基于构件复用技术组态模型及平台探讨

软件构件从概念提出到现在业界形成一定的共鸣,经历了几十年的演化;与计算机硬件技术相比,进展缓慢。计算机硬件固然十分复杂,但建立在技术复用思想基础之上的开放性、标准化技术体系,实现了技术的不断有效积累和开放竞争的市场,进而形成了以高效率为基本特征的现代化成熟生产产业。而软件产业却面临着高失败率、很少按时交付,经常超出预算成本等危机,形成投入高、风险高却不一定能产出高的产业特征。如何鉴戒硬件技术以及其它行业发展的成功经验,以复用为手段,以提高软件生产力为目标的软件构件技术是需要密切关注的研究课题。基于构件复用技术的关键问题有:构件的抽取、设计与实现、构件的集成与组装及其运行支撑平台。本文针对这些关键问题侧重于实际应用进行研究和探讨,取得了以下研究成果:1、在讨论传统软件开发方法及软件构件技术复用现状的基础上,鉴戒产业控制自动化领域的组态概念,提出了一种构件化可重构软件系统组态模型(ComponentBasedReconstructiveSoftwareConfigurationModel,CBRSCM),阐述了其机理及其软件开发过程。其含义是:在一定的软件体系结构基础上,用系统的宏观逻辑组态描述联结实现系统具体功能的软件构件,组装成完整的应用软件系统。该模型具有如下特点:①构件化大大加快了应用系统开发的速度和效率;②逻辑和实现的分离明显改善应用软件系统的灵活性和可重构性;③系统逻辑组态描述能始终保持应用软件系统应用和需求的一致性。2、鉴戒操纵系统的微内核思想设计了一个面向中小学信息管理领域的信息系统组态平台(ConfigurationPlatformofInformationSystem,CPIS),并实现了其原型系统。信息系统组态平台主要由主体框架MF(MainFrame)、可复用构件库系统RCLs(ReusableComponentLibrarysystem)、图形组态界面GCI(GraphicConfigurationInterface)、工程管理PM(ProjectManagement)、工程上传PU(ProjectUpload)5部分组成。结合页面组态、页面编译转换、数据库组态等功能模块阐述了其组态机理;在COM/DCOM构件对象复用模型基础上设计了一种适用于该信息系统组态平台中构件动态组合的业务构件模型,建立了构造适用于该信息系统组态平台的构件标准。信息系统组态平台的实现为基于构件的特定领域应用系统组装建立了支撑平台。该平台具有直接面向终极用户、操纵简便、高效快捷、易扩展和个性化组态等特点,并通过了由教育部电化教育办公室组织的专家鉴定会。目前,使用该信息系统组态平台可以针对中小学校园信息管理系统进行有效的组态开发。3、给出了一种基于UML(UnifiedModelLanguage)的特定领域构件抽取方法(UML-basedAbstractionMethodofComponentforSpecificDomain,UAMCSD)。它基于构件复用技术的组态模型及平台研究是在获取领域需求的基础上,通过从UML视图到领域模型的两次映射来抽取可复用构件;它首先将统一建模语言中体现静态建模、动态建模的用例图、类图、行为图、活动图等一系列连续的可视化建模视图引入到领域工程中,使它们分别映射领域的需求视图、结构视图、行为视图和实现视图,进而映射为领域分析模型、领域设计模型、领域实现模型,从而对特定领域分析抽取可复用构件。基于UML的特定领域构件抽取,有机地将面向构件的思想和领域建模联系起来,充分调动uML的多视点建模机制,从不同应用层次和不同角度对领域进行分析、设计和实现,从而建立灵活、便于扩充的领域模型。4、在领域构件设计实现的基础上,提出了人工智能框架知识表示的构件描述力-法,解决构件描述、分类、检索等构件复用关键性问题;利用框架表示的推理特性,建立了基于规则推理和功能粒度的构件搜索匹配算法,提高了构件搜索效率和正确性。并设计了存储和分类管理软件构件的可复用构件库系统,它采用RDMS来存储构件的说明描述部分,用文件系统来存储构件的实体部分,两者之间通过一种映射建立链接;这样既保存了RDMS的高效查询特性,又保存了文件系统的存储灵活性5、结合组态开发实例,提出了面向客户的软件组态开发模式(SoftwareoevelopmentPattemforeustomer一odentedConnguration,SDpCOC)。它是在系统思想的指导下,综合运用领域工程、基于构件的软件工程等先进软件技术、鉴戒并行工程及组态概念,依靠从软件产品到软件过程的全面优化,实现缩短开发时间、降低开发成本、满足用户个性化需求的目标。与其它开发方法相比,面向客户的软件组态开发模式更重视基础工作和标准化工作,更注重软件开发技术与软件开发过程管理的紧密结合。它具有如下特点:①缩短产品开发周期,以实现快速响应;②直接面向终极用户,始终保持软件应用和需求的一致性;③提高开发规模,降低开发成本,以实现规模经济;④满足用户个性化需求,以实现范围经济。关键词:信息系统、组态模型、软件构件、软件体系结构、领域工程、应用工程组态平台、软件组态开发模式、构件库、框架表示、构件检索【关键词】：信息系统组态模型软件构件软件体系结构领域工程应用工程组态平台软件组态开发模式构件库框架表示构件检索
【论文提纲】：第一章绪论12-321．1论文选题的依据12-131．2软件复用概述13-141．3软件构件技术14-231．3．1构件认知过程14-151．3．2构件表示和检索15-171．3．3构件组装技术17-231．4软件体系结构23-261．5领域工程与应用工程26-281．6当前构件技术研究的主要特征及其关键问题28-301．7本文主要研究内容及结构安排30-32第二章构件化可重构软件系统组态模型32-502．1软件开发模式演进32-342．2工控领域的组态软件34-352．3构件化可重构软件系统组态模型35-452．3．1组态概念的引入35-372．3．2构件化可重构软件系统组态模型建立37-392．3．3软件体系结构描述39-402．3．4构件描述40-432．3．5系统逻辑组态描述43-452．3．6CBRSCM可重构特性452．4基于构件化可重构软件系统组态模型的软件开发过程45-462．5构件化可重构软件系统组态模型特性对比分析46-492．5．1与当前自动化领域的组态软件对比46-472．5．2与传统软件开发方法对比47-482．5．3与当前构件组装技术对比48-492．6小结49-50第三章信息系统组态平台设计与实现50-723．1引言50-513．2信息系统组态平台设计51-563．2．1组态效果分析51-523．2．2信息系统组态平台框架结构设计52-533．2．3主体框架533．2．4可复用构件库系统53-543．2．5图形组态界面54-553．2．6工程管理55-563．2．7工程上传563．3信息系统组态平台原型系统实现56-673．3．1用户操纵界面组态57-593．3．2数据库组态59-623．3．3系统编译62-643．3．4信息系统组态平台功能及应用范围64-653．3．5信息系统组态平台功能演示65-673．4业务构件模型设计67-703．4．1COM/DCOM/COM 构件技术及其接口67-683．4．2包容和聚合重用模型68-693．4．3业务构件模型设计69-703．5信息系统组态平台特性分析70-713．6小结71-72第四章基于UML的领域构件设计及构件库系统72-984．1基于UML的领域构件设计72-834．1．1统一建模语言简述72-734．1．2基于UML的领域工程过程73-744．1．3库存领域需求模型抽象74-754．1．4基于UML的领域分析模型75-784．1．5基于UML的领域设计模型78-824．1．6基于UML的领域实现模型824．1．7基于UML的领域构件抽取方法总结82-834．2基于COM/DCOM的构件实例实现83-854．3可复用构件库系统85-964．3．1可复用构件的框架表示85-864．3．2构件的分类存储管理86-884．3．3构件搜索与匹配88-954．3．3．1构件框架关系模型建立88-894．3．3．2构件搜索匹配策略89-904．3．3．3构件搜索匹配规则90-914．3．3．4构件匹配度确定91-924．3．3．5构件搜索匹配算法92-944．3．3．6构件搜索匹配实例94-954．3．3．7基于框架表示的可复用构件搜索匹配特点954．3．4构件库管理系统设计95-964．4小结96-98第五章实例应用——面向客户的软件组态开发98-1105．1中小学信息管理系统组态开发实例98-1045．1．1组态开发过程98-1005．1．2组态开发应用效果100-1035．1．3组态开发个性化特征总结103-1045．2面向客户的软件组态开发模式104-1095．2．1面向客户的软件组态开发双工成过程模型105-1065．2．2面向客户的软件产品族106-1085．2．3面向客户的软件组态开发产品集成过程模型108-1095．3小结109-110第六章总结与展望110-1136．1全文总结110-1116．2进一步的研究展望111-113创新点摘要113-114参考文献114-121附录121-126附录1作者攻读博士学位期间发表的论文121附录2作者攻读博士学位期间参加的科研项目121附录3作者攻读博士学位期间获奖情况121-122附录4编译指令库部分代码122-126致谢126-127