实时协同设计中冲突消解的研究

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3.0 侯斌 2024-11-19 4 4 1.09MB 56 页 15积分

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摘要

计算机支持的协同设计系统(Computer-Supported Collaborative Design System)

使得地理位置不同的人，通过网络连接在一起后可以同时查看和编辑同一份文

档。实时协同图形编辑系统是 CSCD 的一个重要分支，它主要研究的是对图形对

象编辑过程中的冲突消解问题。协同图形编辑系统处理的是图形对象，当两个或

两个以上的并发操作对同一个目标对象的同一种属性进行修改或更新时，就会发

生冲突。若对此不加以控制，这些操作的执行将会导致相互冲突操作的操作意愿

被破坏，也就会产生语义不一致的问题。在实时协同系统中，传统的语义维护主

要是针对文本编辑器中基于字符操作的一致性维护。在这个编辑环境下，字符和

字符之间除了具有前后继关系之外，相互之间在属性上不会有参照或者依赖关

系。然而，在图形编辑领域，在操作执行过程中，常通过捕获方式建立对象和对

象之间的参照关系。对于这种参照关系的维持，目前尚未有相关的研究。

针对上述的语义一致性问题和冲突消解的问题本文提出了新的方法，主要的

工作内容有以下两方面：

(1)本文提出了 CRSCM(Create Relation Semantic Consistency Maintenance)语义

一致性维护策略。该方法根据参照操作的语义信息，构建参照实体与目标实体之

间的依赖关系图 DRG(Dependency Relation Graph)结构，通过远程操作重新获取被

捕捉对象属性、并发操作执行更新转换的策略，从而实现了参照操作与其它并发

操作之间的语义维持。

(2)经过对 MOVIC 算法的思想和原理进行了深度分析，本文发现该算法存在

多次计算兼容组的问题，并提出了一种优化的多版本算法 OMOVIC(Optimized

MOVIC)算法。本文对一致性对象标识技术也做了优化，提出了基于多版本技术

的一致性标识技术 MOID(Multi-version-based Object IDentification)，从而进一步

优化了基于多版本技术的冲突消解策略，减少了协同模块程序的计算时间，提高

了系统的运算效率，大大提高了用户界面的响应速度。

关键词：CSCD、语义一致性维护、CRSCM、依赖关系图、冲突消

解、OMOVIC、兼容组、MOID

ABSTRACT

Computer-supported collaborative design(shorted for CSCD) system allows many

workers distributed different geographic sites connected by communication network.

The real-time collaborative graphics editing system is an important branch of CSCD

which mainly about conflict resolution of graphics object. Collaborative graphics

editing system aimed as process graphic objects, and the conflicts will be occurred

when modify or update two or more concurrent operations targeted on the same object

with the same attribute. If it aren’t controlled, execute these operations can lead to

intend of conflicting operations will be violated, and then it will produce the semantic

inconsistency problem. The traditional semantic maintenance is mainly focused on the

character operations in the real-time text editor field. In the text editing environment,

the relationships between different objects have only former-successor relationships,

while the attributes of different objects don’t have the dependency or reference

relationships. However, in the graphical editor field, the reference relationship between

target object and reference object may be established between the object and the object

by means of capturing method. And little work is done to realize the consistency

maintenance of the reference relationship.

To resolve the semantic consistency problem and conflict resolution, this paper

proposes a new method respectively, and the main work is the following two aspects:

(1) The paper proposes Create Relation Semantic Consistency Maintenance

(CRSCM) strategy to maintain the distributed consistency. The strategy builds the

Dependency Relation Graph (DRG) between the reference object and the target object

according to the semantic information of the capture processing. While remote

operations are received from the network, the new attribute of the reference objects are

re-obtained and concurrent operations perform the update or transformation strategy,

enabling semantics consistency maintenance between reference operation and other

concurrency operations.

(2)Through deeply analysis the principle of MOVIC algorithm, we found that the

algorithm there is a problem which multiple computing compatible set, and presents an

optimized multi-version algorithm OMOVIC (Optimized MOVIC). Then, we have also

been improved the consistency of object identification technology, put forward the

consistency of MOID(Multi-version-based Object IDentification) identification

technology based on multi-version. Accordingly, it was optimized the conflict

resolution technique based on multi edition again, reduced the computational time of

collaborative module procedures, improved the system operation efficiency and the

response speed of the user interface greatly.

Key Word：CSCD、Semantic Consistency Maintenance、CRSCM、

DRG、Conflict Resolution、OMOVIC、Compatible Set、MOID

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 .............................................................................................................. 1

1.1 序言 ................................................................................................................ 1

1.1.1 CSCW 的历史与发展 .............................................................................. 1

1.1.2 CSCW 系统的分类 .................................................................................. 2

1.1.3 CSCW 系统的应用场景 .......................................................................... 2

1.1.4 CSCW 系统涉及的知识 .......................................................................... 3

1.1.5 CSCW 技术的主要研究内容 .................................................................. 4

1.2 CSCW 的研究现状 ........................................................................................ 6

1.2.1 协同文本编辑器下冲突消解的研究现状 .............................................. 7

1.2.2 协同图形编辑器下冲突消解的研究现状 .............................................. 7

1.2.3 协同图形编辑器下语义冲突消解的研究现状 ...................................... 9

1.2.4 多版本的研究现状 ................................................................................ 10

1.3 本文研究内容及组织结构 .......................................................................... 11

第二章实时图编辑中参照操作语义一致性维护 ................................................ 12

2.1 相关定义 ...................................................................................................... 12

2.2 操作定义及文档模型 .................................................................................. 14

2.2.1 操作类型 ................................................................................................ 14

2.2.2 文档类型 ................................................................................................ 15

2.3 语义一致性维护算法 .................................................................................. 16

2.3.1 算法思想描述 ........................................................................................ 16

2.3.2 语义一致性维护算法 ............................................................................ 16

2.3.3 依赖关系图结构 .................................................................................... 17

2.3.4 SSync 函数 ............................................................................................. 19

2.3.5 效率分析 ................................................................................................ 20

2.4 实例分析 ...................................................................................................... 20

2.4 本章小结 ...................................................................................................... 22

第三章基于多版本的冲突消解策略研究 ............................................................ 23

3.1 一致性模型 .................................................................................................. 23

3.2 操作的一致性 .............................................................................................. 23

3.2.1 操作之间的冲突和多版本 .................................................................... 23

3.2.2 冲突操作的结合规则 ............................................................................ 27

3.2.3 兼容优先方式 ........................................................................................ 28

3.3 递增的创建多版本算法描述 ...................................................................... 28

3.3.1 兼容组集 ................................................................................................ 28

3.3.2 算法描述 ................................................................................................ 28

3.4 基于 OMOVIC 算法的冲突消解策略 ........................................................ 31

3.3.1 冲突消解算法 ........................................................................................ 31

3.5 版本号的一致性维护 .................................................................................. 34

3.5.1 一致性对象标识机制 ............................................................................ 34

3.5.2 多版本的对象标识机制 ........................................................................ 34

3.6 算法比较与效率分析 .................................................................................. 36

3.7 本章小结 ...................................................................................................... 37

第四章协同图形编辑系统 CoDesign 的框架模型 .............................................. 38

4.1 系统设计目标 .............................................................................................. 38

4.2 系统模型 ...................................................................................................... 38

4.3 CoDesign 系统的系统结构 ......................................................................... 40

4.3.1 常见群件系统的体系结构 .................................................................... 40

4.3.2 CoDesign 采用的体系结构 ................................................................... 41

4.4 本章小结 ...................................................................................................... 43

第五章总结和展望 ................................................................................................ 44

5.1 总结 .............................................................................................................. 44

5.2 展望 .............................................................................................................. 44

参考文献 ................................................................................................................. 45

作者在读研期间的科研成果简介 ......................................................................... 52

致谢 ......................................................................................................................... 53

第一章绪论

1.1 引言

计算机支持协同工作(Computer-Supported Collaborative Work, shorted for

CSCW)是计算机科学的一个重要研究领域。CSCW 的主要工作是研究应用于工程

项目(Project)、小组(Small Group)开发和组织(Organization)之间相互协同工作的关

键技术，其中包括协同用户之间的信息通讯、协调与协助。同时，CSCW 是一门

多学科交叉融合的领域，包括计算机科学技术、电子通信技术、社会学、心理

学、人类学、组织学和经济学等等。CSCW 主要应用于协同设计 CADC/AM、

CASE、协同著作系统、远程视频会议系统、并行项目工程、电子邮件系统、工

作流管理、远程医疗、远程教育等领域。

1.1.1 CSCW 的历史与发展

最初的研究者 lrene Grief 和Paul Cashman 在1984 年时，组织了一个由不同

学科的研究员组成的工作小组会议。也就是在这次会议上，他们首次提出了计算

机支持协同工作(CSCW)这一词。当时他们的主要工作是研究人们是如何进行协

同工作的，以及如何使当时的技术来支持人们的协同工作。随后，大量的学者和

研究员加入这一领域进行更深层次的研究[1,2]。在 1986 年，Grief 等人在美国洛

杉矶举办了第一届 CSCW 国际会议。

在1984 年以前的 CSCW 还属于办公自动化(Office Automation)这个研究方

向。到 20 世纪 60~70 年代中期，伴随着一些支持协同工作的应用系统，例如工

资单打印系统和航空公司订票系统等，相继被研发出来；以及个人电脑的出现和

普及，办公自动化的概念越来越受到人们的关注。当时，由于许多单用户软件譬

如，电子表格和文字处理软件已成功被应用，于是办公自动化的开发人员开始尝

试着将这些单用户软件整合起来以支持更多人的协同工作。随着科学技术的发

展，为了更好地理解协同工作的研究内容，研发人员开始将计算机科学技术、电

子通信技术、心理学、人类学、社会学、组织学和经济学等学科的专家吸引到这

一领域来，形成了一个独立的多学科交融的领域——CSCW，并开发了许多应用

系统，例如协同设计 CADC/AM、CASE、协同著作系统、远程视频会议系统、

电子邮件系统、远程医疗、远程教育、并行项目工程、工作流管理等。

目前，国外对于 CSCW 研究主要集中在北美、南美和欧洲等国家。亚洲也有

一些研究机构，像新加坡和澳大利亚等国家。其中，欧洲和北美每两年举办一次

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摘要计算机支持的协同设计系统(Computer-SupportedCollaborativeDesignSystem)使得地理位置不同的人，通过网络连接在一起后可以同时查看和编辑同一份文档。实时协同图形编辑系统是CSCD的一个重要分支，它主要研究的是对图形对象编辑过程中的冲突消解问题。协同图形编辑系统处理的是图形对象，当两个或两个以上的并发操作对同一个目标对象的同一种属性进行修改或更新时，就会发生冲突。若对此不加以控制，这些操作的执行将会导致相互冲突操作的操作意愿被破坏，也就会产生语义不一致的问题。在实时协同系统中，传统的语义维护主要是针对文本编辑器中基于字符操作的一致性维护。在这个编辑环境下...

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