裝備軟件重用技術(shù)

第36卷第1期航空計算技術(shù)Vol. 36 No. 12006年1月Aeronautical Computing TechniqueJan. 2006裝備軟件重用技術(shù)閻永玲，雷英杰，張慶波(空軍工程大學(xué)導彈學(xué)院,陜西三原713800)摘 要:提高裝備集成化水平是當前裝備研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。 裝備軟件復用技術(shù)是提高裝備軟件生產(chǎn)效率,保障軟件產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。文中介紹了軟件復用的優(yōu)點(diǎn)、分類(lèi),重點(diǎn)論述了基于面向對象和基于構件的軟件重用技術(shù)的主要特征及實(shí)現方式,給出基于構件的裝備信息管理系統開(kāi)發(fā)關(guān)鍵詞:裝備軟件;軟件重用;面向對象;基于構件;開(kāi)發(fā)實(shí)例中圖分類(lèi)號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1671 -654X(2006)01 004404引言的技術(shù)。2)經(jīng)過(guò)反復測試的構件成品轉化后可投入使裝備生產(chǎn)走向工業(yè)化,提高裝備集成化水平是當用以解決實(shí)際問(wèn)題，使軟件質(zhì)量大幅提高。3)避免對前裝備研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前,裝備硬件已脫離傳統大量冗余編碼的投人,減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和費用,降低開(kāi)發(fā)手工業(yè)的單件生產(chǎn)模式,轉向構筑在標準化零部件基風(fēng)險。4)開(kāi)發(fā)的軟件系統可維修性好,降低維護成本。礎上的高效率高質(zhì)量的新型生產(chǎn)方式。裝備硬件的5)利用可復用的軟件測試手段,大大提高系統的可靠集成化標準化水平都大大提高。但在裝備軟件領(lǐng)域性。我們面臨的現狀是- .方面大量軟件要開(kāi)發(fā)、維護,軟件軟件復用技術(shù)的優(yōu)勢在實(shí)際裝備軟件開(kāi)發(fā)中已經(jīng)危機嚴重;另-方面，又有大量的重復性開(kāi)發(fā)存在。為逐漸:顯露出來(lái)。比如:某指控裝備MIS系統軟件開(kāi)發(fā)了解決這一-問(wèn)題,提高裝備軟件的生產(chǎn)量與可靠性,軟過(guò)程中,軟件復用率從以前13%提高到48% ,生產(chǎn)率.件重用技術(shù)作為-一個(gè)重要的解決手段引起了人們的廣提高了57%，大大節約了開(kāi)發(fā)成本;瑞典某嵌人式艦泛關(guān)注。載應用系統開(kāi)發(fā)時(shí)獲得70%的重用率，生產(chǎn)率提高一倍,節省大量費用。1裝備軟件及其復用裝備軟件是指裝備中區別于硬件模型的軟件程2軟件重用技術(shù)的分類(lèi)序,是邏輯的,非具體的物理實(shí)體。軟件重用的研究范圍很廣泛,可根據重用的內容、所謂重用是指利用現有的軟件及其構件或者它們范圍、方法、產(chǎn)品和意向等進(jìn)行分類(lèi),其中最常見(jiàn)的是的抽象來(lái)構造新的軟件系統,即將原有軟件或系統中按照重用的方法劃分。工程中技術(shù)人員通常通過(guò)兩種的代碼數據和方法或者由它們抽象而得的構件作為其主要 的技術(shù)實(shí)現重用,即:組裝技術(shù)和生成技術(shù)。二者中- -部分直接引用。計算機發(fā)展的初期,軟件對具體具有各自的特點(diǎn)和研究重點(diǎn)。硬件結構依賴(lài)性強,所以重用的可能性很小。隨著(zhù)系所謂組裝技術(shù)是指在應用時(shí)對已有軟件部件不作統的發(fā)展和軟件的不斷豐富,人們開(kāi)始在虛擬機器上修改或僅作很少修改,將軟件部件插在一-起 ,構造出新進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),大大減弱了軟件對具體機器結構的依的軟件系統的技術(shù)。如UNIX系統中shell 語(yǔ)言和管道賴(lài)程度,使重用成為可能。就是組裝技術(shù)的成功使用。另外子程序庫技術(shù)、軟件軟件復用技術(shù)是軟件工程中-項較新的技術(shù),采.IC技術(shù)也都采用了典型的軟件組裝重用的思想。常用該技術(shù)能為軟件開(kāi)發(fā)帶來(lái)以下好處:1)提高軟件生用的組裝方式有子程序庫技術(shù)、共享接口技術(shù)和函數產(chǎn)率。軟件復用技術(shù)是軟件開(kāi)發(fā)中利用現有的有用資嵌套調| YH中國煤化工;?門(mén)的庫來(lái)管理,因此源避免重復勞動(dòng)從而大大提高編碼效率及代碼利用率庫的管CN M H G織、分類(lèi)形成了組裝技術(shù)的研究重點(diǎn)。收稿日期2005-11-22修訂日期:2005-12-16基金項目:國防科技預研基金項日(51406030104DZ0120)作者簡(jiǎn)介:閻永玲(1978- ),女,山西太原人,講師,碩士研究生研究方向為軍用軟件理論和軍事裝備。2006年1月閻永玲等:裝備軟件重用技術(shù)●45.生成技術(shù)是由軟件部件衍生出新的程序,根據部件合所以面向對象的開(kāi)發(fā)方法可以降低大規模裝備軟件管成原則將部件合成具有新功能的部件。這是一種模式理系統的開(kāi)發(fā)難度,同時(shí)還給出了一種軟件復用的模重用,由軟件生成器通過(guò)對不同特定參數的選擇來(lái)生式/框架(也稱(chēng)為白盒框架)。開(kāi)發(fā)人員以類(lèi)為復用的成新的軟件成份。比較典型的使用生成技術(shù)的例子是基本單位,封裝得很好的類(lèi)作為功能實(shí)體被重復使用，UNIX系統中詞法分析器Lex和語(yǔ)法分析器Yacc。生大大提高了軟件開(kāi)發(fā)的效率。成技術(shù)與組裝技術(shù)相比,優(yōu)點(diǎn)是軟件重用的效率高,缺點(diǎn)在于生成新的軟件程序難度大,這需要軟件人員采4基于面向構件的裝備軟件復用用超高維軟件規范說(shuō)明語(yǔ)言,形式地給出需求說(shuō)明,利相對于面向對象技術(shù),面向構件(ComponentOri-用程序變換系統,轉換為某種可執行的語(yǔ)言程序。這ented Programming)的系統架構技術(shù)具有更高的起點(diǎn)。些構成了生成技術(shù)的研究重點(diǎn)。構件是指應用系統中可以明確辨識的構成成分,可復另外按照重要活動(dòng)是否跨越相似性較少的多個(gè)領(lǐng)用構件是指具有相對獨立的功能和可復用價(jià)值的單位域，可將復用分為橫向復用和縱向復用。橫向復用指軟件,是軟件重用過(guò)程中可以明確辨識的系統。在結復用不同領(lǐng)域中的軟件元素，例如數據結構、分類(lèi)算構上,它是語(yǔ)義描述、通訊接口和實(shí)現代碼的復合體。法、人機界面構件等?？v向復用則指在一類(lèi)具有較多基于構件的裝備軟件復用有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)面公共性的應用領(lǐng)域之間進(jìn)行軟件復用,關(guān)鍵在于域分向構件的復用技術(shù)就是將應用程序劃分成--組粒度越析。來(lái)越大的組件。這些組件往往針對于某些特定領(lǐng)域,所以構件也具有特定應用領(lǐng)域的局限性。這些組件是3基于面向對象的裝備軟件復用開(kāi)發(fā)、管理和公開(kāi)服務(wù)的基元,它們具有統一- 的接口標隨著(zhù)需求的不斷復雜化,人們已經(jīng)意識到使用面準,在系統平臺中注冊,在同一個(gè)系統中相互協(xié)作。2)向過(guò)程的方法的“瀑布模型”已無(wú)法完成大規模應用系統的后續改進(jìn)應以用戶(hù)需求和現有構件和設計的重程序的開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)人員迫切需要一種更好的編程用水平為基礎，進(jìn)行重點(diǎn)均衡。如果在庫中有可滿(mǎn)足模型來(lái)組織應用對象。面向對象方法應運而生。面向需求的可復用部件,則可直接或稍加修改進(jìn)行使用。對象( Object - Oriented)方法是一種運用對象、類(lèi)、繼否則必須重新開(kāi)發(fā),造成經(jīng)濟上的浪費。所以是否改承、封裝、聚合、消息傳送、多態(tài)性等概念來(lái)構造系統的進(jìn)要以用戶(hù)需求及改進(jìn)時(shí)間為前提，使二者相匹配。軟件開(kāi)發(fā)方法和過(guò)程。3)只要有足夠的構件存在,則在裝備軟件開(kāi)發(fā)中可根.基于面向對象的裝備軟件復用技術(shù)主要有三種方據需要到該庫中選取可復用部件,以提高軟件開(kāi)發(fā)效式:直接復用、繼承性復用和獨立開(kāi)發(fā)。其中直接復用率,保證軟件質(zhì)量,提高系統整體計劃的穩定性，使開(kāi)最為簡(jiǎn)單,在裝備軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中,如果在類(lèi)庫中存在發(fā)過(guò)程容易進(jìn)行?？梢灾苯犹峁┧蠊δ艿念?lèi)，則可直接用該類(lèi)產(chǎn)生構件復用包括兩個(gè)相關(guān)過(guò)程:可復用構件的開(kāi)發(fā)-一個(gè)實(shí)例(對象),實(shí)現直接復用;繼承性復用的理論( Development for Reuse) 和基于可復用構件的應用系基礎在于類(lèi)的繼承性,即新的類(lèi)作為已有類(lèi)庫中某個(gè)統構造(集成和組裝, Development with Reuse) 。如何類(lèi)的子類(lèi),它不僅繼承了父類(lèi)的所有功能,還具有對多形成構件庫是基于構件的軟件復用技術(shù)是否在裝備中個(gè)類(lèi)的多重繼承性,所以只需在新的類(lèi)中根據要求補可以實(shí)現的關(guān)鍵,所以建庫時(shí)必須嚴格按照以下過(guò)程:充必要的方法和數據就可以實(shí)現新的功能;獨立開(kāi)發(fā)人構件庫過(guò)程和出構件庫過(guò)程。通?？蓮陀貌考谌俗顬閺碗s,當在類(lèi)庫中找不到可直接復用或繼承性復庫前需經(jīng)過(guò)標識檢驗和分類(lèi)三個(gè)步驟,從庫中提取可用的對象類(lèi)時(shí),只能獨立開(kāi)發(fā)新的對象類(lèi),但在開(kāi)發(fā)過(guò)復用部件需經(jīng)過(guò)檢索、修裁和拼裝三個(gè)步驟。如圖1程中仍可以復用已有的類(lèi)和實(shí)例,減少不必要的重復所示,其中標識過(guò)程是指在裝備軟件開(kāi)發(fā)前及開(kāi)發(fā)過(guò)勞動(dòng),最大限度的發(fā)揮復用技術(shù)的優(yōu)勢。程中將那些功能相對獨立、可讀性好、可理解性好、高面向對象方法的最大優(yōu)勢是可以把軟件系統對象內聚低耦合的適宜于復用的程序或程序段抽象出來(lái)，和現實(shí)世界的對象對應起來(lái),所以按此方法設計出來(lái)或應用中國煤化工、可行性報告、需求定的裝備軟件系統能夠將問(wèn)題領(lǐng)域的求解過(guò)程表現得更義分析MYHCNMHG明、測試用例等軟件成加直接、自然。除此以外,人們可以將面向對象框架中分做好制作成可復用部件的準備工作。檢驗過(guò)程是對的特殊類(lèi)進(jìn)行抽象,并以此方式來(lái)定義框架行為,每一經(jīng)過(guò)標識的可復用部件進(jìn)--步進(jìn)行可靠性、正確性驗個(gè)抽象類(lèi)派生子類(lèi),并給出子類(lèi)的具體實(shí)現方式，這樣證，在人庫前做好嚴格測試和審查。分類(lèi)過(guò)程是根據在開(kāi)發(fā)特定應用系統時(shí)就可以復用這些具體的子類(lèi)?？蓮陀貌考念?lèi)型對可復用部件的功能、使用方法、適●46●航空計算技術(shù)第36卷第1期用范圍、接口等進(jìn)行刻畫(huà)和描述,并分類(lèi)存儲,為以后重用要受到開(kāi)發(fā)環(huán)境的制約,如用C++產(chǎn)生的類(lèi)很難的檢索做好準備。檢索過(guò)程是在庫中選取適合當前場(chǎng)在以Object Pascal 為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的項目中重用,而構件合應用的可復用部件。在此過(guò)程中，要充分考慮選取重用則可以在跨越地址空間、網(wǎng)絡(luò )、語(yǔ)言、應用程序、開(kāi)部件的接口、功能、適用范圍等相關(guān)參數,這一過(guò)程通發(fā)工具和操作系統的異構環(huán)境下調用，或者與其他構常是手工方式與自動(dòng)選取相結合。修裁過(guò)程是指對從件協(xié)同工作，在裝備中實(shí)現“即插即用”。庫中檢索出來(lái)的可復用部件進(jìn)行適當的修改或調整。拼裝過(guò)程是指經(jīng)修裁后的可復用部件和其它的軟件模5基于構件的裝備信息管理系統開(kāi)發(fā)實(shí)例塊集成在一-起,形成新的應用系統。其中檢索過(guò)程要通過(guò)調研及對裝備使用者和管理者的需求分析,對可復用構件進(jìn)行形式化匹配,算法如下:假如用謂詞該 系統包括以下幾個(gè)模塊:裝備管理模塊、裝備使用模M(.)表示查詢(xún)條件,謂詞N(●)表示庫中構件的需塊裝備維護模塊、操作人員管理模塊。其中裝備管理求描述,P表示可復用構件庫,d表示K中任一構件,D模塊實(shí)現武器裝備的采購、退役信息的錄人、查詢(xún)與輸表示匹配結果集合。出，以及相關(guān)費用的查詢(xún)功能;裝備使用模塊實(shí)現裝備使用情況查詢(xún),記錄使用過(guò)程中發(fā)生故障的功能;裝備L軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境維護模塊實(shí)現故障查詢(xún)的功能,該模塊記錄裝備常見(jiàn)故障及其維修手段;操作人員管理模塊實(shí)現操作人員拼裝過(guò)程標識過(guò)程基本情況、考核評估情況、培訓情況的錄人、編輯功能。[修裁過(guò)程檢驗過(guò)程該系統采用三層結構的計算機體系,分別為客戶(hù)服務(wù)[檢索過(guò)程[分類(lèi)過(guò)程層、應用層和數據服務(wù)層。開(kāi)發(fā)環(huán)境后臺使用基于Linux的Oracle 數據庫,前臺開(kāi)發(fā)工具使用PowerBuild-構件庫r。該系統采用三層體系結構，其構件體系如圖2所圖1基于構件的軟件復用技術(shù)過(guò)程圖示:橫向為三層結構,縱向為構件層次。其中基礎構件指PowerBuilder中的窗口構件、菜單構件、數據窗口構則對于不完全匹配,有兩種匹配算法:. 1)基于偏序的檢索D={d| d∈PA[LT(N(d)，件、按紐構件等;領(lǐng)域通用構件指該系統中的報表構件.查詢(xún)構件、統計構件和計劃制定構件等;領(lǐng)域專(zhuān)用其中LT是根據需要設計的一一個(gè)二元偏序關(guān)系,當構件為最高層次,功能最強,但靈活性較差。LT是邏輯蘊含關(guān)系時(shí),D={d |d∈PA ( N(d)→M客戶(hù)服務(wù)層應用層數據服務(wù)層(d)}} .領(lǐng)域專(zhuān)用構件][領(lǐng)域專(zhuān)用構件2)基于距離的檢索引人一個(gè)度量函數Dist(M領(lǐng)城通用構件[領(lǐng)城通用構件(.),N(.)),表示M(.)、N(.)匹配的偏差程度。4當二者滿(mǎn)足前述偏序關(guān)系LT時(shí),偏差距離為零，基礎構件C基礎構件既LT(M(●),N(●))-→(Dist(M(●),N(●))) =0如果用戶(hù)指定了匹配允許的偏差為e(ε>0),則圖2構件體系D={d|d∈P/ ( Abs( Dist(N(d) ,M(d))) <)卜其中,Abs(x)表示對x取絕對值?；跇嫾能浖陀盟枷朐谠撗b備軟件信息管理對于精確匹配,有:D= {d|d∈PA ( N(d) =M系統開(kāi)發(fā)的全過(guò)程中均有體現,經(jīng)過(guò)需求分析,把不變(d)}部分抽取出來(lái)形成通用構件,本系統共形成以下幾個(gè)相對于面向對象技術(shù)，對于裝備而言,采用構件通用構件:文檔類(lèi)、計算類(lèi)、統計類(lèi)、計劃類(lèi)、查詢(xún)類(lèi)、報編程具有更大的優(yōu)勢。主要表現在:1)前者是源代碼表類(lèi)。將這些誦用構件裝入領(lǐng)域通用構件庫供系統調組的重用,而構件重用是一段二進(jìn)制碼的重用,用戶(hù)并用,并對中國煤化工專(zhuān)用構件。開(kāi)發(fā)模型不知道其內部具體實(shí)現過(guò)程就可以進(jìn)行重用。兵器裝如圖3。YHCNMHG備軟件通常具有極高的保密性,程序員出于技術(shù)保密,往往不公開(kāi)源代碼,至使重用范圍減小。而基于構件的復用技術(shù)的使用范圍則廣泛的多。2)面向構件的復用技術(shù)不受開(kāi)發(fā)環(huán)境及語(yǔ)言的限制。面向對象編程的2006年1月閻永玲等:裝備軟件重用技術(shù).47.改進(jìn)裝備軟件質(zhì)量,提高軟件生產(chǎn)率的一種技術(shù)。它I裝備使用方開(kāi)發(fā)方對于提高軟件的可維護性、可移植性以及對軟件的標l 需求分析準化建設都將起到重要的作用。尤其在裝備硬件生產(chǎn)高度集成化、模塊化的今天,要想提高裝備整體生產(chǎn)效確定體系結構率和可靠性能,尋求新的突破,就必須在裝備軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)構件方面多作研究。隨著(zhù)復用概念的不斷完善,可以預測,在不久的將來(lái)軟件重用技術(shù)將成為裝備軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程運行構件中最具影響的技術(shù)之一。藥意參考文獻:↓N修改構件[1] 楊芙清.軟件復用及相關(guān)技術(shù)[J].計算機科學(xué)，1999 ,5通用構件庫(26):1-4.系統集成[2] Clemens Szyperski, Dominik Gruntz , StephanW urer. 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The software reuse technology can enhance the equipment software production efficiency and ensure softwarequality. This paper studies the advantage and classification of the software reuse technology. Main characteristics and im-plementation of the object - based and component -based software reuse technology are discussed in particular. The exam-ple of component - based information management system used for equipment is offerd.Key words : equipment software ; software reuse ; object - oriented: sofware comnonent: the example中國煤化工MHCNMHG