淺析軟件復(fù)用技術(shù)

摘要：軟件復(fù)用是將已有的軟件及其有效成分用于構(gòu)造新的軟件或系統(tǒng)軟件，是提高軟件質(zhì)量和生產(chǎn)效率的的基本途徑。本文主要介紹軟件復(fù)用的基本概念、分類，軟件復(fù)用技術(shù)以及基于復(fù)用的軟件開發(fā)過程。

關(guān)鍵詞：軟件復(fù)用；軟件復(fù)用技術(shù)；基于復(fù)用的軟件開發(fā)過程

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)14-20940-02

1 軟件復(fù)用的概念

所謂軟件復(fù)用是指重復(fù)使用“為了復(fù)用目的而設(shè)計(jì)的軟件”的過程。而可復(fù)用軟件則是指為了復(fù)用目的而設(shè)計(jì)的軟件。軟件復(fù)用更強(qiáng)調(diào)的是復(fù)用的目的。它是一種系統(tǒng)化的方法，為了復(fù)用而進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了復(fù)用而開發(fā)。并且要有效地組織和管理這些復(fù)用產(chǎn)品。方便人們查找和使用。基于復(fù)用產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。由此可見。并非所有重復(fù)使用軟件的行為都是軟件復(fù)用過程。例如：重復(fù)使用“并非為了復(fù)用目的而設(shè)計(jì)的軟件”或在一個應(yīng)用系統(tǒng)的不同版本間重復(fù)使用代碼。這兩類行為都不屬于嚴(yán)格意義上的軟件復(fù)用。軟件復(fù)用一定要有積累。首先要為了復(fù)用目的設(shè)計(jì)很多的復(fù)用產(chǎn)品，有了一定的積累后才能進(jìn)行軟件復(fù)用。

2 軟件復(fù)用的分類

軟件復(fù)用就是將已有的軟件成分用于構(gòu)造新的軟件系統(tǒng)，它不僅僅是對程序的復(fù)用，它還包括對軟件生產(chǎn)過程中任何活動所產(chǎn)生的成品的復(fù)用。按抽象程度的高低，可以劃分為如下的復(fù)用級別：

2.1 代碼的復(fù)用

包括目標(biāo)代碼和源代碼的復(fù)用。當(dāng)前大部分編程語言的運(yùn)行支持系統(tǒng)都提供了連接、綁定等功能來支持目標(biāo)代碼的復(fù)用。源代碼的復(fù)用級別略高于目標(biāo)代碼的復(fù)用，程序員在編程時把一些代碼段復(fù)制到自己的程序中，但這樣往往會產(chǎn)生一些新舊代碼不匹配的錯誤。要想大規(guī)模的實(shí)現(xiàn)源程序的復(fù)用只有依靠含有大量可復(fù)用構(gòu)件的構(gòu)件庫。比如“對象鏈接及嵌入”(0LE)技術(shù)，既支持在源程序級定義構(gòu)件并用以構(gòu)造新的系統(tǒng)，又使這些構(gòu)件在目標(biāo)代碼的級別上仍然是一些獨(dú)立的可復(fù)用構(gòu)件，能夠在運(yùn)行時被靈活的重新組合為各種不同的應(yīng)用。

2.2 設(shè)計(jì)的復(fù)用

設(shè)計(jì)結(jié)果比源程序的抽象級別更高，因此它的復(fù)用受實(shí)現(xiàn)環(huán)境的影響較少，從而使可復(fù)用構(gòu)件被復(fù)用的機(jī)會更多，并且所需的修改更少。這種復(fù)用有三種途徑：第一種途徑是從現(xiàn)有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果中提取一些可復(fù)用的設(shè)計(jì)構(gòu)件，并把這些構(gòu)件應(yīng)用于新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第二種途徑是把一個現(xiàn)有系統(tǒng)的全部設(shè)計(jì)文檔在新的軟硬件平臺上重新實(shí)現(xiàn)，也就是把一個設(shè)計(jì)運(yùn)用于多個具體的實(shí)現(xiàn)；第三種途徑是獨(dú)立于任何具體的應(yīng)用，有計(jì)劃地開發(fā)一些可復(fù)用的設(shè)計(jì)構(gòu)件。

2.3 分析的復(fù)用

這是比設(shè)計(jì)結(jié)果更高級別的復(fù)用，可復(fù)用的分析構(gòu)件是針對問題域的某些事物或某些問題的抽象程度更高的解法，受設(shè)計(jì)技術(shù)及實(shí)現(xiàn)條件的影響很少，所以可復(fù)用的機(jī)會更大。復(fù)用的途徑也有三種：①從現(xiàn)有系統(tǒng)的分析結(jié)果中提取可復(fù)用構(gòu)件用于新系統(tǒng)的分析；②用一份完整的分析文檔作輸入產(chǎn)生針對不同軟硬件平臺和其它實(shí)現(xiàn)條件的多項(xiàng)設(shè)計(jì)；③獨(dú)立于具體應(yīng)用，專門開發(fā)一些可復(fù)用的分析構(gòu)件。

2.4 測試信息的復(fù)用

主要包括測試用例的復(fù)用和測試過程信息的復(fù)用。前者是把一個軟件的測試用例在新的軟件測試中使用，或者在軟件作出修改時在新的一輪測試中使用。后者是在測試過程中通過軟件工具自動地記錄測試的過程信息，包括測試員的每一個操作、輸入?yún)?shù)、測試用例及運(yùn)行環(huán)境等一切信息。這種復(fù)用的級別，不便和分析、設(shè)計(jì)、編程的復(fù)用級別作準(zhǔn)確的比較，因?yàn)楸粡?fù)用的不是同一事物的不同抽象層次，而是另一種信息，但從這些信息的形態(tài)看，大體處于與程序代碼相當(dāng)?shù)募墑e。由于軟件生產(chǎn)過程主要是正向過程，即大部分軟件的生產(chǎn)過程是使軟件產(chǎn)品從抽象級別較高的形態(tài)向抽象級別較低的形態(tài)演化，所以較高級別的復(fù)用容易帶動較低級別的復(fù)用，因而復(fù)用的級別越高，可得到的回報也越大，因此分析結(jié)果和設(shè)計(jì)結(jié)果在目前很受重視。

3 軟件復(fù)用技術(shù)

軟件復(fù)用技術(shù)可分為合成技術(shù)和生成技術(shù)兩大類：

3.1 合成技術(shù)

在合成技術(shù)中，構(gòu)件(Building blocks)是復(fù)用的基石。其軟件方法以抽象數(shù)據(jù)類型為理論基礎(chǔ)，借用了硬件中集成電路芯片的思想，即將功能細(xì)節(jié)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)隱藏封裝在構(gòu)件內(nèi)部，并有精心設(shè)計(jì)的接口。構(gòu)件在開發(fā)中就類似于芯片的使用，可組裝成更大的構(gòu)件。構(gòu)件是對某一函數(shù)、過程、子程序、數(shù)據(jù)類型、算法等可復(fù)用軟件成份的抽象，利用構(gòu)件構(gòu)造軟件系統(tǒng)，可提高生產(chǎn)率、縮短開發(fā)周期。構(gòu)件完全不需修改的情況只是一種理想的情形，在實(shí)際工作中，修改和增刪是難免的。構(gòu)件組合成更大的構(gòu)件的方式有三種：⑴連接：通常標(biāo)準(zhǔn)庫中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)是靠編譯和連接程序與其它模塊一并合成系統(tǒng)的。⑵ 消息傳遞和繼承：例如Smalltalk面向?qū)ο蟮某绦蚪Y(jié)構(gòu)體系，就是通過消息傳遞和繼承機(jī)制把對象與相關(guān)的其它對象類聯(lián)系起來合成一個系統(tǒng)的。⑶管道機(jī)制：例如UNIX中用管道(Pipe)連接Shell命令，使用前一命令的輸出作為后一命令的輸入，用管道機(jī)制把多個Shell命令連接在一起完成一個更復(fù)雜的功能。

3.2 生成技術(shù)

生成技術(shù)利用可復(fù)用的模式，通過生成程序產(chǎn)生一個新的程序或程序段，產(chǎn)生的程序即是模式的實(shí)例。可復(fù)用的模式分為：代碼模式和規(guī)則模式。前者的一個示例是應(yīng)用生成器，可復(fù)用的代碼模式就存在于生成器自身，通過特定的參數(shù)替換，生成抽象軟件模塊的具體實(shí)例。后者的一個示例是變換系統(tǒng)，它是變換規(guī)則的集合；在其變換方法中通常采用超高級的規(guī)格說明語言，形式化地給出軟件需求規(guī)格說明，利用程序變換系統(tǒng)，把用超高級規(guī)格說明語言編寫的程序轉(zhuǎn)化成某種可執(zhí)行語言的程序。此種超高級語言抽象能力高，邏輯性強(qiáng)，形式化好，便于軟件使用者維護(hù)。與構(gòu)件的復(fù)用相比，模式復(fù)用主要用于某些具體的應(yīng)用領(lǐng)域。一般說來，構(gòu)件的描述應(yīng)選用一種不依賴于具體機(jī)器、具體語言的較抽象的語言，否則會受機(jī)器和語言的限制而降低可復(fù)用性。例如，用某種高級語言編寫的構(gòu)件將受到該語言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)的限制，有時在其它語言中不易找到相應(yīng)的概念和結(jié)構(gòu)。另外，大批構(gòu)件必須用一個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。總之，構(gòu)件方法支持自底向上的軟件開發(fā)方法，相應(yīng)的構(gòu)件應(yīng)具有硬件獨(dú)立性、軟件獨(dú)立性、可讀性、可理解性、可修改性和正確性。而變換方法側(cè)重于程序的推導(dǎo)方式，推理規(guī)則，支持自頂向下的軟件開發(fā)技術(shù)；因其形式化程度高，抽象性強(qiáng)，一般軟件開發(fā)者不易掌握，在描述某些實(shí)際問題時也有困難；再者，經(jīng)過多次變換得到的可執(zhí)行程序的效率較低，對時間和存儲空間的需求較高，這都是需要解決的問題。在實(shí)際應(yīng)用中可將這兩種方法結(jié)合使用，取長補(bǔ)短，再吸收人工智能的研究成果，以知識庫為輔助工具，可促進(jìn)復(fù)用技術(shù)的成熟、拓展和深化。

4 基于復(fù)用的軟件開發(fā)過程

應(yīng)用系統(tǒng)的軟件復(fù)用由可復(fù)用資產(chǎn)的開發(fā)、管理、支持和復(fù)用四個過程組成。

4.1 可復(fù)用資產(chǎn)的開發(fā)

此開發(fā)過程要界定并提供可復(fù)用資產(chǎn)，以滿足應(yīng)用工程師的需要。可復(fù)用資產(chǎn)的來源可以是新開發(fā)的、再建設(shè)的、購置的。可復(fù)用資產(chǎn)有多種類型，如代碼、接口、體系結(jié)構(gòu)、測試、工具、規(guī)范等。此開發(fā)過程的活動包括：清理現(xiàn)有的應(yīng)用軟件和資產(chǎn)，列出其詳細(xì)清單，并進(jìn)行分析；進(jìn)行領(lǐng)域分析；體系結(jié)構(gòu)定義；評估應(yīng)用工程師的需求；進(jìn)行技術(shù)改革；可復(fù)用資產(chǎn)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試和打包等。

4.2 復(fù)用

復(fù)用過程是使用可復(fù)用資產(chǎn)來生產(chǎn)客戶合同應(yīng)用軟件的過程。此過程的活動包括：檢驗(yàn)領(lǐng)域模型；收集和分析最終用戶的需求；從可復(fù)用資產(chǎn)中挑選合適的構(gòu)件，并進(jìn)行必要的客戶化調(diào)節(jié)；設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可復(fù)用資產(chǎn)未覆蓋到的部分；組裝出完整的應(yīng)用軟件，對之進(jìn)行測試。

4.3 支持

支持過程的任務(wù)是全面支持可復(fù)用資產(chǎn)的獲取、管理、維護(hù)工作。此過程的活動包括：對所提供的可復(fù)用資產(chǎn)進(jìn)行確認(rèn)；對構(gòu)件庫進(jìn)行分類綴目；通告和分發(fā)可復(fù)用資產(chǎn)；提供必要的文檔；從應(yīng)用工程師收集反饋信息和缺陷報告。

4.4 管理

管理過程從事計(jì)劃、啟動、資源、跟蹤。并協(xié)調(diào)這幾個過程。管理過程的活動包括：對新資產(chǎn)的獲取工作優(yōu)先性排隊(duì)；安排其施工日程；分析其影響；解決有關(guān)的矛盾；進(jìn)行培訓(xùn)；進(jìn)行指揮。

5 結(jié)束語

使用成熟的軟件復(fù)用技術(shù)可以提高軟件開發(fā)效率，改善軟件質(zhì)量，縮短軟件開發(fā)周期，降低軟件開發(fā)成本，同時還可促進(jìn)軟件復(fù)用技術(shù)自身的進(jìn)一步發(fā)展與完善。

參考文獻(xiàn)：

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