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使用盖亚扩展的面向多对象的图书馆管理系统的体系结构

Pooja Jain and Deepak Dahiya

Jaypee University of Information Technology, Waknaghat, Solan {pooja.jain,deepak.dahiya}@juit.ac.in

摘要：智能高效的图书馆管理系统可以在智能软件代理网络的帮助下实现。代理技术可用来分析设计和构建复杂的软件系统。 而这种交互代理的设计是在盖亚的帮助下完成的，由此而扩展到多代理的系统的完成。

关键词：盖亚, 多代理系统, 图书馆管理系统.

1 介绍

面向代理的技术可以有效地提高现今的软件工程实践。一个多代理的系统（MAS）是一组具有代理子集的交互子组织，这些组织有可能属于同一个或者多个不同组织。这些代理相互协同，合作和配合从而完成一项复杂的任务。这种MAS的设计可以通过使用盖亚扩展来有效地完成[7]。通过遵循盖亚方法，人们可以在系统开发和系统使用方面充分的利用面向代理的方法[8]。本论文涉及到多代理的图书馆管理系统。各个代理的设计都是通过盖亚扩展来完成的。论文的其余部分结构会在接下来介绍。第二部分讨论了多代理系统和现今利用盖亚扩展所做的各种工作。第三部分谈谈目前所做的工作。第四部分处理了使用盖亚扩展的图书馆管理系统的各个代理的设计及其分析。第五部分简要介绍了建模的设计。第六部分讲述了详细的设计，细节设计。第七部分涉及到部分使用JADE方法的图书馆管理系统。第八部分讨论了本文的结果和未来的发展。

2 相关工作

盖亚[1]是MAS分析和设计的建立的第一套完整方法。盖亚方法指导系统开发人员，在分析和设计阶段这两个阶段中，去定义代理结构（微观层面）和代理组织结构（宏观层面）。在分析阶段，角色模型面向微观层面，交互模型和环境模型面向宏观层面。主要任务是定义代理所处角色的集合，代理之间的关系以及代理及他们所在环境之间的关系。在设计阶段，代理模型解决了宏观层面的问题，同时服务模式解决了微观层面的问题。建立从角色到代理类型的映射，同时指定各个代理类型提供功能和服务，这些是主要的任务。盖亚实施过程中的输出，是实际的可设计性与可重用性模型的集合[8]。然而，盖亚的原始版本受到适用于封闭类型的MAS分析和设计的限制。现在已经提出了几个盖亚扩展的基本方法来克服这些限制。这些方法的前提是，需要生成一个有序的步骤序列，一组可识别的模型，以及模型之间相互关系的指示，这表明了如何以及何时，利用MAS开发中的一些模型和抽象概念。 Gaia的新扩展版本利用了新的组织话的抽象概念，并显着扩展了盖亚可以应用的应用程序范围。

3 目前工作：图书馆管理系统的代理设计

这里正在考虑的图书馆系统是一个大学图书馆。用户是学生和学院的教师们。图书馆管理系统（LMS）是包括各种独立性，交互性和自主代理的MAS。图书馆有大量的与不同领域和课题相关的图书。用户可以根据他的选择来搜索书籍。根据他的搜索，一系列书籍列表会显示在他面前。该列表将具有诸如图书的标题，作者/作者们，出版社的名称和可用副本数量这些特征。当用户希望借阅特定的书籍时，系统将检查已经借阅给其他用户的图书的数量，因为可以借阅给使用者的图书有数量的限制。如果系统发现图书足够的余额，那么该书将被借阅给他，该书的副本数将减少一个。如果用户要求想要借阅图书馆中存在但目前无法使用的图书，那么该用户可以查看已借阅该副本的人员的姓名。该系统将提供一个归还书籍的选项，无论用户是否想向其发送归还书籍的邮件。根据用户的选择，电子邮件可以发送给拥有此书籍副本的一些或者所有人员。这个LMS可以被认为是一个智能系统，因为它有一个独特的功能。假设用户搜索了一个主题，该主题在库中的任何一个领域中都不相匹配，那么该用户会收到一个系统提供的是否需要网页搜索的选项。网页搜索是由一个专门的网页抓取工具完成的。网页抓取工具是一种有条理的，以自动化方式浏览万维网的程序或自动化脚本[4,5和6]。主要的抓取工具或主题抓取工具是一个只会尝试只下载和一个主题或一系列主题相关的网页的网络抓取器。局部扒取通常假设只给出主题，而集中抓取也假设一些相关页面和不相关页面的标签示例可用。

当用户返还书籍时，系统收到书籍后，将该书籍的副本数量增加一。 这些书籍也可以由学院推荐。当推荐请求到达LMS时，它准备报价并将其发送到帐户部门，之后该书也可以被购买。

4 分析阶段

分析阶段的主要目标是组织管理收集的规范和要求，为整体系统的各个部分组成，将系统划分为环境模型，初步角色模型和交互模型，以及一系列组织规则[2]。

4.1 基本的管理

盖娅分析的第一个阶段是关于确定多个组织是否必须共存于系统中，并成为自治的相互作用的MASs。在我们的系统中，组织可以简单的认为是：

• 人们归还书籍并且照顾好所借阅的事物
• 人们完整的保护并保留了可借阅的书籍的所有一切信息

4.2 环境模型

环境是根据抽象计算资源（例如变量或元组）来处理的，这些抽象计算资源可用于感知代理[11]。 图书馆管理系统的环境模型可以描述为：

表格 1.环境模型

书目目录由数据结构包括诸如书籍作者等信息; 这本书的标题，出版年份，出版社等等来表示。副本是图书馆可用的一本书的总数。

4.3 初始任务建模

鉴于基本技能的定义及其基本交互需求，相对的，分析阶段可以为组织的角色和协议提供初步的定义。为了表现（基本）的角色，盖亚采用了一种抽象的，半形式的描述来表达自己的能力和预期的行为。 这些分别由两个主要属性类别表示：（i）权限和（ii）责任[2]。

在图书馆管理系统中，角色可以定义为：

1. 图书管理
2. 注册使用者
3. 授权
4. 查询与解决
5. 显示
6. 发行人
7. 网页扒取
8. 推荐
9. 返还
10. 邮件的发送

图书管理员跟踪图书馆中可用的所有图书。它还保留有关图书目录的所有信息和特定图书的副本。它还将保留关于特定用户的全部信息，例如以他的名义发布的图书和他3个月的所有交易记录。注册使用者负责注册新生和学院使用者。用户将会发送他的注册号，姓名给注册者，然后，他将被分配到一个默认的用户名和密码。当用户登录系统时，它将提供退出或新用户的选项。如果用户是新用户，则注册过程由该代理处理，否则请求被发送到授权代理处完成[11]。授权者用于从用户处获取用户名和密码。当细节与数据库相匹配时，相应的授权就会完成。授权完成后，会将消息传递给查询与解决处代理。查询与解决代理从用户处获取查询并解决它。它将向“显示”发送消息，该角色将显示与搜索结果匹配的所有图书/期刊/杂志。如果显示代理无法显示任何内容，换句话说，用户搜索的图书/主题在库中不可用，那么查询与解决代理将为用户提供从网络搜索主题的选项。如果用户同意，该代理则会将消息发送到网页扒取代理处，该代理将处理要搜索的主题，并将结果存储在文件夹中。该文件夹对于用户是私有的，他可以在稍后的时间点看到下载的材料。此数据仅只能最多在一个月内使用。该文件夹的数据也由显示代理显示。如果显示代理能够与图书管理代理协调显示书籍及其详细信息，则用户可以选择他想要的任何书籍。一旦用户选择了特定的书籍，发行人角色就会检查用户的账面余额，从而借阅该书。

显示代理则向用户显示结果。这些结果可以是 1.书籍/期刊/杂志的搜索结果2.搜索结果由搜寻器存储一旦书签由发行人代理发出，邮件将通过发送邮件代理发送给用户，确认该书的借阅与归还等问题。它还将显示目前发给用户的所有图书的列表，与图书管理代理协作。推荐代理保持对推荐书籍的追踪。这些书籍可以由学院推荐，或学生可以提出要求购买书籍。然后，这个代理将集合并写出关于一本书的一些资料，并通过邮件发送代理发送到账户部门。退换代理涉到用户返换图书。当用户返换书时，“副本”数量将增加1。一旦书籍被用户退回，邮件将通过发送邮件代理发送给用户，确认书的返换。它还将显示目前发给用户的所有图书的列表，与图书管理代理协作。不同代理的权限可以由作者的另一篇文章引用[11]。

4.4 相关责任

这些属性决定了角色可预测的行为，因此，也许这才是与角色有所关联的关键属性。 责任分为两个种类：存活性和安全性。

代理比较生动的表达可以理解为[11]：

发行人=（读取图书目录，读取用户书籍可使用余额，更新副本，更新用户余额）

对于各种代理的安全要求是：

• 学生可借还书籍余额 否gt;最大限制
• 学院可借还书籍余额 否gt;最大限制

一些角色的角色模型有如下几种：

4.5 初级互动模型

该模型根据每种类型的代理角色间交互的一个协议的定义，来捕获MAS组织中各种代理角色之间的依赖关系和关系[2]。 一些协议定义如下：最基本的活动规则可以是一本书只有在已经被借阅后时才可以退回。 这可以描述为：

发行者 归还

另一个可能性是，只有当用户被授权代理角色授权时，才能发行使用一本书。

授权 发行使用

表格2.角色架构

5 建模设计

在建模设计阶段，组织结构的定义根据其拓扑结构和制度来决定，同时，交互模型和角色模型已经完成[9]。盖亚分析阶段的输出，系统地记录了LMS必须完成的所有功能特征（一定程度上是无法功能化的），以及MAS所在的操作环境的特征。虽然分析阶段主要是为了了解MAS必须要做什么，但设计阶段将说明MAS的实际特性。许多因素会影响到代理的实际设计和它们之间的相互作用。就像LMS的情况一样，可能会出现不同教师的可借阅的书籍限制不同。例如，讲师的限制会高于于副教授的限制，而副教授可借阅图书的数量可能会比教授的限制要少。有时候，由于这本书是由图书馆员发行的，所以有些学院也可能会发生用户不需要用户名和密码就可以完成借阅工作，而用户自己不需要登录系统。当只有根据教师学生和员工代码的卷号，才能借阅图书时，授权代理角色不会出现。因此，建模设计将完全依赖于图书馆管理系统的实际实施，即根据特定学院提供的特定要求规范才可以实施。

6 细节设计

最后一个阶段是详细的设计，既细节设计，详细介绍了代理的模型，其中包括：将所识别的角色映射到代理种类中和一些实例，以及服务模型，各个代理会参与到这个模块的活动中[9]。 在设计阶段，分析阶段的抽象构造，如角色会被映射到具体的构造，如代理类型将在运行时实现。 代理模型概述了系统中的代理类型。 服务模型概述了分配给代理类型的角色所需的服务。 熟人模型描述了代理类型之间的通信链接[10]。

6.1

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