陳杜英，劉韶濤

（華僑大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 廈門 361021）

面向復(fù)用的軟構(gòu)件信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳杜英，劉韶濤

（華僑大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 廈門 361021）

基于軟件體系結(jié)構(gòu)，從需求分析出發(fā)，討論適合此系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決策，分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)面向復(fù)用的軟構(gòu)件信息系統(tǒng).該系統(tǒng)能使管理人員有效地組織和管理各類軟構(gòu)件實(shí)體和相關(guān)角色信息等，開發(fā)者可以在此高效檢索到需要的軟構(gòu)件，構(gòu)件生產(chǎn)廠商可以方便提交自己生產(chǎn)的構(gòu)件，有效管理軟構(gòu)件以提高軟件開發(fā)效率.

軟構(gòu)件；信息系統(tǒng)；軟件體系結(jié)構(gòu)；Wright語言；復(fù)用技術(shù)

軟件復(fù)用技術(shù)是解決軟件危機(jī)的有效途徑，而軟構(gòu)件技術(shù)是實(shí)現(xiàn)成功軟件復(fù)用的關(guān)鍵因素之一［1］.為了提高軟件復(fù)用的效率，需要有效的組織和管理軟構(gòu)件.軟構(gòu)件信息系統(tǒng)能有效地組織和管理大量的可復(fù)用軟構(gòu)件，并提供相應(yīng)的工具，支持在軟件開發(fā)過程中方便的查詢、理解、選取和使用軟構(gòu)件，使基于軟構(gòu)件復(fù)用的軟件開發(fā)成為現(xiàn)實(shí).軟件體系結(jié)構(gòu)描述語言Wright語言是美國卡耐基梅隆大學(xué)的R.Allen和D.Garlan提出的一種高級(jí)分布式學(xué)習(xí)（ADL），它為體系結(jié)構(gòu)中的連接提供了形式化基礎(chǔ)［2］.Wright語言的主要特點(diǎn)是，對(duì)體系結(jié)構(gòu)和抽象行為的精確描述，定義體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的能力，以及一組對(duì)體系結(jié)構(gòu)描述進(jìn)行一致性和完整性的檢查.體系結(jié)構(gòu)描述通過構(gòu)件、連接件，以及他們之間的組合來描述，抽象行為通過構(gòu)件的行為和連接件的膠水來描述.本文結(jié)合軟件體系結(jié)構(gòu)策略，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種具有復(fù)用價(jià)值的軟構(gòu)件信息系統(tǒng).

1 軟件體系結(jié)構(gòu)級(jí)別的設(shè)計(jì)策略［3］

其中：di是設(shè)計(jì)空間的維度，是對(duì)系統(tǒng)某一特性或設(shè)計(jì)決策的描述，di中枚舉出的可能方法稱為范疇.

在面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì)過程中，使用3個(gè)空間意味著設(shè)計(jì)過程將從一個(gè)空間映射到另一個(gè)空間，從需求分析到體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)再到系統(tǒng)設(shè)計(jì).該過程執(zhí)行從需求到設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的提煉.功能設(shè)計(jì)空間關(guān)注需求，尤其是那些功能屬性.體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間可以用體系結(jié)構(gòu)描述方法進(jìn)行維度的度量，如構(gòu)件、連接件、配置、體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格與模式等.系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)注更多的細(xì)節(jié)，包括構(gòu)件與連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵算法.

2 需求分析

將系統(tǒng)中的參與者分為用戶和管理員兩類，其用例圖如圖1所示.用戶包括客戶、軟構(gòu)件供應(yīng)商和客戶端用戶.客戶需要實(shí)現(xiàn)的功能，有輸入信息登陸系統(tǒng)、輸入檢索內(nèi)容返回相應(yīng)的檢索結(jié)果、對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行處理，當(dāng)未檢索到所需要構(gòu)件時(shí)，可以發(fā)布生成新軟構(gòu)件請(qǐng)求.軟構(gòu)件供應(yīng)商端用戶提供的功能，主要有登錄系統(tǒng)、提交構(gòu)件、查看構(gòu)件發(fā)布信息.管理員的任務(wù)包括軟構(gòu)件管理、軟構(gòu)件入庫管理、軟構(gòu)件信息管理、角色管理、軟構(gòu)件信息發(fā)布平臺(tái)管理、軟構(gòu)件評(píng)價(jià)管理.

圖1 系統(tǒng)參與者用例圖Fig.1 Use case diagram of participants in the system

3 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體結(jié)構(gòu)

該軟件項(xiàng)目采用的是典型的3層B／S模型的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示.該模型在邏輯上將應(yīng)用功能分為3層：表示層、功能層、數(shù)據(jù)層.1）表示層 .對(duì)應(yīng)上面的用戶端的顯示，主要通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)用戶端的顯示，完成用戶的請(qǐng)求操作.2）功能層 .對(duì)應(yīng)代理層，完成客戶請(qǐng)求的功能實(shí)現(xiàn).3）數(shù)據(jù)層 .主要是軟構(gòu)件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，由管理員進(jìn)行維護(hù).在體系結(jié)構(gòu)階段，將整個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)子系統(tǒng)：用戶端子系統(tǒng)、代理層子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)層子系統(tǒng).

3.2 用戶端

用戶端表示層子系統(tǒng)，關(guān)注表現(xiàn)層功能，供用戶使用 .用戶端的體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含7個(gè)主要構(gòu)件：

1）界面，負(fù)責(zé)用戶端界面的構(gòu)建與顯示；

2）查詢，負(fù)責(zé)提取客戶輸入的查詢構(gòu)件的信息；

3）提取，負(fù)責(zé)獲取客戶輸入的需要提取的構(gòu)件信息；

4）發(fā)布，負(fù)責(zé)為客戶填寫需要生成的新構(gòu)件的內(nèi)容，以及為供應(yīng)商提供當(dāng)前存在的需要的新構(gòu)件發(fā)布信息；

5）評(píng)估，負(fù)責(zé)處理客戶的評(píng)價(jià)構(gòu)件信息的輸入；

6）提交，負(fù)責(zé)處理供應(yīng)商的提交構(gòu)件處理；

7）構(gòu)件存儲(chǔ)中心，負(fù)責(zé)用戶端與外面的數(shù)據(jù)通信 .在這里，后臺(tái)構(gòu)件存儲(chǔ)中心采取兩個(gè)獨(dú)立的線程進(jìn)行處理，以存放接收的消息和存放將要發(fā)送的消息.

圖2 軟構(gòu)件信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Architecture diagram of software component information system

圖3 用戶端的體系結(jié)構(gòu)Fig.3 Architecture of client

用戶端體系結(jié)構(gòu)支持6個(gè)過程：生成靈活的用戶接口、查詢構(gòu)件、提取構(gòu)件、評(píng)價(jià)構(gòu)件、處理發(fā)布構(gòu)件信息和提交構(gòu)件.用戶端接口依如下步驟生成：用戶輸入登錄信息，通過驗(yàn)證，登錄系統(tǒng)，依據(jù)用戶角色的不同，分為客戶和供應(yīng)商兩種角色，分別返回相應(yīng)角色登錄成功后的界面.

3.3 代理層子系統(tǒng)

主要負(fù)責(zé)處理用戶的請(qǐng)求，向數(shù)據(jù)層子系統(tǒng)傳送請(qǐng)求，并將從數(shù)據(jù)層子系統(tǒng)返回的結(jié)果傳送給用戶端 .代理層構(gòu)件負(fù)責(zé)用戶對(duì)象的建立、處理用戶消息并給出反饋.它有3個(gè)端口：Reg，Send和Recv.Reg負(fù)責(zé)用戶注冊(cè)與注銷，Send與Recv是負(fù)責(zé)消息交互的端口.代理層有5個(gè)頂層構(gòu)件：處理中心、查詢與提取代理、提交代理、評(píng)估代理與發(fā)布代理.其中：處理中心是由構(gòu)件存儲(chǔ)中心構(gòu)件、代理管理系統(tǒng)與目錄功能組成的.代理層的體系結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示.

圖4 代理層的體系結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Architecture of the agent layer

3.4 數(shù)據(jù)層子系統(tǒng)

主要負(fù)責(zé)處理SCISPAP端的消息請(qǐng)求，軟構(gòu)件相關(guān)信息的管理，維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行.數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)軟構(gòu)件信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，由管理員進(jìn)行操作，包括軟構(gòu)件用戶的角色管理、軟構(gòu)件的入庫管理、軟構(gòu)件的基本信息維護(hù)管理、軟構(gòu)件發(fā)布信息管理、軟構(gòu)件評(píng)價(jià)管理.這些管理都將使得軟構(gòu)件數(shù)據(jù)庫中心受到相應(yīng)的影響，從而改變數(shù)據(jù)庫中心數(shù)據(jù).圖5為數(shù)據(jù)層的體系結(jié)構(gòu).

圖5 數(shù)據(jù)層的體系結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Architecture of the data layer

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于管理軟構(gòu)件的信息系統(tǒng)，必須具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，滿足使用方便、操作靈活和安全性好等特點(diǎn).系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下6個(gè)目標(biāo)：1）搭建網(wǎng)絡(luò)軟構(gòu)件信息系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進(jìn)行大量構(gòu)件的存儲(chǔ)和管理操作，并保證安全性；2）提供軟構(gòu)件信息的高效提交、檢索和提取等操作；3）提供為構(gòu)件評(píng)價(jià)管理功能；4）提供構(gòu)件信息發(fā)布有效管理；5）可以進(jìn)行日志管理操作，方便事后查看；6）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定高效安全.

將體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為實(shí)現(xiàn)相關(guān)模型，使用Wright語言來描述構(gòu)件間消息傳遞關(guān)系及其空間分布，揭示構(gòu)件之間的交互過程［4］.以客戶查詢軟構(gòu)件和供應(yīng)商提交構(gòu)件為例，用戶與系統(tǒng)的交互流程：

1）客戶向系統(tǒng)發(fā)送查詢構(gòu)件的請(qǐng)求→系統(tǒng)向構(gòu)件存儲(chǔ)中心發(fā)起查詢的請(qǐng)求→構(gòu)件存儲(chǔ)中心返回查詢結(jié)果給系統(tǒng)→系統(tǒng)返回查詢結(jié)果或查詢失敗信息；

2）供應(yīng)商向系統(tǒng)發(fā)送提交構(gòu)件的請(qǐng)求→系統(tǒng)向構(gòu)件管理者發(fā)送提交構(gòu)件的請(qǐng)求→構(gòu)件處于審核狀態(tài)→構(gòu)件管理者審核提交構(gòu)件→審核成功后則將構(gòu)件錄入構(gòu)件存儲(chǔ)中心→構(gòu)件存儲(chǔ)中心返回結(jié)果給系統(tǒng)→系統(tǒng)將結(jié)果返回給管理者→管理者將結(jié)果返回給系統(tǒng)→系統(tǒng)提交成功或?qū)徍耸?，管理者通知系統(tǒng)提交失敗，系統(tǒng)將處理返回提交成功或失敗結(jié)果.

使用Wright語言，描述以上2個(gè)交互過程［5］.

∥客戶發(fā)送查詢消息，系統(tǒng)接收此消息，構(gòu)件存儲(chǔ)中心接收系統(tǒng)查詢消息，構(gòu)件存儲(chǔ)中心再返回結(jié)果

∥供應(yīng)商發(fā)送提交消息，系統(tǒng)接收此消息，構(gòu)件管理中心接收系統(tǒng)消息，構(gòu)件管理中心再返回處理結(jié)果

∥系統(tǒng)接收提交構(gòu)件消息，觸發(fā)審核處理，審核處理完，向構(gòu)件存儲(chǔ)中心發(fā)起處理結(jié)構(gòu)，構(gòu)件存儲(chǔ)中心將返回結(jié)果，系統(tǒng)將處理完發(fā)送審核處理結(jié)果.

5 結(jié)束語

基于構(gòu)件的軟件開發(fā)是一種高效的軟件重用技術(shù)，通過結(jié)合軟件體系結(jié)構(gòu)技術(shù)，研究了軟件體系結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)方案.該設(shè)計(jì)行為被抽象成設(shè)計(jì)空間，把它分為功能設(shè)計(jì)空間、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間與系統(tǒng)設(shè)計(jì)空間.這是SADPBA的核心概念，即以體系結(jié)構(gòu)為中心的設(shè)計(jì)過程.然而，原型軟構(gòu)件信息系統(tǒng)仍存在一些問題，下一步工作主要是進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能，努力提高系統(tǒng)的查全率、查準(zhǔn)率，以及提高系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)考慮人工智能方法改進(jìn)軟構(gòu)件的檢索效率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)檢索的能力.

［1］彭博，王晉，李亞芬.面向 Web領(lǐng)域的構(gòu)件庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，2009（20）：1－3.

［2］馮沖，江賀，馮靜芳.軟件體系結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐［M］.北京：人民郵電出版社，2004：32－36.

［3］覃征，邢劍寬，董金春，等.軟件體系結(jié)構(gòu)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008：139－140，148－153.

［4］張友生，李雄.軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實(shí)踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009：112.

［5］王燁.UML與 WRIGHTADL在企業(yè)設(shè)備管理系統(tǒng)中得應(yīng)用［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2006：41－45

Design and Implementation of Software Component Information System Oriented Reuse

CHEN Du－ying，LIU Shao－tao

（College of Computer Science and Technology，Huaqiao University，Xiamen 361021，China）

A software architecture suitable for the information system is discussed，the implementing procedures of the system design are analyzed based on software architecture and requirement analysis of the system and a software components information system oriented reuse designed and implemented.The system can facilitate the managers to effectively organize and manage all kinds of software components，its related roles′information，and can help the developers effectively retrieve the components they need，can facilitate the providers of components to submit the components they developed and can effectively manage software components to improve the efficiency of software development.

software component；information system；software architecture；Wright language；reuse technology

陳志賢 英文審校：吳逢鐵）

TP 311.52

A

1000－5013（2012）03－0269－06

2011－11－12

劉韶濤（1969－），男，副教授，主要從事軟件體系結(jié)構(gòu)與軟件復(fù)用的研究.E－mail：shaotaol＠hqu.edu.cn.

國務(wù)院僑辦科研基金資助項(xiàng)目（09QZR02）