面向組件的軟件重用技術(shù)

1、面向組件的軟件重用技術(shù)1 引言軟件開發(fā)的最佳方法是不進(jìn)行任何開發(fā)。重用就是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的一種方法。在軟件工程的范圍內(nèi)，重用已不是一個新名詞了。自從1968年提出重用這一概念，人們已經(jīng)圍繞這個問題進(jìn)行了大量的實(shí)踐研究。大多數(shù)有豐富經(jīng)驗(yàn)的程序員都擁有自己的私人開發(fā)庫，可以使他們使用大約30%的重用代碼來開發(fā)軟件。隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的出現(xiàn)，面向組件的軟件技術(shù)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。這種技術(shù)正改變著大型軟件系統(tǒng)得開發(fā)方式，它強(qiáng)調(diào)使用軟件組件（可重用的、向第三方購買的、新開發(fā)的）來設(shè)計和構(gòu)造軟件系統(tǒng)。雖然很多研究者對這項技術(shù)做了研究和實(shí)踐，但仍沒有達(dá)到人們所期待的或要求的全部效果。本文介紹了重用技術(shù)、組件技

2、術(shù)和組件模型。2 軟件重用軟件重用（SoftwareReuse，又稱軟件復(fù)用或軟件再用）。軟件重用的定義也很多，比較權(quán)威和通用的一種是：軟件重用是利用事先建立好的軟部品創(chuàng)建新軟件系統(tǒng)的過程。這個定義蘊(yùn)含著軟件重用所必須包含的兩個方面：1 1）系統(tǒng)地開發(fā)可重用的軟部品。這些軟部品可以是代碼，但不應(yīng)該僅僅局限在代碼。我們必須從更廣泛和更高層次來理解，這樣才會帶來更大的重用收益。比如軟部品還可以是：分析，設(shè)計，測試數(shù)據(jù)，原型，計劃，文檔，模板，框架等等。2 2)系統(tǒng)地使用這些軟部品作為構(gòu)筑模塊，來建立新的系統(tǒng)。軟件重用的基本思想是放棄那種原始的、一切從頭開始的軟件開發(fā)方式，而利用重用，由公共的可重用

3、組件來組裝新的系統(tǒng)。軟件重用可以從多個角度進(jìn)行考察。依據(jù)重用的對象，可以將軟件重用分為產(chǎn)品重用和過程重用。產(chǎn)品重用指重用已有的軟件組件，通過組件集成(組裝)得到新系統(tǒng)。過程重用指重用已有的軟件開發(fā)過程，使用可重用的應(yīng)用生成器來自動或半自動地生成所需系統(tǒng)。過程重用依賴于軟件自動化技術(shù)的發(fā)展，目前只適應(yīng)于一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。產(chǎn)品重用是目前現(xiàn)實(shí)的、主流的途徑。依據(jù)對可重用信息進(jìn)行重用的方式，可以將軟件重用區(qū)分為黑盒(Black-box)重用和白盒(White-box)重用。黑盒重用指對已有組件不需作任何修改，直接進(jìn)行重用。這是理想的重用方式。白盒重用指已有組件并不能完全符合用戶的需求，需要根據(jù)用戶需

4、求進(jìn)行適應(yīng)性修改后才使用。而在大多數(shù)應(yīng)用的組裝過程中，組件適應(yīng)性修改是必需的。分析傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其基本模式均是符合標(biāo)準(zhǔn)的零部件(組件)生產(chǎn)以及基于標(biāo)準(zhǔn)組件的產(chǎn)品生產(chǎn)(組裝)，其中，組件是核心和基礎(chǔ)，重用是必需的手段。實(shí)踐表明，這種模式是產(chǎn)業(yè)工程化、工業(yè)化的必由之路。標(biāo)準(zhǔn)零部件生產(chǎn)業(yè)的獨(dú)立存在和發(fā)展是產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)的前提。機(jī)械、建筑等傳統(tǒng)行業(yè)以及年輕的計算機(jī)硬件產(chǎn)業(yè)的成功發(fā)展均是基于這種模式并充分證明了這種模式的可行性和正確性。這種模式是軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好借鑒，軟件產(chǎn)業(yè)要發(fā)展并形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，標(biāo)準(zhǔn)組件的生產(chǎn)和組件的重用是關(guān)鍵因素。這正是軟件重用受到高度重視的根本原因。3 組件的概述軟件構(gòu)件(C

5、omponent，也常被理解為“組件”)的概念共生于軟件重用。早在1968年，在北大西洋公約組織(NATO)會議上就提出了軟件重用的概念，后來還為此制定了一整套軟件重用的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn),其中包含了利用標(biāo)準(zhǔn)組件實(shí)現(xiàn)軟件重用的基本思路。也就是在這次會議上，McIlroy提出了軟件組件、組件工廠等概念。1基于組件的軟件重用是產(chǎn)品重用的主要形式，軟件組件技術(shù)是當(dāng)前重用研究的焦點(diǎn)。組件技術(shù)的基本思想在于，創(chuàng)建和利用可重用的軟件組件來解決應(yīng)用軟件的開發(fā)問題。與面向?qū)ο缶幊陶Z言不同，組件技術(shù)是一種更高層次的對象技術(shù)。它獨(dú)立于語言，面向應(yīng)用程序，只規(guī)定組件的外在表現(xiàn)形式，而不關(guān)心其實(shí)現(xiàn)方法。普通意義上的組件應(yīng)從以

6、下幾個方面來理解：(1) 組件應(yīng)是抽象的系統(tǒng)特征單元，具有封裝性和信息隱蔽，其功能由它的接口定義。(2) 組件可以是原子的，也可以是復(fù)合的。因此它可以是函數(shù)，過程或?qū)ο箢悾部梢允歉笠?guī)模的單元。一個子系統(tǒng)是包含其它組件的組件。(3) 組件是可配置和共享的，這是基于組件開發(fā)的基石，且組件之間能相互提供服務(wù)。3.1 組件的定義關(guān)于組件還沒有一個統(tǒng)一的定義，下面是一些關(guān)于組件的有代表性的觀點(diǎn)：(1) 組件是一個獨(dú)立的可傳遞的操作的集合；(2) 組件是由對象類組合起來的物理意義上的包；(3) 組件是軟件開發(fā)中一個可替換的軟件單元，它封裝了設(shè)計決策，并作為一個大單元的一部分和其它組件組合起來；(4)

7、組件是具有特定功能，能夠跨越進(jìn)程的邊界實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、語言、應(yīng)用程序、開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的“即插即用”的獨(dú)立的對象；(5) 組件是指應(yīng)用系統(tǒng)中可以明確辨識的構(gòu)成成分。而可重用組件是指具有相對獨(dú)立的功能和可重用價值的組件。根據(jù)組件的定義，應(yīng)該先弄清的一個要點(diǎn)究竟什么是組件而什么稱不上是組件。作為一個術(shù)語，它的概念相當(dāng)清晰，即組件是一個系統(tǒng)的一個組成部件，但這個概念因?yàn)樘鴮斫馄饋頉]什么用處。本論文在研究過程中采用了下面的定義：廣義定義：組件是計算機(jī)軟件組件的簡稱，是在軟件生命周期各階段可以被重用的軟件實(shí)體，它可以是設(shè)計、代碼或軟件開發(fā)過程的其它產(chǎn)品。如可組裝的軟件、程序模板、程序的源代碼或目標(biāo)模

8、塊和軟件需求說明、規(guī)格說明、程序說明、數(shù)據(jù)說明、測試說明和測試案例等軟件成分。狹義定義：軟件組件是具有公開接口和確定意義的可被組裝的軟件制品。它可以不加修改或者基本不加修改地作為一個部件和其它組件一起組裝成更大的軟件或軟件成分。2總之，組件最重要的特征是具有獨(dú)立于應(yīng)用的接口。4組件模型組件模型(componentmodel)定義了組件的本質(zhì)屬性，規(guī)定了組件接口的結(jié)構(gòu)以及組件與軟件體系結(jié)構(gòu)、組件與組件之間的交互機(jī)制。組件模型通常還提供創(chuàng)建和實(shí)現(xiàn)組件的指導(dǎo)原則。符合統(tǒng)一組件模型的組件可以進(jìn)行組裝。一個被所有組件生產(chǎn)者和組件重用者接受的組件模型實(shí)際上起到了組件標(biāo)準(zhǔn)化的作用。在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)出現(xiàn)了多種組件模型，其中3c模型是學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的一個具備指導(dǎo)性作用的組件模型。該模型從概念(concept)、內(nèi)容(content)和語境(context)三個不同方面來描述組件。(1) 概念：關(guān)于“組件做什么”的抽象描述，可以通過概念去理解組件的功能。概念包括接口規(guī)約和語義描述兩個部分。(2) 內(nèi)容：概念的具體表現(xiàn)，描述組件如何完成概念所刻畫的功能。(3) 語境：組件和外圍環(huán)境在概念級和內(nèi)容級的關(guān)系。語境刻畫組件的應(yīng)用環(huán)境，為組件的選用和適應(yīng)性修改提供指導(dǎo)?，F(xiàn)有的組件模型一般認(rèn)為組件由組件接口（對應(yīng)于3c模型中的概念和概念級語境）和組件內(nèi)容兩部分組成。組件接口就是為