构件的形式化描述及其组合研究

论文摘要

随着软件需求的不断增加,软件规模不断扩人、功能日趋复杂，传统的软件开发难以满足用户的需求，目前，基于构件的开发方法已经成为一个研究热点。通过构件的复用和组合来构建软件系统，可以显著缩短开发周期、提高软件生成效率、确保软件产品的质量。在基于构件的软件汁发中，构件库中的单个构件功能弱于用户需求，不能有效地实现用户的业务功能，需要通过构件交互组合来获得粒度更大，功能更强的系统构件。对此，本文首先对构件的形式化语义进行研究，然后在此基础上研究多个构件的交互组合技术首先，采用范畴论，给出了一个构件的形式语义描述，定义了构件之间的态射关系，提出了一个构件的范畴模型。把构件定义为由构件规约和构件实现组成的二元组集合，通过对构件中的接口、属性、功能及其结构特征的描述来定义构件规约，利用接口及属性间的映射关系来建立构件规约之间的态射，进而刻画出构件之间的关系。在此基础上，利用构件及其态射关系建立构件的范畴模型。其次，利用范畴运算，给出了构件之问的组合关系，利用范畴函子，构造出系统的体系结构。针对两个相互独立的构件，采用范畴论中的和运算，组合成个新的复合构件；针对带交互的两个构件组合方式，利用推出运算构造出复合构件。利用函子刻画了体系结构中表小层、业务逻辑层和数据访问层之间的逻辑关系，最终构造出软件系统的体系结构。最后，通过勘察设计项目管理信息系统的开发实例研究，表明基于范畴论语义的构件建模和组合的开发方法是的可行的。采用三层体系结构为软件开发框架，通过在不同抽象层上对基本功能构件进行组合，给出了包括合同管理员、项目管理员等五大角色功能模块的构件模型，最后利用构件范畴函子来映射体系结构上不同抽象层间的关系，最终实现了整个软件系统的构建。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 构件技术的研究现状
• 1.2.2 形式化方法的研究现状
• 1.2.3 范畴论的研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 构件的形式化建模
• 1.3.2 构件组合的实现
• 1.3.3 实例系统的实现
• 1.4 论文结构
• 第2章 构件的形式化描述
• 2.1 构件的背景知识
• 2.2 范畴论相关概念
• 2.3 构件的形式化语义描述
• 2.3.1 构件形式化定义
• 2.3.2 构件规约态射描述
• 2.4 基于范畴的构件形式化模型
• 2.4.1 构件范畴的形式化描述
• 2.4.2 构件的形式化建模
• 2.5 本章小结
• 第3章 构件组合的研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 构件组合技术
• 3.1.2 范畴建模方法
• 3.2 构件的组合方式
• 3.2.1 相互独立的构件规约组合
• 3.2.2 带交互的构件规约组合
• 3.3 基于体系结构的构件组合方法
• 3.3.1 子结构构件范畴
• 3.3.2 体系结构范畴
• 3.4 本章小结
• 第4章 实例分析
• 4.1 实例简介
• 4.1.1 功能特性
• 4.1.2 项目的管理流程
• 4.1.3 项目的操作流程
• 4.1.4 功能列表
• 4.1.5 网络环境
• 4.2 实例系统中构件的建模及其实现
• 4.2.1 合同管理员
• 4.2.2 项目管理员
• 4.2.3 项目负责人
• 4.2.4 结算人员
• 4.2.5 系统管理员
• 4.3 实例系统中的构件组合
• 4.3.1 子结构构件范畴的应用
• 4.3.2 分层体系结构设计
• 4.4 实例系统展示
• 4.4.1 开发界面
• 4.4.2 登录界面
• 4.4.3 系统功能上界面
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果