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次提出軟件危機的概念以來，軟件工業(yè)一直被生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不高、開發(fā)成本巨大、開發(fā)周期過長等問題困擾，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)界越來越多地關(guān)注軟件復(fù)用，希望通過復(fù)用高質(zhì)量的軟件部件構(gòu)建系統(tǒng)，解決軟件危機。從20世紀60年代的子程序到70年代的模塊、80年代的對象、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，基于組件的軟件開發(fā)(CBSD)方

2、法和產(chǎn)品線工程(PLE)得到了很大發(fā)展，進一步促進了軟件復(fù)用。 然而大量實踐表明，軟件復(fù)用仍存在一系列問題，特別是針對特定領(lǐng)域的復(fù)用問題，如：如何對一個特定領(lǐng)域的共同資產(chǎn)進行識別和復(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)庫并能夠為特定領(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)并避免語義差異等。這些問題成為學(xué)術(shù)界

3、和工業(yè)界研究的一個重要課題。 為了解決這些問題，本文對現(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)，進行了分析、比較，總結(jié)了它們各自的特點和不足之處，并在這些研究的基礎(chǔ)上首次提出了一個完整的面向產(chǎn)品線的軟件復(fù)用分層體系，對產(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)品線開發(fā)過程中有效地應(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、專用組件庫層和分布式組件庫層等。在這個體系中，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，每個框架都包括一組與業(yè)務(wù)相關(guān)的組件。為了對框架提供更大的組件選取空間，使用了分布式組件庫。由于不同來源的分布式組件庫存在語義異構(gòu)問題，并且其通用的特點不能表達框架對組件復(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，因此提出了建立在通用的分布式組件庫基礎(chǔ)上的專用組件庫的概念，以便為框架提供統(tǒng)一的、直接的和完善的組件信息存儲和檢索等服務(wù)。這個軟件復(fù)用分層體系有機的將產(chǎn)品線的組件、框架和架構(gòu)組織起來，降低了產(chǎn)品線復(fù)用的復(fù)雜性，提高了產(chǎn)品線擴展的靈活性。 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)過多次框架實踐逐步識別出框架的具體核心組件、可替換組件和

6、可選組件。為了支持這個從抽象到具體的過程，本文提出了一個基于組件的產(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)，提出了一個產(chǎn)品線框架的元模型，并分別定義了這個元模型的核心元素。為了支持框架漸變過程，建立了一個基于組件庫的視圖機制，包括原始映射視圖、頻繁組件視圖和組件關(guān)聯(lián)視圖。這個機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)的專用組件庫的組件描述比傳統(tǒng)的通用組件庫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(SCR)的組件描述模型，重點研究了多維下的刻面描述結(jié)構(gòu)、按照術(shù)語樹組織的領(lǐng)域術(shù)語空間、針對框架的三種約束規(guī)則以及模糊約束問題。這個專用組件庫的組件描述模型能夠充分表達框架組件的特征，為框架組件的檢索打下了基礎(chǔ)。 4)由于在專用組件庫中對框架組件進行檢索時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。本文提出了一個完整的專用組件庫組件檢索和選取方法，主要包括：專用組件庫中帶有期望度的查詢關(guān)系代

8、數(shù)，按照優(yōu)先級序關(guān)系組織的查詢處理過程，基于框架約束規(guī)則的查詢樹的生成辦法，不同術(shù)語關(guān)系的的四種匹配算法，以及對候選組件進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)用到所開發(fā)的“面向中小企業(yè)的管控一體化平臺”中，該平臺是面向軟件產(chǎn)品線復(fù)用的組件庫技術(shù)的重要實踐，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步二等獎。“面向中小企業(yè)的管控一體化平臺”的成功開發(fā)和應(yīng)用驗