面向構件化軟件（演化）技術的研究和應用.pdf

1、隨著企業(yè)信息化程度的不斷提高，對軟件的需求也越來越高。主要表現在兩個方面：一方面，企業(yè)要求提高軟件的開發(fā)效率，能夠將企業(yè)已有的各種資源重新利用。軟件復用是在軟件開發(fā)中避免重復勞動的解決方案，通過軟件復用，可以提高軟件開發(fā)的效率和質量。近十幾年來，面向對象技術出現并逐步成為主流技術為軟件復用提供了基本的技術支持。軟件復用研究重新成為熱點，被視為解決軟件危機，提高軟件生產效率和質量的現實可行的途徑。同時在分布對象研究領域，軟件構件技術也是一

2、個重要的研究內容，當前軟件構件技術被視為實現成功復用的關鍵因素之一。 軟件構件技術是一種利用構件組裝應用系統(tǒng)的技術，它完全改變了傳統(tǒng)的“從無到有”的軟件開發(fā)方式，開發(fā)過程中所使用的每一個構件之間通過事先確定的接口進行信息交互，整個應用系統(tǒng)通過構件的替換或更新滿足不同的需求，通過添加新的構件或進行構件組裝以增加的功能。 另一方面，軟件系統(tǒng)在長期運行過程中經常會遭遇到種種變化的情況，如用戶對軟件需求發(fā)生了改變、功能陳舊不能適

3、應現實的需要、企業(yè)業(yè)務流程更新對軟件能力提出新要求等等。過去，按照傳統(tǒng)的方式，大部分軟件應用系統(tǒng)處理變化的方式是根據需要，重新開發(fā)新的功能模塊并將原始的模塊進行更新，然后重新編譯鏈接整個系統(tǒng)或更改部分的系統(tǒng)生成新的軟件系統(tǒng)，之后部署更新后的軟件系統(tǒng)。這就是傳統(tǒng)的軟件靜態(tài)演化升級的過程。然而，在某些特殊環(huán)境或者說特殊領域內要求系統(tǒng)運行不問斷性的環(huán)境中，如空中交通管制系統(tǒng)、全球性的金融交易系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、網絡服務系統(tǒng)等，以傳統(tǒng)停止整個系

4、統(tǒng)運行來進行軟件更新，將會帶來巨大的損失，這就要求軟件系統(tǒng)在不停止運行的情況下具備實現軟件更新的能力，這就是我們通常說的軟件動態(tài)演化的能力。 本文在對軟件構件技術理論進行深入探討的基礎上，結合PLM系統(tǒng)的開發(fā)實踐，在項目中實現了構件技術的部分思想，這其中包括，軟件復用及面向構件的開發(fā)方法、領域構件庫的設計與實現、構件組裝環(huán)境的設計與實現、軟件系統(tǒng)的柔性與適應性理論、軟件維護及演化方法等。在這些方面所取得的成果有以下幾方面：

5、 (1)應用面向構件的軟件開發(fā)方法于PLM系統(tǒng)實踐中，并總結出從構架設計、構件選擇、構件組裝、系統(tǒng)維護與演化的一套開發(fā)方法。在PLM中架構的設計采用統(tǒng)一建模語言(UML)建模的方式，分析業(yè)務基本流程，并初步劃分業(yè)務功能模塊。反復這個過程，將功能模塊中的業(yè)務進一步細化，就形成了以可復用構件為基礎的小功能頁面元素； (2)設計開發(fā)了面向企業(yè)的領域構件庫，構件形式除了以數據庫方式存儲代碼級構件外，還包含各種文件級構件，提高了復用的范

6、圍。對UML語言劃分出的可復用構件，首先從已有的企業(yè)構件庫中檢索，構件采用刻面分類的方式提高檢索精度。對于構件庫中不存在的構件，采用手動開發(fā)的方式進行。開發(fā)過程采用基于WEB的可視化PLM構件組裝環(huán)境，無需開發(fā)人員再從零開始開發(fā)，組裝環(huán)境提供了大量可復用資源，提高了開發(fā)效率。通過代碼視圖接口，編輯修改以形成代碼，完成新構件開發(fā)。最后將開發(fā)的新構件入庫，以供將來復用； (3)完成了對頁面層構件的開發(fā)，實現了PLM構件組裝環(huán)境，將其分為WE

7、B構件管理、表單建模器、業(yè)務組件管理三部分，并應用該環(huán)境實現了PLM構件組裝過程。WEB構件管理環(huán)境管理大量可復用開發(fā)資源，避免了大量手工重復勞動。表單建模器是開發(fā)WEB頁面構件的中心，采用可視化方式，以拖拽的形式，將已有構件元素進行裝配合成。對于接口沖突問題，該建模器提供了代碼視圖模式，可以對組裝后代碼進行修改。業(yè)務組件管理模塊管理組裝完成的業(yè)務構件，存儲了代碼視圖代碼與原文件路徑信息，可以方便查看與復用，也可以根據需求用建模器重新打

8、開進行頁面和功能的修改增刪； (4)提出MIs適應性與柔性問題。將系統(tǒng)的開發(fā)分為一次和二次開發(fā)，系統(tǒng)的拓展性、適應性在系統(tǒng)二次開發(fā)中體現。系統(tǒng)柔性是要求系統(tǒng)具有應變外界變化的能力。這種變化主要來自三個方面，一是用戶需求隨時間而不斷變化；二是企業(yè)業(yè)務流程及管理方式的改變；三是計算機技術、網絡技術、自動化及管理技術的更新，引起軟件開發(fā)模式改變； (5)研究EJB構件遷移及構件遷移約束問題，并在此基礎上研究基于JAVA反射機制

9、的分布式EJB構件演化系統(tǒng)，最后給出應用系統(tǒng)示例過程；EJB構件遷移存在引用遷移、狀態(tài)遷移、客戶請求丟失等問題，因此必須對構件遷移過程進行約束控制。之后分析了.JAVA反射機制與JAVA類加載器性質，JAVA反射機制提供了反射API供外部方法來調用，反射實現了通過名稱字符串得到所對應對象的能力。JAVA類加載器是JAVA系統(tǒng)核心類，幸運的是，JAVA提供了自定義JAVA類加載器，可以定義網絡中任何位置作為類的裝載來源。最后，設計了分布式