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基于本体的Web服务行为语义建模方法
摘要：
随着Web服务的普及和应用，建立Web服务行为语义模型具有重要的现实意义。本文基于本体的Web服务行为语义建模方法着重研究了本体的构建与应用，并提出了一种Web服务行为语义建模的框架。该方法通过建立本体模型，将Web服务的语义信息以及其行为模型进行了描述和分类，并利用本体推理引擎实现了服务的自动匹配和推荐。本文通过实验验证了该方法的有效性和可行性，并说明该方法在Web服务领域的应用前景。
关键词：本体；Web服务；语义建模；推理引擎；自动匹配；推荐服务
1.引言
Web服务技术作为一种新型的分布式计算和应用开发平台，其应用领域涵盖了各个领域。但是，由于Web服务的异构性和分布性，使得各个服务的语义信息难以获取和组成。因此，建立一个具有语义信息的Web服务描述模型成为了一个重要的研究问题。本文将Web服务语义建模的问题进行研究，提出了一种基于本体的Web服务行为语义建模方法，并在这个方法中加入了推理引擎，实现了自动匹配和推荐服务的功能。
2.相关工作
Web服务语义建模是一个复杂的研究问题。现有的研究工作主要集中在以下两个方面：一是基于服务的相关描述语言(SemanticWebServicesDescriptionLanguage,WSDL-S)进行语义建模；二是利用本体(ontology)建模Web服务的语义信息。
在基于WSDL-S的语义建模方面，研究人员提出了一系列方法用于利用WSDL-S进行服务分类、服务发现和服务匹配。但是，这种方法由于无法建立服务的具体实现模型，所以与实际应用的服务组合和合成还存在一些问题。
在利用本体建模Web服务语义信息方面，研究人员提出了一些方法，其中最有代表性的是Microsoft的Web服务描述语言(WSDL)和Web服务语义描述语言(WebServiceSemantics,WSDL-S).这些方法主要建立了Web服务的语义模型，以解决服务发现和组合的问题。但是，这些方法只能描述服务的语义信息，很难获取服务的具体实现模型。
3.基于本体的Web服务行为语义建模方法
为了解决上述两种方法中存在的问题，本文提出了一种基于本体的Web服务行为语义建模方法，该方法将Web服务的行为模型和语义信息统一起来，实现了Web服务的描述和行为模型的构建。下面，分步骤介绍该方法的具体实现。
3.1构建本体模型
根据Web服务的实现过程，我们可以将每个Web服务看作是一项具有一定功能的任务，在完成某个具体的功能时，会涉及到多个服务属性，如输入参数、输出参数、预条件、效果等。基于这些属性，我们可以构建一个适合Web服务行为建模的本体模型，该模型包括四个部分：服务、输入参数、输出参数和效果。其中，服务包括服务名称、服务URL、服务描述等，输入参数包括参数名称、参数类型、参数描述等，输出参数包括参数名称、参数类型、参数描述等，效果包括和服务相关的预置条件和效果。这样，我们就得到了一个服务本体模型。
3.2描述和分类Web服务行为模型
在整个服务的生命周期中，服务会涉及到若干相关的行为模型。本文采用Petri网模型来描述Web服务的行为模型，Petri网模型是一种适合描述复杂并发、同步和异步行为的图形化模型。基于Petri网模型，我们可以将Web服务的行为模型进行描述和分类，从而方便对具体行为模型实现的分析。
3.3建立Web服务语义模型
基于上述两个部分的模型，我们可以建立Web服务的语义模型，该模型将Web服务的语义信息和行为模型统一起来，实现了Web服务的行为建模和服务发现。同时，该模型还支持向其他应用程序或服务共享模型的功能。
3.4利用本体推理引擎实现自动匹配和推荐
本文的推理引擎采用Jena规则引擎的推理功能，该引擎可以针对一定规则和查询条件对Web服务描述语言(WSDL)进行解析和匹配，并生成推荐的服务列表。具体操作流程如下：
(1)根据用户需求或者上下文信息，构建查询条件。
(2)利用本体模型从Web服务描述语言(WSDL)中获取服务的属性。
(3)根据查询条件对服务进行匹配，生成推荐的服务列表。
(4)将服务列表返回给用户。
4.实验结果与分析
为了验证本文提出的基于本体的Web服务行为语义建模方法的有效性和可行性，我们进行了若干个实验，并对实验结果进行了分析。实验的具体内容如下：
4.1实验环境
实验的环境为开发环境和测试环境两个环境，其中开发环境为Eclipse和Jena开发工具，代码以Java语言编写，测试环境为Tomcat服务器，以HTML和JavaServerPages(JSP)作为Web客户端。
4.2实验方法
(1)构建本体模型
基于新浪微博上的相关API资源和语义Web服务描述语言(WSDL)，我们使用Eclipse开发工具构建了一个完整的W