基于構(gòu)件的軟件工程

第十章第十章軟件重用和構(gòu)件技術(shù)軟件重用技術(shù)10基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第1頁。10.1軟件重用概述

軟件重用就是將已有的軟件成分用于構(gòu)造新的軟件系統(tǒng)，以達到提高軟件系統(tǒng)的開發(fā)質(zhì)量與效率，降低開發(fā)成本的目的?？芍赜玫能浖煞郑卜Q為可重用構(gòu)件(ReusableComponent)可從舊軟件中提取，也可以專門為重用而開發(fā)。軟件重用不僅是對程序的重用，它包括對軟件生產(chǎn)過程中任何活動所產(chǎn)生的制成品的重用。如：項目計劃、可行性報告、需求定義、分析模型、詳細說明、源程序和測試用例等等。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第2頁。代碼的重用設計結(jié)果的重用分析結(jié)果的重用測試信息的重用

高抽象程度

低10.1.1軟件重用的級別包括目標代碼，也包括文本形式的源代碼。受實際環(huán)境影響小，可重用機會多，所需修改少?？杀恢赜玫姆治鼋Y(jié)果是針對問題域的某些事物或某些問題的抽象程度更高的解法。主要包括測試用例（testcase）的重用和測試過程信息的重用。三種方式重用：

從現(xiàn)有系統(tǒng)的分析結(jié)果中提取可重用構(gòu)件用于新系統(tǒng)的分析；用一份完整的分析文檔作為輸入，成生針對不通軟硬件平臺和其它實現(xiàn)條件的多項設計；獨立于具體應用，專門開發(fā)一些可重用的分析構(gòu)件?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第3頁。

軟件生產(chǎn)過程主要是正向過程,即軟件產(chǎn)品從抽象級別較高的形態(tài)向抽象級別較低的形態(tài)演化,所以較高級別的重用容易帶動較低級別的重用,反之則不然。重用級別越高，可得到的回報也越大，因此分析軟件(AnalysisWare)和設計軟件(DesignWare)的重用備受重視。軟件重用的優(yōu)點：

(1)提高軟件生產(chǎn)率，降低軟件生產(chǎn)代價；

(2)提高軟件質(zhì)量；

(3)互操作性好；

(4)推動標準化；

(5)支持原型開發(fā)。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第4頁。10.1.２軟件重用的形式一、按照重用活動所跨越的應用領(lǐng)域的類型分

1.橫向重用（horizontalreuse）也稱為水平重用，是指重用活動的范圍跨越了幾個不同的應用領(lǐng)域，重用的軟件產(chǎn)品主要包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通用算法、人機界面等軟件元素。

2.縱向重用（verticalreuse）也稱為垂直重用，是指重用活動的范圍限制在同一個應用領(lǐng)域或者是一類具有較多共性的應用領(lǐng)域內(nèi)。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第5頁。二、基于軟件重用的軟件開發(fā)過程的角度分１.生產(chǎn)者重用(productreuse)

指建立、獲取或者重新設計可重用構(gòu)件的活動。涉及到的活動包括：重用的規(guī)劃、領(lǐng)域分析、構(gòu)件的開發(fā)、構(gòu)件庫的組織和管理。２.消費者重用(consumerreuse)

指使用可重用的構(gòu)件建立新的系統(tǒng)的活動。涉及到的活動包括：應用系統(tǒng)的規(guī)劃、構(gòu)件的檢索和選擇、應用系統(tǒng)中非重用部分的開發(fā)、應用系統(tǒng)的組裝。建立構(gòu)件組裝應用

生產(chǎn)者重用消費者重用（為重用開發(fā)構(gòu)件）（使用構(gòu)件開發(fā)應用）生產(chǎn)者重用與消費者重用基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第6頁。

重用具有許多明顯的優(yōu)點，目前應用不廣泛的主要原因是：(1)技術(shù)因素構(gòu)件與應用系統(tǒng)之間的差異；構(gòu)件要達到一定的規(guī)模，才能支持有效的重用；發(fā)現(xiàn)合用構(gòu)件的困難；基于重用的軟件開發(fā)方法和軟件過程需要一些新的理論、技術(shù)及支持環(huán)境。10.1.3軟件重用的困難(2)人的因素

喜歡自己創(chuàng)造而不喜歡使用別人的東西?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第7頁。

重用具有許多明顯的優(yōu)點，目前應用不廣泛的主要原因是：10.1.3軟件重用的困難(4)教育因素

軟件科學技術(shù)的教育與培訓中，缺乏關(guān)于軟件重用的內(nèi)容，缺少專門教材和課程。(3)管理因素

把重用構(gòu)件和一般軟件構(gòu)件同等看待，把重用看作可有可無的事。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第8頁。10.2軟件構(gòu)件與構(gòu)件工程

基于軟件構(gòu)件的軟件工程也稱為構(gòu)件工程，是以面向?qū)ο蟮姆椒榛A，實現(xiàn)軟件重用，構(gòu)造新系統(tǒng)的過程。為了實現(xiàn)軟件重用，基于軟件構(gòu)件的軟件工程強調(diào)領(lǐng)域工程與軟件工程同時進行。領(lǐng)域工程創(chuàng)建應用領(lǐng)域的模型，標識、構(gòu)造、分類和傳播一組可重用的軟件。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第9頁。圖２領(lǐng)域分析設計軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)可重用的軟件成分中心庫可重用軟件成分／構(gòu)件領(lǐng)域模型結(jié)構(gòu)模型系統(tǒng)分析規(guī)格說明與設計建造系統(tǒng)規(guī)格說明分析與設計模型應用軟件用戶需求軟件工程領(lǐng)域工程重用的過程模型典型的重用的過程模型，描述了領(lǐng)域工程與軟件工程的關(guān)系?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第10頁。

一個軟件只有在多個系統(tǒng)中被使用才可稱為“可重用構(gòu)件”，必須具備的條件：

(1)獨立性

解決一個相對獨立的問題，或大問題中某個相對獨立的部分；

(2)完整性

提供較完整的解決，不要遺留很多缺口，讓重用者做大量補充；

(3)可標識性

構(gòu)件所解決的問題應該是可標識的，可命名，有簡要介紹，便于理解和使用。6.2.1可重用構(gòu)件

基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第11頁。

一個軟件只有在多個系統(tǒng)中被使用才可稱為“可重用構(gòu)件”，必須具備的條件：

(4)通用性

構(gòu)件解決的問題，應在同類應用中具有一般性；

(5)適應性

應用場合有某些變化時，構(gòu)件仍是可用的，使構(gòu)件的某些數(shù)據(jù)參數(shù)化和數(shù)據(jù)類型參數(shù)化；

(6)可靠性

要求構(gòu)件對預計將要使用它的系統(tǒng)時可靠的；

(7)標準化

可重用構(gòu)件的標準化對于軟件重用是至關(guān)重要的。10.2.1可重用構(gòu)件

基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第12頁。6.2.2基于構(gòu)件的軟件工程

基于構(gòu)件的軟件工程與傳統(tǒng)的或面向?qū)ο蟮能浖こ滔啾?，有顯著的差異。

它不是針對某個特定的軟件系統(tǒng)，而是針對一類軟件系統(tǒng)的共同的特征、知識和需求。基于構(gòu)件的軟件的開發(fā)過程包括兩個并發(fā)的子過程，一個是領(lǐng)域工程，另一個是基于構(gòu)件的開發(fā)。領(lǐng)域工程完成一組可重用構(gòu)件的標示、構(gòu)造、分類和傳播；基于構(gòu)件的開發(fā)完成使用可重用構(gòu)件構(gòu)造新的軟件系統(tǒng)。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第13頁。

領(lǐng)域分析是對特定應用領(lǐng)域中共同的特征、知識、需求的標識、分析和規(guī)約。領(lǐng)域分析是特定領(lǐng)域內(nèi)軟件重用的基礎，它的目標就是：發(fā)現(xiàn)和挖掘在特定領(lǐng)域內(nèi)可以被重用的構(gòu)件。領(lǐng)域分析活動中輸入和輸出如圖所示：10.2.3領(lǐng)域分析領(lǐng)域分析輸入信息技術(shù)文獻已有應用專家經(jīng)驗/建議當前與未來的需求輸出信息

領(lǐng)域語言重用標準分類方法功能/行為模型領(lǐng)域分析的輸入和輸出基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第14頁。

領(lǐng)域分析(DomainAnalysis)是對一類應用系統(tǒng)的共同應用領(lǐng)域進行系統(tǒng)化分析,以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的共同知識、需求及其應用系統(tǒng)的共同特征。領(lǐng)域分析又稱領(lǐng)域工程(DomainEngineering)，是軟件工程的發(fā)展與延伸。領(lǐng)域分析是一項比系統(tǒng)分析更難的工作。領(lǐng)域分析方法可采用結(jié)構(gòu)化方法和面向?qū)ο蠓椒?，而后者將成為主流?/p>

領(lǐng)域分析不是針對某個特定的軟件系統(tǒng)，而是針對一類軟件系統(tǒng)的共同的特征、知識和需求。比需求分析更一般、更抽象、更廣泛的特征?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第15頁。10.3構(gòu)件的開發(fā)與構(gòu)件庫

構(gòu)件的開發(fā)

領(lǐng)域分析的結(jié)果為構(gòu)件的選取和開發(fā)提供了指導性的原則。除了有領(lǐng)域分析作為其基礎，構(gòu)件開發(fā)還需要遵循一定的設計概念和原則。構(gòu)件應該具有相當?shù)囊话阈院统橄笮?，能夠用于滿足一類相似的需求，一個過于特殊的構(gòu)件是很難被重復使用的。即使一個通用性很高的構(gòu)件也不可能完全適應用戶的需求和運行環(huán)境，所以在一個構(gòu)件被不同的應用重用時，對它的某些部分進行修改是不可避免的。所以構(gòu)件開發(fā)時，需要為用戶對構(gòu)件的調(diào)整和修改留出余地。例如繼承、參數(shù)化、模板和宏都是典型的提高構(gòu)件靈活性和可調(diào)整性的機制?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第16頁。10.3.1構(gòu)件庫

構(gòu)件庫(ComponentLibrary)用于對可重用構(gòu)件進行存儲和管理。它是支持軟件重用的必要設施。構(gòu)件庫必須有大量的可重用構(gòu)件。構(gòu)件庫系統(tǒng)應提供的主要功能：構(gòu)件的存儲、管理、檢索以及庫的瀏覽與維護等。關(guān)鍵是支持使用者高效而準確地發(fā)現(xiàn)所需的可重用構(gòu)件。相關(guān)的主要技術(shù)是分類方法和檢索方法。支持方便的、友好的用戶管理和使用界面。構(gòu)件分類構(gòu)件檢索涉及兩個基本問題：基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第17頁。

大多數(shù)的構(gòu)件分類模式可以歸納為以下三種類型：（1）枚舉分類通過定義一個層次結(jié)構(gòu)來對構(gòu)件進行分類。構(gòu)件庫中的可重用構(gòu)件按照某種標準被分成了若干個大類，而每個大類中的構(gòu)件再被劃分成若干個小類，依此類推，這樣就形成了一個構(gòu)件分類的層次結(jié)構(gòu)，圖形用戶界面類窗口類菜單類圖形窗口構(gòu)件文字窗口構(gòu)件系統(tǒng)菜單構(gòu)件彈出式菜單構(gòu)件普通菜單構(gòu)件枚舉分類的層次結(jié)構(gòu)10.3.2構(gòu)件的分類基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第18頁。（2）刻面分類一個刻面描述構(gòu)件某一個方面的特征?？堂娣诸悇t是從不同的側(cè)面對構(gòu)件進行分類，每一種分類方式稱為一個刻面。不同的刻面根據(jù)其重要性可以設置不同的優(yōu)先級。刻面應用領(lǐng)域?qū)ο蠊δ芫幊陶Z言刻面值圖形用戶界面編程菜單動態(tài)修改菜單項JAVA

對構(gòu)件的每個刻面賦予相應的值，用以描述該構(gòu)件。刻面分類具有較好的靈活性，易于加入新的刻面值，因此刻面分類比枚舉分類更易于擴展和修改。該方法首先是為構(gòu)件庫中的所有構(gòu)件定義一組屬性，并賦予相應的屬性值。開發(fā)人員通過指定一組屬性值在構(gòu)件庫中對構(gòu)件進行檢索。基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第19頁?？堂娣诸惙?FacetedClassification)：

支持多重觀點對構(gòu)件進行分類，例如從構(gòu)件的應用領(lǐng)域、構(gòu)件所描述的對象、構(gòu)件的觀點和編程語言等不同的方式來分類。每一種分類方式稱為一個刻面。每個刻面把構(gòu)件集合劃分為一個子集，各刻面所劃分的子集形成一些較小的交集。一個構(gòu)件對每個每個刻面有一個刻面值，例如：

應用領(lǐng)域=計算機繪圖對象=橢圓 功能＝彩色填充，編程語言=C++基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第20頁。

檢索一個構(gòu)件時，給出一組刻面值，將確定一組子集合，構(gòu)件應該在這些子結(jié)合的交集中，從其中確認所需的構(gòu)件就比較容易。構(gòu)件可用屬性描述，例如構(gòu)件類型、開發(fā)單位、作者、提交日期等屬性。檢索時通過構(gòu)件的屬性可以縮小搜索范圍?？堂婧蛯傩远疾簧婕皹?gòu)件內(nèi)部實現(xiàn)，只是為了便于構(gòu)件的管理、檢索和使用。如果把構(gòu)件比作一只箱子，其內(nèi)容如同箱子中裝的東西，刻面和屬性則如同箱子外邊的標簽?？堂娣诸惙梢钥醋鲗哟畏诸惙ǖ臄U充?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第21頁。（3）屬性-值分類該方法首先是為構(gòu)件庫中的所有構(gòu)件定義一組屬性，并賦予相應的屬性值。開發(fā)人員通過指定一組屬性值在構(gòu)件庫中對構(gòu)件進行檢索。該分類方法與刻面分類方法有幾點不同之處：屬性的數(shù)量沒有限制，而刻面描述一般限制在7或8個刻面；屬性沒有優(yōu)先級，而刻面根據(jù)其重要程度，有相應的優(yōu)先級；基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第22頁。

構(gòu)件庫中檢索一個構(gòu)件和在數(shù)據(jù)庫中檢索一個記錄是不同的。構(gòu)件庫檢索的不確定性帶來兩種相互矛盾的結(jié)果：檢索的結(jié)果可能是一個較大的構(gòu)件集合，要從中找到所需的構(gòu)件仍然很費力；檢索得到的集合沒有把真正需要的構(gòu)件包括在內(nèi)。解決方法：

(一)一般構(gòu)件庫系統(tǒng)能對提出的檢索條件作廣義解釋。建立同義詞對照表，例如“商品銷售”、“售貨”、“賣貨”看作一組同義詞；建立近意詞對照表，例如把“商業(yè)”、“商場”、“連鎖店”看作一組近意詞。系統(tǒng)首先匹配同義詞，再匹配近意詞，都可以被包括到廣義結(jié)果集合中。10.3.3構(gòu)件檢索基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第23頁。(二)使檢索得到的構(gòu)件集合盡可能不包括對用戶無用的構(gòu)件。增加更多的刻面與構(gòu)件屬性：較多的刻面和屬性值，將得到更小的子集合文集，減輕最終發(fā)現(xiàn)和確認所需構(gòu)件的難度；建立構(gòu)件關(guān)鍵詞：根據(jù)構(gòu)件內(nèi)容提煉關(guān)鍵詞，如同學術(shù)論文的關(guān)鍵詞，反映有關(guān)構(gòu)件內(nèi)容的一些主要信息。例如，找功能構(gòu)件的關(guān)鍵詞有“壓入”、“彈出”、“后進先出”等等。如果通過刻面和構(gòu)件屬性得到的構(gòu)件子集較大，可用關(guān)鍵詞作進一步的檢索，以縮小搜索范圍。改進構(gòu)件檢索的其它措施：

(1)記錄用戶使用構(gòu)件庫的經(jīng)驗，并根據(jù)這些經(jīng)驗改經(jīng)構(gòu)件檢索系統(tǒng)；

(2)對每個構(gòu)件給出一段文字的簡要介紹；

(3)提供較強的人機對話功能；

(4)引導用戶對自己需求的表達不斷精化?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第24頁。10.3.4基于構(gòu)件的開發(fā)

基于構(gòu)件的開發(fā)是使用可重用構(gòu)件組裝開發(fā)新的應用系統(tǒng)。一、開發(fā)過程１、構(gòu)件的鑒定

構(gòu)件的鑒定是對打算用于軟件開發(fā)的構(gòu)件能否滿足應用的需要，達到應用所需要的性能、可靠性、質(zhì)量的保證進行相應的考察。２、構(gòu)件的調(diào)整

通常在將構(gòu)件重用到應用中時，構(gòu)件需要進行必要的調(diào)整和修改才能適應應用的需要。３、

構(gòu)件的組裝

構(gòu)件的組裝是將經(jīng)過鑒定和調(diào)整以后的構(gòu)件組裝到應用系統(tǒng)中。通常為了達到此目的，還必須建一個基礎設施提供構(gòu)件協(xié)同的模型和使構(gòu)件能夠交互并完成共同任務的的特定服務?；跇?gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第25頁。二、基于構(gòu)件的軟件開發(fā)特點

1、開發(fā)的質(zhì)量基于構(gòu)件的軟件開發(fā)的一個明顯的優(yōu)點就是提高了軟件的質(zhì)量。

可重用的構(gòu)件在開發(fā)過程中，都經(jīng)過嚴格的測試。

基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第26頁。

在同一個領(lǐng)域的應用系統(tǒng)之間，不但可以找到其共同的軟件構(gòu)件，而且可以發(fā)現(xiàn)共同的或相似的軟件體系結(jié)構(gòu)(SoftwareArchitecture)。專向領(lǐng)域的重用開拓了一種新的重用境界，被重用的不僅是可實現(xiàn)某種局部功能的軟件構(gòu)件，而且可以是一些形成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，并把各個可重用構(gòu)件連接到一起的軟件構(gòu)架(SoftwareFramework)。電子產(chǎn)品的主電路板可看成該產(chǎn)品可重用的構(gòu)架，它把許多可重用的電子器件連接在一起。軟件構(gòu)架是一種由特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)所決定的軟件構(gòu)造框架。

10.3.5可重用的軟件構(gòu)架基于構(gòu)件的軟件工程全文共32頁，當前為第27頁。

軟件構(gòu)架不是解決軟件的某個局部問題，而是描述了軟件的總體結(jié)構(gòu)。它描述了一類軟件的總體構(gòu)成情況，包括該軟件有哪些主要部件以及各部件之間的關(guān)系，但是不涉及每個部件的細節(jié)?？芍赜玫能浖?gòu)架給出一類應用系統(tǒng)在總體構(gòu)造上的共性或相似性，忽略了各個系統(tǒng)的局部差異。例如，一個超級市場的銷售管理系統(tǒng)的軟件構(gòu)架，它包括的類有收款機、商品一覽表、商品、供貨員、銷售事件、帳冊和上級系統(tǒng)接口等。它只表明一般情況下系統(tǒng)應由哪些類構(gòu)成，并指出這些類之間的關(guān)系。但沒有定義每個類，在每個具體情況的系統(tǒng)中，各個類的內(nèi)部特征可能是不同的。

基于構(gòu)件的軟件工程全文共