Научная статья на тему 'О программной реализации агентных приложений'

О программной реализации агентных приложений Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
195
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АГЕНТ / МНОГОАГЕНТНАЯ ПЛАТФОРМА / JAVA / AGENT / MULTIAGENT PLATFORM

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Солдатов Антон Александрович, Андреев Всеволод Владимирович

Рассмотрены общие подходы программной реализации многоагентных систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Солдатов Антон Александрович, Андреев Всеволод Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ABOUT PROGRAM REALIZATION OF AGENTS APPENDICES

The general approaches of multiagents systems program realization are considered.

Текст научной работы на тему «О программной реализации агентных приложений»

УДК 004.78

А.А. СОЛДАТОВ, В.В. АНДРЕЕВ О ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ АГЕНТНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Ключевые слова: агент, многоагентная платформа, JAVA.

Рассмотрены общие подходы программной реализации многоагентных систем.

A.A. SOLDATOV, V.V. ANDREEV ABOUT PROGRAM REALIZATION OF AGENTS APPENDICES

Key words: agent, multiagent platform, JAVA.

The general approaches of multiagents systems program realization are considered.

Многоагентный подход, появившийся сравнительно недавно, обеспечил множество программных средств новыми методами построения распределенных систем. Программные продукты, создаваемые в результате реализации данного подхода, многопрофильны и модифицируемы [1, 2].

Реализуя многоагентную платформу, необходимо учитывать большой выбор операционных систем сегодня. В связи с этим создаваемое приложение должно отвечать требованиям многоплатформенности. Поставленная задача решаема при использовании кроссплатформенных сред программирования. JAVA - наиболее удачное средство создания подобных приложений. Объектная ориентированность языка JAVA позволяет эффективно описать и скодировать приложение. Каркас программного кода представляют классы и интерфейсы.

Agent является важнейшим классом системы, выполняющим следующие основные задачи: передача сообщений с индивидуальной и групповой рассылкой; определение и поддержание состояний жизненного цикла агентов платформы, таких, как запуск, приостановление, уничтожение агента; планирование и выполнение действий; возможность добавления поведений.

Класс Agent реализует интерфейсы Runnable, Serializable, TimerListener, а также импортирует множество вспомогательных классов, наполняющих свойствами и методами агентов. Интерфейс Runnable библиотеки java.lang определяет метод run(), способный запустить новый подпроцесс из рассматриваемого класса. Интерфейс Serializable библиотеки java.io осуществляет сериализацию, при которой объект можно записать в последовательность байт и передать по сети. После процедуры передачи эту последовательность байтов можно регенерировать до восстановления оригинального объекта. Очевидно, что можно создать объект на машине с ОС Windows, сериализовать его и послать по сети на Unix машину, где он будет корректно реконструирован. Для сериализации объекта создается определенный сорт объекта OutputStream, а затем в него вкладывается объект ObjectOutputStream. После этого достаточно вызвать метод writeObject() и объект будет сериализован и послан в OutputStream. Чтобы провести обратный процесс, нужно вложить InputStream внутрь ObjectlnputStream и вызывать readObject(). Интерфейс TimerListener определяет внутреннюю систему синхронизации времени, используя для этого лишь один метод:

public interface TimerListener { void doTimeOut(Timer t);

}

Множества классов ядра платформы схожи по содержанию. Класс AgentState определяет статус жизненного состояния агента. Переменные состояния агента объявляются как «закрытые»: private String name; // имя состояния private int value; // цифровая запись состояния private Long persistentID; // цифровой ID состояния

Методы установки значений и возращения их для всех переменных аналогичны:

public void setName (String n){ name = n;

}

public String getName(){ return name;

}

Состояния двух агентов можно сравнить с помощью метода compareTo(). Метод возвращает 0, если состояния одинаковы: public int compareTo(Object o){

AgentState as = (AgentState) o;

return name .toLowerCase().toUpperCase().compareTo(as.name. toLowerCase().toUpperCase());

}

Константа STATES определяет массив возможных состояний агента: private static final AgentState[] STATES = new AgentState[] {

// агент имеет минимальный статус new AgentState("MIN state", Agent..APMIN),

// агент запущен new AgentState("Initiated", Agent. APINITIATED),

// агент активен new AgentState("Active", Agent.APACTIVE),

// агент бездействует new AgentState("Idle", AgentAPIDLE),

// агент приостановлен new AgentState("Suspended", Agent APSUSPENDED),

// агент ожидает new AgentState("Waiting", Agent. AP_WAITING),

// агент удаляется new AgentState("Deleted", AgentAP_DELETED),

// агент сохраняется new AgentState("Saving", 10),

};

Абстрактный класс LifeCycle определяет методы для работы с жизненными состояниями агентов. Экземпляр класса public abstract class LifeCycle может иметь более одного состояния. Переменные myAgent и myState объявляются с «защищенным» модификатором доступа: protected Agent myAgent; protected int myState;

Конструктор класса определяет статус агента через параметр: public LifeCycle(int s) { myState = s;

}

Далее описываются методы абстрактного класса.

// метод определяет агента void setAgent(Agent a) { myAgent = a;

}

// метод инициализирует агента public void init() {

}

// метод определяет выполнение действия агентом public void execute() throws InterruptedException,

InterruptedIOException {

}

InterruptedException способен к генерации исключений при вызове методов задержки по времени Thread.sleep() и Object.wait().

// метод, при котором тематика агента прекращается public void end() {

}

// метод определяет, является ли состояние прекращения действий агента активным

public boolean alive() { return true;

}

// метод возвращает статус агента public int getState() {

return myState;

}

// метод определяет переход из одного состояния агента к другому public void transitionFrom(LifeCycle from) {

}

// метод возвращает true в случае изменения статуса, если изменений не было - false

public boolean transitionTo(LifeCycle to) { return false;

}

// метод определяет, должен ли агент реагировать на входящие сообщения

public boolean isMessageAware() { return false;

}

// метод, определяющий сравнение в условии: если объект является экземпляром класса LifeCycle и статусы равны, то метод возвращает true public boolean equals(Object obj) {

if (obj instanceof LifeCycle) {

return (myState == ((LifeCycle)obj).myState);

}

return false;

}

Класс AID (Agent ID) реализует понятие идентификатора агента. Наиболее интересны методы добавления, удаления, возврата значений адреса агента на платформе и его идентификатора. Адрес агента и идентификатор объявлены как переменные контейнерного типа:

private List addresses = new ArrayList(l); private List resolvers = new ArrayList(l);

Универсальный идентификатор платформы platformID статичен для всех агентов:

private static String platformID;

Имя идентификатора также является защищенным: private String name;

Символическое имя агента несет значение локального характера, закрепляясь за определённым хостом. При этом имя представляет запись следующего вида: agent@host, где agent - имя агента, host - имя хоста.

Следующий метод определяет локальное имя агента. public void setLocalName(String n){

String pid = getPlatformID(); if (pid == null) { throw new RuntimeException("Unknown Platform name");

}

name = n.trim();

name = name.concat("@"+pid);

}

Выше использована зависимость метода getPlatformID() класса AID: static final String getPlatformID(){

return platformID;

}

Методы, обрабатывающие переменные контейнерного типа:

// метод добавляет адрес url агента public void addAddresses(String url) { if (!addresses.contains(url)) { addresses.add(url);

}

}

// метод удаляет адрес url public boolean removeAddresses(String url) { return addresses.remove(url);

}

// метод очищает все адреса агента public void clearAllAddresses() { addresses.clear();

}

// метод возвращает адреса агента через итератор

public Iterator getAllAddresses() {

return addresses.iterator();

}

// метод добавляет идентификатор агента public void addResolvers(AID aid) {

if (!resolvers.contains(aid)) { re solvers. add(aid);

}

}

// метод удаляет идентификатор public boolean removeResolvers(AID aid) { return resolvers.remove(aid);

}

// метод очищает контейнер идентификаторов public void clearAllResolvers() { resolvers.clear();

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

}

// метод возвращает идентификаторы агента через итератор public Iterator getAllResolvers() {

return resolvers.iterator();

}

Методы setAddressesArray(String [] adr) и setResolversArray(AID[] res), ge-tAddressesArray() и getResolversArray() схожи по содержанию, поэтому опишем по одному из каждой пары.

// метод создает массив адресов агента public void setAddressesArray(String [] adr) { addresses.clear(); for (int i=0; i<adr.length; i++) { addresses.add(adr[i]);

}

}

// метод возвращает массив идентификаторов агента public AID[] getResolversArray() {

Object[] objs = resolvers.toArray();

AID[] result = new AID[objs.length];

System.arraycopy(objs, 0, result, 0, objs.length); return result;

}

Метод equals() перегружен из класса java.lang.Object. Сравниваются имя экземпляра класса AID и переменная типа Object. public boolean equals(Object o) { if (o = = null) {

return false;

}

// если o - экземпляр класса AID if (o instanceof AID) {

return name.equalsIgnoreCase(((AID)o).name);

}

if (o instanceof String) {

return name.equalsIgnoreCase((String)o);

}

return false;

}

Метод getLocalName() возвращает локальное имя агента. public String getLocalName() {

// отлавливаем последнее появление в строке символа '@', т.е читаем строку с конца

int atPos = name.lastIndexOf('@');

// если индекс не найден, то возвращается -І if (atPos == - І) {

return name;

}

else

return name.substring(0, '@');

}

Метод getHap() возвращает название платформы. public String getHap() {

int atPos = name.lastIndexOf('@'); if (atPos = = -І) { return null;

}

else

return name.substring(atPos + І);

}

Одним из предубеждений является то, что агентная платформа должна содержать в себе область, в которой располагаются ее узлы. Данная область называется контейнером. Агент не может существовать на отдалённом хосте вне контейнера. В свою очередь, в контейнере могут размещаться агенты разной тематики. На машине с развернутой платформой обязательно существует главный контейнер с ограниченным количеством агентов поддержки системы.

Публичный класс ContainerID определяет контейнер платформы, реализуя интерфейсы Serializable и Location. Serializable - уже известный нам интерфейс библиотеки java.io. Интерфейс Location определяет четыре метода, возвращающих строковые значения идентификатора, имени, протокола, адреса контейнера платформы.

public interface Location extends Serializable {

String getID();

String getName();

String getProtocol();

String getAddress();

}

ContainerID оперирует следующими приватными переменными: private String name; private String address;

//переменная, определяющая главный контейнер: private Boolean main; private String port; private String protocol;

Методы setName и getName устанавливают и возвращают значение имени контейнера платформы соответственно. public void setName(String n) { name = n;

}

public String getName() { return name;

}

Методы setProtocol и getProtocol, setAddress и getAddress, setPort и getPort, setMain и getMain аналогичны по содержанию вышеописанным двум. Метод getID возвращает уникальный ID контейнера платформы: public String getID() {

return name + '@' + address;

}

Интерфейс Node, наследуемый интерфейс java.io.Serializable, определяет понятие узла платформы.

// метод устанавливает имя узла void setName(String name);

// метод возвращает имя узла String getName();

// метод определяет наличие менеджера платформы boolean hasPlatformManager();

// метод по команде возвращает объект Object accept(HorizontalCommand cmd);

// метод прерывает выполнение узла void interrupt();

// метод выводит узел из действия платформы void exit();

// метод прекращает действие платформы. deadPmAddress - адрес уничтожаемой платформы, notifyingPmAddress - уведомляемый адрес

void platformManagerDead(String deadPmAddress, String notifyingPmAddress). Абстрактный класс LifeCycle определяет все жизненные состояния агента.

// метод инициализирует агента public void init();

// метод определяет выполнения действия агентом public void execute();

// метод прекращения тематики агента public void end();

// метод возвращает статус агента public int getState() { return myState;

}

// метод определяет переход из одного состояния агента к другому

public void transitionFrom(LifeCycle from) { }

// метод возвращает true в случае изменения статуса public boolean transitionTo(LifeCycle to) { return false;

}

// метод определяет, должен ли агент реагировать на входящие сообщения public boolean isMessageAware() { return false;

}

Дескриптор узла - важная часть многоагентной системы. Класс, описывающий его, реализует интерфейс Serializable.

Переменные, как правило, объявлены с модификатором доступа «private».

private String myName;

private Node myNode;

private ContainerID myContainer;

private Node parentNode;

private String username;

private byte[] password;

// конструктор нового дескриптора узла public NodeDescriptor(Node node) { myName = node.getName(); myNode = node; }

// конструктор нового дескриптора узла, хостующегося на контейнере: public NodeDescriptor(ContainerID cid, Node node) { myName = cid.getName(); myNode = node; myContainer = cid;

}

// метод устанавливает имя уже определенного ранее узла либо ассоциирует имя с узлом

public void setName(String n) { myName = n;

}

public String getName() { return myName;

}

// метод устанавливает уже определенный ранее объект узла public void setNode(Node node) { myNode = node;

}

public Node getNode() {

return myNode;

}

// возвращает объект-контейнер public ContainerID getContainer() { return myContainer;

}

// определение родительского узла public void setParentNode(Node pn) { parentNode = pn;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

}

public Node getParentNode() { return parentNode;

}

// метод устанавливает имя пользователя узла public void setUserName(String username) { this.username = username;

}

// метод возвращает имя пользователя узла public String getUserName() { return username;

}

// метод устанавливает пароль пользователя узла public void setPassword(byte[] password) { this.password = password;

}

public byte[] getPassword() { return password; }

Литература

1. Шогулин Э.В. Разработка многоагентной платформы для распараллеливания ресурсоёмких задач/ Э.В. Шогулин, В.В. Андреев // Вестник Чувашского университета. 2007. №2. С. 190-196.

2. Шогулин Э.В. Использование многоагентных платформ / Э.В. Шогулин, В.В. Андреев // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20: сб. трудов XX Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 6. Секция 12 / под общ. ред. В.С. Балакирева. Ярославль: Изд-во Яросл. гос. техн. ун-та, 2007. С. 196-198.

СОЛДАТОВ АНТОН АЛЕКСАНДРОВИЧ - аспирант кафедры телекоммуникационных систем и технологий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).

SOLDATOV ANTON ALEKSANDROVICH - post-graduate student of telecommunications systems and technologies department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

АНДРЕЕВ ВСЕВОЛОД ВЛАДИМИРОВИЧ - кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой телекоммуникационных систем и технологий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).

ANDrEeV VSEVOLOD VLADIMIROVICH - candidate of mathematical and physical sciences, assistant professor, head of telecommunications systems and technologies department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.