具有高可重用性的应用级软件构件研究

admin · 发表于 2024-1-14 20:33:53

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雅宝题库解析：
软件构件技术是用于提高软件资源的复用能力、进而提高应用软件系统构造效率的重要方法。基于构件的软件工程（Component-Based Software Engineering）在大规模应用系统开发中已经形成近二十年的应用背景，但是当前的软件构件在重用能力方面尚未达到预期的目标，已经开发的软件构件资源尚未能够以低代价适应需求的差异和易变性，从而造成应用实践中依旧存在高度的重复开发现象。根据文献在2005度对美国NASA内部25个软件项目的统计，其平均重用度仅为32%强；2008年国内软件开发行业的构件平均重用度仅为27.7%。造成这一题目的原因中，一项重要因素是现有构件研究未对构件的“重用性”这一首要目标投入足够的支持，尤其是未能使构件具备主动适应客观的需求差异和变化的能力。在已有的构件设计方法中，则缺乏可用于提高构件重用能力的确定性方法和设计原则。所导致的结果是，得到普遍重用的构件局限于接近计算机实现层次的小粒度构件，而接近于目标需求层次的业务构件则重用性较低下。在开发应用系统时，只能采用对小粒度构件进行集成的方式，需要投入大量组装代码，而开发出来的业务处理构件却难以在具有广泛差异性的应用环境中重用。本文方法的目标是，通过提升构件的粒度规模，提高可重用软件单元在应用系统中的功能成分比例，从而降低为实现构件重用而投入的代价，以此实现构件重用性的提升。方法的核心是研究一种具有大粒度的、接近于业务构件功能规模的构件模型——应用级构件（Application-level Component），其出发点是通过总结在应用系统表面的需求差异中隐含的、共性的组成要素和构造机制，得出一组有限的、能够完整支持应用系统功能的可重用需求要素，并且提供一种需求描述方法，描述通过需求要素集合构造出应用需求的具体过程，用以表达应用需求之间的差异；应用级构件的功能即为实现对于需求描述内容的语法解析，将需求要素的语义翻译为软件行为，从而将需求描述内容映射为计算机可运行的应用系统功能。应用级构件可以直观理解为一台运行着应用系统需求描述语言的虚拟机，其输入为开发者定义的需求描述实例，其输出为预期的软件系统功能行为。应用级构件提高重用能力的原理在于：由于需求描述方法定义了一个应用领域中具有共性的需求要素和构造机制，其表达范围是该领域内可衍生的一类应用系统集合，因此应用级构件是能够在属于该集合的所有系统中得到重用的软件单元。在功能粒度方面，应用级构件提升到业务处理工具和应用系统的规模；在重用范围方面，应用级构件支持属于同一特定领域的所有系统，而非传统构件所针对的一个特定用例，从而构件可以在具有更广泛差异性和变化特征的应用环境中得到重用；在适应需求的差异和变化方面，只需修改需求描述内容即可满足新需求，而无须修改应用级构件的软件代码，实现一种“选择构件—描述需求”的复用过程，为重用应用级构件而需要投入的配置代价低于传统构件的“选择构件—修改构件—组装”方式，从而使应用级构件具有更高的重用能力。根据本文方法的原理，建立一个针对业务领域的构件集合原型，并且在实际开发案例中进行验证。度量结果表明，本方法将软件构件的重用性在限定条件下提高到96.6 - 99.4%，高于国内外文献中同类度量数据。综上所述，本论文研究了将构件粒度提升到应用层次、从而提升软件重用性的关键技术和题目，作出以下创造性工作：1. 提出一种提升构件粒度和重用性的应用级构件的思想，将构件粒度提升到具有独立完整业务功能的层次。应用级构件提供了软件工具规模的可重用单元，将共性的需求作为基本功能，以可配置的构件属性支持需求中的差异成分，能够使用一个有限的构件集合灵活支持目标领域的需求。该方法降低了为实现应用需求所需投入的构件组合代价，提高了构件对于需求差异和变化的支持能力。2. 提出一种支持高度可重用性的应用级构件结构模型，确立了应用级构件实现配置、接口交互、组装等共性机制的标准规范。该结构模型为构件在实际应用环境中的集成提供了一致的标准，使得任何符合构件接口调用规范的软件系统均可作为构件集成环境，有效的扩大了应用级构件的应用范围。3. 提出一种基于“选择构件—描述需求”的应用级构件复用过程，实现以大粒度构件为单位、以描述目标需求为主要手段的复用方式。该方式使开发者能够利用应用级构件集合提供的共性功能，以描述需求的手段配置构件实现具体的需求，从而提供符合预期功能的软件单元，具有低技术要求和低描述规模的特点，有效提高了应用系统的构造效率。4. 提出一个可扩展的应用级构件库层次体系，实现了能够满足需求变化要求的构件库改进方式。这种体系能够在已有构件基础上扩展出新构件、及时补充新单元，具备层次化可扩展的特点，符合应用需求本身的多样化和开放性特征，以可持续的手段保持构件库的可重用能力。

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