產(chǎn)品線架構(gòu)中支持軟件復(fù)用的若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、自1968年FritzBauer第1次提出軟件危機(jī)的概念以來(lái)，軟件工業(yè)一直被生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不高、開(kāi)發(fā)成本巨大、開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題困擾，這已經(jīng)成為限制軟件企業(yè)發(fā)展的重要原因。隨著軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界越來(lái)越多地關(guān)注軟件復(fù)用，希望通過(guò)復(fù)用高質(zhì)量的軟件部件構(gòu)建系統(tǒng)，解決軟件危機(jī)。從20世紀(jì)60年代的子程序到70年代的模塊、80年代的對(duì)象、90年代的構(gòu)件，軟件復(fù)用水平一直穩(wěn)步提高。特別是近十年來(lái)，基于組件的軟件開(kāi)發(fā)(CBSD)方

2、法和產(chǎn)品線工程(PLE)得到了很大發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了軟件復(fù)用。 然而大量實(shí)踐表明，軟件復(fù)用仍存在一系列問(wèn)題，特別是針對(duì)特定領(lǐng)域的復(fù)用問(wèn)題，如：如何對(duì)一個(gè)特定領(lǐng)域的共同資產(chǎn)進(jìn)行識(shí)別和復(fù)用、如何能更好的平衡領(lǐng)域共性和具體產(chǎn)品的特殊性、如何能在不同的粒度級(jí)別上組織軟件資產(chǎn)以提高復(fù)用的靈活性并降低復(fù)用的復(fù)雜性、如何管理龐大的復(fù)用資產(chǎn)庫(kù)并能夠?yàn)樘囟I(lǐng)域提供專門服務(wù)、如何能夠更好地復(fù)用第三方提供的軟件資產(chǎn)并避免語(yǔ)義差異等。這些問(wèn)題成為學(xué)術(shù)界

3、和工業(yè)界研究的一個(gè)重要課題。 為了解決這些問(wèn)題，本文對(duì)現(xiàn)有的軟件復(fù)用技術(shù)，如面向?qū)ο蟮能浖?fù)用技術(shù)、CBSD復(fù)用技術(shù)和PLE復(fù)用技術(shù)，進(jìn)行了分析、比較，總結(jié)了它們各自的特點(diǎn)和不足之處，并在這些研究的基礎(chǔ)上首次提出了一個(gè)完整的面向產(chǎn)品線的軟件復(fù)用分層體系，對(duì)產(chǎn)品線架構(gòu)中支持軟件復(fù)用的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，取得了一些研究成果，主要包括： 1)為了在產(chǎn)品線開(kāi)發(fā)過(guò)程中有效地應(yīng)用各種軟件復(fù)用技術(shù)，清晰地展示不同粒度的軟件資

4、產(chǎn)之間的復(fù)雜關(guān)系，提出了一個(gè)面向產(chǎn)品線的軟件復(fù)用分層體系，包括產(chǎn)品層、產(chǎn)品線架構(gòu)層、框架層、專用組件庫(kù)層和分布式組件庫(kù)層等。在這個(gè)體系中，為了降低產(chǎn)品線架構(gòu)描述和應(yīng)用的復(fù)雜性，提高產(chǎn)品線的擴(kuò)展能力和復(fù)用粒度，將產(chǎn)品線架構(gòu)分解為一系列松散耦合的框架，每個(gè)框架都包括一組與業(yè)務(wù)相關(guān)的組件。為了對(duì)框架提供更大的組件選取空間，使用了分布式組件庫(kù)。由于不同來(lái)源的分布式組件庫(kù)存在語(yǔ)義異構(gòu)問(wèn)題，并且其通用的特點(diǎn)不能表達(dá)框架對(duì)組件復(fù)雜的約束規(guī)則，不能根據(jù)

5、框架的應(yīng)用反饋支持框架演進(jìn)，因此提出了建立在通用的分布式組件庫(kù)基礎(chǔ)上的專用組件庫(kù)的概念，以便為框架提供統(tǒng)一的、直接的和完善的組件信息存儲(chǔ)和檢索等服務(wù)。這個(gè)軟件復(fù)用分層體系有機(jī)的將產(chǎn)品線的組件、框架和架構(gòu)組織起來(lái)，降低了產(chǎn)品線復(fù)用的復(fù)雜性，提高了產(chǎn)品線擴(kuò)展的靈活性。 2)不同于傳統(tǒng)的靜態(tài)框架，產(chǎn)品線框架作為大粒度的可擴(kuò)展的軟件復(fù)用部件，需要以最初的抽象的框架組件定義為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)多次框架實(shí)踐逐步識(shí)別出框架的具體核心組件、可替換組件和

6、可選組件。為了支持這個(gè)從抽象到具體的過(guò)程，本文提出了一個(gè)基于組件的產(chǎn)品線漸變框架的概念。為了清晰的描述漸變框架的結(jié)構(gòu)，提出了一個(gè)產(chǎn)品線框架的元模型，并分別定義了這個(gè)元模型的核心元素。為了支持框架漸變過(guò)程，建立了一個(gè)基于組件庫(kù)的視圖機(jī)制，包括原始映射視圖、頻繁組件視圖和組件關(guān)聯(lián)視圖。這個(gè)機(jī)制有效地支撐了框架在產(chǎn)品線中的應(yīng)用。 3)為框架服務(wù)的專用組件庫(kù)的組件描述比傳統(tǒng)的通用組件庫(kù)的組件描述要豐富的多。為了完整的描述框架組件的特征，

7、提出了專用組件庫(kù)(SCR)的組件描述模型，重點(diǎn)研究了多維下的刻面描述結(jié)構(gòu)、按照術(shù)語(yǔ)樹組織的領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)空間、針對(duì)框架的三種約束規(guī)則以及模糊約束問(wèn)題。這個(gè)專用組件庫(kù)的組件描述模型能夠充分表達(dá)框架組件的特征，為框架組件的檢索打下了基礎(chǔ)。 4)由于在專用組件庫(kù)中對(duì)框架組件進(jìn)行檢索時(shí)要考慮框架組件之間的關(guān)聯(lián)約束，所以檢索方法不同于傳統(tǒng)的通用組件庫(kù)。本文提出了一個(gè)完整的專用組件庫(kù)組件檢索和選取方法，主要包括：專用組件庫(kù)中帶有期望度的查詢關(guān)系代

8、數(shù)，按照優(yōu)先級(jí)序關(guān)系組織的查詢處理過(guò)程，基于框架約束規(guī)則的查詢樹的生成辦法，不同術(shù)語(yǔ)關(guān)系的的四種匹配算法，以及對(duì)候選組件進(jìn)行先分類后排序的選取策略。這些方法提高了框架組件的檢索性能，從而有效支持了框架的復(fù)用。 5)將研究成果應(yīng)用到所開(kāi)發(fā)的“面向中小企業(yè)的管控一體化平臺(tái)”中，該平臺(tái)是面向軟件產(chǎn)品線復(fù)用的組件庫(kù)技術(shù)的重要實(shí)踐，已經(jīng)在若干行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，獲得了遼寧省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)?！懊嫦蛑行∑髽I(yè)的管控一體化平臺(tái)”的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用驗(yàn)