“ABC”軟件開(kāi)發(fā)方法

陳宇鋒

摘 要在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，軟件作為一種遵照特定順序組成的計(jì)算機(jī)指令與數(shù)據(jù)的集合體，始終影響并深刻改變著人們的生活。軟件離不開(kāi)軟件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)則指的是建造軟件系統(tǒng)并構(gòu)筑系統(tǒng)中各部分的過(guò)程，它要求通過(guò)某種程序語(yǔ)言加以實(shí)現(xiàn)，而本文將簡(jiǎn)要闡述軟件開(kāi)發(fā)方法中的“基于軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組裝”模式，即“ABC”模式。

【關(guān)鍵詞】“ABC”模式 軟件開(kāi)發(fā) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 程序語(yǔ)言 軟件生命周期

當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展過(guò)程是信息交流傳播的過(guò)程。1946年，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)在美國(guó)誕生，時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)早已走入千家萬(wàn)戶(hù)并逐漸成為人們學(xué)習(xí)與工作不可或缺的一部分?？梢哉f(shuō)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展極大地改變了信息交流的模式，通過(guò)各種各樣的軟件結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)的表達(dá)及使用效率將得到質(zhì)的提升，若想促進(jìn)這種提升，人們就應(yīng)繼續(xù)注重計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)革新，以此為信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用提供源源不斷的思辨與創(chuàng)新。

1 軟件開(kāi)發(fā)在當(dāng)今時(shí)代的意義

隨著科學(xué)水平的進(jìn)步與信息技術(shù)的不斷推廣，目前，計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)中均有所應(yīng)用，人們需要通過(guò)計(jì)算機(jī)完成信息傳輸與交流互動(dòng)，這對(duì)他們的生產(chǎn)與工作產(chǎn)生了直接化的影響。而在所有計(jì)算機(jī)技術(shù)中，軟件的意義顯得最為重要，倘若沒(méi)有軟件作為支撐，計(jì)算機(jī)將無(wú)法協(xié)助人們完成交流與工作，也就會(huì)顯著影響人類(lèi)社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

軟件是一種無(wú)形但卻能通過(guò)虛擬運(yùn)算來(lái)實(shí)際模擬特性、質(zhì)量、運(yùn)行數(shù)據(jù)并產(chǎn)生效果方式的指令集合。很多時(shí)候，軟件都是有生命周期并需要經(jīng)常更新?lián)Q代的。而在當(dāng)前局勢(shì)下，隨著計(jì)算機(jī)設(shè)備及硬件的發(fā)展，軟件的復(fù)雜程度正變得越來(lái)越高，大批軟件的代碼行數(shù)從早期的十萬(wàn)級(jí)、百萬(wàn)級(jí)逐漸增長(zhǎng)，如今已達(dá)到了千萬(wàn)乃至于上億的級(jí)別。持續(xù)擴(kuò)大的代碼規(guī)模對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)效率形成了制約，為應(yīng)對(duì)這種制約，軟件應(yīng)當(dāng)具備更多、更強(qiáng)、更復(fù)雜的計(jì)算及應(yīng)用能力。成千上百萬(wàn)行的代碼需要得到妥善排序及處理，這需要越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)工程師加入到實(shí)際添加代碼及編寫(xiě)軟件的行列之中，倘若不處理好軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題，軟件開(kāi)發(fā)工作中的實(shí)際舉措將無(wú)法與事態(tài)變化的速率相調(diào)和，屆時(shí)，計(jì)算機(jī)將可能無(wú)法繼續(xù)維持高頻度、高功率的計(jì)算，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致高新技術(shù)行業(yè)效率整體下滑。

針對(duì)這種問(wèn)題，人們應(yīng)重視軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與日常維護(hù)，對(duì)軟件精益求精，同時(shí)在開(kāi)發(fā)后經(jīng)常進(jìn)行糾錯(cuò)、修改和升級(jí)，令系統(tǒng)能始終滿(mǎn)足客戶(hù)群體的需求。從而為當(dāng)今時(shí)代的經(jīng)濟(jì)建設(shè)添磚加瓦并貢獻(xiàn)出屬于自己的那部分力量。

2 當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)與編程模式的局限性

眾所周知，計(jì)算機(jī)軟件主要分為系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。系統(tǒng)軟件是指控制并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、為外部設(shè)備提供連接并支持應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)與運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是用戶(hù)無(wú)需干預(yù)的多種軟件及程序的集合；應(yīng)用軟件則是指利用C語(yǔ)言、java等進(jìn)行編寫(xiě)的主要應(yīng)用于商業(yè)及生活中的安裝軟件，這是本文主要涉及的部分。

對(duì)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)的實(shí)際需求應(yīng)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)方向起決定性作用，然而，我國(guó)計(jì)算機(jī)軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中卻往往存在著脫離用戶(hù)需求的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題主要是由于在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)前沒(méi)有進(jìn)行合理的規(guī)劃，計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中的重點(diǎn)是制定開(kāi)發(fā)計(jì)劃，但在現(xiàn)實(shí)生活中開(kāi)發(fā)者卻經(jīng)常由于這樣或那樣的因素而在開(kāi)發(fā)過(guò)程中沒(méi)能制定計(jì)劃，這就導(dǎo)致軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中精準(zhǔn)程度不足，其編程及代碼缺乏邏輯，從而顯著降低了計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用時(shí)期的效率。

同時(shí)，由于我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)起步方面比發(fā)達(dá)國(guó)家晚，開(kāi)發(fā)編程領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美、日、英、法、德等國(guó)，這就使得我國(guó)在計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域缺乏與發(fā)達(dá)國(guó)家同等水平的競(jìng)爭(zhēng)力。競(jìng)爭(zhēng)力的缺失又更進(jìn)一步損害了我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的進(jìn)取心與創(chuàng)新意識(shí)，當(dāng)市場(chǎng)上出現(xiàn)比較受歡迎的計(jì)算機(jī)軟件時(shí)，其他從業(yè)商家首先想到的不是革新技術(shù)，而是一味抄襲、改造別人的創(chuàng)意，這無(wú)疑大大降低了計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)從業(yè)者的熱情及責(zé)任心。

3 ABC開(kāi)發(fā)方法簡(jiǎn)介

為應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域一方面應(yīng)寄希望于國(guó)家對(duì)抄襲行為的打擊與嚴(yán)懲，另一方面也應(yīng)提升自身從業(yè)能力，在明確考慮到客戶(hù)需求的前提下，盡可能使開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件滿(mǎn)足不同用戶(hù)在不同領(lǐng)域內(nèi)的需求。

近年來(lái)，基于構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)（CBSD）技術(shù)正逐漸得到廣泛應(yīng)用與重視，它對(duì)COTS構(gòu)件質(zhì)量和種類(lèi)的要求較為突出，同時(shí)也可降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與維護(hù)成本。CBSD技術(shù)從出現(xiàn)伊始，便是一種更為先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)模式。它為軟件開(kāi)發(fā)者提供了一條從基礎(chǔ)到精細(xì)，洞察軟件結(jié)構(gòu)并逐步構(gòu)建系統(tǒng)以滿(mǎn)足客戶(hù)需求的有效途徑。CBSD可以將原有的軟件開(kāi)發(fā)從使用應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榧蓱?yīng)用系統(tǒng)，其關(guān)注的焦點(diǎn)是源代碼與目標(biāo)碼構(gòu)件的復(fù)用，而軟件體系結(jié)構(gòu)則可基于這種構(gòu)件和連接件的分解模式進(jìn)行描述，這樣做能精化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，促使領(lǐng)域內(nèi)的構(gòu)造更容易被理解。這便導(dǎo)出了一種可以將CBSD技術(shù)與普通軟件體系結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的技術(shù)，即基于軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組裝，也就是ABC（Architecture Based Component Composition）技術(shù)。

ABC技術(shù)的指導(dǎo)思想是以SA為主，CBSD為輔，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為軟件生命周期內(nèi)設(shè)計(jì)階段的最關(guān)鍵要素，從而為系統(tǒng)提供能滿(mǎn)足不同要求者需求的半開(kāi)放式基礎(chǔ)。軟件工程的已有實(shí)踐均表明沒(méi)有哪種單一的技術(shù)模式可以完美應(yīng)對(duì)各種類(lèi)型的問(wèn)題，因此在軟件生命周期內(nèi)，開(kāi)發(fā)者應(yīng)結(jié)合軟件結(jié)構(gòu)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程施以直接、特別的影響，在開(kāi)發(fā)周期內(nèi)運(yùn)用ABC模式控制軟件各個(gè)基端的高層結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，再基于構(gòu)件的軟件復(fù)用來(lái)提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量及效率。這可以分析并解釋其生命周期內(nèi)的演化方式及方向，對(duì)軟件體系的整個(gè)生命周期實(shí)行建模，使其在不斷調(diào)整并適應(yīng)的過(guò)程中滿(mǎn)足客戶(hù)需求，進(jìn)而促使軟件結(jié)構(gòu)朝著更為科學(xué)化、具體化、系統(tǒng)化的發(fā)展方向前進(jìn)。

4 采用ABC方法開(kāi)發(fā)軟件的簡(jiǎn)要步驟

ABC方法是SA（軟件體系結(jié)構(gòu)）與CBSD（基于構(gòu)建的軟件開(kāi)發(fā)）這兩種方法的結(jié)合，SA提供了一種實(shí)現(xiàn)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的途徑，即通過(guò)指令與體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言進(jìn)行構(gòu)件接口方面的闡述及定義；CBSD則提供了運(yùn)用現(xiàn)有中間件設(shè)施實(shí)現(xiàn)基于構(gòu)件的軟件復(fù)用的途徑。ABC方法將這兩種途徑進(jìn)行了較為高效的整合，從而顯著地將軟件體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)入了軟件生命周期的各個(gè)階段。endprint

4.1 設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)

ABC模式是將軟件體系結(jié)構(gòu)與構(gòu)件組裝結(jié)合在一起的軟件開(kāi)發(fā)手段，它能在對(duì)客戶(hù)需求的分析階段導(dǎo)入現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)概念，進(jìn)而以結(jié)構(gòu)化的模式組織并協(xié)調(diào)客戶(hù)需求與應(yīng)用控制之間的矛盾。在這一階段，軟件需求是一種相對(duì)動(dòng)態(tài)的特征，通過(guò)將這些動(dòng)態(tài)化的需求與靜態(tài)的模板聯(lián)系到一起，可以組織并架構(gòu)出一種較為實(shí)用的分析模型。這便是設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)的初衷，即將客戶(hù)實(shí)用需求與軟件應(yīng)用要素結(jié)合在一起進(jìn)行量化的處理及分析。

同時(shí)，ABC模式在構(gòu)建構(gòu)件分析模型的基礎(chǔ)上，還導(dǎo)入了一種變化性質(zhì)的表現(xiàn)機(jī)制，進(jìn)而將這一機(jī)制繼續(xù)分割為幾種相互交流的模式以描述特征之間的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)依存關(guān)系。這就為領(lǐng)域特征模型的建造與軟件系統(tǒng)的完整性提供了保障。

ABC模式的設(shè)計(jì)階段主要依賴(lài)于SA構(gòu)建模型。在這一階段，設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合軟件系統(tǒng)需求制定出適用于全局的規(guī)劃，再進(jìn)一步細(xì)化領(lǐng)域空間內(nèi)的構(gòu)件和連接子，進(jìn)而建立起動(dòng)態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合的SA模型。其實(shí)，ABC模式正是這樣一種將責(zé)任識(shí)別與需求這兩者的關(guān)系調(diào)節(jié)在一起進(jìn)行深入分析的手段，它正是一種對(duì)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)，進(jìn)而以此作為后續(xù)設(shè)計(jì)研發(fā)、組裝及軟件維護(hù)的應(yīng)用指南。

4.2 軟件組裝與部署

ABC模式的組裝與部署階段是將通過(guò)設(shè)計(jì)得到的SA模型進(jìn)行選取、鑒定、檢查并應(yīng)用的過(guò)程。在進(jìn)行一致性校驗(yàn)后，將系統(tǒng)整體改建為可供安裝的軟件包，再把一些無(wú)法復(fù)用的構(gòu)件描述轉(zhuǎn)換為基于C++或Java代碼的模型與構(gòu)架，以便能最終組裝到目標(biāo)系統(tǒng)。

制作軟件的目的是將軟件包基于中間件平臺(tái)安裝并運(yùn)行。在啟用中間件平臺(tái)之前，還需經(jīng)過(guò)一定的部署才可使其平穩(wěn)運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)階段的部分信息可以進(jìn)行復(fù)用，ABC模式定義了SA部署視圖，圖中含有大量設(shè)計(jì)過(guò)程與研發(fā)過(guò)程中衍生出來(lái)的部署信息，將這些信息以表現(xiàn)化的圖形方式展示出來(lái)，可以在實(shí)際操作過(guò)程中顯示目標(biāo)環(huán)境中的資源與資源負(fù)載狀況，從而促進(jìn)其完成軟件的部署。

4.3 軟件維護(hù)與驗(yàn)證

ABC軟件開(kāi)發(fā)可謂對(duì)SA的細(xì)化、演進(jìn)與回饋。經(jīng)由ABC模式開(kāi)發(fā)后的軟件體系，其結(jié)構(gòu)語(yǔ)法和語(yǔ)義信息得到了進(jìn)一步的完善。在最終的維護(hù)和演化階段，運(yùn)行視圖可以提供系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際狀態(tài)，因而保留了系統(tǒng)最完整也最精確的信息。而在反射式軟件中間件的輔助下，人們也可通過(guò)一些軟件體系結(jié)構(gòu)隨時(shí)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行在線(xiàn)維護(hù)，這些軟件體系結(jié)構(gòu)能反映出系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)這種反映，ABC方法可以實(shí)現(xiàn)特征建模工具與軟件體系結(jié)構(gòu)、建模工具及作為構(gòu)件運(yùn)行平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及組裝、應(yīng)用部署、維護(hù)等方面的改進(jìn)。

同時(shí)，在A(yíng)BC模式中，對(duì)系統(tǒng)隨時(shí)展開(kāi)驗(yàn)證也是很有必要的。這主要分為三個(gè)層次：

（1）從語(yǔ)法層次上進(jìn)行驗(yàn)證，指的是對(duì)SA模型從接口構(gòu)件匹配形式到連接的種種關(guān)系層面上進(jìn)行校驗(yàn)；

（2）在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中根據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言和平臺(tái)規(guī)范，對(duì)數(shù)據(jù)與指令進(jìn)行有類(lèi)別、分層次的檢查；

（3）站在程序語(yǔ)言語(yǔ)義的角度，描述構(gòu)件行為對(duì)系統(tǒng)整體的影響，例如闡述程序的有效性或完整性，對(duì)其進(jìn)行檢查，從而確保開(kāi)發(fā)軟件的正常運(yùn)行。

5 ABC模式的優(yōu)越性

5.1 面向更廣大的群體

ABC模式對(duì)傳統(tǒng)的單一建模模式提出了質(zhì)疑，它立足在“基于客戶(hù)群體需求”的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)空間在軟件應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的客戶(hù)及潛在客戶(hù)群體聯(lián)系到了一起，使這些人的需求與ABC模式緊密結(jié)合起來(lái)，再通過(guò)這些需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)軟件研發(fā)的激勵(lì)作用加速ABC模式的顯著發(fā)展。

而在A(yíng)BC模式的建模中，這種方針也得到了較為切實(shí)地運(yùn)用。在構(gòu)建構(gòu)件建模的過(guò)程中，程序群體中的每一個(gè)個(gè)體都會(huì)為其自身對(duì)環(huán)境進(jìn)行探索及實(shí)現(xiàn)，這種建模特征使得體系在建模特征上得到了進(jìn)一步地?cái)U(kuò)張，在容量允許的范圍內(nèi)，用戶(hù)群體可以在這一構(gòu)筑體系中隨時(shí)加入群體或是從群體中退出，他們能完全以一種自發(fā)性的形式與其他用戶(hù)展開(kāi)交流，這就使得軟件在演化過(guò)程中涌現(xiàn)出的用戶(hù)需求不再是一些潛在的概念，而是在用戶(hù)之間展開(kāi)交流的過(guò)程中逐步成型并完善的一種高度發(fā)達(dá)的群體理念。

ABC模式正是在軟件中引用了這種改變，它真正構(gòu)建并塑造了一種面向群體的模型，進(jìn)而使得群體中的個(gè)體可以根據(jù)自身需求對(duì)所需要的特征進(jìn)行描述，這達(dá)成了一種有利于網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)發(fā)展并改進(jìn)的良好循環(huán)。

5.2 設(shè)計(jì)目的清晰、明確

ABC模式一般都有較為復(fù)雜的構(gòu)建交互，它往往存在著大量的連接子模型，構(gòu)件系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中一般都會(huì)根據(jù)所運(yùn)行的環(huán)境展開(kāi)一定容量的擴(kuò)張，這一過(guò)程是軟件開(kāi)發(fā)與運(yùn)行的重要階段。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理能力、網(wǎng)絡(luò)傳輸效率、硬盤(pán)存儲(chǔ)總量的提升，當(dāng)前很多軟件的設(shè)計(jì)方式都面臨著對(duì)軟件的要求與需求標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，需求信息較分散，計(jì)算及設(shè)計(jì)過(guò)程極為繁瑣等情況，而ABC模式則很好的應(yīng)對(duì)了這些問(wèn)題。

為了能更好地利用運(yùn)算資源、提高效率，運(yùn)用ABC模式能迅速理解系統(tǒng)中多個(gè)構(gòu)件及它們之間的關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式及運(yùn)行時(shí)刻進(jìn)行深入細(xì)致的分析，在拆分過(guò)程中計(jì)算并理解所需理解的部分，這使得在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中便將整體與局部的關(guān)系很好的囊括到了一起，從而可以使之在結(jié)合多數(shù)要素后做出較為合理、精準(zhǔn)的決策。

將部署信息、系統(tǒng)拆分狀況與部署評(píng)估的目標(biāo)完整結(jié)合到一起可以簡(jiǎn)化原有的分析過(guò)程、精化并細(xì)化運(yùn)算過(guò)程，這有利于簡(jiǎn)化實(shí)際設(shè)計(jì)軟件并應(yīng)用軟件的運(yùn)行步驟，可以提高軟件運(yùn)行效率，這便是ABC模式最主要的優(yōu)點(diǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

在十幾年的時(shí)間里，ABC模式得到了較為長(zhǎng)足的發(fā)展。當(dāng)今形勢(shì)下，軟件運(yùn)行平臺(tái)的能力越來(lái)越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍也變得越來(lái)越大，計(jì)算機(jī)正因其實(shí)用性與高效性而越來(lái)越廣地滲入到人類(lèi)生活的方方面面，而基于A(yíng)BC方法指導(dǎo)下的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用，則可較高的減少軟件研發(fā)時(shí)間及費(fèi)用，進(jìn)而顯著提高軟件應(yīng)對(duì)問(wèn)題時(shí)的靈活性、可靠性。

總而言之，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)正日新月異的改變著自身形態(tài)。這導(dǎo)致軟件從誕生起到現(xiàn)在已發(fā)生了翻天覆地的變化，展望未來(lái)，應(yīng)用ABC模式及方法的軟件設(shè)計(jì)體系將會(huì)也仍將發(fā)揮重要的理論及使用價(jià)值，但倘若不隨時(shí)更新、強(qiáng)化這一方法，不積極面對(duì)可能到來(lái)的新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇，那即便是再先進(jìn)的理論也還是會(huì)被時(shí)代淘汰。因此，軟件研發(fā)從業(yè)人員應(yīng)在巧妙運(yùn)用ABC模式改善工作效率的同時(shí)，將新技術(shù)、新思想與具體實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從而做到月月新、日日新，以此確保在自身在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域內(nèi)的百戰(zhàn)不殆。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

廣東省興寧市技工學(xué)校 廣東省興寧市 514500endprint