Posted on 2005-08-27 11:14
publisher luo 閱讀(3137)
評論(0) 編輯 收藏 所屬分類:
引用技術文章
基于構(gòu)件的開發(fā)（Component-Based
Development，簡稱CBD）或基于構(gòu)件的軟件工程（Component-Based Software
Engineering，簡稱CBSE）是一種軟件開發(fā)新范型，它是在一定構(gòu)件模型的支持下，復用構(gòu)件庫中的一個或多個軟件構(gòu)件，通過組合手段高效率、高質(zhì)量地構(gòu)造應用軟件系統(tǒng)的過程
由于以分布式對象為基礎的構(gòu)件實現(xiàn)技術日趨成熟，CBD已經(jīng)成為現(xiàn)今軟件復用實踐的研究熱點，被認為是最具潛力的軟件工程發(fā)展方向之一。
一、
基本概念
下面簡單介紹與本文相關的一些概念，包括構(gòu)件、接口、契約、接口描述語言、構(gòu)件框架等，另外還介紹了CBD的開發(fā)模式，以及構(gòu)件技術和對象技術的關系。
在文獻［Szyperski97］中，Szyperski把構(gòu)件定義為“軟件構(gòu)件是一個僅帶特定契約接口和顯式語境依賴的結(jié)構(gòu)單元”，同時他還寫道：“軟件構(gòu)件可以獨立部署，易于第三方整合。”
根據(jù)這個觀點，可以認為構(gòu)件由一方定義其規(guī)格說明，被另一方實現(xiàn)，然后供給第三方使用。接口（interface）是用戶與構(gòu)件發(fā)生交互的連接渠道，第
三方只能通過構(gòu)件接口的規(guī)格說明理解和復用構(gòu)件，接口規(guī)格說明也是一種“契約”（contract）,它足夠精確地描述構(gòu)件實現(xiàn)的功能，同時又不把構(gòu)件限
定于唯一的實現(xiàn)方法，這種不確定帶來多解決方案的靈活性。另一方面，雖然構(gòu)件可以獨立部署的，但是一個構(gòu)件可能會用到其它構(gòu)件或平臺提供的服務，或者說基
于構(gòu)件的軟件系統(tǒng)中通常是多個構(gòu)件協(xié)作完成一定功能，所以構(gòu)件依賴于組裝環(huán)境或稱為語境（context）。
構(gòu)件基礎設施
（infrastructure）是異構(gòu)構(gòu)件互操作的標準和通信平臺，構(gòu)件框架（Framework）是構(gòu)件實例“即插即用”的支撐結(jié)構(gòu)。通過一定的環(huán)境
條件和交互規(guī)則，構(gòu)件框架允許一組構(gòu)件形成一個“孤島”，獨立地與外部構(gòu)件或其他框架交互和協(xié)作，因此構(gòu)件框架及其內(nèi)含的構(gòu)件也可以視為一個構(gòu)件，于是構(gòu)
件通過不斷的迭代和合成，構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)復雜的應用系統(tǒng)。目前，有多個組織和公司制定了構(gòu)件基礎設施的標準或開發(fā)了相關產(chǎn)品，也為構(gòu)件、構(gòu)件框架和接口建立
了模型和技術規(guī)范，其中OMG CORBA［OMG01］、Microsoft COM／DCOM（或.NET）［Microsoft01,
Box99］以及Sun JavaBean／EJB［Perrone01］占主導地位，本文第六章將重點討論CORBA CCM（CORBA
Component Model）構(gòu)件模型，并介紹基于CCM技術的演化構(gòu)件模型。
特別地，通過購買獲得的第三方構(gòu)件稱為COTS（commercial
off-the-shelf
，簡稱COTS）構(gòu)件，作為內(nèi)部（in-house）構(gòu)件的對應概念。使用COTS是無源碼的完全黑盒復用，既有成本低、即買即用的優(yōu)點，又有不一定滿足需求或誤配的風險。
CBD遵循“購買而不創(chuàng)建（buy, don’t build）”的開發(fā)哲學［Clements95］，讓人們從“一切從頭開始”（build
from
scratch）的程序編制轉(zhuǎn)向軟件組裝。基于構(gòu)件的開發(fā)任務包括創(chuàng)建、檢索和評價、適配（adaptation）、組裝、測試和驗證、配置和部署
（deployment）、維護和演進，以及遺產(chǎn)系統(tǒng)（legacy）的再工程等主要活動，它們與傳統(tǒng)的生命周期中的方法不盡相同。首先，CBD采用以構(gòu)
件庫為中心的開發(fā)模式，構(gòu)件檢索和評價是CBD的一項關鍵任務，這里我們理解的構(gòu)件庫不僅僅是一個獨立的數(shù)據(jù)庫，而是廣泛的、一切可獲得的構(gòu)件資源，尤其
是通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布的軟件構(gòu)件。其次，構(gòu)件形成是一種在軟件體系結(jié)構(gòu)支持下的組裝過程，也就是說，在應用領域里需要用DSSA將獨立的構(gòu)件組裝成完整的應用
系統(tǒng)，可見構(gòu)件的匹配和一致性驗證也成為CBD的關鍵任務。再次，CBD過程中需要同一些技術標準化接軌，相同的構(gòu)件可能由多個軟件供應商生產(chǎn)，被多個用
戶使用，所以構(gòu)件接口、構(gòu)件基礎設施必須標準化。最后，CBD需要配置管理（Configuration
Management），即專門處理構(gòu)件的集成、配置和發(fā)布（distribution）的有關事宜，于是構(gòu)件的配置、適配和部署都是CBD的關鍵任務。
構(gòu)件技術與面向?qū)ο蠹夹g緊密相關。構(gòu)件和對象都是對現(xiàn)實世界的抽象描述，通過接口封裝了可復用的代碼實現(xiàn)，不同的是，首先在概念層面上，對象描述客觀世
界實體（identity），構(gòu)件提供客觀世界服務（service）［Petre00］，其次在復用策略上，對象是通過繼承實現(xiàn)復用，而構(gòu)件是通過合成
實現(xiàn)復用；最后在技術手段上，構(gòu)件通過對象技術而實現(xiàn)，對象按規(guī)定經(jīng)過適當?shù)慕涌诎b（wrap）之后成為構(gòu)件，一個構(gòu)件通常是多個對象的集合體。
當今，構(gòu)件技術已經(jīng)成為計算環(huán)境的基本組成之一，眾多中間件產(chǎn)品和開發(fā)工具提供了對不同構(gòu)件模型的實現(xiàn)支持，特別在分布式、企業(yè)級應用軟
件系統(tǒng)中，無不把軟件的構(gòu)件化作為解決維護、擴展和升級的唯一途徑。然而，雖然業(yè)已存在了大量的CBD概念、方法和工具，軟件業(yè)并未完全遷移到CBD軟件
開發(fā)范型，一個主要原因是缺少一套成熟的CBD開發(fā)方法學，至今尚未完全解決如下關鍵問題［Bergner99］：
（1）必須建立一個完善的CBD概念框架，用數(shù)學方法定義構(gòu)件相關概念的形式化模型，既要盡可能的簡單，又要足以描述已有的構(gòu)件基本概念和開發(fā)技術。
（2）必須有切實可行的構(gòu)件描述方法和技術。在構(gòu)件概念框架基礎上，為構(gòu)件開發(fā)者建立相互交流的特殊語言，例如UML［Booch01］的圖形化描述技術和CORBA
IDL［OMG01］的文本描述技術，理想的描述技術可以提供系統(tǒng)的一致性約束和正確性驗證。
（3）要為CBD的開發(fā)流程建立一個合理的過程模型，特別要研究如何為扮演不同角色的開發(fā)者分配相應的任務，例如軟件體系結(jié)構(gòu)設計師負責軟件構(gòu)架設計的詳細職責和結(jié)果驗收標準。
（4）要有支持描述技術和過程模型的輔助開發(fā)工具，至少需要具備開發(fā)構(gòu)件、實現(xiàn)應用系統(tǒng)和生成文檔的工具。理想的開發(fā)工具還包括關鍵系統(tǒng)特征的驗證工具。
顯見，上述這些問題和前面介紹的軟件復用目的和任務緊密相關，必須從軟件復用的認識高度分析CBD方法中存在的問題，重點是使用知識表示方法和演化計算
方法解決構(gòu)件的語義模型和自動過程問題，包括CBD原理和技術中的構(gòu)件模型、構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)和描述語言和基于構(gòu)件的開發(fā)過程等幾方面內(nèi)容。
二、
CBSE/CBD的工程學目標
CBSE/CBD的工程學（管理）目標如下：
（1）
降低費用：這是所有軟件開發(fā)方法學的共同目標，CBSE/CBD把成本效率提高到軟件復用方法的最高境界。
（2）
方便裝配：CBSE/CBD的最大特征是一系列構(gòu)件的裝配過程。
（3） 提高復用性：全面考慮構(gòu)件在多個應用系統(tǒng)中的復用潛力。
（4）
提高可定制性和適應性：開發(fā)者可以按需配置構(gòu)件；
（5） 提高可維護性：在系統(tǒng)中可以方便地添加、刪除和修改構(gòu)件。
三、
CBSE/CBD的技術目標
CBSE/CBD的技術目標如下：
（1） 降低耦合：耦合指構(gòu)件之間的相關性；
（2）
提高內(nèi)聚：內(nèi)聚指構(gòu)件內(nèi)元素之間的相關性；
（3） 控制粒度：粒度系統(tǒng)中構(gòu)件對應問題域的規(guī)模，包括構(gòu)件數(shù)量和大小兩個方面；
四、
CBSE/CBD的研究方向
CBSE/CBD的研究方向：
（1） 基于構(gòu)件軟件工程方法的概念模型過程模型；
（2）
構(gòu)件模型：研究構(gòu)件的本質(zhì)特征及構(gòu)件間的關系；
（3） 構(gòu)件獲取：有目的的構(gòu)件生產(chǎn)和從已有系統(tǒng)中挖掘提取構(gòu)件；
（4）
構(gòu)件描述語言：以構(gòu)件模型為基礎，解決構(gòu)件的精確描述、理解及組裝問題；
（5）
構(gòu)件庫（構(gòu)件分類與檢索）：研究構(gòu)件分類策略、組織模式及檢索策略，建立構(gòu)件庫系統(tǒng)，支持構(gòu)件的有效管理；
（6）
構(gòu)件集成組裝：在構(gòu)件模型的基礎上研究構(gòu)件組裝機制，包括源代碼級的組裝和基于構(gòu)件對象互操作性的運行級組裝；
（7）
標準化：構(gòu)件模型的標準化和構(gòu)件庫系統(tǒng)的標準化；
（8） 構(gòu)件系統(tǒng)的安全性問題和時效（real-time）問題;
（9）
非技術因素對CBD的影響：法律法規(guī)、商業(yè)實踐、組織結(jié)構(gòu)等方面的挑戰(zhàn)和策略。
參考文獻
[Brown00] A.
Brown. Large-Scale Component-Based Development. New Jersey: Prentice Hall, Inc.,
2000.
[Szyperski97] C. Szyperski. Component Software-Beyond OO Programming.
Addison-wesley,1997
[OMG01] OMG CORBA,
http://www.corba.org,2001
[Microsoft01] Microsoft corporation,
http://www.microsoft.com/com,2001
[Box99] Don Box, Essential COM,
Addison-Wesley, ISBN 0-201-63446-5,1999
[Perrone01] Paul J. Perrone, et al.
J2EE構(gòu)建企業(yè)系統(tǒng)—專家級解決方案. 北京: 清華大學出版社, 2001
[Clements95] P.C. Clements, From
Subroutines to Subsystems: Component Based Software Development. American
Programmer, vol. 8, No. 11, November 1995.
[Petre00] Luigia Petre. Components
vs. Objects. Turku Centre for Computer Science, TUCS Technical reports, No 370,
October 2000
[Bergner99] Klaus Bergner, Andreas Rausch, Marc Sihling,
Alexander Vilbig. Componentware – Methodology and Process，19th March
1999
[Booch01] Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar
Jacobson著.邵維忠、麻志毅、張文娟、孟祥文譯，UML用戶指南,機械工業(yè)出版社，2001.6