定义了一个XML元素，只要找到 WebService 方法对应的自定义元素，就能封装SOAP协议了。通过WSDL的portType 、message两部分内容可以找到方法对应的自定义元素，本例中这两部分内容如下所示：

<message name="sayHelloWorld"> <!-- 关联了一个sayHelloWorld元素 --><part name="parameters" element="tns:sayHelloWorld"/>
</message>
<message name="sayHelloWorldResponse"> <!-- 关联了一个sayHelloWorldResponse元素 --><part name="parameters" element="tns:sayHelloWorldResponse"/>
</message>    <portType name="HelloWorld"> <operation name="sayHelloWorld"> <!-- input关联了一个sayHelloWorld message--><input wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldRequest" message="tns:sayHelloWorld"/>  <!-- output关联了一个sayHelloWorldResponse message--><output wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldResponse" message="tns:sayHelloWorldResponse"/> </operation>
</portType>

portType中的sayHelloWorld方法有一个input和output，input表示调用，output表示返回，input元素关联了一个message，本例中为“sayHelloWorld”，这个message关联了一个元素，本例中为sayHelloWorld，message关联的这个元素就是我们用来填充到SOAP body的元素了，同理output关联的元素为 “ sayHelloWorldResponse ” 。现在我们知道了调用 sayHelloWorld方法时使用
sayHelloWorld 元素填充Soap body，返回值使用 sayHelloWorldResponse 元素填充Soap body。但是我们还不知道这两个元素的具体定义，通过types部分我们可以知道这两个元素的具体定义，本例中的types定义如下：

 <types> <xsd:schema> <!--从http://localhost:9090/HelloWorld?xsd=1引入元素定义 --><xsd:import namespace="http://example/" schemaLocation="http://localhost:9090/HelloWorld?xsd=1"/> </xsd:schema> </types>

types从http://localhost:9090/HelloWorld?xsd=1引入了元素定义，引入的内容如下：

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:tns="http://example/" version="1.0" targetNamespace="http://example/">  <xs:element name="sayHelloWorld" type="tns:sayHelloWorld"/>  <xs:element name="sayHelloWorldResponse" type="tns:sayHelloWorldResponse"/>  <xs:complexType name="sayHelloWorld"> <xs:sequence> <!--  sayHelloWorld方法的参数 --><xs:element name="arg0" type="xs:string" minOccurs="0"/> </xs:sequence> </xs:complexType>  <xs:complexType name="sayHelloWorldResponse"> <xs:sequence> <!--   sayHelloWorld方法的返回值  --><xs:element name="return" type="xs:string" minOccurs="0"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:schema>

可以看到sayHelloWorld元素包含一个类型为string的arg0元素，表示 sayHelloWorld 方法有一个string类型的参数。saysayHelloWorldResponse包含一个类型为string的return元素，表示 sayHelloWorld 返回一个string类型的值。知道了参数和方法Webservice描述的方法就可以用Java完整的翻译出来，如下：

//WebService提供的服务
public class HelloWorld {public String sayHelloWorld(String arg0) {// ......}
}

知道了 sayHelloWorld 元素和 saysayHelloWorldResponse 元素的定义以后我们就知道怎么封装Soap了，调用 sayHelloWorld 并且传参数jack的Soap封装为：

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><S:Envelope xmlns:S="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"><S:Body><!-- 元素sayHelloWorld包含一个string类型的arg0元素表示参数  --><ns2:sayHelloWorld xmlns:ns2="http://example/"><!-- 传参jack --><arg0>jack</arg0></ns2:sayHelloWorld></S:Body></S:Envelope>

返回时的Soap封装如下：

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><S:Envelope xmlns:S="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"><S:Body> <!-- 元素 sayHelloWorldResponse 包含一个string类型的return元素表示返回值  --> <ns2:sayHelloWorldResponse xmlns:ns2="http://example/"><return>Hello, world, from jack</return></ns2:sayHelloWorldResponse></S:Body></S:Envelope>

可以看到sayHelloWorld返回值是“Hello, world, from jack”。封装好Soap协议以后就可以往Webservice服务器发送协议了，但是我们目前还不知道Webservice的地址，通过WSDL的service部分可以获取Webservice的地址，本例中的service内容如下：

 <!-- WebService的地址从service部分获取 -->
<service name="HelloWorldService"> <port name="HelloWorldPort" binding="tns:HelloWorldPortBinding"> <!--  HelloWorld 的URI --><soap:address location="http://localhost:9090/HelloWorld"/> </port>
</service>

地址http://localhost:9090/HelloWorld即为Webservice的服务器地址。另外HTTP头部有
SOAPAction需要填充，它来自 WSDL的portType的input和output，示例如下：

<input wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldRequest" message="tns:sayHelloWorld"/>
<output wsam:Action="http://example/HelloWorld/sayHelloWorldResponse" message="tns:sayHelloWorldResponse"/>

wsam:Action内容即是HTTP头部的SOAPAction。至此我没可以组装出完整的HTTP+SOAP，完整的调用协议内容如下：

 POST  /HelloWorld  HTTP/1.1Accept: text/xml, multipart/relatedContent-Type: text/xml; charset=utf-8SOAPAction: "http://example/HelloWorld/sayHelloWorldRequest"User-Agent: JAX-WS RI 2.2.7-b01  svn-revision#${svn.Last.Changed.Rev}Host: localhost:9090Connection: keep-aliveContent-Length: xxx  <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><S:Envelope xmlns:S="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"><S:Body><!-- 元素sayHelloWorld包含一个string类型的arg0元素表示参数  --><ns2:sayHelloWorld xmlns:ns2="http://example/"><!-- 传参jack --><arg0>jack</arg0></ns2:sayHelloWorld></S:Body></S:Envelope>

完整的返回协议如下：

 HTTP/1.1 200 OKDate: Fri, 17 May 2019 08:34:13 GMTTransfer-encoding: chunkedContent-type: text/xml; charset=utf-8<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><S:Envelope xmlns:S="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"><S:Body> <!-- 元素 sayHelloWorldResponse 包含一个string类型的return元素表示返回值  --> <ns2:sayHelloWorldResponse xmlns:ns2="http://example/"><return>Hello, world, from jack</return></ns2:sayHelloWorldResponse></S:Body></S:Envelope>

虽然WebService的底层很复杂，但是大多数编程语言都有现成的框架帮助我们完成底层的细节，具体的我们在编写WebService时通常只用创建一个类并且实现类的一些方法，框架会根据类自动生成WSDL 。WebService的调用也很简单，框架可以根据WSDL生成一个类，我们只需实例化对象然后调用方法获取返回值，和使用普通的类没什么两样。

WSDL是Webservice中最重要的内容，理解WSDL对使用Webservice和调试Webservice非常有用，
它包含五部分内容，通过上文的学习我们可以总结出每个部分的功能：

service，提供了WebService的访问地址。
portType，定义了WebService提供的服务。
binding，定义了WebService通信协议。
message，定义了每个服务调用的和返回的格式，常通过引用一个自定义元素，由自定义的元素（element）描述格式。
types，定义了message引用的各种自定义元素（element）。

本文描述的WSDL使用Document literal wapped 格式的协议，它还支持RPC literal/encode 协议，关于两种协议的区别和各自的应用场景会在后面的文章中讲解。

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