JADE笔记

JADE（Java Agent Development Framework）是一个软件开发框架，它可以为智能AGENT开发多AGENT系统和遵守FIAP协议的应用程序。

FIPA是1996年建立的，作为一个国际性非营利组织，它主要负责制定和软件Agent技术相关的一系列标准。FIPA标准提出的核心观念是Agent通信、Agent管理和Agent体系结构。这里简单介绍，之后用到在具体说明。
1）Agent通信。Agent之间是使用Agent通信语言（ACL）进行交互的。FIPA-ACL是基于言语行为理论的，强调消息代表了一种行为或者说通信行为，同时，根据消息的目的、表达方式等不同，定义消息行为有通知、请求、同意、拒绝等，其涵盖了基本通信中最常用的行为方式。
2）Agent管理。Agent管理框架中，兼容FIPA的Agent是可以存在、进行操作和有效管理的，其为Agent的创建、注册、定位、通信、迁移和操作建立了逻辑参考模型。
3）抽象体系结构。抽象体系结构允许建立具体实现，同时提供它们之间的互操作机制，包括传输和解码的网关转换。这种结构详细定义了ACL消息结构、消息传输、Agent目录服务，并将目录服务指定为强制性的服务。
FIPA定义的一个agent平台的标准模型，如下图所示：

AMS是管理控制进出和使用AP的agent。一个平台上只能有一个AMS。它提供百页和生命周期服务，维护AID目录和agent状态。为了获得有效的AID，每个agent都必须在AMS上注册。

DF是平台上提供默认黄页服务的agent。

消息传输系统也叫agent通信通道（ACC），由软件构成在平台内负责所有的消息交换，包括来自或发送到远程平台的消息。

JADE完全遵守这个参考架构，当一个JADE平台被启动，AMS和DF立刻被创建，ACC模块也设置为允许消息通信。Agent平台可以分布在不同的主机上。但一台主机上只能有一个应用程序即一个JAVA虚拟机运行。每个JVM是一个基本的agents容器，它为agent的执行提供完全运行时环境，并允许若干agents在同一台主机上并行执行。创建主容器或front-end，它是AMS和DF存在以及RMI注册的agent容器，被JADE内部使用。其它agent容器与主容器相连，为任何JADE agents的执行提供完全运行时环境。

Agent类

agent生命周期

根据FIAP规范中的AP生命周期理论，JADE agent可以处于若干状态中的一种，如图3所示，下面将详细介绍：

l 创建：创建agent对象，但没有在AMS上注册，也没有名字和地址，不能其它agents通信。

l 活动：agent对象在AMS上注册，有一个合格的名字和地址，可以访问所有JADE特征。

l 挂起：agent对象当前被停止。它的内部线程被暂停，没有agent行为被执行。

l 等待：agent对象被阻塞，等待什么。它的内部线程处于睡眠状态，当一些条件满足时被唤醒（典型地是消息到达）。

l 删除：agent明确地死亡。内部线程终止它的执行，agents不再注册在AMS上。

l 转移：当移动agent向新的地址迁移时进入这个状态。系统连续缓存消息，之后将发往它的新的地址。

Agent类提供公共方法使其在各种状态间转换，这些方法从FIPA规范agent管理中的有限状态机（the Finite State Machine）内的适当的转换中获取它们的名字。

例如，doWait（）方法把agent从活动的状态转变为等待状态，doSuspend（）方法把agent从活动或等待状态转变为挂起状态，…参考agent类的HTML文档，它提供这些doXXX（）方法的完整列表。

注意：只有在活动状态下，代理才能执行它的行为（即它的任务）。小心：如果任何一个行为调用doWait（）方法，那么整个agent和它的所有活动都将被阻塞，而不仅仅是调用该方法的行为。block（）方法是Behaviour类的一部分，它允许单个agent行为挂起。

• 运行配置–基于idea

  

• JADE框架根据如下步骤控制一个新agent的产生：执行了agent的构造器，赋予agent一个ID（详情见HTML文档中jade.core.AID类），注册到AMS上，处于活动状态，最终执行setup（）方法。通过getAID()得到agent的标识。
  任何行为都可以调用Agent.doDelete()方法来停止agent执行。
  当agent准备转到删除状态，即它将要被销毁，就要执行Agent.takeDown()方法。程序员可以通过重载takeDown()方法来实现任何必须的清除行动。当调用这个方法时，agent仍然是注册到AMS上的，因此可以发送消息到其他的agent，但是只要在takeDown()方法完成之后，agent就会被注销，它的线程也会被销毁。

• Behaviour类

  • Agent的实际工作包含在行为（Behaviour类）中，一个行为表示Agent携带的任务，继承jade.core.Behaviours类。
    Behaviour类都包含两个抽象方法。action()方法定义了行为执行时Agent需要进行的工作，done()方法返回一个boolean型的变量，显示行为是否执行完整并从Agent行为执行队列中删除。行为定义好后，通过addBehaviour()方法添加到Agent上。Behavious类还有很多子类，分别对应着不同类型的Behaviour，包括SimpleBehaviour,SequencesBehaviour,ParallelBehavior,CyclicBehavior等。

  • agent线程生命周期

    

    • SimpleBehaviour类

      1.OneShotBehaviour：立即完成且其 action() 方法仅执行一次的“一次性”行为。
      jade.core.behaviours.OneShotBehaviour 已经通过返回 true 实现了 done() 方法，并且可以方便地扩展以实现一次性行为。

      public class MyOneShotBehaviour extends OneShotBehaviour {
       public void action() {
       // perform operation X
       }
      }
      

      2.CyclicBehaviour:永远不会完成的“循环”行为，其 action() 方法在每次调用时都执行相同的操作。 jade.core.behaviours.CyclicBehaviour 已经通过返回 false 实现了 done() 方法，并且可以方便地扩展以实现循环行为。

      public class MyCyclicBehaviour extends CyclicBehaviour {
       public void action() {
       // perform operation Y
       }
      }
      

      ---

      JADE 提供了两个现成的类（在 jade.core.behaviours 包中），通过它们可以轻松实现在给定时间点执行某些操作的行为。

      3.WakerBehaviour 的 action() 和 done() 方法已经实现，在给定的时间（在构造函数中指定）到期后执行 handleElapsedTimeout() 抽象方法。 执行 handleElapsedTimeout() 方法后，行为完成。

      public class MyAgent extends Agent {
       protected void setup() {
       System.out.println(“Adding waker behaviour”);
       addBehaviour(new WakerBehaviour(this, 10000) {
       protected void handleElapsedTimeout() {
       // perform operation X
       }
       } );
       }
      }
      

      4.TickerBehaviour 的 action() 和 done() 方法已经以这样一种方式实现，即在每次执行后重复等待给定时间段（在构造函数中指定）执行 onTick() 抽象方法。 TickerBehaviour 永远不会完成。

      public class MyAgent extends Agent {
       protected void setup() {
       addBehaviour(new TickerBehaviour(this, 10000) {
       protected void onTick() {
       // perform operation Y
       }
       } );
       }
      }
      

Agent通信

JADE Agent提供的最重要的特性之一是通信能力。 采用的通信范式是异步消息传递。 每个Agent都有一种邮箱（Agent消息队列），JADE 运行时在其中发布其他Agent发送的消息。 每当在消息队列中发布消息时，都会通知接收Agent。 然而，如果Agent真正从消息队列中提取消息进行处理，则完全取决于程序员。

• 消息格式遵循FIPA-ACL消息结构，每条消息包括以下几个内容：
    1）sender：消息的发送者，用Agent标志AID表示。
    2）receivers：接受Agent消息的Agent，可以是多个。
    3）Reply-to：应收到回应的接受者。
    4）Performative：通信行为或称通信原语，标志发送消息的目的，即发送者想要通过发送消息干什么。通常有这样一些常值：REQUEST,INFORM,ACCEPT_PROPOSAL,REJECT_PROPOSAL,PROPOSE等。如REQUEST表示发送者希望接收者执行一个特定的任务，INFORM表示发送者希望接收者了解一些事情，PROPOSE或者CFP（Call For Proposals）表示发送者希望进行一次谈判。
    5）Content：消息的内容。
    6）Language：内容语言，比如内容的编码格式。
    7）ontology：双方都能够理解的消息内容的概念说明和语义描述。

public class Sender extends Agent{
    public void setup() {
        addBehaviour(new Behaviour() {

            private boolean finished = false;

            @Override
            public void action() {
                // TODO 自动生成的方法存根
                doWait(5000);
                ACLMessage acl=new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); //通知
                AID r=new AID();
                r.setLocalName("Rec");  //设置接收Agent的本地名
                acl.addReceiver(r);     //添加到ACL消息中
                acl.setSender(getAID());  //设置发送者本地名，这里可以省略
                acl.setContent("Hello,Rec"); //设置内容
                send(acl);   //向Rec发送消息
                System.out.println("local name is:" + getLocalName());
                System.out.println(getLocalName()+" send Hello to Rec");
                System.out.println("the content is : "+acl.getContent());
                System.out.println("send finished");
                doWait(5000);  
                finished=true;
                doDelete();
            }

            @Override
            public boolean done() {
                // TODO 自动生成的方法存根
                return finished;
            }

        });
    }
}

public class Receiver extends Agent {

    public void setup() {
        addBehaviour(new CyclicBehaviour() {

            @Override
            public void action() {
                // TODO 自动生成的方法存根
                ACLMessage acl1=receive();
                if(acl1!=null) {
                    System.out.println("receiving");
                    doWait(2000);
                    System.out.println(getLocalName()+" receive a message");
                    System.out.println("the message is: "+acl1.getContent());
                    System.out.println("the message is: "+acl1.getSender().getLocalName());
                    doDelete();
                }
            }});
    }
}