軟件自動化生產(chǎn)模式

朱偉斌

摘要傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式越來越難以滿足飛速增長的軟件需求，要提高軟件生產(chǎn)效率，必須研究軟件生產(chǎn)模式。本文對當前提出的新的軟件生產(chǎn)模式（MDA、軟件工廠）進行了剖析，提出了進行改進軟件生產(chǎn)模式實踐的要點。

關(guān)鍵詞軟件生產(chǎn)模式 MDA軟件工廠DSL 軟件模式軟件開發(fā)方法學

1 引言

在高需求、高投入、高競爭的環(huán)境下，軟件生產(chǎn)的規(guī)模和效率成為軟件企業(yè)最需要解決的問題之一。隨著軟件工程理論和CASE工具的發(fā)展，突破傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式的方法論逐步被提了出來。OMG在UML的基礎(chǔ)上提出了模型驅(qū)動構(gòu)架（簡稱MDA），為從軟件抽象模型到軟件代碼的自動生成指出了一個方向。這個概念很快就得到工具廠商的響應，目前大多數(shù)主流UML工具都支持MDA的部分功能。而在Microsoft即將發(fā)布的Visual Studio.Net 2005中更是加入支持軟件工廠的工具Team System?？梢灶A見，以軟件自動化生成為特點的軟件生產(chǎn)方式的革命即將來臨。

事實上，各種新型CASE工具正在悄悄地改變我們的軟件開發(fā)模式。然而，自動化的軟件生產(chǎn)時代并不會馬上到來。軟件生產(chǎn)自動化并不僅僅是幾個軟件工具，它更是一種新的軟件開發(fā)的方法學。它需要我們的管理人員、開發(fā)人員轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的開發(fā)觀念，使我們的技術(shù)積累、過程管理等方面都適應新的開發(fā)模式。而且，從傳統(tǒng)開發(fā)模式到自動化開發(fā)模式必定是一個漸進的過程。我們正處在變革的初級階段，必須應用與此階段相適應的開發(fā)模式。

2 傳統(tǒng)軟件生產(chǎn)方式和MDA開發(fā)過程

到目前為止，大多數(shù)軟件代碼的生產(chǎn)仍然依靠程序員來人工完成。這種傳統(tǒng)的軟件生產(chǎn)方式為軟件產(chǎn)業(yè)帶來了許多問題。首先，軟件生產(chǎn)的效率低下，項目延期率極高；其次，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量沒有保證；再次，軟件開發(fā)團隊的規(guī)模受到局限；最后，軟件產(chǎn)品難于修改和維護。

這里，有一個問題困擾著軟件界：程序員所進行的大量工作都是集中在抽象層次較低的軟件編碼上，軟件應用的抽象層次和程序代碼的抽象層次相距較遠；程序代碼對應用需求的準確程度難于測量，程序員的個人能力成為制約軟件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。而且，隨著軟件規(guī)模的越來越大，軟件項目也變得難以控制。

針對傳統(tǒng)軟件開發(fā)模式存在的弊病，MDA被提出來了。盡管，MDA仍然不成熟，但是它確立了一種新的軟件開發(fā)架構(gòu)。MDA的全稱是模型驅(qū)動架構(gòu)，它不僅僅是一種標準，更是一種重要的開發(fā)方法學。2002年，國際權(quán)威的對象建模標準化組織OMG將MDA作為其戰(zhàn)略方向。短短三年過去，幾乎所有的主流UML建模工具都融入了MDA功能。

顧名思義，MDA是使用軟件建模語言作為軟件編程語言來直接產(chǎn)生軟件的一種體系結(jié)構(gòu)，它定義了平臺無關(guān)模型（PIM）和平臺相關(guān)模型（PSM）這兩個概念。PIM是具有高抽象層次、獨立于任何實現(xiàn)技術(shù)的模型，它描述軟件系統(tǒng)如何支撐業(yè)務(wù)，并不關(guān)心軟件是在哪個平臺上實現(xiàn)的。PSM是使用特定平臺的術(shù)語描述如何實現(xiàn)業(yè)務(wù)的模型，例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型使用表、視圖、外鍵約束等描述業(yè)務(wù)對象及其之間的關(guān)系。

MDA的最大特點就是這些變換是自動進行的。如果用MDA的概念套入傳統(tǒng)的開發(fā)生命周期，傳統(tǒng)的開發(fā)也可以看作是模型的變換。然而，傳統(tǒng)的變換是需要程序員手工進行的，唯一的自動變換是高級語言代碼到可執(zhí)行目標代碼的變換。由于從PIM到代碼的變換可以自動進行，MDA過程迭代時，開發(fā)人員就可以從PIM模型開始，而非從代碼開始。這樣，分析設(shè)計文檔就不會和代碼相分離，整個軟件也就更容易理解了。

MDA的目標就是將程序開發(fā)工作的抽象層次提高。軟件技術(shù)發(fā)展史，也是開發(fā)抽象層次逐步提高的歷史。例如在語言方面，我們從機器語言開始，經(jīng)歷了匯編語言、高級語言、4GL的發(fā)展歷程，高級語言也從結(jié)構(gòu)化語言發(fā)展到面向?qū)ο蟮恼Z言，現(xiàn)在又出現(xiàn)了基于模式的編程。每一次轉(zhuǎn)變都是一次抽象層次的提高。然而到目前為止，實現(xiàn)MDA仍然面臨一些現(xiàn)實問題，如怎樣根據(jù)自身需求構(gòu)造變換，如何使得構(gòu)造過程足夠簡單。

3軟件自動化生產(chǎn)模式的實踐策略

MDA的提出讓軟件界看到了軟件生產(chǎn)模式變革的新希望，許多新的方法論也被提了出來。微軟公司提出了軟件工廠的定義：一個使用基于軟件架構(gòu)（Software Schema）的軟件模板來配置的可擴展的工具，它是可以為產(chǎn)品系列提供生產(chǎn)設(shè)備的軟件產(chǎn)品系列。微軟提出的軟件工廠，其創(chuàng)新之處就是在于生產(chǎn)流程的自動化。

軟件工廠的概念體現(xiàn)了先進的自動化編碼概念，提高了開發(fā)人員工作的抽象層次，同時也給開發(fā)人員的手工加工提供了空間。雖然MDA遠未成熟，但是改變生產(chǎn)模式，提高軟件生產(chǎn)的效率，是每個軟件項目管理人員和開發(fā)人員必須要做的努力。

在軟件生產(chǎn)自動化的初級階段，筆者認為超前要求軟件完全自動化生產(chǎn)幾乎是不可能的，但是完全可以運用現(xiàn)有的工具進行半自動化的軟件開發(fā)。圖1描述了一種切實可行的半自動化軟件生產(chǎn)模式。

這種軟件生產(chǎn)模式分成兩條主線。一條主線是軟件體系結(jié)構(gòu)方面的研發(fā)工作。這是軟件自動化生產(chǎn)的一個前提，可以將這一步工序認為是生產(chǎn)線的建造。通過軟件體系結(jié)構(gòu)方面的開發(fā)，我們可以得到兩個對于自動化生產(chǎn)至關(guān)重要的部件，一個是軟件支持庫，另一個是軟件自動編碼工具。另一條主線是真正應用軟件產(chǎn)品的研發(fā)。軟件產(chǎn)品研發(fā)的第一步是自動化進行的，是通過已經(jīng)配置好的軟件自動化編碼工具將業(yè)務(wù)需求模型自動轉(zhuǎn)換為待加工的半成品代碼，我們可以將這個過程看成是生成毛坯的過程。第二步是通過手工進行的，是對自動生成的代碼進行修改、微調(diào)的過程，我們可以將這一過程稱為精加工過程。經(jīng)過程序員的精加工，一個符合用戶功能和性能需求的高質(zhì)量軟件產(chǎn)品就產(chǎn)生了。

這種模式可以加快開發(fā)進程，使軟件符合企業(yè)所研發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，代碼更一致，可維護性更強，穩(wěn)定性也更有保證；同時，它也避免了自動化生成代碼刻板，細節(jié)難以自動生成的問題。這樣的方案比理想化的MDA模型更容易實現(xiàn)，同時它也符合軟件工廠的一些基本特點。

4 結(jié)束語

運用圖1所示的生產(chǎn)模式，筆者所在的公司已經(jīng)進行了一些成功的實踐。在進行軟件自動化實踐的時候，我們得到了以下幾點寶貴的經(jīng)驗。

（1）在先進的理論指導下，運用各種行之有效的模式，探索適合自身發(fā)展的生產(chǎn)模式。

（2）重視軟件開發(fā)團體自身的技術(shù)積累，以更好運用軟件自動化生產(chǎn)工具。否則，就會陷入巧婦難為無米之炊的窘境。

（3）轉(zhuǎn)換開發(fā)人員的心態(tài)和習慣，及時培訓開發(fā)人員、解除開發(fā)人員的疑慮。在剛開始實施根據(jù)數(shù)據(jù)庫模式生成代碼時，筆者所在的公司曾出現(xiàn)過這樣一些情況：開發(fā)人員對生成工具不熟悉，認為不如手工編碼方便，還認為使用生成工具不靈活，限制了他們的創(chuàng)造力，不愿意修改由軟件工具生成的代碼。在這樣的情況下，項目管理人員不得不反復講解軟件生成工具的原理，強調(diào)在當前條件下生成工具只是生成毛坯，還需要精加工過程。

軟件自動化生產(chǎn)模式需要逐步完善，其成功實踐也不是一朝一夕能夠取得的。隨著軟件工程技術(shù)的發(fā)展，軟件自動化生產(chǎn)模式的探索已不僅僅是停留在理論上。軟件生產(chǎn)模式的革新將為我們帶來更高的軟件生產(chǎn)力。無論我們在觀念上更傾向于MDA、微軟軟件工廠、面向語言編程，進行軟件生產(chǎn)模式創(chuàng)新都是勢在必行的。這不僅僅是軟件企業(yè)競爭發(fā)展的需要，也是中國軟件產(chǎn)業(yè)走向強大的必由之路。

參考文獻

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