基于大數(shù)據(jù)技術的計算機網(wǎng)絡應用軟件開發(fā)方法設計

裴麗君

（大連東軟信息學院，遼寧 大連 116000）

0 引言

當前，現(xiàn)代技術的發(fā)展使得計算機已經(jīng)與人們的日常生活、工作和學習有著更加密切的聯(lián)系。隨著這種依賴程度的不斷加深，人們在使用計算機時已經(jīng)不再只是局限于簡單的計算機操作，以及由其提供的各類功能。針對這一問題，計算機網(wǎng)絡應用軟件的研發(fā)人員根據(jù)人們的需要，陸續(xù)開發(fā)出功能更多且更加全面的計算機網(wǎng)絡應用軟件，并逐步實現(xiàn)了對其現(xiàn)有功能的進一步拓展，從而滿足人們對應用軟件的功能需求［1］。但由于軟件開發(fā)是一項綜合性較強的工作，傳統(tǒng)思路和設計流程開發(fā)的軟件在后期使用中會出現(xiàn)諸多問題，在一定程度上影響著計算機網(wǎng)絡應用軟件的質量和運行效率，同時也會對用戶造成極大的困擾。針對這一問題，相關領域研究人員開展了深入的研究，并逐漸將對軟件的開發(fā)作為研究重點，提出了規(guī)范性、易維護性等開發(fā)原則。但就當前總體情況而言，針對計算機硬件方面的研究與設計力度明顯高于軟件方面。所以，相應的對硬件的投入力度更大，這一問題的存在對于計算機軟件在市場當中的地位就會造成極大影響。綜上所述可知，這些問題則使得當前計算機網(wǎng)絡應用軟件的設計難度得到進一步提升。為了增加計算機網(wǎng)絡應用軟件在開發(fā)過程中每秒處理請求的數(shù)量，提升軟件開發(fā)效率，本文在引入大數(shù)據(jù)技術的基礎上對計算機網(wǎng)絡應用軟件開發(fā)進行研究。

1 基于大數(shù)據(jù)技術的計算機網(wǎng)絡應用軟件開發(fā)設計

1.1 單任務與多任務應用結構化設計

為了確保開發(fā)的計算機網(wǎng)絡應用軟件可以在應用中達到既定效果，需要在開展相關研究前，對計算機程序中的應用軟件進行單任務與并發(fā)任務的結構化同步設計［2］。此過程中，可以認為應用軟件中的程序是一個嵌入在邏輯端的外設程序，此程序可以根據(jù)前端事件的特點與需求，進行主循環(huán)模式的優(yōu)化，并根據(jù)結構化事件的處理順序，在主循環(huán)模塊中進行程序段的設計，通過此種方式進行軟件結構的循環(huán)，不僅可以確保開發(fā)的應用軟件具有操作便捷、結構簡單等優(yōu)勢，同時也可以保證應用軟件具有資源占用率低、運行效率高等優(yōu)勢［3］。

為了達到上述預設的要求，可在開展相關設計前，對應用軟件處理的優(yōu)先級進行搶占，即當前端存在一個緊急處理程序或事件時，需要進行事件模塊的調用，設置α為控制指令編程系數(shù)，β為數(shù)據(jù)信息定義項，?為控制指令譯碼向量，A表示事件模塊的調用需求值，可得到事件模塊調用函數(shù)為：

若事件模塊調用函數(shù)取值大于1，則可以進行事件模塊調用，并在發(fā)生調用行為的同時，執(zhí)行下一次循環(huán)，以此種方式，確保單任務在程序中執(zhí)行的循環(huán)性［4］。同時，在進行程序執(zhí)行順序的處理時，考慮到前端用于支撐程序的硬件設備可能存在缺陷。因此，可直接參照單片機運行模式，進行程序控制，并在控制程序時，調用一個單信號任務處理事件，將此事件表示為DSP，則DSP 的執(zhí)行框架為：While（啟動繼續(xù)執(zhí)行指令）｛調用應用軟件中的事件處理程序1，調用應用軟件中的事件處理程序2，……，調用應用軟件中的事件處理程序n｝。按照上述方式，進行單個計算機網(wǎng)絡應用軟件中單任務的執(zhí)行。在完成對應用軟件中單任務執(zhí)行的研究與結構化設計后，應明確大部分軟件中的任務均為多任務同步發(fā)送產生。因此，需要參照上述流程，進行應用軟件中的多任務執(zhí)行結構化設計。與上文表述相同的是，在執(zhí)行多任務前，應先進行任務結構的劃分，再根據(jù)執(zhí)行的指令要求，進行模塊任務的融合。與上述內容不同的是，執(zhí)行并發(fā)任務的流程如圖1 所示。

圖1 并發(fā)任務執(zhí)行流程Fig. 1 Concurrent task execution process

由圖1 可知，在執(zhí)行并發(fā)任務時，不可在一個主循環(huán)程序中實施，而是要根據(jù)任務量與執(zhí)行任務的指向，將并發(fā)任務程序分配到多個任務處理模塊中，在實時環(huán)境中，通過RTOS 的協(xié)調化處理，實現(xiàn)對并發(fā)任務的調度。在掌握多任務結構化原理后，將通過對不同模塊之間交互關系的分析與處理，進行事件耦合性的分析，將耦合性較強的執(zhí)行任務分配到相同的任務模塊中［5］。在此過程中應注意的是，所有待執(zhí)行任務在優(yōu)先級排序時，應保持任務渠道與程序之間的通信，通過對原語言的同步，減輕程序開發(fā)人員的負擔，但有所區(qū)別的是，單結構化的設計對于硬件資源的要求相對較低，而多結構化的設計對于硬件資源的要求較高，因此，需要根據(jù)前端支撐硬件的賦存情況，選擇是否需要增設輔助硬件的方式，進行并發(fā)任務的執(zhí)行。綜上所述，通過對單任務與多任務執(zhí)行的并行分析，掌握不同任務在傳輸中的關系，將此作為依據(jù)，進行結構化層級關系的梳理，軟件開發(fā)架構層級劃分如圖2 所示。

圖2 軟件開發(fā)架構層級Fig. 2 Software development architecture level

通過此種方式，便可以實現(xiàn)對不同類型任務應用的結構化設計。

1.2 基于大數(shù)據(jù)技術的計算機網(wǎng)絡應用軟件面向對象設計

在明確計算機網(wǎng)絡應用軟件的單任務和多任務以及相應的結構化設計后，為了確保應用軟件在日后使用過程中能夠更加貼合使用用戶的需要，還需要引入大數(shù)據(jù)技術，對計算機網(wǎng)絡應用軟件所面向的對象進行設計。同時，在設計過程中，考慮到軟件的擴展性和維護性，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的封裝處理操作轉向在對象實體當中完成［6］。由于處于邊界的數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)對內部數(shù)據(jù)的訪問，并且操作十分困難，因此引入大數(shù)據(jù)技術，為對象之間的信息傳遞提供連接，從而實現(xiàn)2 個軟件用戶的間接訪問。同時，引入大數(shù)據(jù)技術后，計算機網(wǎng)絡應用軟件面向對象的選擇能夠更加貼合人們的思考方式，使得問題空間與解空間的描述更加準確，即便在不了解內部細節(jié)的情況下，也能夠對軟件開發(fā)的多態(tài)、重載等開發(fā)操作提供支撐條件。通過上述方式的軟件開發(fā)就能夠在后期實際應用中具備更強的重用性。此外，在這一階段，還可結合大數(shù)據(jù)技術中的對象挖掘技術實現(xiàn)對不同軟件用戶特征的挖掘。將挖掘對象每一類別下的對應特征出現(xiàn)概率進行統(tǒng)計，可引入如下公式：

其中，T表示挖掘對象每一個對應特征出現(xiàn)的概率；λi表示挖掘對象的特征屬性數(shù)據(jù)；n表示計算機軟件當中所有特征屬性數(shù)據(jù)個數(shù)。

根據(jù)上述公式，確定每一類別下對應特征出現(xiàn)的概率，將出現(xiàn)概率最多的特征相對應的挖掘對象作為軟件開發(fā)過程中的面向對象。并在確定面向對象后，通過軟件建模、詳細設計等步驟實現(xiàn)對面向對象的具體描述［7］。同時，在這一過程中，也可使用MSC 對用戶實例進行建模。模型中分為4 個模塊，分別為：應用模塊、面向對象運行支撐模塊、PTOS對象化封裝模塊和RTOS 模塊。通過各個模塊之間的相互配合，以此來對計算機網(wǎng)絡應用軟件靜態(tài)和動態(tài)行為做出描述。隨后研究還發(fā)現(xiàn)，通過模型中后2 種模塊的引入還能夠進一步提高計算機網(wǎng)絡應用軟件的內存空間占用，從而有效降低其運行效率。在面向對象設計階段，根據(jù)建模得出的結果選擇應用軟件的體系結構，并對高級對象進行細化，描述對象之間的通信關系，并確定被動對象，從而實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡應用軟件面向對象的設計。

1.3 軟件內部構件選擇與組成

在完成上述設計后，下面將對計算機網(wǎng)絡應用軟件開發(fā)中的軟件內部構件組成與選擇進行研究。為了確保內部構件滿足計算機網(wǎng)絡應用軟件的開發(fā)需求，需要在研究中引進“生產線”理念，明確規(guī)劃后的構建模型與完善的軟件體系結構對于軟件開發(fā)的重要性，因此，要在開發(fā)中進行程序架構的設計與維護，即對軟件進行“粗粒度”的維護。目前，市場上比較經(jīng)典的軟件架構包括順向邏輯軟件、復用軟件，后者是現(xiàn)在較為常用的軟件體系結構。在復用軟件結構中，可以將每個體系構成作為一個對接口，通過此接口與外部的交互，進行服務信息的請求，相比常規(guī)的黑盒式服務軟件，此種構架模式具有更強的獨立性與抽象性，可以滿足不同終端用戶對于軟件功能的個性化需求。綜合上述分析，對軟件構件模型與軟件體系結構進行描述，結構示意圖如圖3 所示。

圖3 構件模型與軟件體系結構Fig. 3 Component model and software architecture

按照圖3 給出的結構進行軟件體系結構的設計，在設計過程中應注意的是，不同的構件與軟件適配存在唯一性，即設計的軟件只能在預設的空間中應用，一旦發(fā)生前端硬件的拓展，極有可能存在軟件不適配的問題。因此，也可以將此構件模式稱之為“構件-架構”模式。為了確保軟件功能的完善性，可在進一步的設計中，引進高階抽象理念、即Agent理念，基于此理念將不同層次上的構件體系進行連接，可以確保基礎架構與模型架構在應用中保持同步性。在進行應用程序交付時，可通過對用戶需求的集中分析，進行不同領域中構件代碼的編譯，并在編譯后，將所有與之相關的構件導入一個標準的構件庫中，確保代碼格式標準后，即可實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡應用軟件的交付。此外，可在交付前，根據(jù)軟件開發(fā)需求，進行應用軟件的試運行與調試，確保軟件功能無誤后，即可執(zhí)行交付。綜上所述，完成基于大數(shù)據(jù)技術的軟件開發(fā)設計。

2 對比實驗

本文在結合大數(shù)據(jù)技術的基礎上，提出一種全新的軟件開發(fā)方式，其界面如圖4 所示。

圖4 軟件開發(fā)界面Fig. 4 Software development interface

為了進一步驗證設計方法在實際中的應用效果，選擇將本文方法與傳統(tǒng)的基于安全技術的開發(fā)方式進行實驗對比，實驗對象為：同一計算機應用功能需求軟件的開發(fā)。為了方便論述，將本文方法設置為實驗組，將文獻［5］方法作為對照組，做了如下對比實驗：

為了實現(xiàn)對2 種軟件開發(fā)方式的驗證，選擇將開發(fā)時的運行效率作為評價指標，針對實驗組與對照組在實驗過程中每秒處理的請求數(shù)量作為評價量化結果。為了確保實驗結果的客觀性，2 種開發(fā)方式下所需的開發(fā)條件均相同。選擇將某一軟件的開發(fā)程序編寫作為實驗用例，分別利用實驗組和對照組這2 種開發(fā)方式對該實驗用例進行開發(fā)。在該實驗用例中，包含了對項目內容的配置、對視圖的渲染以及文件緩沖和程序創(chuàng)建等內容。在實驗過程中，引入黑盒測試模式，在確保2 種開發(fā)方式正常運行的情況下，對5 種不同操作任務下每秒處理的請求數(shù)量進行記錄。其中，操作任務分別為：直接對開發(fā)程序編寫文件進行訪問（任務1）；直接對視圖模塊進行訪問（任務2）；對模塊、操作和參數(shù)進行訪問（任務3）；正常模式下對軟件參數(shù)進行設置（任務4）；對多組參數(shù)同時設置（任務5）。在實驗組與對照組均完成上述5 個操作任務后，將實驗結果進行記錄，并繪制成表1。

表1 實驗組與對照組實驗結果對比表Tab.1 Comparison of experimental results between experimental group and control group

從表1 得出的實驗數(shù)據(jù)可以看出，在完成5 項操作任務后，實驗組每秒處理請求的數(shù)量明顯多于對照組，同時在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，實驗組總共完成的請求超過10 000 個，而對照組總共完成的請求小于2 500 個，對照組軟件開發(fā)明顯不具備優(yōu)勢條件。因此，通過本文上述實驗得出的結果能夠證明，在確保最終計算機網(wǎng)絡應用軟件的開發(fā)質量均符合標準的情況下，引入大數(shù)據(jù)技術后可以提升軟件開發(fā)的運行效率，并且能夠充分滿足開發(fā)者的設計需要，為計算機網(wǎng)絡應用軟件在市場當中的競爭實力提升提供條件。

3 結束語

本文在引入大數(shù)據(jù)技術后，從3 個方面對計算機網(wǎng)絡應用軟件的開發(fā)進行了詳細的設計，并在傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式應用效果的基礎上，增加了每秒處理請求數(shù)量，從而使得軟件開發(fā)的效率得到了進一步提升。在今后的研究當中，還將進一步細化計算機網(wǎng)絡應用軟件的類別，針對嵌入式軟件的開發(fā)和應用進行更加深入的研究，從而確保開發(fā)的軟件中的各個構件和運行功能能夠滿足軟件使用用戶的需要，以期為提升軟件開發(fā)效率提供一定幫助。