基于組件的軟件重用技術(shù)研究

謝芳

摘要：基于組件的方式來開發(fā)軟件的技術(shù)，已經(jīng)成為軟件重用的主要手段。這篇文章是基于當(dāng)今流行的軟件重用理論，描述了軟件重用優(yōu)點和組成部分，在基本概念和功能框架下來分析軟件組件的工作機制，并給出了系統(tǒng)中基于組件的體系結(jié)構(gòu)參考模型，然后介紹了軟件架構(gòu)設(shè)計方法，給出了一個實際應(yīng)用中的基于組件的軟件重用。

關(guān)鍵詞：組件；軟件工程；重用技術(shù)；代理

中圖分類號：TP311

1 研究背景

在正常情況下，應(yīng)用程序開發(fā)過程遵循一定的規(guī)律，一般軟件系統(tǒng)開發(fā)包括以下幾個階段：需求分析、設(shè)計、編碼、測試和維護。當(dāng)從零開始進行開發(fā)時，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)必然有大量的重復(fù)性工作，例如：用戶需要訪問的數(shù)據(jù)類型有重復(fù)性需求分析、編碼、測試，以及重復(fù)的項目文檔。所以我們必須首先調(diào)查系統(tǒng)的性質(zhì)，調(diào)查通常包括三方面：（1）通用基本組件調(diào)查：一個特定的計算機系統(tǒng)組成的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及它的用戶界面元素等區(qū)域（2）系統(tǒng)公共部分的常見應(yīng)用領(lǐng)域調(diào)查，如該系統(tǒng)存在于各種應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)組件；（3）該系統(tǒng)應(yīng)用程序的特定組件調(diào)查，包括每個應(yīng)用程序特定的復(fù)合幀。其中，有重復(fù)特性的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，主要是成員組件的重復(fù)開發(fā)。

2 軟件重用的類型

軟件重用技術(shù)，可以從不同的視角進行觀察。基于可重用的對象，軟件重用可以分為對產(chǎn)品和對過程的重用。針對產(chǎn)品的重用是使用現(xiàn)有的軟件組件進行開發(fā)，即進行成員集成與裝配，從而獲得一個新產(chǎn)品。針對過程的重用，是指在軟件開發(fā)過程中，使用可重用的應(yīng)用程序生成器，自動或半自動生成所需的系統(tǒng)組件。軟件重用技術(shù)，目前只適合一些特殊類型的應(yīng)用，主要是針對過程的自動化。重用的軟件產(chǎn)品越來越多，現(xiàn)在已經(jīng)成為軟件產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實，也成為了主流的軟件生產(chǎn)方式。

在獲取信息分析的基礎(chǔ)上進行研究，軟件重用可以分為白盒重用、黑盒重用。利用黑盒技術(shù)重用現(xiàn)有的工件，意味著不需要做任何修改，直接重用即可。黑盒重用是一種理想模式，現(xiàn)實中較少。白盒重用是指現(xiàn)有的工件不能完全滿足用戶的需求，需要根據(jù)用戶的需求進行修改，在使用前需要適應(yīng)變化。在大多數(shù)應(yīng)用程序開發(fā)中，需要考慮零件裝配過程中所需的組成部件的變化。

在抽象的層次研究，軟件重用可分為以下類別：（1）可重用組件的重用，需要分析某些事物（問題）的閾值，這種解決方案是更高層次的抽象；（2）設(shè)計重用，比代碼重用有更高的抽象級別，所以這類重用的實施環(huán)境影響較小，使可重用的組件重用的機會更大，并且需要較少的修改；（3）代碼重用，包括目標代碼和源代碼的重用。大多數(shù)編程語言，目前均提供這方面的運營支撐，包括系統(tǒng)的連接、綁定和其他功能，來支持這種重用。

3 軟件重用的優(yōu)點

軟件重用技術(shù)，是在軟件開發(fā)中避免重復(fù)的一種解決方案。軟件重用所有的出發(fā)點是應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)不再使用“從無到有”的模式。軟件重用技術(shù)在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，充分利用在過去積累的知識和經(jīng)驗，例如：過去的需求分析、設(shè)計、應(yīng)用程序、擴展代碼、測試計劃、測試用例等。軟件重用技術(shù)關(guān)注的焦點，是應(yīng)用程序組件的一個特定的組合。通過軟件重用，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)可以充分利用現(xiàn)有的組件成品，消除包括分析、設(shè)計、編碼、測試等大量的重復(fù)性工作，從而提高軟件開發(fā)的效率。此外，開發(fā)將重復(fù)使用現(xiàn)有的成品，這樣可以提供高代碼質(zhì)量，以避免重新開發(fā)可能引入的錯誤，提高軟件的質(zhì)量。

軟件重用是指重復(fù)使用之前的開發(fā)產(chǎn)品，是一個減少重復(fù)性工作的過程。軟件重用的具體概念，一般指的是反復(fù)使用組件的行為，在“為了重用組件設(shè)計為目的”的過程中，須要進行不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的代碼重用，或重用不同版本的組件，有些東西不屬于嚴格意義上的軟件重用。軟件重用在真正意義上，是用“舊的軟件產(chǎn)品”更好更快地開發(fā)新的應(yīng)用程序。

重用技術(shù)在軟件行業(yè)，整體效果是比較微妙的，它不是一種完全一廂情愿的想法。這是由于一些技術(shù)和非技術(shù)方面的各種因素，一個重要的原因是技術(shù)的不成熟。在過去的十年，面向?qū)ο蠹夹g(shù)不斷發(fā)展，提供了軟件重用基本的技術(shù)支持，使得軟件重用研究再次成為熱點，被認為是解決軟件危機最現(xiàn)實的方式，可以提高軟件生產(chǎn)率。

4 組件開發(fā)

組件技術(shù)的發(fā)展有著許多分支，其中最有代表性的是CBSD技術(shù)。CBSD是SEI/CMU組件設(shè)計參考模型，該模型的設(shè)計原則通常認為是：基于獨立組件的膨脹特性，組件模型必須有可用性保證，獨立開發(fā)的一些標準組件可以被配置為一個共同的標準，沒有特殊功能和不可預(yù)見的問題；組件的開發(fā)時間短，這將降低整體系統(tǒng)的開發(fā)和維護成本，增加可預(yù)測性。

基于組件的軟件開發(fā)方法，借鑒了傳統(tǒng)觀念的工業(yè)生產(chǎn)模式。首先進行消費者需求分析，設(shè)計整體的框架結(jié)構(gòu)，基于組件庫需要選擇完成相應(yīng)的功能組件，組裝后形成應(yīng)用系統(tǒng)。如果所需的組件不存在，則去購買、定制或開發(fā)新的組件。組件和系統(tǒng)制造商需要嚴格按照要求生產(chǎn)組件。相關(guān)公司提供組件開發(fā)團隊，團隊成員不再只是編程，還需要通過經(jīng)驗取向元素集成開發(fā)人員，最后獲取一個有效的系統(tǒng)。

5 基于代理的軟件重用

這里的代理也稱為軟件代理或智能代理。許多研究者基于不同的研究內(nèi)容和目標，術(shù)語“代理”被給予不同的含義。根據(jù)詹寧斯的研究成果，“代理”的定義主要可以分為兩種類型，主要的分類根據(jù)它們的用途。這種定義分類劃分為弱定義和強定義。代理有自主性弱定義，這主要基于它的社會性、反應(yīng)性、主動性、時間連續(xù)性，是一種面向目標的行為。強定義是指除去弱定義，所展現(xiàn)出的“軟弱”的特性，通常包括：流動性、合理性、靈活性、協(xié)作性等。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是用于被動實體的一種抽象。然而，它可以實現(xiàn)對抽象實體的活動，從而能夠更好地實現(xiàn)一個抽象的實體代理技術(shù)活動。在代理軟件工程的基礎(chǔ)上，軟件重用是一個新的研究領(lǐng)域。面向?qū)ο缶幊痰拇?，或者叫AOP（面向?qū)ο缶幊檀恚┦窃?993年提出的概念。1995年，人工智能專家吉爾福伊斷言：十年之后，大多數(shù)新興IT技術(shù)將接受該機構(gòu)的理論，這是解決2l世紀網(wǎng)絡(luò)協(xié)作建模的必然趨勢。

基于組件的重用技術(shù)面臨一些必須解決的問題。需要具備用戶的搜索組件需求，需要具備重用現(xiàn)有工件版本的用戶升級機制，應(yīng)用程序供應(yīng)商和用戶組的成員須具備一個良好的語言交流工具，須要使用相同的技術(shù)用于組件生產(chǎn)和組件重用技術(shù)，添加到系統(tǒng)的組件可以靈活地退出系統(tǒng)?；诮M件的重用工具在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布，也必須重用開發(fā)環(huán)境的一部分。

根據(jù)上述理論，本文構(gòu)建了基于組件的軟件重用體系，它具備多個代理體系結(jié)構(gòu)，必須考慮的因素是：選擇幾種類型的代理，代理的分工與合作，代理知識創(chuàng)造等。這種體系結(jié)構(gòu)包含多種因素，例如驗證機構(gòu)、精確定義任務(wù)本體、定義計劃等，這意味著行為的定義和交互原型。使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，可以實現(xiàn)通信模塊的功能，需要根據(jù)定義的代理進行每個實例的結(jié)構(gòu)開發(fā)。這一體系流程概括為：計劃、實施、其他代理交互等。

6 結(jié)論

本文在當(dāng)今軟件危機日益顯現(xiàn)的背景下，研究了軟件重用的技術(shù)理論體系。包括軟件重用的定義，軟件重用的優(yōu)點，軟件重用的技術(shù)分類，本文還提出了了一種完善的實用體系：基于代理的軟件重用技術(shù)。軟件重用技術(shù)，有優(yōu)點也有缺點，有些時候組件的源代碼不能夠很好地訪問，導(dǎo)致組件開發(fā)的阻礙。但是，總體來說軟件重用技術(shù)有著良好的發(fā)展前景。

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