中間件是一個獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序。使用這種軟件，分布式應(yīng)用軟件可以在不同技術(shù)之間共享資源。中間件位于客戶機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。本質(zhì)上，中間件是一個分布式軟件層或平臺。典型的中間件包括事務(wù)中間件、過程中間件、消息中間件、對象中間件、Web應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)中間件。美國電報公司·貝爾實驗室于1984年開發(fā)的Tuxedo被認(rèn)為是嚴(yán)格意義上的第一個中間件產(chǎn)品。東方通科技于1992年開始中間件的研發(fā)，并于1993年推出首款產(chǎn)品TON-LINK/Q。BEA成立于1995年，在收購Tuxedo后成為第一家中間件制造商。2001年，微軟發(fā)布了。NET和中間件發(fā)展成兩個技術(shù)陣營:。NET和Java。2010年，全球中間件市場總額為176億美元，2015年市場空間達(dá)到250億美元，到2023年，全球中間件市場空間達(dá)到434億美元。

中間件的特點是易于集成、高可靠性、易用性和高透明性。未來的發(fā)展方向是著眼于消除信息孤島，促進(jìn)無邊界信息流以支持開放、動態(tài)、多變的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)，從而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上計算資源、數(shù)據(jù)資源、服務(wù)資源和軟件資源等信息資源的綜合利用。

中間件有兩層含義。從狹義上講，中間件是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下連接操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的分布式軟件。從廣義上講，中間件可以被視為中間層軟件，它主要是指介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間的中間層次的軟件，目的是為應(yīng)用軟件的開發(fā)提供更直接有效的支持。相對廣泛接受的定義來自IDC（Intennet data Center）:中間件是一個獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件通過它在不同技術(shù)之間共享資源。中間件位于客戶機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。

出生背景

20世紀(jì)80年代，高速網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和微型計算機(jī)工作站的普及使網(wǎng)絡(luò)分布式計算成為新一代計算和應(yīng)用的主流。網(wǎng)絡(luò)分布式計算需要利用Internet/Inteanet上的各種資源協(xié)同完成計算任務(wù)，因此出現(xiàn)了客戶機(jī)/服務(wù)器的計算服務(wù)模式，它使多個客戶機(jī)能夠共享數(shù)據(jù)設(shè)備。20世紀(jì)90年代初，將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中并在客戶端實現(xiàn)其相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯的“胖”客戶機(jī)/服務(wù)器計算模式成為主流模式。然而，兩層結(jié)構(gòu)模式制約了系統(tǒng)的發(fā)展。隨著用戶業(yè)務(wù)需求的增長和互聯(lián)網(wǎng)的普及，出現(xiàn)了三層客戶機(jī)/服務(wù)器和瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，并在客戶界面和數(shù)據(jù)庫之間增加了一個獨立的中間層。

相關(guān)發(fā)展

IBM的CICS（注冊內(nèi)部控制專家）是最早具有中間件技術(shù)思想和功能的軟件。但是，由于中間件需要在分布式環(huán)境中屏蔽異構(gòu)OS和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此中間件必須能夠在分布式環(huán)境中提供通信服務(wù)，而CICS不是分布式環(huán)境的產(chǎn)物。因此，1984年（有爭議的是，1990年在美國電話電報公司貝爾實驗室誕生的Tuxedo（現(xiàn)為Oracle所有）被視為嚴(yán)格意義上的第一個中間件產(chǎn)品。Tuxedo解決了分布式事務(wù)控制的問題，中間件開始成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，中間件正式形成。后來被Novell收購。

東方通科技于1992年開始中間件的研發(fā)，并于1993年推出首款產(chǎn)品TON-LINK/Q。

1994年，IBM發(fā)布了消息隊列服務(wù)的MQ系列產(chǎn)品，以解決分布式系統(tǒng)的異步、可靠和傳輸通信服務(wù)問題，消息中間件由此誕生。BEA成立于1995年，從Novell公司購買了Tuxedo，并開始利用其資本和技術(shù)優(yōu)勢在全球市場推廣中間件產(chǎn)品。同年，Java之父詹姆斯·高斯林發(fā)明了Java語言，提供跨平臺的通用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，成為中間件的核心技術(shù)。

2001年，微軟發(fā)布了。NET和中間件發(fā)展成兩個技術(shù)陣營:。NET和Java。

2010年全球中間件市場總額為176億美元，其中AS（18.4%）、ESB（12.3%）和BPMS（12.3%）的需求最大。

2015年市場空間達(dá)到250億美元，其中前五名為IBM、Oracle、微軟、SoftwareAG、Tibeo等。其市場主要分布在北美、西歐、日本和亞太地區(qū)。

到2023年，全球中間件市場空間為434億美元，五年復(fù)合增長率為10.3%；中國中間件市場空間為13.6億美元，五年復(fù)合增長率為15.7%。

平臺化:中間件是一個平臺，所以它必須獨立存在。同時，中間件作為運行時的系統(tǒng)軟件，為上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)提供運行環(huán)境，并通過標(biāo)準(zhǔn)接口隔離其支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)其獨立性，即平臺性。

易于集成:中間件易于集成，并且可以無縫連接到應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。應(yīng)用程序可以定位和共享中間件提供的各種應(yīng)用服務(wù)，這將用戶從復(fù)雜的平臺、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫選擇中解放出來。

高可靠性和易用性:中間件具有高可靠性和易用性，可以在同構(gòu)或異構(gòu)環(huán)境中與各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行通信。同時，它可以管理數(shù)據(jù)之間的公共邏輯約束。中間件在實現(xiàn)對象的跨平臺應(yīng)用時，對外提供了統(tǒng)一的方法調(diào)用接口，降低了應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度。跨平臺統(tǒng)一接口的調(diào)用使應(yīng)用程序開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)化和高度可移植性。由于中間件的語言獨立性，開發(fā)人員可以利用彼此的編程技能和成果。

透明性:中間件可以滿足大量應(yīng)用程序的需求，運行在多種硬件和操作系統(tǒng)平臺上，支持分布式計算，并提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和操作系統(tǒng)平臺的應(yīng)用程序或服務(wù)的透明交互功能。由于中間件實現(xiàn)的功能對應(yīng)用程序是透明的，因此可以在不影響系統(tǒng)其他部分的情況下在本地進(jìn)行改進(jìn)。

中間件主要封裝底層系統(tǒng)的能力，使應(yīng)用層能夠通過系統(tǒng)中間件與系統(tǒng)通信，提供能力訪問、能力暴露和安全控制功能，避免應(yīng)用組件與OS（操作系統(tǒng)）層的直接交互，并將復(fù)雜的協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)故障、并行操作等問題與應(yīng)用程序隔離開來，從而為上層應(yīng)用軟件提供運行和開發(fā)環(huán)境。基于不同的目的和實現(xiàn)機(jī)制，中間件可以分為:事務(wù)中間件、過程中間件、消息中間件、對象中間件、Web應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)中間件等。，以及數(shù)據(jù)訪問中間件。

過程中間件：過程中間件，也稱為遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）中間件，通常在邏輯上分為兩部分:客戶端和服務(wù)器。客戶端和服務(wù)器之間的通信可以使用同步通信或異步調(diào)用線路程序。過程中間件具有良好的異構(gòu)支持能力。通過采用C/S體系結(jié)構(gòu)，分布式系統(tǒng)中的自治行為實體被分為兩個角色:客戶端和服務(wù)器端。客戶端是服務(wù)請求者，服務(wù)器是服務(wù)接收者，提供一個或多個遠(yuǎn)程流程，這是一種基于流程的服務(wù)訪問。在RPC模型中，如果客戶端和服務(wù)器有相應(yīng)的RPC接口并有RPC運行支持，則可以完成相應(yīng)的互操作性，而不必局限于特定的服務(wù)器。簡單易用，但由于客戶端和服務(wù)器之間的訪問連接，它在易于裁剪和容錯方面存在一些限制。典型成果包括以O(shè)SF DCE（分布式計算環(huán)境）和開放軟件基金會（開放軟件基金會）為代表的通用產(chǎn)品。

面向消息的中間件：消息中間件（Message Oriented Middleware，MOM）簡稱消息中間件，是一種以消息為載體進(jìn)行通信的中間件。它使用高效可靠的消息機(jī)制來實現(xiàn)不同應(yīng)用程序之間的大量數(shù)據(jù)交換。根據(jù)不同的通信模型，可分為消息隊列和消息傳遞，可在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)安全的異步通信，具有高可靠性和高效率。它可以擴(kuò)展分布式環(huán)境中進(jìn)程之間的通信，并支持多種通信協(xié)議、語言、應(yīng)用程序、硬件和軟件平臺。它的主要特點是通信程序可以在不同的時間運行，對應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)沒有約束，并且程序與網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性隔離。流行的MOM中間件產(chǎn)品包括IIBM的MQSeries和BEA的MessageQ。

面向?qū)ο蟮闹虚g件：面向?qū)ο笾虚g件也稱為分布式對象中間件，支持分布式對象模型，使軟件開發(fā)人員能夠在分布式異構(gòu)環(huán)境中使用面向?qū)ο蟮姆椒ê图夹g(shù)開發(fā)應(yīng)用程序。它是一個標(biāo)準(zhǔn)化的中間件，具有強(qiáng)大的功能、良好的異構(gòu)支持和廣泛的適用性。它為分布式計算環(huán)境中透明地傳輸對象請求提供了一個通信框架，是當(dāng)今軟件技術(shù)的主流方向。CORBA和DCOM是兩個最強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)。OMG（Object Management Group）是分布式對象技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的國際組織，它制定了CORBA等標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)訪問中間件：數(shù)據(jù)庫訪問中間件是在系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)資源互操作性的模型，為網(wǎng)絡(luò)中的虛擬緩存和格式轉(zhuǎn)換提供了方便。它是一種應(yīng)用廣泛且成熟的中間件，其典型代表是ODBC。ODBC是一種基于數(shù)據(jù)庫的中間件標(biāo)準(zhǔn)，它允許應(yīng)用程序與本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，并提供了一系列API。在大多數(shù)情況下，這些API隱藏在開發(fā)工具中，程序員不會直接使用它們。但在數(shù)據(jù)訪問中間件處理模型中，數(shù)據(jù)庫是信息存儲的核心單元，中間件以靈活的方式完成通信功能，但不適用于一些需要高性能處理的場合。

交易中間件：事務(wù)中間件，也稱為事務(wù)管理程序，是應(yīng)用最廣泛的中間件之一。其主要功能是提供在線事務(wù)處理所需的通信、并發(fā)訪問控制、事務(wù)控制、資源管理、安全管理、負(fù)載平衡、故障恢復(fù)等必要服務(wù)。它具有可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點，主要應(yīng)用于電信、金融、飛機(jī)訂票系統(tǒng)、證券等領(lǐng)域。

Web應(yīng)用服務(wù)器：Web應(yīng)用服務(wù)器是Web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器結(jié)合的產(chǎn)物。應(yīng)用服務(wù)器中間件是軟件的基礎(chǔ)設(shè)施，它利用組件技術(shù)將應(yīng)用軟件集成到一定的協(xié)同工作環(huán)境中，并提供各種通信機(jī)制、事務(wù)處理能力和應(yīng)用程序開發(fā)與管理功能。應(yīng)用服務(wù)器是中間件市場的熱點。

中間件是一種獨立的系統(tǒng)級軟件，它連接操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層，屏蔽具體操作的細(xì)節(jié)，并為不同的操作系統(tǒng)提供應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)議統(tǒng)一。中間件的目的是簡化分布式系統(tǒng)的構(gòu)建。其基本思想是提取分布式系統(tǒng)構(gòu)建中的通信、同步、激活、并發(fā)、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性和異構(gòu)性等常見問題，封裝常見問題的解決機(jī)制并提供簡單統(tǒng)一的接口。其功能包括通信支持、并發(fā)支持和公共服務(wù)。

通信支持：中間件為其支持的應(yīng)用軟件提供了基于平臺的運行環(huán)境，屏蔽了底層通信之間的接口差異，實現(xiàn)了互操作。大多數(shù)基于中間件的系統(tǒng)需要與其他分布式服務(wù)或系統(tǒng)進(jìn)行交互。操作系統(tǒng)提供一組網(wǎng)絡(luò)操作接口，而中間件提供通信支持以屏蔽復(fù)雜的底層接口。通信支持主要包括遠(yuǎn)程過程調(diào)用和信息。遠(yuǎn)程過程調(diào)用是運行中的客戶端像本地服務(wù)一樣調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)器的服務(wù)，消息機(jī)制是使用高效可靠的消息傳遞機(jī)制進(jìn)行平臺間的數(shù)據(jù)交互。

應(yīng)用支持：中間件的目的是為上層應(yīng)用服務(wù)，提供應(yīng)用層不同服務(wù)之間的互操作機(jī)制，為上層應(yīng)用開發(fā)提供統(tǒng)一的平臺和運行環(huán)境，封裝不同的操作系統(tǒng)，為應(yīng)用提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，實現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)和運行的獨立性，并為應(yīng)用結(jié)構(gòu)和開發(fā)方法提供強(qiáng)有力的支持。

并行支持：中間件為上層提供了“單線程”或“單進(jìn)程”的開發(fā)模型，屏蔽了采用并發(fā)技術(shù)（多線程、多進(jìn)程）帶來的復(fù)雜性，簡化了上層程序開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜性，提高了上層程序的穩(wěn)定性。

公共服務(wù)：公共服務(wù)是應(yīng)用程序中常見功能或約束的提取。中間件提供一個或一組公共服務(wù)，這些服務(wù)是針對某個系統(tǒng)或某類系統(tǒng)的。應(yīng)用系統(tǒng)在實現(xiàn)和運行時可以直接使用公共服務(wù)。通過提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的公共服務(wù)，減少了系統(tǒng)開發(fā)的工作量，也有助于應(yīng)用開發(fā)人員更加關(guān)注業(yè)務(wù)功能的需求、設(shè)計和實現(xiàn)，提高應(yīng)用軟件的質(zhì)量。

中間件是具有一系列特定屬性的程序模塊或服務(wù)，大致分為上層、中間層和下層三個模塊。上層是應(yīng)用程序接口層，中間層是事件處理層，下層是數(shù)據(jù)采集設(shè)備接口層。它通過上層和下層接口與外界交互，中間層處理數(shù)據(jù)。

應(yīng)用程序接口層：應(yīng)用程序接口可分為內(nèi)容層、信息層和傳輸層，是中間件與外部應(yīng)用鏈接的通道，主要連接應(yīng)用系統(tǒng)程序、網(wǎng)絡(luò)訪問程序等中間件或服務(wù)系統(tǒng)。應(yīng)用程序通常是現(xiàn)有企業(yè)運行的程序，如企業(yè)資源管理、供應(yīng)鏈管理、智能交易、分析報告等。網(wǎng)絡(luò)訪問程序通過應(yīng)用程序接口實現(xiàn)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程服務(wù)或相關(guān)信息資源服務(wù)器的連接，或者為其他中間件或服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，如對象分析服務(wù)。

事件處理層：事件處理層由多個事件程序模塊組成，如設(shè)備管理模塊、事件管理模塊、任務(wù)管理模塊和實時內(nèi)存事件數(shù)據(jù)庫。從底層過濾、聚合、分類和分發(fā)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備的接口層：物聯(lián)網(wǎng)的底層數(shù)據(jù)來自射頻終端、傳感器和條形碼等不同的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，因此中間件必須為各種形式的數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供集成的匹配功能。數(shù)據(jù)采集設(shè)備接口層位于中間件架構(gòu)的最底層，直接與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行交互，提供RS-232、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、USB等不同設(shè)備的鏈接方式，采用TCP/IP JEEE 802.11系列、ZigBee等多種連接通信協(xié)議，將采集到的數(shù)據(jù)生成事件并發(fā)送到事件處理層。

與電子商務(wù)的集成：互聯(lián)網(wǎng)是電子商務(wù)的基礎(chǔ)。電子商務(wù)的發(fā)展離不開大量的信息傳遞。電子商務(wù)使用B/S技術(shù)處理大量數(shù)據(jù)。中間件在B/S模式中扮演功能層的角色。用戶從Web界面向服務(wù)器提交數(shù)據(jù)請求，功能層負(fù)責(zé)將這些請求分類成數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)交換應(yīng)用程序發(fā)送到數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫篩選請求后，所需的數(shù)據(jù)通過功能層傳遞回用戶。此時，單個用戶可以進(jìn)行點對點通信。

中間件

自然地理應(yīng)用：為了實現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)和位置服務(wù)平臺的集成應(yīng)用，可以使用中間件（位置路由工具）在不同網(wǎng)絡(luò)之間和不同編碼協(xié)議下轉(zhuǎn)發(fā)位置信息。例如，HLJCORS（黑龍江省衛(wèi)星定位連續(xù)運行綜合服務(wù)系統(tǒng)）和黑龍江省位置服務(wù)平臺是兩個獨立的平臺，具有不同的功能和用途。如果兩個平臺集成應(yīng)用，將實現(xiàn)更高精度的定位服務(wù)。但是兩個平臺有各自的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不能直接交換數(shù)據(jù)，但是可以通過中間件完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換。位置路由工具接收到來自用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)流后，首先完成數(shù)據(jù)分析得到用戶的經(jīng)緯度、大地高等位置信息，然后按照用戶自定義的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼，并將位置信息轉(zhuǎn)發(fā)給位置服務(wù)平臺。

與汽車工業(yè)的交集：汽車產(chǎn)業(yè)正在向電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化轉(zhuǎn)型。智能電控、智能駕駛、智能互聯(lián)和智能出行深刻影響著人們的生活方式和思維方式，面向服務(wù)的軟件架構(gòu)越來越受到各大汽車廠商的青睞。面向服務(wù)的中間件（如數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，DDS）可以實現(xiàn)低延遲、高可靠性和高實時性的數(shù)據(jù)融合服務(wù)。它可以從根本上降低軟件的耦合性和復(fù)雜性，提高軟件的模塊化程度，與DDS集成的汽車軟件可以在下一代汽車的架構(gòu)中更好地運行，這也可以降低開發(fā)成本，縮短研發(fā)時間。

在電信服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用：以Tuxedo中間件為例，其結(jié)構(gòu)包括客戶端邏輯層、Tuxedo中間層和數(shù)據(jù)庫層。在三層結(jié)構(gòu)體系中，電信查詢服務(wù)系統(tǒng)基于C/S和B/S兩種架構(gòu)方案。例如，C/S架構(gòu)為個人和企業(yè)提供總賬查詢、支付歷史查詢和余額查詢，并通過客戶端-應(yīng)用服務(wù)器-數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的架構(gòu)實現(xiàn)。B/S架構(gòu)采用WEB瀏覽器-WEB服務(wù)器-應(yīng)用服務(wù)器-數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的架構(gòu)。電信查詢服務(wù)系統(tǒng)以Tuxedo中間件為核心，集成C/S和B/S架構(gòu)，實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互和同步通信。

在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用：根據(jù)現(xiàn)代航空電子數(shù)據(jù)加載功能的需求，可以設(shè)計并實現(xiàn)一個介于應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件之間的支持重用的數(shù)據(jù)加載中間件軟件。它使用系統(tǒng)軟件提供的基本服務(wù)，如文件系統(tǒng)、總線或網(wǎng)絡(luò)通信接口，來連接數(shù)據(jù)加載系統(tǒng)中的加載管理端和代理端，屏蔽數(shù)據(jù)加載相關(guān)操作的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)，并為數(shù)據(jù)加載應(yīng)用軟件提供與平臺無關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口。它可以減少加載應(yīng)用軟件的開發(fā)工作量，有助于提高數(shù)據(jù)加載系統(tǒng)的可靠性。