基于構(gòu)件的軟件開發(fā)ppt課件

1、軟件工程,第8章 基于構(gòu)件的軟件開發(fā),1,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)目標(biāo),長期以來的軟件開發(fā)狀況 多數(shù)軟件都是針對某個具體的應(yīng)用系統(tǒng)從頭進(jìn)行開發(fā)的 導(dǎo)致：出現(xiàn)了大量的同類軟件重復(fù)開發(fā)，造成大量人力、財(cái)力的浪費(fèi)，而且軟件的質(zhì)量也不高 對比：汽車工業(yè)的生產(chǎn)模式 在已有的部件基礎(chǔ)上通過組裝進(jìn)行生產(chǎn)：有專門的部件生產(chǎn)工廠，汽車設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中選擇市場上已有的合適的部件 避免了大量的重復(fù)勞動，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，促進(jìn)分工合作 我們的目標(biāo)：將制造業(yè)中的組裝式生產(chǎn)模式引入到軟件開發(fā)中,2/41,內(nèi)容摘要,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)概述 建造可復(fù)用構(gòu)件 應(yīng)用系統(tǒng)工程 構(gòu)件的管理 小結(jié),3/41,內(nèi)容摘要,基于構(gòu)件的軟件開

2、發(fā)概述 建造可復(fù)用構(gòu)件 應(yīng)用系統(tǒng)工程 構(gòu)件的管理 小結(jié),4/41,基于構(gòu)件的軟件開發(fā),基于構(gòu)件的軟件開發(fā) Component-Based Software Development 簡稱CBSD 是指使用可復(fù)用構(gòu)件來開發(fā)應(yīng)用軟件 基于構(gòu)件的軟件工程 Component-Based Software Engineering 簡稱CBSE,5/41,構(gòu)件(Component)的典型定義,Pressman書中的定義：構(gòu)件是某系統(tǒng)中有價值的、幾乎獨(dú)立的并可替換的一個部分，它在良好定義的體系結(jié)構(gòu)語境內(nèi)滿足某清晰的功能 Brown的定義：構(gòu)件是一個獨(dú)立發(fā)布的功能部分，可以通過其接口訪問它的服務(wù) “計(jì)算機(jī)科學(xué)

3、技術(shù)百科全書”的定義：軟件構(gòu)件是軟件系統(tǒng)中具有相對獨(dú)立功能，可以明確標(biāo)識，接口由規(guī)約指定，與語境有明顯依賴關(guān)系，可獨(dú)立部署，且多由第三方提供的可組裝軟件實(shí)體；軟件構(gòu)件須承載有用的功能，并遵循某種構(gòu)件模型；可復(fù)用構(gòu)件是指具有可復(fù)用價值的構(gòu)件,6/41,商用成品構(gòu)件,Commercial off-the-shelf 簡稱COTS 指由第三方開發(fā)的滿足一定構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)的，可組裝的軟件構(gòu)件,7/41,構(gòu)件的要素,規(guī)格說明：建立在接口概念之上，作為服務(wù)提供方與客戶方之間的契約 一個或多個實(shí)現(xiàn) 受約束的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn) 包裝方法 部署方法,8/41,3C構(gòu)件模型,關(guān)于構(gòu)件的一個指導(dǎo)性模型 由構(gòu)件的三個不同方面的描述組

4、成 概念(concept)：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)約和語義描述兩部分，語義描述和每個操作相關(guān)聯(lián)(至少表示為前后置謂詞形式) 內(nèi)容(content)：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 周境(context)：描述構(gòu)件和外圍環(huán)境在概念級和內(nèi)容級的關(guān)系，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),9/41,REBOOT構(gòu)件模型,REBOOT(Reuse Based on Object_Oriented Technology)：基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的復(fù)用 一種基于刻面(facet)的模型 刻面：對領(lǐng)域進(jìn)行分析，所得到的一組基本的

5、描述特征 刻面可以描述構(gòu)件執(zhí)行的功能、所操作的數(shù)據(jù)、構(gòu)件應(yīng)用的周境或任何其它特征 通常的刻面描述限制在不超過7或8個刻面 一個構(gòu)件通常包括以下刻面： 抽象(abstraction)：它是構(gòu)件概念的抽象性描述 操作(operation)：它是構(gòu)件所提供的操作的描述 操作對象(operand)：它描述操作的對象 依賴(dependency)：它描述構(gòu)件與外界的依賴關(guān)系,10/41,常用的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn),CORBA(公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)) Common Object Request Broker Architecture OMG發(fā)布的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn) 核心是ORB(Object Request Broker)

6、，定義了異構(gòu)環(huán)境下對象透明地發(fā)送請求和接收響應(yīng)的基本機(jī)制 COM+ 微軟開發(fā)的一個構(gòu)件對象模型，提供了在運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)之上的單個應(yīng)用中使用不同廠商生產(chǎn)的對象的規(guī)約 EJB：一種基于Java的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn) 提供了讓客戶端使用遠(yuǎn)程的分布式對象的框架 EJB規(guī)約規(guī)定了EJB構(gòu)件如何與EJB容器進(jìn)行行交互,11/41,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)過程,12/41,領(lǐng)域工程步驟-1,領(lǐng)域分析：首先要進(jìn)行領(lǐng)域分析，收集領(lǐng)域中有代表性的應(yīng)用樣本，分析應(yīng)用中的公共部分或相似部分，抽取該領(lǐng)域的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu) 建立領(lǐng)域特定的基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)模型：在領(lǐng)域分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)造該領(lǐng)域的基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，這個基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)是可以裁剪

7、和擴(kuò)充的，并可供該領(lǐng)域的應(yīng)用復(fù)用 標(biāo)識候選構(gòu)件：在領(lǐng)域分析和領(lǐng)域基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上標(biāo)識該領(lǐng)域的候選構(gòu)件 泛化(generalization)和可變性(variability)分析：提高其通用性，同時尋找候選構(gòu)件在不同應(yīng)用中的變化點(diǎn)(variation point)，通過設(shè)置參數(shù)、繼承或其它手段，使可變部分局部化,13/41,領(lǐng)域工程步驟-2,重建構(gòu)件：在泛化和可變性分析的基礎(chǔ)上，重建構(gòu)件，使它成為可復(fù)用構(gòu)件 構(gòu)件的測試：對重建的可復(fù)用的構(gòu)件要嚴(yán)格測試，以提高其可靠性 構(gòu)件的包裝：經(jīng)測試的構(gòu)件應(yīng)根據(jù)構(gòu)件庫的要求，對它進(jìn)行包裝，以便構(gòu)件庫對它分類儲存和檢索 構(gòu)件入庫：包裝后的構(gòu)件即可存入構(gòu)件

8、庫,14/41,應(yīng)用系統(tǒng)工程的步驟-1,建立應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型：可以使用構(gòu)件生產(chǎn)者提供的領(lǐng)域特定的基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)經(jīng)裁剪和/或擴(kuò)充而獲得 尋找候選構(gòu)件：根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型，從構(gòu)件庫或其它可利用的構(gòu)件源中尋找候選構(gòu)件 評價和選擇合適的構(gòu)件：評價候選構(gòu)件以判斷是否適合于待開發(fā)的軟件 構(gòu)件的修改(modify)和特化(specialize)：在復(fù)用時對構(gòu)件進(jìn)行特化以滿足特定應(yīng)用的需要,15/41,應(yīng)用系統(tǒng)工程的步驟-2,開發(fā)未被復(fù)用的部分：對新系統(tǒng)中未復(fù)用的部分進(jìn)行開發(fā) 構(gòu)件的組裝：將特化和修改后的可復(fù)用構(gòu)件和新開發(fā)的部分組裝成一個新的軟件系統(tǒng) 集成測試：對組裝后的軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成測試 評價

9、被復(fù)用的構(gòu)件，并推薦可能的新構(gòu)件,16/41,CBSD對質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本的影響,對質(zhì)量的影響：隨著長期的測試和使用，構(gòu)件能夠保證很高的質(zhì)量，因此可以使系統(tǒng)開發(fā)的質(zhì)量得到保證 對生產(chǎn)率的影響：一般來說，大約30% 50%的復(fù)用可使生產(chǎn)率提高25%40% 對成本的影響 與復(fù)用相關(guān)的成本應(yīng)由多個采用復(fù)用技術(shù)的項(xiàng)目來分擔(dān) 通常要經(jīng)過23個采用復(fù)用的生產(chǎn)周期(大約3年左右)復(fù)用才能帶來顯著的效益,17/41,內(nèi)容摘要,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)概述 建造可復(fù)用構(gòu)件 應(yīng)用系統(tǒng)工程 構(gòu)件的管理 小結(jié),18/41,建造可復(fù)用構(gòu)件,建造構(gòu)件的目的是為了以后復(fù)用構(gòu)件，即為復(fù)用而建造構(gòu)件 在建造構(gòu)件時仍應(yīng)遵循抽象、逐步求

10、精、信息隱蔽、功能獨(dú)立、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)等思想和原則 由于面向?qū)ο蠓椒ň哂蟹庋b性、繼承等特點(diǎn)，能有力地支持復(fù)用，所以應(yīng)盡可能考慮采用面向?qū)ο蠓椒?19/41,對可復(fù)用構(gòu)件的要求,構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)具有較高的通用程度 構(gòu)件應(yīng)易于調(diào)整 構(gòu)件應(yīng)易于組裝 構(gòu)件必須具有可檢索性 構(gòu)件必須經(jīng)過充分的測試,20/41,創(chuàng)建領(lǐng)域構(gòu)件的設(shè)計(jì)框架,除應(yīng)遵循已有的設(shè)計(jì)概念和原則外，還必須考慮應(yīng)用領(lǐng)域的特征，例如： 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：應(yīng)該研究應(yīng)用領(lǐng)域，并標(biāo)識出標(biāo)準(zhǔn)的全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如文件結(jié)構(gòu)或完整的數(shù)據(jù)庫)。于是所有設(shè)計(jì)的構(gòu)件都可以用這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來刻畫 標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議：應(yīng)該建立三個層次的接口協(xié)議：構(gòu)件內(nèi)(intramodular)接

11、口、構(gòu)件外接口以及人機(jī)接口 程序模板：程序的結(jié)構(gòu)模型可以作為新程序的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模板,21/41,可變性分析,構(gòu)件應(yīng)具有較強(qiáng)的通用性和可變性 為了滿足不同的復(fù)用需求，需要在構(gòu)件復(fù)用時可能發(fā)生變化的一個或多個位置上標(biāo)識變化點(diǎn)(variation point)，同時為變化點(diǎn)附加一個或多個變體(variant) 例如Account構(gòu)件的帳號編碼規(guī)則以及透支規(guī)則在不同的國家可能不一樣,22/41,構(gòu)件系統(tǒng)中的門面和變體,23/41,可變性機(jī)制,繼承：在變化點(diǎn)上創(chuàng)建指定抽象類型或抽象類的子類型或子類。 擴(kuò)展和擴(kuò)展點(diǎn)：可以在用況和對象構(gòu)件中的變化點(diǎn)(或擴(kuò)展點(diǎn))上附加變體(或擴(kuò)展) 參數(shù)化：用于模板、框架

12、和宏的類型和類 適用于變體較小時(經(jīng)常是一個數(shù)值、短語或表達(dá)式),24/41,內(nèi)容摘要,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)概述 建造可復(fù)用構(gòu)件 應(yīng)用系統(tǒng)工程 構(gòu)件的管理 小結(jié),25/41,應(yīng)用系統(tǒng)工程,任務(wù)：通過組裝可復(fù)用構(gòu)件得到應(yīng)用系統(tǒng) CBSD中構(gòu)件是組成應(yīng)用系統(tǒng)的基本單元 注重體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)件接口的分析和設(shè)計(jì)，忽略構(gòu)件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì),26/41,關(guān)注接口的設(shè)計(jì),接口是構(gòu)件行為的描述機(jī)制，并提供了對其服務(wù)的訪問 供應(yīng)接口(Provided interface)：描述構(gòu)件所提供的服務(wù)，可以被其它構(gòu)件訪問 請求接口(requived interface)：請求接口描述構(gòu)件為完成其功能(服務(wù))需請求其它構(gòu)件為其提

13、供的服務(wù) 一個接口可以有多種實(shí)現(xiàn)，并且對使用者隱蔽 接口描述是構(gòu)件使用者能依賴的所有信息，因此構(gòu)件接口描述的表達(dá)能力和完整性是CBSD方法主要關(guān)注的問題之一,27/41,基于構(gòu)件的體系結(jié)構(gòu),基于構(gòu)件的應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 描述了組成應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)件，構(gòu)件之間的組織結(jié)構(gòu)、交互、約束和關(guān)系 對系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)如何工作的較為宏觀的描述 如果在領(lǐng)域工程中已開發(fā)了領(lǐng)域基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(reference architecture)，則可以通過對基準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)的剪裁和/或擴(kuò)充獲得應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),28/41,基于構(gòu)件的體系結(jié)構(gòu)層次,邏輯體系結(jié)構(gòu) 以接口形式對每組服務(wù)進(jìn)行描述，并描述那些包怎樣交互來滿足通常的

14、用戶使用場景 展示了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，可用于驗(yàn)證系統(tǒng)是否提供了適當(dāng)?shù)墓δ?，并能在系統(tǒng)功能需求變化時方便地改變系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 物理體系結(jié)構(gòu) 描述系統(tǒng)的物理設(shè)計(jì)，包括硬件及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議、基礎(chǔ)設(shè)施(如運(yùn)行平臺、中間件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等)，以及軟件系統(tǒng)的部署 展示了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)架，有助于理解系統(tǒng)的許多非功能屬性，如性能、吞吐量、服務(wù)的可用性等,29/41,基于構(gòu)件的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法,Rationel統(tǒng)一過程 Rationals Unified Process，簡稱RUP 一個關(guān)于軟件開發(fā)的廣泛的過程框架，覆蓋了整個軟件生命周期 使用UML進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)建模，鼓勵使用CBSD方法 The Sel

15、ect Perspective Method 支持通用的構(gòu)件設(shè)計(jì)方法，并以Select Component Manager為目標(biāo) 通用構(gòu)件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則使用UML作為構(gòu)件設(shè)計(jì)符號 Sterling Software的Enterprise-CBD方法 鼓勵使用UML的擴(kuò)展形式把構(gòu)件的規(guī)格說明和實(shí)現(xiàn)分離 允許制作技術(shù)中立的規(guī)格說明，然后再使用不同的實(shí)現(xiàn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)規(guī)格說明 共同點(diǎn)：關(guān)注構(gòu)件庫中的構(gòu)件、接口的設(shè)計(jì)和基于構(gòu)件構(gòu)架的應(yīng)用程序組裝,30/41,構(gòu)件鑒定(qualification),目的：確保獲得的構(gòu)件可以完成所需的功能并能被集成在系統(tǒng)中與系統(tǒng)的其它構(gòu)件正確交互 主要依據(jù)是構(gòu)件的接口描述和相關(guān)的規(guī)

16、格說明，但這些信息往往還不足以確保構(gòu)件能成功地集成到系統(tǒng)中 對于外部提供的成品構(gòu)件(COTS)可通過運(yùn)行構(gòu)件測試版進(jìn)行鑒定,31/41,構(gòu)件鑒定需考慮的因素,應(yīng)用編程接口(API) 該構(gòu)件所需的開發(fā)和集成工具 運(yùn)行時需求，包括使用的資源(如內(nèi)存或存儲器)、時間或速度以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 服務(wù)需求，包括操作系統(tǒng)接口和來自其他構(gòu)件的支持 安全特征，包括訪問控制和身份驗(yàn)證協(xié)議 嵌入式設(shè)計(jì)假定，包括特定的數(shù)值或非數(shù)值算法的使用 異常處理,32/41,構(gòu)件的特化和組裝,構(gòu)件特化 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的具體情況對其進(jìn)行特化，對變化點(diǎn)配置特定的變體，必要時要自行開發(fā)變體 如果所選的構(gòu)件不能完全滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能需求，還需對

17、構(gòu)件作適當(dāng)?shù)男薷?如果所選的構(gòu)件未按構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)(如遺產(chǎn)系統(tǒng)中抽取的構(gòu)件)時，還需按某種構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行包裝 構(gòu)件組裝 將經(jīng)過鑒定和特化后的構(gòu)件組裝成應(yīng)用系統(tǒng) 提倡使用構(gòu)件組裝工具來組裝應(yīng)用系統(tǒng)(能檢查接口匹配中的錯誤，實(shí)現(xiàn)組裝的自動化或半自動化),33/41,內(nèi)容摘要,基于構(gòu)件的軟件開發(fā)概述 建造可復(fù)用構(gòu)件 應(yīng)用系統(tǒng)工程 構(gòu)件的管理 小結(jié),34/41,構(gòu)件的管理,構(gòu)件的分類描述 對構(gòu)件庫中的構(gòu)件進(jìn)行合理的分類和組織，幫助軟件開發(fā)人員方便地找到所需要的構(gòu)件 大多數(shù)的研究都建議使用圖書館科學(xué)索引方法進(jìn)行構(gòu)件分類 構(gòu)件庫管理系統(tǒng)：主要用于構(gòu)件的儲存、檢索、瀏覽和管理,35/41,常用的構(gòu)件分類模式

18、-1,枚舉分類(Enumerated Classification) 將構(gòu)件組織成分類層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)件庫中的構(gòu)件按某些性質(zhì)分成若干大類，每個大類又分成若干較小的類，經(jīng)過若干次分解，形成構(gòu)件分類的層次結(jié)構(gòu)，實(shí)際的構(gòu)件位于層次結(jié)構(gòu)的最低層，其它層次則表示構(gòu)件的類或子類 枚舉分類模式的分層結(jié)構(gòu)易于理解和檢索，但是，在建立層次結(jié)構(gòu)之前，必須進(jìn)行領(lǐng)域分析，尋找合適的供分類的性質(zhì)。 屬性值分類(Attribute_Value Classification) 為所有構(gòu)件定義一組屬性，每個構(gòu)件都具有一組屬性值，開發(fā)人員通過指定一組屬性值對構(gòu)件庫檢索 與刻面分類方法非常類似，不同點(diǎn)在于：屬性值分類法對可使用的屬性

19、數(shù)量沒有限制；屬性沒有優(yōu)先級；不使用同義詞,36/41,常用的構(gòu)件分類模式-2,刻面分類(Faceted Classification) 根據(jù)一組刻面對構(gòu)件分類，每個刻面從不同的側(cè)面對構(gòu)件庫中的構(gòu)件進(jìn)行分類，并根據(jù)重要性設(shè)置刻面的優(yōu)先級 每個刻面由一組術(shù)語(term)構(gòu)成,稱之為術(shù)語空間(term space)，這些術(shù)語通常是描述性的關(guān)鍵詞 檢索：用戶通過指定一組刻面的術(shù)語值尋找匹配的構(gòu)件 使用同義詞詞典(thesaurus)解決用戶指定的術(shù)語值與庫中構(gòu)件所對應(yīng)的術(shù)語值之間的不一致問題 評價：具有較好的靈活性，易于加入新的刻面值，比枚舉分類模式易于擴(kuò)展和修改,37/41,構(gòu)件庫管理系統(tǒng)的主要功能,構(gòu)件的分類存儲