Feature IDE理論與技術(shù)研究

胡月瑩

摘要：Feature IDE 在 Eclipse軟件中的插件，可以用于軟件產(chǎn)品線中面向特征的軟件開(kāi)發(fā)（FOSD）。FOSD 是軟件整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、個(gè)性定制和合成的一種方法。Feature IDE 支持FOSD的所有軟件開(kāi)發(fā)階段，并將其分為四個(gè)階段，分別為領(lǐng)域分析、需求分析、領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)和軟件生成。在特征模型領(lǐng)域中對(duì)Feature IDE理論與技術(shù)進(jìn)行綜述，按照綜述的方法重點(diǎn)的探討了Feature IDE前兩個(gè)開(kāi)發(fā)階段的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：綜述；軟件產(chǎn)品線；特征模型；Feature IDE

引言

軟件產(chǎn)品線是可以高效率的完成高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)，和工業(yè)領(lǐng)域中流水線生產(chǎn)方法類似，生產(chǎn)出來(lái)的軟件產(chǎn)品功能多樣，符合特定領(lǐng)域的軟件需要[1]。FOSD是軟件產(chǎn)品線的主流技術(shù)，是在特定領(lǐng)域中軟件產(chǎn)品公共性特征基礎(chǔ)上結(jié)合可變特征生產(chǎn)軟件產(chǎn)品。Feature IDE是一種比較成熟FOSD的技術(shù)，很有實(shí)用價(jià)值。本文總結(jié)Feature IDE理論與技術(shù)的四個(gè)開(kāi)發(fā)階段的理論基礎(chǔ)和主流技術(shù)。

1 Feature IDE

特征是指明顯的、用戶可見(jiàn)的軟件系統(tǒng)的具有獨(dú)立功能的特性。FOSD的基本思想是將軟件系統(tǒng)分解為許多個(gè)特征，從而根據(jù)特征的選擇進(jìn)行配置，從而生成具體的軟件系統(tǒng)。Feature IDE技術(shù)從設(shè)計(jì)生成軟件具體包括四個(gè)階段：

（1）領(lǐng)域分析，用來(lái)獲取獲取軟件體系領(lǐng)域的需求特征，并對(duì)這些特征進(jìn)行分類，分為可變特征和公共特征，最終以特征模型的方式展現(xiàn)出來(lái)。

（2）需求分析，選取特征模型的特征組合方案，從而完成軟件特征的組裝和配置。

（3）領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，將特征用代碼進(jìn)行映射和表示。

（4）軟件生成，描述特征如何映射到實(shí)現(xiàn)工件，生成定制的軟件系統(tǒng)。

德國(guó)馬格德堡大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院Thomas Thum 等人開(kāi)發(fā)了基于Eclipse 的Feature IDE開(kāi)源框架，它包含了整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)周期，還可以子啊集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）中建立軟件產(chǎn)品線（SPLs），可以建立特征模型，還可以為軟件生成提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)和可復(fù)用構(gòu)件。在2005年Thomas Thum等人首次提出了一個(gè)Feature IDE的原型版本[2]作為AHEAD工具套件的前端的編程語(yǔ)言[3]，隨后提出了FOSD可復(fù)用的實(shí)現(xiàn)工具Feature House和Feature C++和FOSD 集成框架Feature IDE。到目前為止，F(xiàn)eature IDE 集成了 Aspect J、Delta J[4]、Antenna和 Munge等技術(shù)。隨后為了解決 Feature IDE 實(shí)現(xiàn)和測(cè)試的問(wèn)題，Thomas 等人開(kāi)發(fā)了相關(guān) Eclipse插件。Feature IDE 架構(gòu)整合了 Feature IDE C++（支持 C++）、Feature House（支持 C、 C#、java 1.5、JML、Haskell、XML 和 Java CC 等）、面向方面程序設(shè)計(jì)（Aspect J）和面向 Delta編程，所以該架構(gòu)支持現(xiàn)有的FOSD編程語(yǔ)言。Feature IDE 支持 FOSD 的所有階段：領(lǐng)域分析、需求分析、領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)和軟件生成。下面對(duì)領(lǐng)域分析和需求分析階段進(jìn)行重點(diǎn)描述。

2 領(lǐng)域分析

在領(lǐng)域分析中繪制的特征模型中，存在很多的無(wú)效特征，會(huì)導(dǎo)致最終省的軟件沒(méi)辦法使用。所以在制作模型過(guò)程中要選定有效特征，制成有效的特征組合。特征模型（FM）不僅描述了有效特征，還體現(xiàn)了特征之間密切關(guān)系特征模型是一種層次結(jié)構(gòu)，特征可以有子特征。特征和其子特征集的關(guān)系包括為 And-group（與關(guān)系）、Or-group（或關(guān)系）和 Alternative-group（二選一關(guān)系）。子特征根據(jù)他是否具有公共性又分為強(qiáng)制特征（Mandatory）和可選特征（Optional）。強(qiáng)制特征是具有公共性，所有軟件產(chǎn)品線的軟件都需要具備的特征，所以具有強(qiáng)制性。可選特征具有獨(dú)特性，是某個(gè)或者某部分軟件產(chǎn)品所包含的特征；除此之外特征中有些特征只是特征分解中一個(gè)中間件，不會(huì)映射具體的工件，稱為抽象特征（Abstract），而最終軟件產(chǎn)品中具有的特征稱為具體特征（Concrete）。

Feature IDE 創(chuàng)建特征模型有兩種方式，圖形式和文本式。Feature IDE 可以在Eclipse中導(dǎo)入特征建模工具，包括 GUIDSL、Feature Modeling Plug-In [37]、S.P.L.O.T.， 和 SPLConqueror。特征模型可以存儲(chǔ)為多種圖形格式，也可以以 PDF格式進(jìn)行打印。

3 需求分析

特征模型中特征之間的除了層次關(guān)系，還有約束關(guān)系，F(xiàn)eature IDE使用Cross-tree 約束去定義這種約束關(guān)系。Cross-tree 約束命題公式，由是一組特征的組成，在特征圖下方。

特征模型包括一下四點(diǎn)：

（1）當(dāng)一個(gè)特征最終成為某一軟件產(chǎn)品的特征，那么它的父特征也必然出現(xiàn)在這個(gè)軟件產(chǎn)品中。

（2）當(dāng)一個(gè)特征最終成為某一軟件產(chǎn)品的特征，則其 And-group 中的所有的強(qiáng)制類型的子特征必然出現(xiàn)在這個(gè)軟件產(chǎn)品中。

（3）在 Or-group 中，其多個(gè)子特征中，最后至少有一個(gè)特征屬于最終的軟件產(chǎn)品。

（4）在 Alternative-group 中，有且只有一個(gè)特征屬于最終的軟件產(chǎn)品。

Feature IDE 提供了約束編輯器。該編輯器有內(nèi)容幫助功能，可以方便的處理語(yǔ)法語(yǔ)義的有效性檢查。圖 2 展示了約束的有效性檢查。可以檢查可以檢測(cè)括號(hào)不匹配、假可選特性、不可滿足的約束和冗余約束。

上式表示特征F依賴于特征A，B或者C以及它們的任意組合。

上式表示特征F依賴于特征對(duì)（A，X），（B，Y），（B，Z）或C以及它們的任意組合。排斥

也有相同的表達(dá)。綜上所述，可以得出非語(yǔ)法約束可以是任意命題約束。語(yǔ)法為特征模

型提供了一個(gè)圖形中性的表示，例如圖3（b）的語(yǔ)法可以表達(dá)圖3（a）的特征模型。

獲取特征集合，繪制特征模型之后，需要選擇合適的特征組合，即特征子集，稱為配置。其中默認(rèn)配置是特征模型中包含的所有特征的集合。而且要保證配置得到的特征集合有效，可以生成有效的軟件產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭健美.基于共性與可變性分析的適應(yīng)性軟件復(fù)用與配置技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué)，2011.

[2] 趙鄂，楊博文，楊貫中.一種適用于軟件產(chǎn)品線的特征模型[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2013（10）

[3] Zhang W，Mei H，Zhao H.Feature-driven requirement dependency analysis and high-lev

[4]Batory D.A tutorial on feature oriented programming and the ahead tool suite [M]，Berlin Heidelberg：Springer，2006：3-35.