摘要：本文介紹了基于DDR體系結(jié)構(gòu)模式的軟件生產(chǎn)線。通過將DDR體系結(jié)構(gòu)模式軟件化并結(jié)合行業(yè)，可以實現(xiàn)行業(yè)通用的軟件生產(chǎn)線，作為行業(yè)軟件開發(fā)平臺。

關(guān)鍵詞：變化和演化；體系結(jié)構(gòu)模式；軟件復(fù)用；軟件生產(chǎn)線1

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913(2007)10-0032-04

1引言

如何即時滿足不同種類、不同規(guī)模的組織中用戶不斷提高的、快速變化的業(yè)務(wù)需求，是目前軟件生產(chǎn)過程中面臨的首要和緊迫的問題。軟件產(chǎn)品必須即時滿足信息系統(tǒng)的變化和演化的特征。同時軟件產(chǎn)品也要滿足其不同的應(yīng)用范圍和人群，尤其重要的是領(lǐng)域工作人員需要能夠?qū)λ枰能浖a(chǎn)品進行裁剪、定制和生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的軟件生產(chǎn)模式是由軟件技術(shù)人員滯后地開發(fā)軟件產(chǎn)品，不能夠滿足軟件產(chǎn)品本身最主要的特征，變化和演化，也不能夠滿足軟件產(chǎn)品的不同應(yīng)用范圍和人群，領(lǐng)域工作人員不能對所需要的軟件產(chǎn)品進行裁剪、定制和生產(chǎn)。這種軟件生產(chǎn)模式不具備“規(guī)模定制，隨需而變”的能力，可維護性、可擴展性、可移植性差，可再生產(chǎn)能力低。因此，需要新的技術(shù)手段、生產(chǎn)模式與商業(yè)模式。

構(gòu)造性和演化性是軟件的本質(zhì)特征。要提高軟件開發(fā)效率，提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量，必須改變手工作坊式的開發(fā)方法，采取工程化的開發(fā)方法和工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)[2]。計算機軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)與工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，不僅要走工程化，更重要的是走產(chǎn)業(yè)化之路，運用構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)線等生產(chǎn)方式，批量、定制地提供各種形式的產(chǎn)品。對于目前計算機軟件產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)、管理與應(yīng)用，也應(yīng)當(dāng)從技術(shù)手段、生產(chǎn)模式與商業(yè)模式等方面進行變革。

基于體系結(jié)構(gòu)的實用軟件開發(fā)方法及相應(yīng)的支撐環(huán)境是軟件體系結(jié)構(gòu)研究的一個重要方向[2]。為即時滿足信息系統(tǒng)的變化和演化的特征，出現(xiàn)了一種自適應(yīng)的、面向模式的DDR（Display-Definition-Realization，顯示－定義－實現(xiàn)）軟件體系結(jié)構(gòu)模式[2]。本文基于DDR體系結(jié)構(gòu)模式的思想，提出了一種基于DDR體系結(jié)構(gòu)模式的軟件生產(chǎn)線。在開發(fā)軟件產(chǎn)品時，可以按照軟件生產(chǎn)線的形式進行軟件產(chǎn)品的開發(fā)，同時變革傳統(tǒng)的軟件開發(fā)、生產(chǎn)模式及團隊管理。

本文首先簡單介紹DDR體系結(jié)構(gòu)模式的主要思想，然后著重論述基于該體系結(jié)構(gòu)模式的軟件生產(chǎn)線，接著扼要地介紹國內(nèi)外在此方面所做的工作及作者對該生產(chǎn)線在一些領(lǐng)域的初步應(yīng)用，最后討論了其進一步的發(fā)展方向。

2DDR體系結(jié)構(gòu)模式

顯示－定義－實現(xiàn)（DDR）體系結(jié)構(gòu)模式如圖1所示。

圖1DDR體系結(jié)構(gòu)模式

在DDR體系結(jié)構(gòu)模式中，定義層是該軟件體系結(jié)構(gòu)的核心，它的具體內(nèi)容決定了系統(tǒng)的整體需求，不同系統(tǒng)的需求定義是不一樣的。定義層的內(nèi)容主要是系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的定義，包括數(shù)據(jù)定義、功能定義、權(quán)限定義、顯示定義、操作定義等。因為是元數(shù)據(jù)定義，所以這部分的內(nèi)容實質(zhì)上是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典，是整個系統(tǒng)的核心。實現(xiàn)層是實現(xiàn)系統(tǒng)需求的核心部分。顯示層是系統(tǒng)表現(xiàn)形式的實現(xiàn)，所有與系統(tǒng)表現(xiàn)部分相關(guān)的抽象的實現(xiàn)都集中于此。

從整體上看，它是類似層的體系結(jié)構(gòu)。最頂層是表示層即顯示層，負責(zé)與用戶的直接交互；中間是定義層即需求定義層，用以確定系統(tǒng)的整個業(yè)務(wù)需求；底層是實現(xiàn)層，負責(zé)業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)的提取與加工等。顯示層與實現(xiàn)層都依賴于定義層，定義層是整個體系結(jié)構(gòu)的核心，是整個系統(tǒng)最高的抽象層次。用戶通過界面向顯示層發(fā)出業(yè)務(wù)操作指令。顯示層將用戶的業(yè)務(wù)操作指令解釋，分解為一系列的業(yè)務(wù)需求，將這些業(yè)務(wù)需求傳遞給定義層。定義層將這些業(yè)務(wù)需求分解成具體的操作數(shù)據(jù)及一系列抽象的業(yè)務(wù)操作指令，傳遞給實現(xiàn)層。實現(xiàn)層結(jié)合具體的操作數(shù)據(jù)，調(diào)用抽象的業(yè)務(wù)實現(xiàn)，完成用戶特定的業(yè)務(wù)操作，將操作結(jié)果返回給顯示層，繼而顯示給用戶。對于難以描述的、個別的業(yè)務(wù)操作，可以不對它進行定義與抽象實現(xiàn)，由顯示層直接傳遞給實現(xiàn)層，將操作結(jié)果返回給顯示層去顯示給用戶。

在DDR體系結(jié)構(gòu)模式中，定義層不僅封裝了實現(xiàn)層的結(jié)構(gòu)、行為與狀態(tài)的描述，同時也封裝了顯示層的結(jié)構(gòu)、行為與狀態(tài)的描述。

將DDR體系結(jié)構(gòu)模式軟件化、系統(tǒng)化、工具化，就可以使它成為一條軟件生產(chǎn)線，一種軟件開發(fā)平臺、工具。

3軟件生產(chǎn)線

回顧經(jīng)典的工業(yè)化革命，不難得出一些有益的啟示：功能再復(fù)雜的產(chǎn)品都是由大量標(biāo)準(zhǔn)的零件（盡管零件可能只在本領(lǐng)域內(nèi)有用）組成。零件在生產(chǎn)線上裝配成一個成品，所有零件在成品中共同發(fā)揮作用。分工越細致、專業(yè)生產(chǎn)的程度越高，總體生產(chǎn)效率就越高。而構(gòu)件技術(shù)所扮演的角色就是把零件、生產(chǎn)線和裝配運行的概念運用在軟件工業(yè)中，可以預(yù)見，軟構(gòu)件技術(shù)是軟件產(chǎn)業(yè)化革命的必然發(fā)展趨勢[3]。根據(jù)軟件重用的思想和方法，軟件生產(chǎn)線和構(gòu)件分別從不同的角度促進了軟件重用的實現(xiàn)。針對軟件工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)和形成規(guī)模經(jīng)濟的需求，應(yīng)用以軟件復(fù)用為基線的、基于構(gòu)件/構(gòu)架模式、采用集成組裝方式的軟件工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。

基于構(gòu)架的構(gòu)件化軟件開發(fā)應(yīng)當(dāng)是面向需求的。即設(shè)計者集中于業(yè)務(wù)邏輯本身，而不必為相應(yīng)領(lǐng)域應(yīng)用中的通信、效率、互操作、可靠性、容錯性、完整性等大量與業(yè)務(wù)無直接關(guān)系但又非常重要的問題而耗費大量的精力，理想的構(gòu)架在這些方面應(yīng)當(dāng)為構(gòu)件軟件提供良好的運行環(huán)境。

穩(wěn)定而不失靈活性的體系結(jié)構(gòu)是一個成功的軟件生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。體系結(jié)構(gòu)描述了軟件產(chǎn)品線中應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)共性和個性、支持該業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)的信息體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。

軟件生產(chǎn)線以軟件構(gòu)件/構(gòu)架技術(shù)為核心，其中的主要活動體現(xiàn)在傳統(tǒng)的領(lǐng)域工程和應(yīng)用工程中，但賦予了它們新的內(nèi)容，并且通過構(gòu)件管理、再工程等環(huán)節(jié)將它們有機地銜接起來。另外，軟件生產(chǎn)線中的每個活動皆有相應(yīng)的方法和工具與之對應(yīng)，并結(jié)合項目管理、組織管理等管理問題，形成完整的軟件生產(chǎn)流程[4]。

按照DDR體系結(jié)構(gòu)模式的思想，可以按照圖2的軟件生產(chǎn)線形式進行開發(fā)。

圖2基于DDR體系結(jié)構(gòu)模式的軟件生產(chǎn)線

有5條產(chǎn)生線：1)通用構(gòu)件生產(chǎn)線；2)定義生產(chǎn)線；3)顯示生產(chǎn)線；4)實現(xiàn)生產(chǎn)線；5)領(lǐng)域構(gòu)件生產(chǎn)線。首先對產(chǎn)品/系統(tǒng)進行需求定義，即定義層所需要開展的工作，同時進行產(chǎn)品/系統(tǒng)所需要的通用構(gòu)件的選取、集成或開發(fā)。通用構(gòu)件的積累與開發(fā)有助于快速構(gòu)建產(chǎn)品/系統(tǒng)的框架。在確定部分需求和所需要的通用構(gòu)件之后，同時開展顯示層與實現(xiàn)層的工作。當(dāng)產(chǎn)品/系統(tǒng)的需求與通用構(gòu)件完全確定，顯示層與定義層的基本框架與功能基本穩(wěn)定之后，將該領(lǐng)域中具有通用性的功能與業(yè)務(wù)抽象出來，形成該領(lǐng)域的通用構(gòu)件，即進行領(lǐng)域構(gòu)件的開發(fā)。領(lǐng)域構(gòu)件的開發(fā)有助于業(yè)務(wù)領(lǐng)域經(jīng)驗的積累，快速構(gòu)建產(chǎn)品/系統(tǒng)的原型系統(tǒng)，并推動領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在該軟件生產(chǎn)線中，數(shù)據(jù)的存貯與表示可以是數(shù)據(jù)庫或文件的形式；數(shù)據(jù)之間的約束關(guān)系及含義由定義生產(chǎn)線負責(zé)描述和定義；數(shù)據(jù)的展現(xiàn)由顯示生產(chǎn)線實現(xiàn)和展示；數(shù)據(jù)的操作由實現(xiàn)生產(chǎn)線負責(zé)實現(xiàn)和加工。通用構(gòu)件生產(chǎn)線包括數(shù)據(jù)庫訪問構(gòu)件庫、權(quán)限控制構(gòu)件庫、文檔生成構(gòu)件庫、通用數(shù)據(jù)處理構(gòu)件庫等。而領(lǐng)域構(gòu)件庫生產(chǎn)線則包括與領(lǐng)域相關(guān)的數(shù)據(jù)處理構(gòu)件庫、工作流構(gòu)件庫等。

為即時滿足信息系統(tǒng)的變化和演化的特征，該生產(chǎn)線的最主要的變化點在定義生產(chǎn)線中。因此隨著整個生產(chǎn)線的成熟和完善，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)將主要精力放在定義生產(chǎn)線中，集中于具體應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的定義、實現(xiàn)與展示，從而快速地生產(chǎn)或組裝出能夠即時滿足用戶需求的信息系統(tǒng)。

圖2描述的軟件生產(chǎn)線，同時支持面向復(fù)用的開發(fā)和基于復(fù)用的開發(fā)，重用粒度涵蓋設(shè)計級、體系結(jié)構(gòu)級、構(gòu)件級。隨著整個生產(chǎn)線的成熟和完善，應(yīng)用領(lǐng)域的增多，不僅可以形成豐富的通用構(gòu)件庫，還可以形成功能強大且全面的面向領(lǐng)域的可復(fù)用構(gòu)件庫和構(gòu)架庫，并且這些構(gòu)件庫符合構(gòu)件/構(gòu)架的接口規(guī)范，可以采用黑盒或白盒的使用方式，滿足構(gòu)件開放性的要求。

按照圖2的軟件生產(chǎn)線形式進行開發(fā)，就可以采用流水線作業(yè)開發(fā)的方式。通用構(gòu)件生產(chǎn)線可以在任何時候開展，其生產(chǎn)的通用構(gòu)件可以為定義生產(chǎn)線等所有其他生產(chǎn)線所用。其次是開展定義生產(chǎn)線的相關(guān)工作，在確定部分產(chǎn)品/系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，作為后續(xù)生產(chǎn)線開展的條件。之后，同時展開顯示生產(chǎn)線和實現(xiàn)生產(chǎn)線的活動，在此中獲得的經(jīng)驗與知識是開發(fā)領(lǐng)域構(gòu)件的基礎(chǔ)。最后是進行領(lǐng)域構(gòu)件生產(chǎn)線中領(lǐng)域構(gòu)件的開發(fā)。5條生產(chǎn)線前后呼應(yīng)，渾然一體，從而形成一種“供應(yīng)鏈?zhǔn)健钡牟⑿?、循環(huán)軟件生產(chǎn)模式。

在該軟件生產(chǎn)線中，軟件開人員被劃分為五類：通用構(gòu)件生產(chǎn)者，關(guān)注通用構(gòu)件的開發(fā)；需求定義者，側(cè)重于產(chǎn)品/系統(tǒng)的需求、顯示、實現(xiàn)的定義和描述；顯示定制者，著重于產(chǎn)品/系統(tǒng)的展現(xiàn)和定制；功能實現(xiàn)者，負責(zé)產(chǎn)品/系統(tǒng)具體功能和業(yè)務(wù)流程的實現(xiàn)；領(lǐng)域構(gòu)件開發(fā)者，則將領(lǐng)域應(yīng)用的共性抽象出來，形成領(lǐng)域構(gòu)件/架構(gòu)庫。五類開發(fā)人員互相合作又各司其職，通過對整個生產(chǎn)線的管理，改變了以前把開發(fā)人員和軟件捆綁在一起所帶來的風(fēng)險。企業(yè)的軟件人才結(jié)構(gòu)也更加趨于合理，既有利于企業(yè)員工的自身發(fā)展空間的擴大，也有利于企業(yè)的管理，能夠較好地促進軟件生產(chǎn)的工程化和工業(yè)化。

4相關(guān)工作

關(guān)于軟件生產(chǎn)線，國外的相關(guān)研究在文獻[3]及相關(guān)的參考文獻中有比較詳細的論述。而國內(nèi)的研究，最為典型的是青鳥工程以及青鳥軟件生產(chǎn)線的研究和實踐，其目的是為了促進軟件產(chǎn)業(yè)的合理分工，形成構(gòu)件生產(chǎn)業(yè)、集成組裝業(yè)和服務(wù)業(yè)。在青鳥軟件生產(chǎn)線中，將商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)劃分為界面表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層。軟件的生產(chǎn)過程劃分為三類不同的生產(chǎn)車間，即應(yīng)用構(gòu)架生產(chǎn)車間、構(gòu)件生產(chǎn)車間和基于構(gòu)件、構(gòu)架復(fù)用的應(yīng)用集成（組裝）車間，從而形成軟件產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的合理分工，實現(xiàn)軟件的工業(yè)化生產(chǎn)。軟件開發(fā)人員被劃分成三類：構(gòu)件生產(chǎn)者、構(gòu)件庫管理者和構(gòu)件復(fù)用者。這三種角色所需完成的任務(wù)是不同的，構(gòu)件生產(chǎn)者負責(zé)構(gòu)件的生產(chǎn)、描述；構(gòu)件庫管理者負責(zé)構(gòu)件分類以及構(gòu)件庫的管理工作；而構(gòu)件復(fù)用者負責(zé)進行基于構(gòu)件的軟件開發(fā)，包括構(gòu)件查詢、構(gòu)件理解、適應(yīng)性修改、構(gòu)件組裝以及系統(tǒng)演化[3，4]。

另外，文獻5及其相關(guān)參考文獻所述的是“基于ABSBA的軟件生產(chǎn)線技術(shù)研究”，論述了Web Services在軟件生產(chǎn)線中的應(yīng)用，根據(jù)軟件生產(chǎn)線各階段的活動闡述如何將Web服務(wù)應(yīng)用于軟件生產(chǎn)線，并結(jié)合一個實際的軟件生產(chǎn)線系統(tǒng)SoftMaker討論Web服務(wù)的具體應(yīng)用。文獻6所述的“軟件自動化生產(chǎn)線”，使用全新的“組裝＋自動化”的思想理念，采用業(yè)務(wù)組件組裝技術(shù)，以業(yè)務(wù)流程為中心，在流程引擎的驅(qū)動下，完成代碼的自動生成，實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

獲國家科技進步二等獎的基礎(chǔ)設(shè)施信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)生產(chǎn)平臺技術(shù)提出了“面向領(lǐng)域應(yīng)用的大型應(yīng)用軟件生產(chǎn)線”的軟件開發(fā)方法，并應(yīng)用該方法首次在國內(nèi)建立了面向基礎(chǔ)設(shè)施信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)建設(shè)的軟件生產(chǎn)線。另外，市面上的軟件生產(chǎn)線還有北航大用軟件生產(chǎn)線、科諾軟件開發(fā)自動化生產(chǎn)線等。

本文提出的一種基于DDR體系結(jié)構(gòu)模式的軟件生產(chǎn)線開發(fā)模式，已經(jīng)實現(xiàn)通用構(gòu)件生產(chǎn)線中的數(shù)據(jù)庫訪問構(gòu)件庫（支持ODBC、ORACLE、并行數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫接口）、權(quán)限控制構(gòu)件庫、文檔生成構(gòu)件庫（支持TXT、RTF、DOC、XLS等文檔的格式）及通用數(shù)據(jù)處理構(gòu)件庫（部分）。而領(lǐng)域構(gòu)件庫生產(chǎn)線則實現(xiàn)了與網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)庫相關(guān)的數(shù)據(jù)處理構(gòu)件庫、工作流構(gòu)件庫。該軟件生產(chǎn)線已經(jīng)成功地應(yīng)用于體育（學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)）及網(wǎng)絡(luò)安全等相關(guān)領(lǐng)域的基于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件的開發(fā)與應(yīng)用。

5進一步討論

我國亟需改革軟件生產(chǎn)線的小作坊形式和軟件企業(yè)人才結(jié)構(gòu)模式。要發(fā)展面向應(yīng)用、實現(xiàn)一體化，面向個人、體現(xiàn)個性化的系統(tǒng)和產(chǎn)品。軟件技術(shù)的總體發(fā)展趨勢可歸結(jié)為：軟件平臺網(wǎng)絡(luò)化、方法對象化、系統(tǒng)構(gòu)件化、產(chǎn)品家族化、開發(fā)工程化、過程規(guī)范化、生產(chǎn)規(guī)?；⒏偁巼H化[1]。

通過將DDR體系結(jié)構(gòu)模式軟件化并結(jié)合行業(yè)，可以實現(xiàn)行業(yè)通用的軟件生產(chǎn)線，作為行業(yè)軟件開發(fā)平臺。進一步，將該軟件生產(chǎn)線應(yīng)用到行業(yè)專用領(lǐng)域，可以實現(xiàn)行業(yè)專用的領(lǐng)域軟件生產(chǎn)平臺，作為行業(yè)專用領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施。通過領(lǐng)域軟件生產(chǎn)平臺，徹底改變傳統(tǒng)軟件生產(chǎn)的遲滯缺陷和被動的局面，由原來的軟件技術(shù)人員滯后地生產(chǎn)軟件產(chǎn)品變成了由領(lǐng)域工作人員即時地生產(chǎn)相應(yīng)的領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)。

這種軟件產(chǎn)品的全新生產(chǎn)方式，是面向領(lǐng)域工作人員、面向流程的安全的、動態(tài)的系統(tǒng)，是一種能快速生產(chǎn)、快速交付、快速實施并能將這一切快速復(fù)制的軟件生產(chǎn)線及領(lǐng)域軟件生產(chǎn)平臺，通過它可以組裝、生產(chǎn)產(chǎn)品，滿足“規(guī)模定制，隨需而變”的生產(chǎn)需求。這種軟件生產(chǎn)方式不僅具備可再生產(chǎn)能力高，而且具有良好的可維護性、可擴展性與可移植性，其生產(chǎn)的軟件產(chǎn)品的抽象化、集成化和復(fù)用程度更高和更好。更為重要的是，新的軟件生產(chǎn)模式徹底改變了傳統(tǒng)的軟件生產(chǎn)方式，在很大程度上降低了軟件產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)難度，使之產(chǎn)業(yè)化程度大大提高，既解放了產(chǎn)品、解放了系統(tǒng)集成商更解放了用戶。

參考文獻

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收稿時間：2007-2-1

作者簡介：周艷明（1971-），男，電子科技大學(xué)中山學(xué)院高級工程師

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