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關(guān)于計(jì)算機(jī)軟件復(fù)用探討
�。壅撐年P(guān)鍵詞］軟件復(fù)用 范式抽象 智能學(xué)習(xí) 范式庫(kù)?
�。壅撐恼� 要］計(jì)算機(jī)軟件作為一門(mén)學(xué)科得到了迅速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)和方法層出不窮，研究領(lǐng)域不斷深入和發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍也得到了很大程度的普及，人們對(duì)軟件系統(tǒng)的需求急劇上升，隨之而來(lái)的軟件規(guī)模越來(lái)越大，開(kāi)發(fā)費(fèi)用越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)的質(zhì)量和效率不斷降低的問(wèn)題日益嚴(yán)重，如何解決這些日益復(fù)雜的矛盾，滿足高質(zhì)量、高效率地開(kāi)發(fā)各種各樣日趨復(fù)雜、大型的軟件系統(tǒng)的需求，消除所謂的“軟件危機(jī)”，成為計(jì)算機(jī)軟件學(xué)科所面臨的重要課題。?
軟件復(fù)用技術(shù)的提出成為消除這種危機(jī)的一種解決方案。近年來(lái)，特別是20世紀(jì)90年代以后，面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)成為主流的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，使得軟件復(fù)用被視為解決軟件危機(jī)一條現(xiàn)實(shí)可行的途徑。與此同時(shí)，模型構(gòu)件技術(shù)、分布式系統(tǒng)、領(lǐng)域工程、自動(dòng)生成技術(shù)又為軟件復(fù)用注入了新的活力，本文對(duì)面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析階段軟件復(fù)用模型進(jìn)行了研究和探討。?
一、軟件復(fù)用?
軟件復(fù)用的概念是在1968年NATO軟件工程會(huì)議上被第一次引入的，在其后的幾十年中，進(jìn)行了許多復(fù)用技術(shù)的研究和實(shí)踐活動(dòng)，但因技術(shù)和非技術(shù)方面的種種因素，造成復(fù)用技術(shù)在整體上對(duì)軟件產(chǎn)業(yè)的影響不盡人意。面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)的出現(xiàn)及成熟，為軟件復(fù)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，尤其是軟件構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展為其注入了新的活力，使得軟件復(fù)用研究重新成為熱點(diǎn)，被視為解決軟件危機(jī)、提高軟件生產(chǎn)效率和質(zhì)量的一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的途徑，同時(shí)也成為了避免軟件開(kāi)發(fā)中重復(fù)勞動(dòng)的解決方案，并在一定程度上降低了軟件開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。目前，軟件復(fù)用技術(shù)主要從兩個(gè)方面來(lái)考慮：產(chǎn)品復(fù)用、過(guò)程復(fù)用。?
產(chǎn)品復(fù)用：所謂產(chǎn)品復(fù)用是指復(fù)用已有的軟件產(chǎn)品。目前基于構(gòu)件的和面向服務(wù)的軟件開(kāi)發(fā)模式就是建立在這種軟件復(fù)用的基礎(chǔ)上的。這兩種開(kāi)發(fā)模式主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的構(gòu)件和服務(wù)進(jìn)行合成或集成，從而生成所需要軟件的過(guò)程。產(chǎn)品的復(fù)用是目前軟件復(fù)用技術(shù)研究的焦點(diǎn)，在這個(gè)復(fù)用的過(guò)程中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)是構(gòu)件技術(shù)和軟件架構(gòu)技術(shù)，在成熟的構(gòu)件和架構(gòu)的技術(shù)上，可以使產(chǎn)品復(fù)用達(dá)到良好的效果。?
二、面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析(OOA)階段軟件復(fù)用模型?
1.OOA階段可重用性的本質(zhì)?
編程階段不同類(lèi)型的編程軟件和類(lèi)有不同深度的可重用性：高深度、中深度、低深度。?
所謂高深度重用是指在不進(jìn)行任何改變就可以直接使用重用產(chǎn)品的重用，像可視化開(kāi)發(fā)工具中的所有控件，就屬于這方面的重用；目前，面向服務(wù)的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)中對(duì)服務(wù)的重用，只要程序員獲得服務(wù)者提供的接口，就可以直接使用別人開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，這種復(fù)用也是高深度的復(fù)用技術(shù)，因此高深度的軟件復(fù)用，可重用性最好；所謂中深度的重用，程序員可以根據(jù)自己的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出一些比較通用的組件，在具體的使用中，對(duì)這些通用的組件只要稍作修改就可以應(yīng)用于具體的項(xiàng)目中去，這種復(fù)用可重用性較好。當(dāng)然，對(duì)于低深度的可重用性就于具體的項(xiàng)目相關(guān)，它只能局限于該項(xiàng)目，可重用性最差。由此可見(jiàn)，可重用性與業(yè)務(wù)邏輯的相關(guān)性是成反比例關(guān)系的：越是與業(yè)務(wù)邏輯無(wú)關(guān)的重用，重用性越好；反之則越差。?
2.OOA階段軟件復(fù)用模型研究?
OOA階段的軟件復(fù)用，在一定程度上可以說(shuō)是建立在許多優(yōu)秀的系統(tǒng)分析員實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的復(fù)用，是一種思想上的復(fù)用。在這個(gè)階段的軟件復(fù)用更具有通用性和重用性，因此，構(gòu)造這個(gè)階段的軟件復(fù)用模型，可以使復(fù)用達(dá)到更好地效果。?
3.范式抽象?
所謂范式就是抽象的解決方案模板，它可在不同具體項(xiàng)目中使用。范式抽象就是在此基礎(chǔ)上提出的對(duì)范式的設(shè)計(jì)方法。針對(duì)不同的問(wèn)題域，就應(yīng)該有與之對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，這樣可以使范式的設(shè)計(jì)達(dá)到很高的重用性。針對(duì)OOA階段具體現(xiàn)狀，有三種范式抽象方法：
(1)關(guān)系抽象?
在OOA階段，針對(duì)具體的項(xiàng)目，會(huì)分析出大量的關(guān)系模型。例如在學(xué)校排課表系統(tǒng)中，需要定義教師類(lèi)，它包括教師姓名、性別、職稱(chēng)等有關(guān)教師的基本信息，同時(shí)，為了便于教師很快得出自己的上課表，還需要定義一個(gè)與教師對(duì)應(yīng)的教師課表類(lèi)，這個(gè)類(lèi)顯示了一周中教師的課程安排情況；在網(wǎng)上購(gòu)物系統(tǒng)中，需要定義一個(gè)購(gòu)物者類(lèi)，包括了購(gòu)物者的相關(guān)信息，同時(shí)為了得到購(gòu)物者所購(gòu)的物品，還需定義一個(gè)購(gòu)物車(chē)類(lèi)，該類(lèi)描述了購(gòu)物者與所購(gòu)買(mǎi)的物品的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這兩個(gè)系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)是不同的，但教師類(lèi)與教師課表類(lèi)、購(gòu)物者類(lèi)與購(gòu)物車(chē)類(lèi)的關(guān)系卻是基本相同的，都是一個(gè)實(shí)體對(duì)另一個(gè)實(shí)體的擁有關(guān)系，同樣，所進(jìn)行的操作也基本相同，諸如都涉及到對(duì)所擁有實(shí)體的查詢(xún)操作等。因此可將這種關(guān)系抽象出來(lái)，定義為擁有關(guān)系，然后在此關(guān)系的基礎(chǔ)上定義相應(yīng)的操作。這種關(guān)系就可以以范式的形式保存起來(lái)，在不同的項(xiàng)目中都可重用這種范式。同樣，還可抽象出許多其他的關(guān)系范式，如實(shí)體——內(nèi)容關(guān)系，上下級(jí)關(guān)系等。這些關(guān)系都是不依賴(lài)于具體的項(xiàng)目和業(yè)務(wù)的，可重復(fù)使用，只是在針對(duì)具體的業(yè)務(wù)時(shí)，在相關(guān)屬性和方法上稍作修改就可以了。
(2)相似對(duì)象抽象?
在不同項(xiàng)目的OOA階段，還會(huì)分析出大量的相似對(duì)象或類(lèi)，例如用戶、用戶組、角色、權(quán)限等在所有涉及到權(quán)限管理的系統(tǒng)中都會(huì)出現(xiàn)這類(lèi)對(duì)象；在一些相同領(lǐng)域的項(xiàng)目中，由于涉及的領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化，有些對(duì)象的相似性以及相同的機(jī)率會(huì)更大。對(duì)于這些相似程度如此大的對(duì)象來(lái)說(shuō)，由于其在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的相對(duì)獨(dú)立性，把這些對(duì)象模型以范式的形式保存起來(lái)會(huì)使分析的結(jié)果得到更大的重用。?
按照上述思想進(jìn)行的范式抽象稱(chēng)為相似對(duì)象抽象，這種抽象依據(jù)的是分析階段的對(duì)象模型，這種對(duì)象模型具有獨(dú)立的、高度的相似性，抽象出來(lái)的范式可稱(chēng)為對(duì)象范式。這種范式與具體項(xiàng)目之間的相似可稱(chēng)為表面相似性。表面相似越接近，范式的重用性就越大。?
(3)領(lǐng)域抽象?
所謂領(lǐng)域抽象是用于某一領(lǐng)域的抽象問(wèn)題的解決方案。在同一個(gè)領(lǐng)域的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中往往能夠總結(jié)出更多的相似性，包括關(guān)系相似性和表面相似性，將二者相結(jié)合，可構(gòu)建出與行業(yè)有關(guān)的構(gòu)件。這種構(gòu)件是建立在具體領(lǐng)域上的一種抽象，稱(chēng)為領(lǐng)域抽象。領(lǐng)域抽象的過(guò)程可借助領(lǐng)域工程的知識(shí)和方法。其中在OOA階段主要用到了領(lǐng)域分析的方法。所謂領(lǐng)域分析是被稱(chēng)為領(lǐng)域工程更大的學(xué)科中的第一項(xiàng)技術(shù)活動(dòng)。當(dāng)業(yè)務(wù)、系統(tǒng)或產(chǎn)品域被定義為長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)策略，則可以展開(kāi)持續(xù)的創(chuàng)建強(qiáng)健的可復(fù)用庫(kù)的工作，其目標(biāo)是能夠在領(lǐng)域中以非常高的可復(fù)用構(gòu)件率來(lái)創(chuàng)建軟件。領(lǐng)域分析在領(lǐng)域抽象過(guò)程的作用是從OOA得出的對(duì)象、關(guān)系、行為模型的抽象出與領(lǐng)域相關(guān)的領(lǐng)域范式，其中包括關(guān)系范式、相似對(duì)象范式和處理過(guò)程范式等。這些范式與前面提到的范式唯一不同就是有了特定領(lǐng)域的標(biāo)識(shí)，這在同一領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)中將達(dá)到高度的重用性。?
三、總結(jié)?
本文通過(guò)對(duì)軟件復(fù)用技術(shù)的分析，提出了一種面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析階段軟件復(fù)用的模型，并對(duì)此模型中所涉及到范式抽象方法做了探討，并把它們應(yīng)用于具體的項(xiàng)目中去，從而很好地利用的設(shè)計(jì)思想，大大提高了項(xiàng)目的完成速度。另外，對(duì)于范式庫(kù)的研究也為建立在高層上的軟件復(fù)用庫(kù)管理提出了新的研究課題：例如對(duì)于編碼階段復(fù)用構(gòu)件庫(kù)的檢索條件也可以擴(kuò)展為以范式為索引的檢索等。這些都成為下一步的研究課題。
?［參?考?文?獻(xiàn)］?
�。�1］Roger S•Pressman著，黃柏素、梅宏譯：《軟件工程實(shí)踐者的研究方法》，機(jī)械工業(yè)出版社1999年版。?
［2］黃靖、趙海光：《軟件復(fù)用，軟件合成與軟件集成》，《計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究》2004年。?
�。�3］王麗娟：《軟件復(fù)用技術(shù)及其在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用》，《中山大學(xué)學(xué)報(bào)論壇》2004年第24卷第1期。?
［4］段小君、高金環(huán)：《軟件復(fù)用與面向?qū)ο蠹夹g(shù)》，《西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)》2004年第9卷第2期。?
�。�5］許天兵：《一種面向?qū)ο蟮能浖䦶?fù)用框架》，《微型電腦應(yīng)用》2001年第17卷第10期。
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