一種基于段的全壽命開發(fā)方法

丁晨路　王芳瀟　郭亮

摘要：基于構件的軟件開發(fā)方法，使得開發(fā)的重點從軟件開發(fā)中程序代碼的編寫轉移到對現(xiàn)有構件的組裝上。本文提出了一種基于段的全壽命開發(fā)方法，通過對構件的封裝形成段，繼而通過組裝工具，根據(jù)不同應用需要對段進行組合，從而形成可安裝應用系統(tǒng)。本研究為實現(xiàn)快速構建系統(tǒng)提供了一種支撐手段。

關鍵詞：軟件復用；構件；段

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）07-0101-04

Abstract： component based software development method， causes the development focus from software development program code writing transferred to the assembly of the existing members of the. This paper presents a method based on the whole life development period， the formation period based on the component of the package， and then by the assembly tool， according to different application needs the combination of segment， thus forming can be installed application system. This study provides a support means for realizing rapid construction system.

Key words： software reuse； component； section

1 概述

自從軟件危機爆發(fā)以來，如何提高軟件開發(fā)效率、縮短開發(fā)周期、降低軟件成本等問題成為學者們研究的熱點。構件技術的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)軟件開發(fā)過程的一次變革。構筑在“構件組裝”模式之上的構件技術，使軟件技術人員擺脫了“一行行寫代碼”的低效編程方式，直接進入“集成組裝構件”的更高階段?；跇嫾能浖_發(fā)（Component-Based Software Development， CBSD）[1]，是指使用可復用構件來開發(fā)應用軟件，強調(diào)通過可復用構件的設計、構造軟件系統(tǒng)軟件復用的一種基于分布對象技術。它可以更快地構建系統(tǒng)，將開發(fā)的重點從軟件開發(fā)中程序代碼的編寫轉移到對現(xiàn)有構件的組裝上，這樣就減輕了大型系統(tǒng)支持和升級時所需的維護負擔，從而降低軟件開發(fā)和維護成本。基于構件的軟件開發(fā)以構件為核心，在需求分析階段就采用面向復用的建模，增加了開發(fā)的并行程度，同時也大大提高了開發(fā)的效率。本文基于構件的軟件開發(fā)方法，提出了一種基于段的全壽命開發(fā)方法，并將該方法用于項目的分析、設計和實現(xiàn)。

2 基于段的全壽命開發(fā)方法

2.1 構件封裝—“段”的基本概念

我們將段定義如下：段是一組構件的集合，是按照統(tǒng)一規(guī)范對軟件或數(shù)據(jù)進行特征描述和打包封裝形成的相對獨立的基本功能單元。通過應用系統(tǒng)組裝工具，根據(jù)不同應用需要對不同段進行組合，形成段集合，從而形成可安裝應用系統(tǒng)。其主要研究內(nèi)容包括：

1）段的結構：包括段前綴、段的屬性等。段前綴是段的唯一標識，由大寫字母開頭的大寫字母和數(shù)字組成的字符串。段的屬性包含了段的名稱、版本號、開發(fā)單位、開發(fā)時間、段的依賴屬性等相關信息。

2）段的分類：包括系統(tǒng)段、數(shù)據(jù)段、軟件段以及數(shù)據(jù)庫段。數(shù)據(jù)段是由若干構件組成，用于封裝應用系統(tǒng)所需的各種公共或全局數(shù)據(jù)。軟件段是由若干構件組成，完成業(yè)務的功能需求。數(shù)據(jù)庫段分為物理數(shù)據(jù)庫段、邏輯數(shù)據(jù)庫段。物理數(shù)據(jù)庫段用于創(chuàng)建、修改數(shù)據(jù)庫及其表、約束和關聯(lián)等；邏輯數(shù)據(jù)庫段不具有創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫的功能，僅用于在已有的數(shù)據(jù)庫上創(chuàng)建/修改新的表、約束和關聯(lián)。軟件段、數(shù)據(jù)段和數(shù)據(jù)庫段可以統(tǒng)稱為子段。系統(tǒng)段是由若干軟件段、數(shù)據(jù)段、數(shù)據(jù)庫段等子段構成的段集合，用于構建可運行的滿足特定需求的相對完整的應用系統(tǒng)。

3）段的開發(fā)：包括軟件段的開發(fā)、數(shù)據(jù)庫段和數(shù)據(jù)段的開發(fā)，可以采用各種編程語言和編程技術進行編程實現(xiàn)。

4）段的封裝：根據(jù)實際需求，對需要的段進行組合、打包的過程。

5）段的安裝/卸載：完成對段的封裝后，將段部署到實際環(huán)境中的過程。

2.2 基于段的全壽命開發(fā)思路

基于段的全壽命開發(fā)思路（Segment-Based Life Cycle Development， SBLCD）是借鑒軟件工程的基本過程和基本原則，通過在需求分析、總體設計、詳細設計、系統(tǒng)實現(xiàn)等各個環(huán)節(jié)，采用“段”的基本思想，確定應用系統(tǒng)的系統(tǒng)段功能、構成和接口關系，然后對各個系統(tǒng)段分別進行開發(fā)，通過系統(tǒng)段的組裝實現(xiàn)應用系統(tǒng)的一整套方法。使用段來開發(fā)應用軟件，重點在于可復用構件的綜合集成，強調(diào)通過系統(tǒng)段的分析、設計，構造出應用系統(tǒng)的技術。它可以快速地在新環(huán)境下部署，用戶根據(jù)實際需求選擇不同段的安裝，以便更快地構建系統(tǒng)。

2.3基于段的全壽命開發(fā)過程

2.3.1 應用軟件系統(tǒng)分解

在需求分析階段，以面向復用的角度對需求進行建模，從用戶的角度，建立業(yè)務模型，采用用例描述業(yè)務過程和規(guī)則，用參與者描述使用業(yè)務系統(tǒng)的人員、設備或外部系統(tǒng)，建立業(yè)務用例模型之后，對應用軟件系統(tǒng)進行分解，確定所需系統(tǒng)段需求。

2.3.2 段的分析與設計

根據(jù)需求分析階段確定系統(tǒng)段的需求，在此過程中需要界定各系統(tǒng)段的組成（軟件段、數(shù)據(jù)段、數(shù)據(jù)庫段）；段之間的接口；并進行功能設計——軟件段的設計；數(shù)據(jù)設計——數(shù)據(jù)庫段的設計、數(shù)據(jù)段的設計；界面設計——系統(tǒng)段的設計。

2.3.3 段的實現(xiàn)

1）軟件段的開發(fā)：將分析提取出的構件實現(xiàn)，簡單來說就是形成.dll動態(tài)鏈接庫文件

2）數(shù)據(jù)庫段的開發(fā)：包括物理數(shù)據(jù)庫段的開發(fā)和邏輯數(shù)據(jù)庫段的開發(fā)。

3）數(shù)據(jù)段的開發(fā)：形成全局數(shù)據(jù)包。

2.3.4 段的封裝

將軟件段、數(shù)據(jù)庫段、數(shù)據(jù)段打包形成系統(tǒng)段的過程。

2.3.5 段的安裝/部署

對要部署的系統(tǒng)段、軟件段、數(shù)據(jù)段、數(shù)據(jù)庫段進行檢查和驗證，過程如下：

1）段的準備：檢查所有需要安裝的段是否都存在；檢查每個段介質是否都完整；每個段的文件夾名稱是否為“段前綴（段版本號）”形式；檢查依賴段的前綴、版本號是否與實際段一致；獨立安裝每個段進行測試能否正常安裝與運行。

2）段的導入：導入的目的主要是驗證段是否正確，并且把段信息導入到配置與管理工具中，以便部署。

2.3.6 段的集成測試

在安裝/部署完之后，對段進行集成測試。

3 應用實例

下面以一個醫(yī)院管理系統(tǒng)為例，詳細介紹該方法。

3.1 系統(tǒng)軟件架構

在本系統(tǒng)中，我們引入三層結構的設計思想，采用構件化的開發(fā)方法，將系統(tǒng)業(yè)務邏輯封裝在應用服務器上，客戶端應用程序自動從應用服務器上下載和更新業(yè)務邏輯，達到“應用邏輯與程序代碼分離，數(shù)據(jù)與應用分離，應用與流程分離”，最大化的支持業(yè)務的靈活開展。圖2所示為系統(tǒng)軟件架構。

系統(tǒng)采用三層體系結構設計。所謂三層體系結構，即表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層[2]。表示層主要指用戶所使用的各分系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)段，對用戶來說，即用戶所看到的界面，它要求盡可能的簡單，使最終用戶不需要進行培訓或者說只需要進行簡單培訓就能方便地使用系統(tǒng)功能，進行操作；第二層是業(yè)務邏輯層，也就是中間層，所有的應用系統(tǒng)服務構件、應用邏輯、展現(xiàn)構件、數(shù)據(jù)服務等構件以及控制均在這一層，系統(tǒng)的復雜性也主要體現(xiàn)在業(yè)務邏輯層；最后的數(shù)據(jù)訪問層中，數(shù)據(jù)庫服務器存儲著大量的數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)邏輯，所有與數(shù)據(jù)有關的安全、完整性控制、數(shù)據(jù)的一致性、并發(fā)操作等都是在第三層完成。

3.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.2.1系統(tǒng)段的開發(fā)

根據(jù)系統(tǒng)的架構，可以將應用系統(tǒng)分解為掛號管理系統(tǒng)段、醫(yī)生工作站系統(tǒng)段、藥房管理系統(tǒng)段以及收費管理系統(tǒng)段等。由于篇幅有限，下面以掛號管理系統(tǒng)段的實現(xiàn)為例，詳細介紹系統(tǒng)段的開發(fā)過程。

1）掛號管理數(shù)據(jù)庫段的實現(xiàn)

將掛號管理相關的表、視圖、存儲過程、觸發(fā)器封裝；

2）掛號管理軟件段的實現(xiàn)

①首先，掛號管理模塊被定義為一個工程項目，工程項目下面包含了多個軟件段，我們采用模塊化開發(fā)，將這一過程具體分解為掛號、查詢統(tǒng)計、系統(tǒng)管理每個單獨的子模塊。

②開發(fā)用戶界面的構件

采用Delphi7.0作為開發(fā)環(huán)境，它提供可視化設計視圖來繪制用戶界面。

③開發(fā)展現(xiàn)控制的構件

用戶登錄界面的表單動作，會指向一個展現(xiàn)控制的構件（屬于該用戶界面的依賴接口），該構件如圖3所示。

4）開發(fā)運算操作構件

用戶在登錄時，需要進行權限認證，這需要訪問數(shù)據(jù)庫類連接文件，為了便于二次開發(fā)與移植，我們使用windows標準語言，將此服務構件做成動態(tài)鏈接庫文件。建立數(shù)據(jù)庫連接的流程圖如圖4所示。

從圖中可見，第一步，進行初始化；第二步，程序讀取IP地址信息，在這一過程中出于安全因素的考慮，需要對IP地址進行加密；第三步，根據(jù)獲取到的IP地址封裝進去，建立數(shù)據(jù)庫連接。

5）構件測試與調(diào)試

編寫好此構件后，進行單元測試。我們使用DUnit工具進行測試。

6）構件的提供接口注冊

通過單元測試后，可以進行業(yè)務構件的接口注冊，注冊過程包括：

①為定義的接口指定對應的構件入口，這樣，在調(diào)用這個構件接口時，會自動去調(diào)用相應的構件。

②定義的接口注冊到系統(tǒng)的權限管理中，成為一個基本的操作權限單元，同時還可以指定具有該權限的用戶的角色。

3.2.2系統(tǒng)段的組裝

1）掛號管理系統(tǒng)段的組裝

將掛號管理軟件段、數(shù)據(jù)庫段打包封裝，并編寫配置文件。

①掛號管理軟件段的打包

將可執(zhí)行文件register.exe、動態(tài)鏈接庫文件.dll和源程序文件打包，制作安裝程序。

②掛號管理數(shù)據(jù)庫段的打包

a將公共數(shù)據(jù)相關的表、視圖、存儲過程生成.sql腳本文件。

b將掛號模塊中相關的表、視圖、存儲過程打包，生成.sql腳本文件。

2）編寫.XML文件，便于用戶理解段的結構。

3）掛號管理系統(tǒng)段的部署和測試：對掛號管理系統(tǒng)段進行部署和測試，測試其基本功能。

4 結束語

隨著信息化建設的全面推進，信息化技術仍處在一個快速發(fā)展的過程中，在今后相當長的時間內(nèi)，軟件復用技術和構件技術也將被進一步完善，本文提出的基于段的全壽命開發(fā)方法，將用戶操作界面與業(yè)務邏輯算法的實現(xiàn)分離，提高了軟件開發(fā)效率，提高了系統(tǒng)可維護性，為實現(xiàn)快速構建系統(tǒng)提供了一種支撐手段。

參考文獻：

[1] Yang Fuqing， Mei Hong. Reuse Oriented Requirements Modeling[M]. Beijing： Tsinghua University Press，2008.

[2] Ren Yanfei. Application of MVC Design Model in System Devolopment Basedon ASP.NET[J].Science Mosaic，2008 （5）： 159-161.