面向構(gòu)件框架的研究與設(shè)計(jì)

1、本欄目責(zé)任編輯：謝媛媛軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)ComputerKnowledgeTechnology電腦知識(shí)與技術(shù)第5卷第13期(2009年5月)面向構(gòu)件框架的研究與設(shè)計(jì)李嘉炎（華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東廣州510006）摘要：面向構(gòu)件軟件開(kāi)發(fā)的主要思想是使用現(xiàn)存的構(gòu)件來(lái)建構(gòu)軟件系統(tǒng)，是提高軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量的有效途徑可復(fù)用的構(gòu)件在軟件復(fù)用技術(shù)中作用重大。該文首先闡述了構(gòu)件的概念和面向構(gòu)件技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，研究并設(shè)計(jì)了一種面向構(gòu)件的架構(gòu)，接著結(jié)合現(xiàn)行主流

2、的開(kāi)源框架，以eclilpse插件的方式給予實(shí)現(xiàn)和檢驗(yàn)；最后，對(duì)面向構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：軟件復(fù)用；構(gòu)件；面向構(gòu)件中圖分類(lèi)號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10093044(2009)13343002ResearchDesignofComponentinentedArchitectureLIJiayan(SchoolofComputerScienceSouthChinaUniversityofTechnologyGuan

3、gzhou510640China)Abstract:ThemainpointofComponentientedSoftwareEngineeringisthatbuildthesoftwaresystemreusedtheexistedcomponentwhichisaneffectivewaytoimprovetheefficiencyqualityofthesoftwaredevelopmentReusedcomponenttake

4、animptantpartinsoftwarereuse.ThisarticleelabatedthecomponentconcepttheadvantageofComponentientedtechnologydiscussedsoftwareproducemodelofComponentientedtechnologythendesignedaArchitectureofComponentientedtechnologydevelo

5、peditinthewayofeclipse’spluginwiththeframewksofthemainstreamofopensource.FinallymakesafecasttotheComponentientedtechnology.Keywds:SoftwareReusecomponentsvomponentientedtechnology1引言基于構(gòu)件軟件開(kāi)發(fā)的主要思想是使用現(xiàn)存的構(gòu)件來(lái)建構(gòu)軟件系統(tǒng)。在軟件復(fù)用方面，傳統(tǒng)

6、的開(kāi)發(fā)方法最多只能做到代碼復(fù)用，面向?qū)ο蠹夹g(shù)促進(jìn)了軟件復(fù)用，但也只是實(shí)現(xiàn)了類(lèi)和類(lèi)繼承的復(fù)用，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還存在很大的缺口，不能做到核心功能的復(fù)用。面向構(gòu)件的開(kāi)發(fā)是軟件復(fù)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被視為軟件工業(yè)化生產(chǎn)的必由之路。2構(gòu)件技術(shù)概要2.1構(gòu)件的定義什么是構(gòu)件(component)？“軟件構(gòu)件是一種組裝單元，它具有規(guī)范的接口規(guī)約和顯式的語(yǔ)境依賴(lài)。軟件構(gòu)件可以被獨(dú)立部署并由第三方任意地組裝。”[1]它的基本理念是把軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)重復(fù)

7、用到的部分封裝起來(lái)，等到有新的同樣的需求時(shí)再調(diào)用。被封裝的對(duì)象類(lèi)、類(lèi)樹(shù)、一些功能模塊、(framewk)、軟件構(gòu)架(或體系結(jié)構(gòu)Architectural)、文檔、分析件、設(shè)計(jì)模式(Pattern)等都可視為構(gòu)件。2.2面向構(gòu)件技術(shù)構(gòu)件技術(shù)（如CBA、COM、JavaBean），關(guān)注的是構(gòu)件的描述方法、調(diào)用方法和運(yùn)行體系，業(yè)界用得比較多的是“基于構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)（CBSD）”。而這里的面向構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)是指在軟件開(kāi)發(fā)中，以構(gòu)件為中心組織整個(gè)

8、開(kāi)發(fā)過(guò)程，從分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、發(fā)布和管理，一直到維護(hù)，整個(gè)軟件生命周期中的每個(gè)階段都統(tǒng)一以構(gòu)件為基本單位進(jìn)行工作。面向構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)，使得開(kāi)發(fā)人員能夠通過(guò)拖拉式的圖形化編程方式快速地實(shí)現(xiàn)面向構(gòu)件的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、組裝和調(diào)試。整個(gè)開(kāi)發(fā)工作屏蔽了技術(shù)細(xì)節(jié)，使得開(kāi)發(fā)工作像“搭積木”一樣利用構(gòu)件庫(kù)中的每個(gè)構(gòu)件的映射實(shí)現(xiàn)編程，從而實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)和技術(shù)的分離[3]。2.3面向構(gòu)件與面向?qū)ο蟮谋容^面向構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)（CBD），吸收包括面向?qū)ο蠹夹g(shù)

9、在內(nèi)的眾多傳統(tǒng)方法和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。因此，面向構(gòu)件技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)即緊密相關(guān)，又有區(qū)別。首先，在概念層面上，對(duì)象描述客觀(guān)世界實(shí)體，構(gòu)件提供客觀(guān)世界服務(wù)；其次，在復(fù)用策略上，對(duì)象是通過(guò)繼承實(shí)現(xiàn)復(fù)用，而構(gòu)件是通過(guò)合成實(shí)現(xiàn)復(fù)用；再次，在技術(shù)手段上，構(gòu)件通過(guò)對(duì)象技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，對(duì)象按規(guī)定經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌诎b之后成為構(gòu)件，一個(gè)構(gòu)件通常是多個(gè)對(duì)象的集合體。最后，從抽象程度來(lái)看，面向?qū)ο蠹夹g(shù)己達(dá)到了類(lèi)級(jí)重用(代碼級(jí))，它以類(lèi)為封裝的單位，構(gòu)件將抽象的程度提到

10、一個(gè)更高層次，它是對(duì)一組類(lèi)的組合進(jìn)行封裝，并代表完成一個(gè)或多個(gè)功能的特定服務(wù)，也為用戶(hù)提供了多個(gè)接口。2.4面向構(gòu)件的軟件生產(chǎn)模式及其優(yōu)點(diǎn)面向構(gòu)件的軟件體系，使得用戶(hù)的需求改變可以直接通過(guò)構(gòu)件裝配式的圖形化設(shè)計(jì)思路得以體現(xiàn)，使得軟件架構(gòu)師和程序員跳出傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式的局限，是代碼式軟件體系的顛覆和革新，使得軟件生產(chǎn)有了一全新的模式，如下圖1所示。面向構(gòu)件開(kāi)發(fā)能夠屏蔽技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、提高軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性、得化軟件開(kāi)發(fā)流程、提高開(kāi)發(fā)的靈活性、降

11、低大型系統(tǒng)的復(fù)雜度和維護(hù)難度等優(yōu)點(diǎn)。目前，CBD主要被用來(lái)幫助控制大型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度和風(fēng)險(xiǎn)，在開(kāi)發(fā)的構(gòu)造和部署階段中提供一種以架構(gòu)為中心和以重用為中心的方法。收稿日期：20090310ISSN10093044ComputerKnowledgeTechnology電腦知識(shí)與技術(shù)Vol.5No.13May2009pp.34303431Email:l:86551569096356909643430軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)本欄目責(zé)任編輯：謝媛媛Compu

12、terKnowledgeTechnology電腦知識(shí)與技術(shù)第5卷第13期(2009年5月)3框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1設(shè)計(jì)思想為降低大型系統(tǒng)的復(fù)雜度，軟件系統(tǒng)的架構(gòu)經(jīng)歷了對(duì)問(wèn)題空間分解，垂直分割、橫向切割，橫切豎割相結(jié)合的發(fā)展過(guò)程。面向構(gòu)件的思想，就是把復(fù)雜業(yè)務(wù)進(jìn)行橫切豎割的分解，再用一個(gè)個(gè)的不同粒度的構(gòu)件“編織”整個(gè)架構(gòu)，它可以把精力全部放在業(yè)務(wù)功能上而不必操心太多技術(shù)細(xì)節(jié)。[3]本系統(tǒng)采用多層次的構(gòu)件體系，在實(shí)現(xiàn)上，利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)支

13、撐，在eclipse平臺(tái)上，結(jié)合開(kāi)源技術(shù)如Hibernate、Spring、Struts等，以插件的方式實(shí)現(xiàn)框架功能。系統(tǒng)框架如圖2所示。3.2具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本平臺(tái)使用主流的開(kāi)源框架Hibernate實(shí)現(xiàn)OR實(shí)體映射；再通過(guò)對(duì)Hibernate的封裝，實(shí)現(xiàn)與低層數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)的通用數(shù)據(jù)庫(kù)操作構(gòu)件。另外，本框架采用現(xiàn)行主流框架Spring來(lái)實(shí)現(xiàn)事務(wù)管理。這里的運(yùn)算構(gòu)件層主要用是帶靜態(tài)的方法的Java類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以XML文件描述其接口和參數(shù)，對(duì)業(yè)

14、務(wù)邏輯提供接口調(diào)用，給應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員提供圖形化組裝。業(yè)務(wù)構(gòu)件層，主要由業(yè)務(wù)引擎和業(yè)務(wù)構(gòu)件組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用邏輯的處理過(guò)程。對(duì)上層提供規(guī)范的接口以被調(diào)用，對(duì)下層，調(diào)用運(yùn)算構(gòu)件，以流程化的方式使之構(gòu)件粒度較大的業(yè)務(wù)構(gòu)件。展現(xiàn)構(gòu)件層，是連接用戶(hù)界面與業(yè)務(wù)處理的中間層次。由展現(xiàn)引擎和展現(xiàn)邏輯流程組成。對(duì)于應(yīng)用展現(xiàn)引擎接受服務(wù)請(qǐng)求，調(diào)用業(yè)務(wù)構(gòu)件層的業(yè)務(wù)構(gòu)件計(jì)算處理，再返回給用戶(hù)界面。頁(yè)面層主要提供對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶(hù)界面支持。由于在展現(xiàn)引擎返回給頁(yè)面之前

15、，采用Struts動(dòng)態(tài)Bean對(duì)XML數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換封裝，使得JSP頁(yè)面即可支持JSTL表達(dá)式語(yǔ)言，同時(shí)支持Struts標(biāo)簽。在整個(gè)架構(gòu)中，從運(yùn)算構(gòu)件層到展現(xiàn)層，各層的引擎都將數(shù)據(jù)規(guī)范為XML格式，放在XML總線(xiàn)中，通過(guò)XML的DOM方式，封裝了應(yīng)用的各個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)構(gòu)件。最后，圖形界面用Eclipse的GMF技術(shù)結(jié)合基于模板引擎的代碼生成技術(shù)做成Eclipse插件來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶(hù)在拖拉（組裝）構(gòu)件，使之成為業(yè)務(wù)流程，GMF在后臺(tái)則生成對(duì)應(yīng)的XML

16、描述配置文件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)xml配置文件的解析封裝，用模板引擎成生業(yè)務(wù)流程的java文件并編譯。4框架的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在吸取經(jīng)典的三層體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，使得構(gòu)件粒度更加細(xì)化，軟件開(kāi)發(fā)更為有效。平臺(tái)在軟件開(kāi)發(fā)周期的每一階段，都以構(gòu)件為核心，具有統(tǒng)傳構(gòu)件技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。本架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng)和代碼的分離，程現(xiàn)給應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員的是圖形化構(gòu)件和規(guī)范的接口，使得應(yīng)用邏輯易于調(diào)整以適應(yīng)需求的變化；而業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則通過(guò)XML總線(xiàn)方式獨(dú)立于應(yīng)用邏輯，使應(yīng)用系統(tǒng)的具有良

17、好的數(shù)據(jù)擴(kuò)展能力。StrutsSpringHibernate的整合開(kāi)發(fā)，是現(xiàn)行J2EE開(kāi)發(fā)為程序員所喜愛(ài)的開(kāi)發(fā)方式，基于這些開(kāi)源框架的開(kāi)發(fā)人員成熟性和穩(wěn)定性。由于對(duì)問(wèn)題空間的有效分割，框架具有清晰的分層結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)上又吸取了主流開(kāi)源框架的優(yōu)點(diǎn)，使得整個(gè)框架具有良好的可擴(kuò)展性。5總結(jié)本文文闡述了構(gòu)件技術(shù)的基本概念和面向構(gòu)件的軟件生產(chǎn)模式，接著對(duì)面多層次的架構(gòu)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)并結(jié)合主流的開(kāi)源框架在eclipse開(kāi)臺(tái)上以插件的形式實(shí)現(xiàn)，最后，用實(shí)

18、現(xiàn)的面向構(gòu)件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，來(lái)組裝企業(yè)應(yīng)用的合同管理系統(tǒng)。被視為解決軟件危機(jī)的構(gòu)件技術(shù)將促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的變革。專(zhuān)業(yè)化的構(gòu)件生產(chǎn)將成為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)而存在軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將由軟件系統(tǒng)集成商通過(guò)購(gòu)買(mǎi)商用構(gòu)件集成組裝而成。目前國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的軟件系統(tǒng)采用面向構(gòu)件的技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，圍繞構(gòu)件的生產(chǎn)、管理和組裝將形成具有相當(dāng)規(guī)模的構(gòu)件市場(chǎng)和構(gòu)件開(kāi)發(fā)工具市場(chǎng)。隨著構(gòu)件應(yīng)用的推廣和深入對(duì)構(gòu)件組裝技術(shù)、構(gòu)件構(gòu)架技術(shù)、分析設(shè)計(jì)構(gòu)件的描述和復(fù)用、特定領(lǐng)域軟件構(gòu)架、構(gòu)件庫(kù)部署

19、等問(wèn)題的研究也會(huì)不斷深入發(fā)展?？傊?，面向構(gòu)件的軟件工廠(chǎng)正日趨成熟，其應(yīng)用前景十分廣泛。參考文獻(xiàn)：[1]SzyperskiCGruntzDMurerS.構(gòu)件化軟件———超越面向?qū)ο缶幊蘙M].2版.王千祥譯.北京:電子工業(yè)出版社2004.[2]黎婭.基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)應(yīng)用研究[D].重慶大學(xué)2008.[3]MiliHMiliFMiliA.Reusingsoftware:Issuesresearchdirections[J].IEEET

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