基于构件复用技术的组态模型及平台研究

论文题目: 基于构件复用技术的组态模型及平台研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 管理科学与工程

作者: 李朝辉

导师: 邓贵仕

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

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 软件构件从概念提出到现在业界形成一定的共识,经历了几十年的演化;与计算机硬件技术相比,进展缓慢。计算机硬件虽然十分复杂,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工业。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。如何借鉴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,借鉴工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(ComponentBased Reconstructive Software Configuration Model,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,定制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、借鉴操作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(Configuration Platform of Information System,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(Main Frame)、可复用构件库系统RCLs(Reusable Component Library system)、图形组态界面GCI(Graphic ConfigurationInterface)、工程管理PM(Project Management)、工程上传PU(Project Upload)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最终用户、操作简便、高效快捷、易扩展和个性化组态定制等特点,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定制开发。3、给出了一种基于UML(Unified Model Language)的特定领域构件抽取方法(UML-based Abstraction Method of Component for Specific Domain,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准确性。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;这样既保留了RDMS的高效查询特性,又保留了文件系统的存储灵活性 5、结合组态定制开发实例,提出了面向客户定制的软件组态开发模式(Softwareoevelopment Pattem for eustomer一odented Connguration,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、借鉴并行工程及组态概念,依赖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,面向客户定制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直接面向最终用户,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

论文目录:

第一章绪论

1．1 论文选题的依据

1．2 软件复用概述

1．3 软件构件技术

1．3．1 构件认知过程

1．3．2 构件表示和检索

1．3．3 构件组装技术

1．4 软件体系结构

1．5 领域工程与应用工程

1．6 当前构件技术研究的主要特征及其关键问题

1．7 本文主要研究内容及结构安排

第二章构件化可重构软件系统组态模型

2．1 软件开发模式演进

2．2 工控领域的组态软件

2．3 构件化可重构软件系统组态模型

2．3．1 组态概念的引入

2．3．2 构件化可重构软件系统组态模型建立

2．3．3 软件体系结构描述

2．3．4 构件描述

2．3．5 系统逻辑组态描述

2．3．6 CBRSCM可重构特性

2．4 基于构件化可重构软件系统组态模型的软件开发过程

2．5 构件化可重构软件系统组态模型特性对比分析

2．5．1 与当前自动化领域的组态软件对比

2．5．2 与传统软件开发方法对比

2．5．3 与当前构件组装技术对比

2．6 小结

第三章信息系统组态平台设计与实现

3．1 引言

3．2 信息系统组态平台设计

3．2．1 组态效果分析

3．2．2 信息系统组态平台框架结构设计

3．2．3 主体框架

3．2．4 可复用构件库系统

3．2．5 图形组态界面

3．2．6 工程管理

3．2．7 工程上传

3．3 信息系统组态平台原型系统实现

3．3．1 用户操作界面组态

3．3．2 数据库组态

3．3．3 系统编译

3．3．4 信息系统组态平台功能及应用范围

3．3．5 信息系统组态平台功能演示

3．4 业务构件模型设计

3．4．1 COM/DCOM/COM+构件技术及其接口

3．4．2 包容和聚合重用模型

3．4．3 业务构件模型设计

3．5 信息系统组态平台特性分析

3．6 小结

第四章基于 UML的领域构件设计及构件库系统

4．1 基于UML的领域构件设计

4．1．1 统一建模语言简述

4．1．2 基于 UML的领域工程过程

4．1．3 库存领域需求模型抽象

4．1．4 基于UML的领域分析模型

4．1．5 基于UML的领域设计模型

4．1．6 基于UML的领域实现模型

4．1．7 基于UML的领域构件抽取方法总结

4．2 基于COM/DCOM的构件实例实现

4．3 可复用构件库系统

4．3．1 可复用构件的框架表示

4．3．2 构件的分类存储管理

4．3．3 构件搜索与匹配

4．3．3．1 构件框架关系模型建立

4．3．3．2 构件搜索匹配策略

4．3．3．3 构件搜索匹配规则

4．3．3．4 构件匹配度确定

4．3．3．5 构件搜索匹配算法

4．3．3．6 构件搜索匹配实例

4．3．3．7 基于框架表示的可复用构件搜索匹配特点

4．3．4 构件库管理系统设计

4．4 小结

第五章实例应用——面向客户定制的软件组态开发

5．1 中小学信息管理系统组态定制开发实例

5．1．1 组态定制开发过程

5．1．2 组态定制开发应用效果

5．1．3 组态定制开发个性化特征总结

5．2 面向客户定制的软件组态开发模式

5．2．1 面向客户定制的软件组态开发双工成过程模型

5．2．2 面向客户定制的软件产品族

5．2．3 面向客户定制的软件组态开发产品集成过程模型

5．3 小结

第六章总结与展望

6．1 全文总结

6．2 进一步的研究展望

创新点摘要

参考文献

附录

附录1 作者攻读博士学位期间发表的论文

附录2 作者攻读博士学位期间参加的科研项目

附录3 作者攻读博士学位期间获奖情况

附录4 编译指令库部分代码

致谢

发布时间: 2005-07-04

基于构件复用技术的组态模型及平台研究

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