??? 構(gòu)件是可獨(dú)立開發(fā)和部署的單元,它具有自包含性,可重用性?;跇?gòu)件的軟件開發(fā)可以提高軟件開發(fā)效率和產(chǎn)品質(zhì)量, 基于構(gòu)件的軟件開發(fā)要求相應(yīng)的工具支持. 基于構(gòu)件的開發(fā)環(huán)境" title="開發(fā)環(huán)境">開發(fā)環(huán)境(Component-based Development Environment, 簡(jiǎn)稱CBDE)已成為軟件工程領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。CBDE必須為用戶提供重用構(gòu)件的所有信息.本文介紹了構(gòu)件模型" title="構(gòu)件模型">構(gòu)件模型的研究現(xiàn)狀" title="研究現(xiàn)狀">研究現(xiàn)狀,CBDE環(huán)境的需求以及java語言對(duì)CBDE需求的滿足,最后給出了一個(gè)原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
2 構(gòu)件模型
??? 構(gòu)件的表現(xiàn)形式多種多樣,但在組裝開發(fā)環(huán)境中應(yīng)以一種統(tǒng)一的方式對(duì)其建模,才能實(shí)現(xiàn)異構(gòu)" title="異構(gòu)">異構(gòu)構(gòu)件的集成,實(shí)現(xiàn)真正的構(gòu)件重用。
2.1 構(gòu)件模型內(nèi)容
??? 構(gòu)件模型定義了構(gòu)件的本質(zhì)屬性,規(guī)定了構(gòu)件接口的結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件之間、構(gòu)件與構(gòu)件基礎(chǔ)設(shè)施之間的交互機(jī)制。對(duì)構(gòu)件的建模通常包含以下幾個(gè)方面[1]:
。語法級(jí):傳統(tǒng)的接口描述語言、通常的程序設(shè)計(jì)語言;
。行為級(jí):通過前后條件來刻畫操作的語義;
。同步級(jí):設(shè)定構(gòu)件的不同操作之間的同步來保證相應(yīng)操作的原子性;
。質(zhì)量級(jí):刻畫構(gòu)件所提供的服務(wù)的質(zhì)量,如:最大響應(yīng)延遲、平均響應(yīng)時(shí)間等。
。非技術(shù)級(jí):包括作者,日期,公司名稱,關(guān)鍵詞等.
2.2 研究現(xiàn)狀
?? 目前在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)了多種構(gòu)件模型,其中Traczi 90年提出的3C模型是學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的一個(gè)具有指導(dǎo)性作用的構(gòu)件模型。該模型從概念(Concept)、內(nèi)容(Content)和語境(Context)三個(gè)不同方面來描述構(gòu)件[3]:
。概念:關(guān)于構(gòu)件做什么的抽象描述,可以通過概念去理解構(gòu)件的功能。概念包括接口規(guī)范和語義描述兩個(gè)部分。
。內(nèi)容:概念的具體實(shí)現(xiàn),描述構(gòu)件如何完成概念所刻畫的功能。
。語境:構(gòu)件和外圍環(huán)境在概念級(jí)和內(nèi)容級(jí)的關(guān)系,語境刻畫構(gòu)件的應(yīng)用環(huán)境,為構(gòu)件的選用和適應(yīng)性修改提供指導(dǎo)。
? ?但是3C模型本身沒有形式化的良好定義。在產(chǎn)業(yè)界,成熟的構(gòu)件模型有OMG的CORBA、Microsoft的COM/DCOM/COM+和SUN的JavaBeans/EJB,它們?nèi)愣α?,?gòu)成了實(shí)現(xiàn)級(jí)構(gòu)件模型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)與互操作并存的格局。但這些構(gòu)件模型有自己獨(dú)有的實(shí)現(xiàn)語法和語義,要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)構(gòu)件的共享有一定困難。 許多文獻(xiàn)提出了自己的構(gòu)件模型,及其相應(yīng)的組裝方法。但這些模型通常局限于專有的領(lǐng)域,缺乏通用性?,F(xiàn)有的構(gòu)件模型一般認(rèn)為構(gòu)件由構(gòu)件接口和構(gòu)件內(nèi)容兩部分組成,構(gòu)件接口是為成功復(fù)用" title="復(fù)用">復(fù)用該軟件實(shí)體而需要提供給外界的所有信息,包括構(gòu)件向外提供和請(qǐng)求的服務(wù)、構(gòu)件的自描述信息和定制信息、構(gòu)件的初始化、實(shí)例化和永久化方法以及構(gòu)件對(duì)目標(biāo)復(fù)用環(huán)境的依賴和構(gòu)件組裝信息等[4]。構(gòu)件內(nèi)容就是直接復(fù)用的軟件實(shí)體,它可以具有源代碼、二進(jìn)制碼、文檔、分析設(shè)計(jì)模型和腳本等不同的物理形態(tài),并遵從一定的格式標(biāo)準(zhǔn)。XML語言被用來作為構(gòu)件的描述語言,將有利于基于Web的構(gòu)件復(fù)用。Java語言作為跨平臺(tái)的語言可用來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)容。
3 基于構(gòu)件的開發(fā)環(huán)境(Component-Based Development Environment)
??? 基于構(gòu)件的開發(fā)的前提除了要有大量可供選擇的構(gòu)件外,還需要有相應(yīng)的工具支撐。CBDE可幫助用戶完成基于構(gòu)件的開發(fā)過程,為構(gòu)件的瀏覽、定制和組裝提供統(tǒng)一平臺(tái),從而支持異構(gòu)構(gòu)件的集成和組裝。
3.1 CBDE的功能需求
??? CBDE的設(shè)計(jì)必須滿足如下七種需求[2]:
。?必須遵循模塊化設(shè)計(jì)的規(guī)則. CBDE環(huán)境能夠?qū)?gòu)件的私有部分和公開部分進(jìn)行分離. 私有部分無法從構(gòu)件外部訪問,一般包括構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)和資源兩部分. 公有部分包括構(gòu)件的自描述信息,實(shí)例化機(jī)制,以及可選的公共接口定義. 語法描述的基本單元是接口, 接口描述是獨(dú)立于構(gòu)件, 根據(jù)接口描述開發(fā)商可以提供可互換的構(gòu)件.
。?環(huán)境必須支持構(gòu)件的自描述, 構(gòu)件的元數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在構(gòu)件內(nèi)部. 外部描述易造成構(gòu)件實(shí)現(xiàn)與描述數(shù)據(jù)的不一致性, 且不易構(gòu)件的查詢. 而內(nèi)部自描述提供了自動(dòng)生成描述文件的可能性; 減輕了對(duì)構(gòu)件庫的要求;而且將構(gòu)件之間的依賴關(guān)系描述也封裝在構(gòu)件內(nèi)部,利于構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的演化.
。?構(gòu)件必須在一個(gè)全局的接口名字空間內(nèi)定義和訪問. 這樣就能以全球唯一的方式命名構(gòu)件接口,從而降低名字空間的語義匹配問題.
。?環(huán)境必須支持構(gòu)件開發(fā)和應(yīng)用組裝兩種開發(fā)過程. CBDE支持傳統(tǒng)的構(gòu)件開發(fā),但又擅長(zhǎng)于支持應(yīng)用組裝,構(gòu)件開發(fā)集中在功能方面,應(yīng)用組裝著重于應(yīng)用的商業(yè)邏輯. 應(yīng)用組裝是包含搜索,選擇,配置構(gòu)件三步的一個(gè)迭代過程.
。 必須支持多種視圖,包括開發(fā)視圖,組裝視圖,類型視圖和實(shí)例視圖. 前兩者表示前述的面向構(gòu)件的兩種開發(fā)過程, 后兩者表示組裝視圖的兩種刻面.?
。?必須解決構(gòu)件的維護(hù)問題. 引用重用可以解決構(gòu)件的演化問題. 引用重用意味著在Internet上保存引用構(gòu)件的單一主備份, 一般CBDE以緩存機(jī)制提供復(fù)制功能, 同時(shí)CBDE在使用構(gòu)件的應(yīng)用和存放該構(gòu)件的庫之間建立永久連接,這樣構(gòu)件能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新.
3.2 Java語言對(duì)CBDE的支持
?? Java語言支持構(gòu)件技術(shù), 如SUN提出的構(gòu)件模型有JavaBean和Enterprise Java Bean. 而且Java語言能很好的滿足第2節(jié)中提出的需求[2].
。?Java語言支持在類級(jí)和包級(jí)的封裝. 一個(gè)構(gòu)件可以看成一個(gè)或多個(gè)類或者是一個(gè)包.
。?Java語言用接口實(shí)現(xiàn)比多重繼承更強(qiáng)的功能。接口和類可以同等對(duì)待,接口把方法的定義和類的層次區(qū)分開來,通過它可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地定位所調(diào)用的方法,有利于代碼的重用。
。?Java提供反射機(jī)制,能在運(yùn)行時(shí)獲取構(gòu)件的型構(gòu)描述. 因此自動(dòng)生成構(gòu)件的自描述信息成為可能.
。?Java接口使用一種世界通用的名字空間定義, 例如包的命名定義以反向的Internet域名開始。
。?Java支持動(dòng)態(tài)鏈接和后綁定。
4 原型實(shí)現(xiàn)
??? 基于上述思想,我們利用Java語言設(shè)計(jì)了構(gòu)件組裝引擎的原型系統(tǒng),系統(tǒng)的支撐運(yùn)行環(huán)境如圖1示。Java作為構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)語言,XML作為構(gòu)件的描述語言,基于XML的體系結(jié)構(gòu)描述語言作為模式語言。組裝模式描述了構(gòu)件間的連接方式,它被看作是與構(gòu)件同等的實(shí)體。組裝模式描述了角色之間的交互關(guān)系,一個(gè)構(gòu)件能扮演一個(gè)或多個(gè)角色,一個(gè)角色也可被不同的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的主要功能模塊為:
1).用戶需求的可視化表示到構(gòu)件組裝腳本語言的轉(zhuǎn)換
a.?將用戶需求、構(gòu)件的使用場(chǎng)景以及構(gòu)件交互關(guān)系用相應(yīng)的文檔表示格式記錄下來。
b.?構(gòu)件間的交互可以用消息序列圖描述,傳送的消息來自面向領(lǐng)域構(gòu)件間交互原語字典。這樣在描述構(gòu)件和組裝模式時(shí)能避免對(duì)API的直接調(diào)用,增加重用性。
2).構(gòu)件組裝語言編譯器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
? ? 包括語法分析器,語義分析器和代碼生成器。
??? 因?yàn)闃?gòu)件組裝語言采用XML語法結(jié)構(gòu),語法分析器可以使用XML相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。語義分析器主要是針對(duì)消息序列圖和組裝語義定義實(shí)現(xiàn)。代碼生成器完成構(gòu)件組裝語言到最終系統(tǒng)編程語言的實(shí)現(xiàn),主要是原語與具體API的映射。體現(xiàn)了應(yīng)用=構(gòu)件+腳本的理念。
結(jié)論
??? 本文給出了構(gòu)件模型的研究現(xiàn)狀和存在問題,研究了基于構(gòu)件的開發(fā)環(huán)境需滿足的條件,并利用Java語言實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件組裝引擎原型系統(tǒng),可視化構(gòu)件組裝模型的設(shè)計(jì)已應(yīng)用于數(shù)據(jù)表示引擎系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)
[1] Beugnard, A., Jézéquel, J.-M., Plouzeau, N., and Watkins, D. Making Components Contract Aware.
Computer 32, 7 (1999), 38-45.
[2] C. Lüer and D. Rosenblum, "WREN - An Environment for Component-Based Development", In Proceedings of the Joint 8th European Software Engineering Conference and 9th ACM Sigsoft International Symposium on the Foundations of Software Engineering (FSE-9), Vienna, 2001,
[3] Tracz, W., “Where Does Reuse Start?” Proc. Realities of Reuse Workshop, Syracuse University CASE Center, January 1990.
[4] 張波 基于XML的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)研究 中科院博士學(xué)位論文 2001