基于青鳥接口規(guī)約的全領(lǐng)域模型系統(tǒng)

潘中奎，廉士弟，趙 琪

(1.平邑縣科學(xué)技術(shù)局科學(xué)技術(shù)信息中心，山東 臨沂 273300;2.臨沂市科學(xué)技術(shù)局科學(xué)技術(shù)開發(fā)中心，山東 臨沂 276000)

0 引言

隨著對軟件復(fù)用及應(yīng)用研究的深入，可復(fù)用的軟件構(gòu)件作為軟件復(fù)用的核心和基礎(chǔ)已越來越得到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的重視[1]。分析構(gòu)件、設(shè)計構(gòu)件、代碼構(gòu)件是程序開發(fā)中經(jīng)常用到的構(gòu)件。代碼構(gòu)件是其中很重要的一種形式，但代碼構(gòu)件多年來一直發(fā)展得很緩慢。

現(xiàn)有的構(gòu)件模型主要關(guān)注構(gòu)件的交互接口、交互時序關(guān)系、構(gòu)件之間的連接信息等，封裝構(gòu)件的內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)，但缺乏對應(yīng)用變化的描述和支持[2]，致使在代碼構(gòu)件(以下簡稱構(gòu)件)的開發(fā)中，構(gòu)件的粒度大小難以控制。

基于軟件開發(fā)中通常使用的樹形程序的結(jié)構(gòu)特點，在《基于青鳥JBCOM/E的柔性構(gòu)件模型的研究與實現(xiàn)》的基礎(chǔ)上[3]，進一步研究，提出一種針對樹形程序的基于青鳥接口規(guī)約的全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由全領(lǐng)域構(gòu)件模型及相應(yīng)的二次加工工具系統(tǒng)組成，用以開發(fā)能滿足不同業(yè)務(wù)需要、粒度適中的構(gòu)件。

1 程序開發(fā)中模塊的組織情況

按程序中模塊的組織情況可分為:樹形結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，在樹形結(jié)構(gòu)中，只有一個根模塊，對任一子模塊，只有一個父模塊，同一層的模塊間沒有任何關(guān)系。

圖1 樹形結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是一個半序的連通有向圖[4]。如圖2所示，具有這種結(jié)構(gòu)的程序，可以通過共享模塊的重用轉(zhuǎn)化為樹形結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的樹形轉(zhuǎn)化不影響程序的可靠性。

圖2 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成樹形結(jié)構(gòu)

如圖3所示，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，模塊間沒有上下級關(guān)系，任何模塊間都可能發(fā)生相互關(guān)系，無法分出層次。

因為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會使整個程序錯綜復(fù)雜，所以在客戶應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，通常使用樹形結(jié)構(gòu)，而不是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[5]。

圖3 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

2 全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)的概念

2.1 領(lǐng)域中應(yīng)用系統(tǒng)的特征情況

領(lǐng)域是一組具有相似或相近軟件需求的應(yīng)用系統(tǒng)所覆蓋的功能區(qū)域[6]。在整個領(lǐng)域的范圍內(nèi)，有些特征是所有系統(tǒng)都具有的特征，有些特征是部分系統(tǒng)和個別系統(tǒng)所具有的特征，體現(xiàn)為領(lǐng)域中系統(tǒng)的本質(zhì)特征和變化特征。根據(jù)在不同系統(tǒng)中呈現(xiàn)出的狀況，可以將變化特性分為以下3類[7]:

1)單個可選的:有些系統(tǒng)具有這類特性，不是每個系統(tǒng)都有。將來開發(fā)的系統(tǒng)可能有此特性，也可能沒有此特性。

2)成組可選的:以成組的形式出現(xiàn)的可選的變化性。

3)多選一的:一組特性之間存在互斥關(guān)系，一個特定系統(tǒng)只能選其中的一項特性。

2.2 當前常用的構(gòu)件模型

UniCon[8]、Wright[9]、C2[10]、CORBA[11]、青鳥 JBCOM、EJB[12]等為常用的構(gòu)件模型。它們都從組裝方式、接口時序關(guān)系、動態(tài)系統(tǒng)配置等方面對構(gòu)件的特性進行了描述，但沒有對領(lǐng)域的變化性進行描述。

為了對領(lǐng)域的變化性進行描述，并把領(lǐng)域的共性與變化性的描述實現(xiàn)為構(gòu)件的子模塊，為此，本文對青鳥接口規(guī)約進行了擴充，在青鳥構(gòu)件模型接口規(guī)約的基礎(chǔ)上添加對子模塊的描述，提出全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)的概念。

2.3 全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)的概念

構(gòu)件模型是對現(xiàn)實構(gòu)件世界(問題空間和設(shè)計空間)的抽象，是實現(xiàn)系統(tǒng)化復(fù)用的第一個關(guān)鍵因素[13]。全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)由全領(lǐng)域構(gòu)件模型和二次加工工具系統(tǒng)組成。

全領(lǐng)域構(gòu)件模型以青鳥構(gòu)件模型為藍本，適當修改而成。全領(lǐng)域構(gòu)件模型能對領(lǐng)域中共同的特征和變化的特征進行描述。按該模型開發(fā)的構(gòu)件，首先把同一領(lǐng)域中一族共同的特征和變化的特征進行代碼實現(xiàn)，然后把這些代碼實現(xiàn)作為子模塊按“并聯(lián)”的方式組合成構(gòu)件。構(gòu)件使用范圍的拓展和粒度的增大及構(gòu)件總數(shù)量的減少是以子模塊的冗余來實現(xiàn)的。這種以“并聯(lián)”方式組建的構(gòu)件可以方便地添加還沒有實現(xiàn)或升級的子模塊，也就是把子模塊實現(xiàn)后再按“并聯(lián)”的方式組合到構(gòu)件中。

使用此構(gòu)件組裝客戶應(yīng)用系統(tǒng)時，能利用篩選出的客戶數(shù)據(jù)精確地標識出該客戶的應(yīng)用系統(tǒng)所需要的全部子模塊。

二次加工工具系統(tǒng)是一種能依據(jù)標識出的客戶的應(yīng)用系統(tǒng)實際所需要的全部子模塊，來對全領(lǐng)域構(gòu)件進行二次加工的系統(tǒng)，剔除構(gòu)件中冗余的子模塊，重新生成特定客戶的專用構(gòu)件。

3 全領(lǐng)域構(gòu)件模型

為了使構(gòu)件能夠被較為廣泛地復(fù)用，構(gòu)件應(yīng)該具有較強的通用性和靈活性[14]?；诖?，模型結(jié)構(gòu)如下。

3.1 模型構(gòu)造

該模型由外部接口、內(nèi)部子模塊結(jié)構(gòu)及臨時記錄調(diào)用模塊3個部分組成，如圖4所示。

圖4 全領(lǐng)域構(gòu)件模型

3.2 模型采用的接口和接口規(guī)約

接口是構(gòu)件的唯一訪問入口，它僅定義了一系列操作的集合，而不提供任何實現(xiàn)的方法[15]。全領(lǐng)域構(gòu)件模型的接口采用與青鳥構(gòu)件模型相同的接口，即“接口連接式體系結(jié)構(gòu)”中的接口和“插頭插座式體系結(jié)構(gòu)”中的接口[16]。它們在構(gòu)件集成時，不用關(guān)注構(gòu)件內(nèi)部的具體實現(xiàn)，能在規(guī)約層面上進行集成。對于復(fù)雜的構(gòu)件可由簡單的構(gòu)件組合而成，這些相應(yīng)的簡單構(gòu)件理應(yīng)被看作子模塊。

對青鳥構(gòu)件模型的接口規(guī)約略做擴充，添加對子模塊(sub-module)的描述，即得到全領(lǐng)域構(gòu)件模型相應(yīng)的接口規(guī)約如下:

模型中的記錄調(diào)用模塊是臨時模塊，在接口規(guī)約中不進行描述。

3.3 模型的臨時記錄調(diào)用模塊

其作用是在進行測試(構(gòu)件測試、組裝測試、確認測試、系統(tǒng)測試)及用戶試運行時，在庫文件RecordId中記錄哪些子模塊已被使用過。算法如下:

記錄調(diào)用模塊是一個臨時模塊，當客戶系統(tǒng)正式生成時，它會被剔除。

3.4 模型的子模塊

模型的子模塊就是對接口的代碼實現(xiàn)，既可以是方法，也可以是小構(gòu)件。這些子模塊也是對領(lǐng)域中共性和變化性的代碼實現(xiàn)。

記錄調(diào)用模塊的方法Record()用來記錄構(gòu)件中被調(diào)用子模塊的標識符，因此在每個子模塊的開始部分首先調(diào)用Record()。也就是如果該子模塊是客戶應(yīng)用系統(tǒng)實際需要的，Record()就會被調(diào)用，記錄下此子模塊的標識符。算法如下:

4 二次加工工具系統(tǒng)

當客戶應(yīng)用系統(tǒng)由上述構(gòu)件組裝時，系統(tǒng)中會有很多的子模塊冗余，致使系統(tǒng)過于臃腫。軟件規(guī)模的龐大不可避免地導(dǎo)致軟件產(chǎn)品質(zhì)量低下、缺乏適應(yīng)性和可擴展性，難于維護和演化[17]。

因此，對冗余子模塊的剔除是必需要解決的問題。

4.1 非冗余子模塊的標識方法

數(shù)據(jù)的選擇是標識子模塊最關(guān)鍵的一環(huán)。構(gòu)件所要執(zhí)行數(shù)據(jù)范圍的確定要完全依據(jù)客戶需求規(guī)格說明書。首先采取等價類劃分的方法，把需要構(gòu)件執(zhí)行的輸入數(shù)據(jù)按功能需求分成幾個部分，從各部分中篩選出有代表性的數(shù)據(jù)執(zhí)行黑盒測試;然后，把需要構(gòu)件執(zhí)行的數(shù)據(jù)按接口中的子模塊分成幾個部分，篩選出有代表性的數(shù)據(jù)執(zhí)行白盒測試;隨后，用通過檢測的構(gòu)件組裝成客戶系統(tǒng)，進行系統(tǒng)測試;最后讓客戶試用幾個月。那么，通過這一系列檢測、試用，對該客戶系統(tǒng)來說，此客戶在處理業(yè)務(wù)時，能用到的子模塊會被全部執(zhí)行到，凡被執(zhí)行到的子模塊就會被記錄下來。未被記錄到的冗余的子模塊可由下面的二次加工工具系統(tǒng)進行剔除。

4.2 二次加工工具系統(tǒng)的構(gòu)造

該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 二次加工工具系統(tǒng)

在構(gòu)件二次加工過程中，先把待加工的構(gòu)件實體讀入加工系統(tǒng)，讀取構(gòu)件中的全部子模塊的標識符和RecordId文件中記錄到的子模塊的標識符，將構(gòu)件中的冗余子模塊確定下來，然后進行剔除，生成特定用戶的具體構(gòu)件，再由二次生成的構(gòu)件的實體組裝成用戶系統(tǒng)，最后進行系統(tǒng)測試。

4.3 二次加工工具系統(tǒng)的算法

5 結(jié)束語

構(gòu)件開發(fā)的基礎(chǔ)是構(gòu)件模型，全領(lǐng)域構(gòu)件模型可以很好地解決代碼構(gòu)件開發(fā)中的復(fù)用問題及粒度問題;二次加工工具系統(tǒng)可以對相應(yīng)的構(gòu)件進行二次加工，生成特定客戶的專用構(gòu)件。由以上論述可知，基于青鳥接口規(guī)約的全領(lǐng)域構(gòu)件模型系統(tǒng)與現(xiàn)有的青鳥構(gòu)件系統(tǒng)相兼容，不影響已開發(fā)構(gòu)件在實際中的應(yīng)用。

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