基于復(fù)合連接器的插拔式構(gòu)件組裝方法研究

陳軍良

摘要：在基于構(gòu)件的軟件開發(fā)中，構(gòu)件組裝技術(shù)是關(guān)鍵。在一般組裝過程中，構(gòu)件積極主動(dòng)的“參與”造成構(gòu)件的復(fù)雜化。軟件體系結(jié)構(gòu)將連接器視為和構(gòu)件同等重要的一階實(shí)體。在當(dāng)前基于軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組裝方法上，整合接口匹配和消息傳遞的構(gòu)件組裝技術(shù)的特點(diǎn)，提出了基于復(fù)合連接器模型的插拔式組裝實(shí)現(xiàn)框架。從而簡化構(gòu)件的開發(fā)，提高組裝效率。本文重點(diǎn)研究了復(fù)合連接器模型各部分的實(shí)現(xiàn)和插拔式組裝算法，最后給出了一個(gè)面向Web應(yīng)用的構(gòu)件組裝工具實(shí)例。

關(guān)鍵詞：軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件復(fù)合連接器插拔式組裝

0引言

構(gòu)件組裝技術(shù)是基于構(gòu)件的軟件工程的核心，也是難點(diǎn)所在。構(gòu)件組裝就是通過現(xiàn)有的構(gòu)件和組裝機(jī)制，把構(gòu)件組裝成一個(gè)新的構(gòu)件或新的系統(tǒng)。目前，構(gòu)件組裝技術(shù)的應(yīng)用和研究正向著多角度、全方位的方向發(fā)展。軟件體系結(jié)構(gòu)(SA)是對軟件總體結(jié)構(gòu)的描述，即對其構(gòu)件和構(gòu)件間交互的高層組織的描述?；跇?gòu)件的SA的設(shè)計(jì)已成為軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心問題?；赟A構(gòu)件組裝方法有多種風(fēng)格，例如程序代碼生成技術(shù)、消息傳遞構(gòu)件組裝技術(shù)、利用連接器模型進(jìn)行構(gòu)件組裝“等等。但是，軟件體系結(jié)構(gòu)最重要的一個(gè)貢獻(xiàn)是將構(gòu)件之間的交互顯式的表示為連接器(connector)，并將連接器視為和構(gòu)件同等重要的一階實(shí)體。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格既定義了構(gòu)件及連接方式的各種屬性，又規(guī)定了它們的組合規(guī)則和限制。因此，在基于SA構(gòu)件的構(gòu)件組裝技術(shù)中，通常利用連接器進(jìn)行構(gòu)件組裝。目前，北大提出的“連接子”，是利用連接器進(jìn)行組裝的典型，但是當(dāng)系統(tǒng)中需要組裝的構(gòu)件功能多樣時(shí)，其連接的數(shù)量就成為一個(gè)顯著的問題，不僅每個(gè)構(gòu)件需要定義大量的接口，而且還要生成很多連接器，從而造成系統(tǒng)代碼的冗余。本文提出了基于復(fù)合連接器的插拔式構(gòu)件組裝方法。在組裝成應(yīng)用系統(tǒng)的過程中，構(gòu)件處于很積極(passive)的狀態(tài)，主動(dòng)(active)的參與和完成組裝，這樣勢必造成構(gòu)件的復(fù)雜化。通過本文提到的復(fù)合連接器，①簡化構(gòu)件的開發(fā)，更多的去考慮構(gòu)件的功能而不是其結(jié)構(gòu)規(guī)范。這樣可以使更多的人參與構(gòu)件的開發(fā)，從而增加更多的構(gòu)件資源。②構(gòu)件與構(gòu)件之間的關(guān)系轉(zhuǎn)移到構(gòu)件與連接器上，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的插拔式組裝。③提高組裝效率，更好的理解組裝的場景，明晰組裝的流程?；趶?fù)合連接器的插拔式構(gòu)件組裝方法不僅可以清楚的描繪出構(gòu)件之間的關(guān)系，而且也體現(xiàn)了頁面視圖方面的組裝特點(diǎn)，可以很好的表現(xiàn)實(shí)際的web頁面，比如頁面的布局，頁面的主題等。本文最后從實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)，結(jié)合C2體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，并借鑒開源框架Struts技術(shù)，開發(fā)出基于復(fù)合連接器的插拔式構(gòu)件組裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合J2EE規(guī)范，遵循插頭插座式體系結(jié)構(gòu)。

1基于復(fù)合連接器的插拔式構(gòu)件組裝的系統(tǒng)模型

1.1基于連接器的插拔式組裝框架在基于B／s結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)插拔式組裝，把連接器置于客戶端和服務(wù)器之間。由于構(gòu)件庫放置在服務(wù)器上，所以首先由客戶端發(fā)送消息告訴連接器需要的構(gòu)件，再由連接器把消息傳遞給服務(wù)器，最后服務(wù)器根據(jù)消息做出選擇。構(gòu)件組裝系統(tǒng)框架的實(shí)現(xiàn)可以分為以下六個(gè)部分：①用戶(客戶端)發(fā)出組裝系統(tǒng)所需構(gòu)件的請求，連接器收到消息，根據(jù)構(gòu)件標(biāo)識，生成構(gòu)件地址，并以URL的形式傳遞給服務(wù)器：②服務(wù)器根據(jù)構(gòu)件標(biāo)識，在構(gòu)件庫中進(jìn)行查找；③在查找過程中，根據(jù)構(gòu)件描述文件中定義的標(biāo)識，獲取相應(yīng)的構(gòu)件信息；④根據(jù)構(gòu)件信息，通過web部署文件的映射實(shí)例化構(gòu)件；⑤服務(wù)器把實(shí)例化后的構(gòu)件傳遞給連接器，連接器通過接口服務(wù)組裝構(gòu)件；⑥連接器把組裝后的系統(tǒng)返回客戶端。用戶獲取組裝后的構(gòu)件信息。

1.2連接器模型該體系中使用的連接器是一個(gè)自治的、可調(diào)度的軟件實(shí)體，可以清楚地說明它所需要的和它所提供的服務(wù)。比簡單連接器的實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜，功能也更強(qiáng)大。同時(shí)，封裝實(shí)施通信的協(xié)議和約束關(guān)系。待組裝的構(gòu)件只需插入到連接器的相應(yīng)接口即可實(shí)現(xiàn)相互的連接。本文提到的插拔式連接器分為兩部分：①插拔式接口：一個(gè)需求服務(wù)接口，一個(gè)提供服務(wù)接口。②通信實(shí)體：實(shí)現(xiàn)插入構(gòu)件之間的通信，包括通信的協(xié)議、服務(wù)等。

要實(shí)現(xiàn)插拔式連接器需解決一個(gè)關(guān)鍵問題：如何使構(gòu)件插拔式地使用該連接器，即構(gòu)件與插拔式連接器的接口匹配問題。為了給用戶一個(gè)直觀的組裝環(huán)境，使構(gòu)件的位置相對于用戶透明化，在組裝構(gòu)件時(shí)，僅告訴連接器該構(gòu)件需要與哪個(gè)構(gòu)件進(jìn)行通信即可。這時(shí)連接器的作用是：接收到要組裝的構(gòu)件，發(fā)送消息到服務(wù)器(構(gòu)件庫)，服務(wù)器接收到消息返回構(gòu)件，構(gòu)件根據(jù)組裝描述文件，實(shí)例化構(gòu)件，完成連接器與構(gòu)件的服務(wù)和接口的匹配，最后實(shí)現(xiàn)構(gòu)件組裝。這樣，構(gòu)件之間不必知道各自的實(shí)現(xiàn)方式，只要插裝到連接器上。就能實(shí)現(xiàn)相互間的銜接。連接器包括：構(gòu)件規(guī)范性描述、消息分發(fā)器、對象模型、調(diào)用者API和其它服務(wù)接口。連接器各部分功能如下：①對象模型：為插拔式組裝提出構(gòu)件規(guī)范。②消息分發(fā)器：通過HTTP協(xié)議，使構(gòu)件與連接器、連接器與服務(wù)器之間進(jìn)行消息通信。消息分發(fā)器負(fù)責(zé)消息的傳遞，主要完成判斷消息類型，傳遞消息內(nèi)容等功能。③調(diào)用者API：連接器引用的服務(wù)，主要引用了構(gòu)件的創(chuàng)建(插裝)和銷毀(拔出)等服務(wù)。④核心容器：進(jìn)行插拔式組裝提供的容器，包括了構(gòu)件模板和視圖模板，是連接器提供的接口服務(wù)和抽象類的集合。⑤其它服務(wù)接口：提供了核心功能外的其他接口，如日志管理接口、服務(wù)配置接口等，也為連接器擴(kuò)展預(yù)留接口。

2構(gòu)件組裝實(shí)例

基于上述的思想，筆者實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可視化的構(gòu)件組裝工具。組裝工具主要包括構(gòu)件管理和構(gòu)件組裝兩部分，在插拔式構(gòu)件組裝系統(tǒng)中，構(gòu)件分為4類：用戶操作、內(nèi)容管理、新聞、工具。每一類都包括了若干個(gè)構(gòu)件。制作的構(gòu)件都符合連接器與構(gòu)件接口之間的規(guī)范，并使用XML對構(gòu)件進(jìn)行了統(tǒng)一描述，使用DOM樹型結(jié)構(gòu)顯示在構(gòu)件庫界面上。系統(tǒng)提供了一個(gè)可視化的組裝環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，呈現(xiàn)為一個(gè)“白板”，而“白板”實(shí)際是連接器的表現(xiàn)形式。在組裝時(shí)。隨機(jī)挑選幾個(gè)構(gòu)件進(jìn)行，包括時(shí)間構(gòu)件、內(nèi)容顯示構(gòu)件和用戶登錄構(gòu)件。組裝的主要流程如下：①從系統(tǒng)提供的一個(gè)主程序入口類——MainServlet類開始，傳遞待組裝構(gòu)件的消息，該類通過DOM技術(shù)加載構(gòu)件描述文件。②連接器收到組裝構(gòu)件的消息更新消息并轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器獲取這些構(gòu)件信息。③服務(wù)器接收到消息后，使用Map-ping方法映射到component class節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)行構(gòu)件實(shí)例化。④調(diào)用getlnitParameter獲取init-param視圖節(jié)點(diǎn)信息，并把這些信息返回到連接器上。⑤如果要組裝的構(gòu)件的接口和連接器的接口匹配，構(gòu)件就組裝到連接器上；否則，組裝失敗。⑥最后，系統(tǒng)把組裝好的web應(yīng)用系統(tǒng)返回給用戶。

3結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)插拔式組裝，論文研究了軟件體系結(jié)構(gòu)中的插頭插座式體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的規(guī)范化和接口匹配等技術(shù)。對比了現(xiàn)有的組裝技術(shù)，設(shè)計(jì)了復(fù)合連接器和插拔式構(gòu)件組裝模型，并給出了插拔式組裝系統(tǒng)的簡單實(shí)現(xiàn)。