《可穿戴计算：基于人体传感器网络的可穿戴系统建模与实现》 —2.2.3　基于中间件的编程

2.2.3　基于中间件的编程

基于中间件的编程使得开发人员可以加速和简化应用程序的开发过程，这得益于使用：①明确定义的高级抽象，为开发人员提供接口；②可提供适当的运行机制以实现这些抽象的中间件。

基于中间件的编程框架可以通过隐藏传感器平台的复杂性和异构性来支持整个应用程序的开发（包括部署、执行和维护），以便让开发人员的工作变得更便利，使得编程变得更简单，可重用代码变得更多，而且更容易维护。典型的框架解决方案通常包含以下组件（参见图2.1）：

图2.1　基于中间件的编程框架参考模型

1）编程抽象：它提供针对特定开发范式的编程接口和内置功能，以便更轻松地管理物理及基础软件资源（如存储、传感器、通信和操作系统）。由于最终的应用程序是以表示与BSN各种功能实现接口的明确定义所形成的高级结构来定义的，所以开发人员可以专注于应用程序逻辑，而不用处理底层机制的实现。

2）中间件服务和功能：它是一组可重用的例程，负责提供构成编程抽象的高级结构的实际实现。这些例程包括执行用户定义的应用程序时要用到的中间件公用的核心功能和网络机制。

3）运行时支持：充当为服务和功能提供支持的特定执行环境。在实际应用中，它负责执行中间件层与传感器平台（即嵌入式操作系统与硬件组件）之间的交互。

在BSN领域，基于中间件的开发方法正在获得越来越多的关注，而且目前被认为是最有效的方法，因为它在管理传感器的硬件、操作系统、网络协议栈的例程的复杂性与应用逻辑的需求之间架起了一座桥梁。因此，中间件通常被设计成在每个传感器节点上运行的分布式软件层，并负责向上层提供一组接口和服务，以此来隐藏底层系统架构的低级细节和相关的网络协议。特别是，它通过将高级编程抽象“翻译”成实际运行的函数的方式，来具体实现用户定义的应用程序，其中的函数用于（例如）在节点内和节点间提取、收集、处理和传输数据。同时，它还可能处理一些低级管理例行事务，以便持续地控制平台资源和网络状态，从而更好地协调操作，甚至根据当前的应用目标和需求来决定要采用的最佳协议。由于有所有这些好处，开发人员可以从烦琐而容易出错的任务中解脱出来，而把主要精力放在应用逻辑上，从而缩短整个应用程序的开发周期。