基于J2EE架構(gòu)的構(gòu)件化集成＊

余 亮 張 軒

（中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 南京 210007）

1 引言

傳統(tǒng)的軟件集成技術(shù)所開發(fā)出來的業(yè)務(wù)軟件都是緊耦合的，當(dāng)用戶需求變化的時(shí)候，需要花費(fèi)很長的周期去調(diào)整業(yè)務(wù)軟件，軟件的復(fù)用程度低，導(dǎo)致用戶需求響應(yīng)時(shí)間非常長，而且業(yè)務(wù)軟件的任何一部分出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)業(yè)務(wù)軟件無法正常進(jìn)行。

基于J2EE架構(gòu)的構(gòu)件化集成技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件規(guī)范，將整個(gè)系統(tǒng)拆分成一定數(shù)量的構(gòu)件，構(gòu)件又按照技術(shù)的角度進(jìn)行分層，而且保證構(gòu)件和構(gòu)件是松耦合的，構(gòu)件和構(gòu)件之間通過裝配的方式組合在一起，能夠快速、靈活實(shí)現(xiàn)用戶的業(yè)務(wù)需求。

2 構(gòu)件簡介

2.1 構(gòu)件基本特征

一般地說，軟件構(gòu)件是一種軟件單元，它實(shí)現(xiàn)了解決某一領(lǐng)域問題的一些功能，并且用環(huán)境接口隱藏了這些功能的實(shí)現(xiàn)方法，構(gòu)件一般應(yīng)具備以下幾個(gè)基本特征。

·復(fù)用性：復(fù)用是軟件構(gòu)件最基本的性質(zhì)，只有可以被復(fù)用的構(gòu)件才有其存在的價(jià)值；同時(shí)為了提高軟件系統(tǒng)的開發(fā)速度和質(zhì)量，只有容易被復(fù)用的構(gòu)件才有其應(yīng)用的需求。因此，復(fù)用應(yīng)該具有可復(fù)用性和易復(fù)用性兩層含義。

·封裝性：構(gòu)件封裝可以對(duì)外界隱藏設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，僅通過接口與外界交換信息。以接口和接口定義語言為主要內(nèi)容的構(gòu)件交互機(jī)制實(shí)現(xiàn)了描述與實(shí)現(xiàn)的分離。對(duì)于構(gòu)件，封裝應(yīng)該滿足構(gòu)件內(nèi)部的功能實(shí)現(xiàn)是緊禍合的，構(gòu)件之間的關(guān)系是松耦合的，這可以保證構(gòu)件功能復(fù)用的完整性和構(gòu)件開發(fā)及交付的獨(dú)立性。

·組裝性：構(gòu)件通過組裝可以實(shí)現(xiàn)更大的實(shí)體，組裝時(shí)實(shí)施復(fù)用的手段。這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的復(fù)用技術(shù)有著顯著的區(qū)別。

·自治性：構(gòu)件必須能夠獨(dú)立分布和獨(dú)立運(yùn)行，它是內(nèi)含識(shí)別其屬性、存取方法和事件等信息的黑盒。類似特征是構(gòu)件獨(dú)立性、構(gòu)件的字包含。

·粗粒度性：構(gòu)件應(yīng)該代表一定獨(dú)立的服務(wù)功能，是企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)有效部件，具有粗粒度性。

·接口連接機(jī)制：以契約性接口和外部環(huán)境相連接，接口是對(duì)構(gòu)件外部特征的唯一抽象。

2.2 接口

基于構(gòu)件的集成方法是按照滿足預(yù)先定義的功能要求將構(gòu)件集成到應(yīng)用系統(tǒng)的過程。每個(gè)構(gòu)件提供服務(wù)并向其它構(gòu)件請(qǐng)求服務(wù)，因此，構(gòu)件接口定義成為關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)構(gòu)件之間的交互和與周圍基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)性可以將接口類型分為：

·應(yīng)用程序接口：這些接口定義了與其它構(gòu)件的交互作用，它們描述了與其它構(gòu)件交互的導(dǎo)入／導(dǎo)出關(guān)系。導(dǎo)出接口描述了構(gòu)件所提供的功能，導(dǎo)入接口描述構(gòu)件了構(gòu)件從其它構(gòu)件所需求的功能。這種接口層次稱為“水平通道”。

·平臺(tái)接口：這些接口定義了構(gòu)件與它所運(yùn)行的平臺(tái)之間的交互作用，包括操作系統(tǒng)調(diào)用、基礎(chǔ)的硬件技術(shù)及通信系統(tǒng)。因?yàn)?，一個(gè)構(gòu)件要運(yùn)行，必須有特定的處理器、內(nèi)存、通信設(shè)備和其他硬件設(shè)備支持。這種交互類型與上一種交互類型同樣重要。它決定了構(gòu)件是否可以運(yùn)行及如何運(yùn)行。這種層次方法能夠幫助設(shè)計(jì)者規(guī)約和設(shè)計(jì)出獨(dú)立于程序設(shè)計(jì)語言和操作系統(tǒng)的構(gòu)件。一些實(shí)現(xiàn)可以有不同的平臺(tái)接口，但要有相同的設(shè)計(jì)規(guī)約。這種接口層次稱為“垂直通道”。

·構(gòu)件接口定義模型：構(gòu)件的特性對(duì)于有效管理和使用構(gòu)件是相當(dāng)重要的，構(gòu)件接口定義模型提供了一個(gè)用于開發(fā)、管理和使用構(gòu)件的基礎(chǔ)。它分為三個(gè)層次，底部是一個(gè)構(gòu)件的基調(diào)（signature）描述，它形成了一個(gè)構(gòu)件與外界聯(lián)系的基礎(chǔ)，包括所需的機(jī)制（如交互），表征了構(gòu)件的功能；第二層是根據(jù)應(yīng)用對(duì)構(gòu)件基調(diào)的限制，即使用構(gòu)件要在一定的限定條件下，構(gòu)件的基調(diào)和限定條件包含了對(duì)構(gòu)件所有能力的定義；第三層是根據(jù)構(gòu)件在給定應(yīng)用場(chǎng)景中角色對(duì)接口基調(diào)的包裝，根據(jù)應(yīng)用語境的不同，構(gòu)件接口可以有不同的配置；構(gòu)件接口的第四個(gè)方面是根據(jù)構(gòu)件的非功能屬性確定構(gòu)件的特性，它可以與基調(diào)和配置交互。

2.3 構(gòu)件適配技術(shù)

面向構(gòu)件的軟件開發(fā)方法（CBD）的目標(biāo)是創(chuàng)建可復(fù)用構(gòu)件集，以用于基于構(gòu)件的應(yīng)用系統(tǒng)，使得應(yīng)用程序的開發(fā)變成了對(duì)構(gòu)件的挑選、適配、組裝的過程。大多數(shù)情況下，構(gòu)件不是拿來就用，構(gòu)件需要做某種方式的修改以便與其它構(gòu)件相匹配。更改構(gòu)件以適應(yīng)特定應(yīng)用系統(tǒng)的過程稱為構(gòu)件匹配。適配方法一般分為三類：類型適配，接口適配，行為適配。

1）類型適配。類型適配發(fā)生在抽象或一般問題特定化時(shí)，這種類型的適配通常由基調(diào)匹配工具來完成，它經(jīng)常與其它適配類型結(jié)合使用。例如，當(dāng)提取的構(gòu)件與問題的基調(diào)不匹配，需要調(diào)整接口的類型時(shí)，就需要類型適配方法了，另外，在組合構(gòu)件適配時(shí)，需要支持部分接口匹配時(shí)，也需要類型匹配的方法。類型適配保證構(gòu)件在不同的環(huán)境中提供所有或有限制的適配。

2）接口適配。接口適配決定構(gòu)件如何復(fù)用以適應(yīng)問題規(guī)約，接口適配的一種常用方式是類型轉(zhuǎn)換，通過一個(gè)包裝器對(duì)源構(gòu)件進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換形成滿足問題規(guī)約的目標(biāo)構(gòu)件。

3）行為適配。構(gòu)件的功能是構(gòu)件在特定環(huán)境中所表現(xiàn)出的行為，特別是在與其它構(gòu)件進(jìn)行交互時(shí)的行為體現(xiàn)，構(gòu)件的功能可以通過對(duì)其行為進(jìn)行限制來達(dá)到定制的目的，也可以擴(kuò)充其行為而達(dá)到擴(kuò)充功能的目的；另外，可以對(duì)幾個(gè)相關(guān)的構(gòu)件按照它們的交互關(guān)系進(jìn)行不同類型的組合（如順序組合、并行組合、選擇組合等），可以彌補(bǔ)單一構(gòu)件功能缺乏的問題，當(dāng)問題規(guī)約不能由一個(gè)單一構(gòu)件來匹配時(shí)，就可以利用行為適配方法對(duì)構(gòu)件實(shí)施不同方式的組合以滿足問題規(guī)約的要求。

3 構(gòu)件規(guī)范

構(gòu)件規(guī)范解決最基本的構(gòu)件定義問題，分層的構(gòu)件技術(shù)架構(gòu)通過將業(yè)務(wù)軟件分層，在每一層提供可復(fù)用的構(gòu)件，構(gòu)件和構(gòu)件之間通過松耦合的方式實(shí)現(xiàn)交互，同時(shí)可以針對(duì)每一個(gè)構(gòu)件提供相應(yīng)的監(jiān)控和運(yùn)維管理，幫助提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和穩(wěn)定性。

要實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化集成，首先要解決構(gòu)件的規(guī)范定義問題，J2EE架構(gòu)下的構(gòu)件采用國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定義，如圖1所示。

圖1 構(gòu)件規(guī)范定義圖

構(gòu)件是以契約化的接口提供服務(wù)的功能單元，符合一定標(biāo)準(zhǔn)可替換的程序模塊，是對(duì)自治的業(yè)務(wù)概念或業(yè)務(wù)過程的軟件實(shí)現(xiàn)。構(gòu)件可以分為原子構(gòu)件和復(fù)合構(gòu)件兩種。原子構(gòu)件是一個(gè)功能實(shí)現(xiàn)單元，是對(duì)功能實(shí)現(xiàn)的邏輯封裝，原子構(gòu)件是構(gòu)件的一種，除了具備構(gòu)件的基本特征外，還具備了實(shí)現(xiàn)的特征。所封裝的實(shí)現(xiàn)可以是具體的Java類，也可以是另外一個(gè)構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)。復(fù)合構(gòu)件是構(gòu)件的一種，它是一個(gè)執(zhí)行單元，一個(gè)復(fù)合構(gòu)件由一個(gè)或多個(gè)原子構(gòu)件組成。服務(wù)是構(gòu)件所提供業(yè)務(wù)功能的具體表現(xiàn)，通過接口定義一組操作。每個(gè)構(gòu)件可以定義多個(gè)服務(wù)。屬性是運(yùn)行期需要使用到的配置，是運(yùn)行期依賴的參數(shù)，每個(gè)構(gòu)件有多個(gè)屬性。引用是構(gòu)件在運(yùn)行期需要使用其他構(gòu)件提供的服務(wù)，通過引用，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件與構(gòu)件之間的松耦合。原子構(gòu)件的功能實(shí)現(xiàn)包括多種方式：Java實(shí)現(xiàn)、Spring實(shí)現(xiàn)、其他復(fù)合構(gòu)件實(shí)現(xiàn)等，實(shí)現(xiàn)方式支持?jǐn)U展。

4 分層構(gòu)件技術(shù)架構(gòu)

在構(gòu)件規(guī)范定義的基礎(chǔ)上，分層的構(gòu)件技術(shù)架構(gòu)通過將業(yè)務(wù)軟件分層，在每一層提供可復(fù)用的構(gòu)件，構(gòu)件和構(gòu)件之間通過松耦合的方式實(shí)現(xiàn)交互，同時(shí)可以針對(duì)每一個(gè)構(gòu)件提供相應(yīng)的監(jiān)控和運(yùn)維管理，幫助提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和穩(wěn)定性。如圖2所示。

圖2 基于構(gòu)件的技術(shù)框架

分層的構(gòu)件技術(shù)框架由構(gòu)件包、構(gòu)件運(yùn)行服務(wù)、J2EE平臺(tái)、集成技術(shù)構(gòu)件、支撐環(huán)境組成。

業(yè)務(wù)軟件被切分成構(gòu)件包的形式，一個(gè)構(gòu)件包相當(dāng)于一個(gè)可單獨(dú)部署的業(yè)務(wù)功能，構(gòu)件包中內(nèi)部或者構(gòu)件包之間通過數(shù)據(jù)上下文進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，構(gòu)件包可以使用基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)件和集成技術(shù)構(gòu)件來裝配自己的業(yè)務(wù)構(gòu)件；

數(shù)據(jù)上下文用于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件包內(nèi)部各層次之間或者多個(gè)構(gòu)件包之間的數(shù)據(jù)交互；

構(gòu)件包是一個(gè)物理的部署單元，有且只有一個(gè)復(fù)合構(gòu)件，同時(shí)包括相關(guān)的其他資源文件；構(gòu)件包可以將小粒度的構(gòu)件復(fù)合成大粒度的構(gòu)件；構(gòu)件包是可以獨(dú)立發(fā)布的功能單元，具有大粒度特性；構(gòu)件包之間可以建議引用或者依賴的關(guān)系。如圖3所示。

圖3 構(gòu)件包邏輯模型

5 構(gòu)件集成裝配

基于J2EE架構(gòu)的構(gòu)件集成技術(shù)支持構(gòu)件之間通過裝配的形式組合在一起，實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)軟件。如圖4所示。

圖4 構(gòu)件集成裝配模型

通過構(gòu)件化集成技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)以下能力：

1）構(gòu)件裝配提升業(yè)務(wù)軟件開發(fā)效率和靈活性

使用這樣的構(gòu)件集成裝配模型，開發(fā)者能夠更加容易、更加迅速的通過構(gòu)件和構(gòu)件之間的裝配，開發(fā)出滿足用戶需求的業(yè)務(wù)軟件。當(dāng)用戶需求發(fā)生變化的時(shí)候，也只需要修改其中的一部分構(gòu)件就行了，大大縮短了用戶需求響應(yīng)時(shí)間。

2）松耦合的構(gòu)件關(guān)系提升系統(tǒng)穩(wěn)定性

基于J2EE架構(gòu)的構(gòu)件化集成技術(shù)中，構(gòu)件和構(gòu)件之間是松耦合的，針對(duì)每個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件都提供了一整套部署、監(jiān)控、運(yùn)維功能，能夠?qū)崟r(shí)的針對(duì)構(gòu)件進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在問題的構(gòu)件；當(dāng)一個(gè)構(gòu)件出現(xiàn)問題的時(shí)候，可以將該構(gòu)件從業(yè)務(wù)系統(tǒng)中屏蔽出去，保證它的問題不會(huì)影響其他業(yè)務(wù)軟件功能的運(yùn)行。

構(gòu)件技術(shù)經(jīng)過了較長時(shí)間的發(fā)展，其技術(shù)本身較為成熟；松耦合的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)也已經(jīng)在業(yè)界得到了較多的實(shí)踐；在松耦合的構(gòu)件技術(shù)基礎(chǔ)上形成的集成思路和實(shí)現(xiàn)得到了公認(rèn)。

6 結(jié)語

構(gòu)件技術(shù)是伴隨軟件復(fù)用技術(shù)成長起來的，是支持軟件復(fù)用的核心技術(shù)，其發(fā)展迅速并受高度重視，軟件構(gòu)件技術(shù)有望從根本上解決“手工作坊”式的軟件開發(fā)問題，實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化。

［1］賀秋芳.基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)［J］.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，9（03）：31-33.

［2］翟廣宇.軟件構(gòu)件技術(shù)在管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004，38（03）：35-38.

［3］賈巖.基于構(gòu)件的軟件工程技術(shù)研究［J］.同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院，2011，（06）：57-58.

［4］楊璇.基于構(gòu)件的軟件設(shè)計(jì)方法在解決MIS系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)敏捷性特征中的應(yīng)用［J］.新疆大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，89（01）：67-70.

［5］熊興無.構(gòu)件復(fù)用技術(shù)的研究［J］.江西省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，2011，（12）：107-109.

［6］韋加強(qiáng)，潘蔭榮.基于J2EE平臺(tái)和MVC模型的電子政務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.綿陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（05）：34-37.

［7］楊敬君.基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)研究與應(yīng)用實(shí)踐［J］.大連海事大學(xué)，2009，（08）：55-59.

［8］向偉，蒲國林，楊清平，等.面向服務(wù)架構(gòu)的異構(gòu)系統(tǒng)集成模型［J］.四川文理學(xué)院，2011，20（01）：22-26.

［9］魯亞林，傅鸝.面向服務(wù)的企業(yè)應(yīng)用集成探討［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2006，（11）：15-18.

［10］段學(xué)東，汪汝.基于J2EE多層框架的在線考試系統(tǒng)研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2008，36（10）.

［11］張興科.基于J2EE的框架技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011，39（6）.

［12］董文，譙石，劉敏，等.基于J2EE平臺(tái)的電子政務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.文教資料，2007，（01）：218-219.