【正文】 果的正確性； ? 如何進(jìn)行效益的定量估算。由于在兩個(gè)截然不同的應(yīng)用論域之間進(jìn)行軟件復(fù)用潛力不大，所以縱向復(fù)用受到廣泛關(guān)注。必要時(shí)，可考慮對(duì)某個(gè)與期望的功能或行為匹配程度最好的可復(fù)用構(gòu)件進(jìn)行少 量修改，甚至可將修改后的構(gòu)件再加到可復(fù)用構(gòu)件庫中。此外，大量使用可復(fù)用構(gòu)件，軟件的靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化程度也可望得到提高。 ⑤ 設(shè)計(jì) ：用傳統(tǒng)方法開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)、接口和過程化設(shè)計(jì)都可以復(fù)用。 ⑩ 測(cè)試用例 ：只要將設(shè)計(jì)或代碼構(gòu)件定義成可復(fù)用構(gòu)件，相關(guān)的測(cè)試用例就應(yīng)當(dāng)成為這些構(gòu)件的“從屬品”。這種過程模型強(qiáng)調(diào)并行的工作方式。 論域工程包括三個(gè)主要的活動(dòng)：分析、構(gòu)造和傳播。 ? 構(gòu)件的功能在未來的實(shí)現(xiàn)工作中需要嗎？ ? 在論域中構(gòu)件功能的公共性如何？ 論域工程 論域分析 可復(fù)用構(gòu)件庫 應(yīng)用軟件 基于構(gòu)件的 應(yīng)用開發(fā) 構(gòu)件更新 測(cè) 試 論域模型 分 析 體系結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 構(gòu)件資格 構(gòu)件適應(yīng) 構(gòu)件合成 構(gòu)件工程 結(jié)構(gòu)模型 可復(fù)用軟件 構(gòu)件開發(fā) 軟件體系 結(jié)構(gòu)開發(fā) 5 ? 在論域中存在構(gòu)件功能的副本嗎？ ? 構(gòu)件是否依賴于硬 件？ ? 在不同的實(shí)現(xiàn)之間硬件是否保持不變？ ? 硬件細(xì)節(jié)能否移到另一個(gè)構(gòu)件中嗎？ ? 設(shè)計(jì)為下一步的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行過足夠的優(yōu)化嗎？ ? 我們能夠把一個(gè)不可復(fù)用的構(gòu)件參數(shù)化以使其成為可復(fù)用的構(gòu)件嗎？ ? 構(gòu)件是否可以僅僅經(jīng)過少量修改就能夠在很多實(shí)現(xiàn)中復(fù)用嗎？ ? 通過修改實(shí)現(xiàn)復(fù)用是可行的嗎？ ? 一個(gè)不可復(fù)用的構(gòu)件能否通過分解以產(chǎn)生一組可復(fù)用的構(gòu)件嗎？ ? 針對(duì)復(fù)用的構(gòu)件分解有效到什么程度？ ② 論域特征 有時(shí)很難確定一個(gè)潛在可復(fù)用的軟件構(gòu)件在某種特定的情況下是否確實(shí)可以使用。此時(shí)可以修改軟件構(gòu)件以使其可以被復(fù)用。使用該方法的前提是：每個(gè)應(yīng)用論域有可在應(yīng)用間重復(fù)的模式 (功能的、數(shù)據(jù)的、行為的 )，它們具有復(fù)用的可能。它 有 3個(gè)特征： ? 結(jié)構(gòu)點(diǎn)是一個(gè)抽象，它應(yīng)當(dāng)有有限數(shù)量的實(shí)例。由于軟件構(gòu)件的生存期將跨越開發(fā)項(xiàng)目，甚至應(yīng)用論域，因此，可復(fù)用構(gòu)件必須更為通用、更容易組裝到新的軟件系統(tǒng)中、再新的運(yùn)行環(huán)境下能表現(xiàn)出更好的健壯性。 需求級(jí)、設(shè)計(jì)級(jí)與代碼級(jí)軟件構(gòu)件相結(jié)合，有助于代碼級(jí)軟件構(gòu)件的提取和理解。典型的抽象方法有 如下 3 種。使用構(gòu)件的多個(gè)線程之間通過全局共享數(shù)據(jù)或消息傳遞進(jìn)行信息交換。 (4) 軟件構(gòu)件的質(zhì)量保證 由于軟件構(gòu)件將在多種硬件和軟件環(huán)境下運(yùn)行，因此，除采用軟件工程的一般的質(zhì)量保證措施之外，還要針對(duì)可復(fù)用構(gòu)件的特征進(jìn)行特別的質(zhì)量保證。移植性錯(cuò)誤包括數(shù)值計(jì)算錯(cuò)誤、多任務(wù)調(diào)度錯(cuò)誤、內(nèi)存使用錯(cuò)誤等；適應(yīng)性錯(cuò)誤包括并發(fā)性錯(cuò)誤、重名錯(cuò)誤、表達(dá)式求值順序錯(cuò)誤等。 復(fù)用技術(shù)對(duì)可復(fù)用構(gòu)件庫組織方法的要求是： ? 支持構(gòu)件庫的各種維護(hù)操作。每個(gè)概念用一個(gè)描述性的關(guān)鍵詞表示。這些特征根據(jù)它們的重要性排隊(duì)。 ③ 概念距離圖：用于度量每個(gè)“面”中“概 念”的相似性程度。檢索者在閱讀文檔的過程中可按照人類的聯(lián)想思維方式任意跳轉(zhuǎn)到包含相關(guān)概念或軟件構(gòu)件的文檔中去。為了構(gòu)造可復(fù)用構(gòu)件庫的文檔，首先要根據(jù)論域分析的結(jié)果，在說明文檔中標(biāo)識(shí)超文本結(jié)點(diǎn)，并在相關(guān)文檔中建立鏈接關(guān)系。 ? 上下文：將可復(fù)用的構(gòu)件安置到它的應(yīng)用論域中。“不受控的索引詞匯表”則對(duì)描述的自然狀態(tài)不加限制。一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征時(shí)由使用事例、協(xié)作、過程和結(jié)點(diǎn)模型來定義的。 次頂層 (即次高層 )是“特定業(yè)務(wù)”層。 最低層是系統(tǒng)軟件層，此層包括計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施軟件，如操作系統(tǒng)、專用的硬件接口軟件等。 7. 軟件構(gòu)件的復(fù)用 (1) 檢 索與提取構(gòu)件 可復(fù)用構(gòu)件庫的檢索方法與庫的組織方式密切相關(guān)。在構(gòu)造查詢的過程中，可以利用同義詞庫和概念距離圖來幫助用戶正確選擇特征值。為了避免用戶在跳轉(zhuǎn)過程中迷失方向，系統(tǒng)可以通過圖形用戶界面顯示瀏覽歷史圖，允許將特定畫面定義為有名“書簽”并可隨時(shí)跳轉(zhuǎn)到“書簽”。此時(shí)軟件人員必須借助 CASE 工具對(duì)待選構(gòu)件進(jìn)行分析。 (3) 修改構(gòu)件 理想的情況是對(duì)庫中的構(gòu)件 不做修改就可以直接用于新的軟件項(xiàng)目。例如，可以利用不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (如鏈表和數(shù)組 )之間的相似性自動(dòng)修改構(gòu)件外部接口中的參數(shù)類型。 14 ② 基于數(shù)據(jù)的合成技術(shù) 基于數(shù)據(jù)的合成技術(shù)首先根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用問題的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一個(gè)框架，然后根據(jù)框架中各結(jié)點(diǎn)的需求提取構(gòu)件并進(jìn)行適應(yīng)性修改，再把它們逐個(gè)分配給框架中的適當(dāng)位置。理論上構(gòu)件的用戶不需要了解構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。常用的類庫檢索方法是對(duì)類庫中類的繼承層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行樹形瀏覽，以及基于類庫文檔的超文本檢索。 ① 構(gòu)造法：為了在子類中使用庫中的基類的屬性和操作，可以考慮在子類中引進(jìn)基類的實(shí)例作為作為子類的實(shí)例變量，然后在子類中通過實(shí)例變量來復(fù)用基類的屬性或操作。 (1) 論域分析 表 論域分析的關(guān)鍵子任務(wù)及其支持工具 關(guān) 鍵 子 任 務(wù) 支 持 工 具 知識(shí)獲取 專家系統(tǒng)建造工具 對(duì)象及其操作的標(biāo)識(shí) 實(shí)體 ― 關(guān)系圖工具 抽象與關(guān)聯(lián) 面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具 對(duì) 象分類 基于語義的自動(dòng)分類工具 論域語言處理 語法分析工具 (2) 構(gòu)件的開發(fā) 表 軟件構(gòu)件開發(fā)的關(guān)鍵子任務(wù)及其支持工具 關(guān) 鍵 子 任 務(wù) 支 持 工 具 提高構(gòu)件獨(dú)立性 依賴性分析工具 (如交叉引用生成器 )，軟件結(jié)構(gòu)分析器 (如調(diào)用關(guān)系生成器、繼承關(guān)系生成器 ) 參數(shù)化 程序設(shè)計(jì)語言中的宏替換，編譯器中的預(yù)處理器，類屬 機(jī)制 (如 Ada 中的 Generic) 抽象與特殊化 面向?qū)ο笳Z言的繼承機(jī)制 構(gòu)件的擴(kuò)充 (增加功能，擴(kuò)大適 用范圍 ) 面向?qū)ο蟮恼Z言機(jī)制，支持同一軟件元素以多個(gè)版本不 斷演化的配置管理工具 測(cè)試與認(rèn)證 測(cè)試覆蓋面分析工具 形式驗(yàn)證 定理證明工具 16 構(gòu)件質(zhì)量評(píng)估 軟件質(zhì)量的度量與分析工具 構(gòu)件的分類 語義近似性分析工具，基于規(guī)則的專家系統(tǒng) (3) 構(gòu)件庫的組織與檢索 表 軟件構(gòu)件庫組織與檢索的關(guān)鍵子任務(wù)及其支持工具 關(guān) 鍵 子 任 務(wù) 支 持 工 具 可復(fù)用構(gòu)件庫的組織與存儲(chǔ) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫或面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，類庫 瀏覽 超文本瀏覽工具 檢索 自然 語言的語法分析與語義理解工具 結(jié)構(gòu)化查詢 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 基于語義的檢索 定理證明工具 (用于語義匹配 ) (4) 構(gòu)件的合成 表 軟件構(gòu)件庫合成的關(guān)鍵子任務(wù)及其支持工具 關(guān) 鍵 子 任 務(wù) 支 持 工 具 構(gòu)件的修改 源程序代碼的比較工具 構(gòu)件的實(shí)例化 宏擴(kuò)展工具，模板程序的實(shí)例數(shù)據(jù)生成工具 修改后構(gòu)件的正確性驗(yàn)證 用于支持在軟件維護(hù)階段修改軟件元素的 CASE 工具 將構(gòu)件合成到目標(biāo)軟件系統(tǒng) 編譯器，連接器以及集成化 CASE 環(huán)境中的其它合成機(jī)制 三、例題分析 【例 1】實(shí)施軟件復(fù)用的目的是要使軟件開發(fā)工作進(jìn)行得 ( A )。 日美一些大公司的資料表明，軟件復(fù)用率最高可望達(dá)到 90 %，而且軟件復(fù)用使得企業(yè)在及時(shí)滿足市場(chǎng)、軟件質(zhì)量、軟件開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用等方面都得到顯著的改進(jìn)。“工程”指軟件開發(fā)工程，表現(xiàn)在缺乏 ( C )手段，缺乏 ( D )構(gòu)件，缺乏對(duì)潛在可復(fù)用的 ( E )，缺乏實(shí)施復(fù)用的工具。 ? 缺乏對(duì)潛在可復(fù)用構(gòu)件的靈活性：如果一個(gè)構(gòu)件很死板，那么它被復(fù)用的機(jī)會(huì)就很少。在一定程度上，這項(xiàng)工作要依賴于 ( F )。有原則地使用體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格可帶來一些實(shí)際的好處： (1) 它促進(jìn)了對(duì)設(shè)計(jì)的 ( B )； (2) 它可以帶來顯著的 ( C )(體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的不變部分使它們可以共享同一個(gè)實(shí)現(xiàn)代碼 )； (3) 只要系統(tǒng)是使用常用的、規(guī)范的方法組織起來的，就可以讓其它設(shè)計(jì)者很容易地理解軟件 的體系結(jié)構(gòu)； (4) 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范風(fēng)格的使用也支持了 ( D )，例如像 CORBA這樣的面向?qū)ο蟮募軜?gòu)和基于事件機(jī)制的工具的集成； (5) 在限制了設(shè)計(jì)空間的情況下體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格通常允許進(jìn)行特殊的與風(fēng)格有關(guān)的分析； (6) 通?？梢詫?duì)特定的風(fēng)格提供 ( E )手段。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的不變部分使它們可以共 享同一個(gè)實(shí)現(xiàn)代碼。要為系統(tǒng)選擇或設(shè)計(jì)某一個(gè)體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，必須根據(jù)特定項(xiàng)目的具體特點(diǎn)，進(jìn)行分析比較后再確定。 供選擇的答案： A ? D. ① 下層 ② 內(nèi)部層次 ③ 外部層次 ④ 上層 ⑤ 中間件 ⑥ 接口 E ? G. ① 接口定義 ② 軟件部件 ③ 連接 ④ 拓?fù)浼s束 ⑤ 規(guī)范定義 ⑥ 推理機(jī)制 ⑦ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) H ? J. ① 基于抽象程度遞增 ② 基于具體細(xì)節(jié)遞增 ③ 復(fù)用 ④ 可視化 ⑤ 互操作 ⑥ 功能增強(qiáng) ⑦ 效率提高 ⑧ 結(jié)構(gòu)化 答案： A. ④ , B. ① , C. ② , D. ③ , E. ② , F. ③ , G. ④ , H. ① , I. ⑥ , J. ③。其它應(yīng)用論域有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等。軟件成分的復(fù)用又可進(jìn)一步劃分為 ( C )，如剪貼； ( D )，如復(fù)用設(shè)計(jì)模型； ( E )，更高級(jí)別復(fù)用。 即使不考慮上述的額外代價(jià)，軟件復(fù)用也不是必然能提高軟件生產(chǎn)率。 【 83】回答下列問題。對(duì)于構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)按可復(fù)用的要求 ( A )、 ( B )、打包、編寫文檔。 ( A )使 構(gòu)件的 ( D )僅由接口說明確定，而把實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)構(gòu)件的使用者隱藏起來； ( B )在 ( A )的基礎(chǔ)上進(jìn)一步隱藏除接口參數(shù)外的所有數(shù)據(jù)。 (1) 簡述關(guān)鍵詞分類法、多面分類法和超文本分類法等組織方法的概要。 ( C )將通過定義概念的、操作的和實(shí)現(xiàn)的特征，使用戶能夠找到合適的構(gòu)件以滿足應(yīng)用的需求。此外，用傳統(tǒng)軟件工程方法開發(fā)的分析模型 也可以復(fù)用。 ⑥ 源程序代碼：驗(yàn)證過的程序構(gòu)件 可以拿來復(fù)用的。 五、習(xí)題解答 【 81】軟件 復(fù)用就是指利用某些早先開發(fā)的對(duì)建立新軟件系統(tǒng)有用的軟件元素來生產(chǎn)新系統(tǒng)。 【 89】 可以有 很多方法來描述可復(fù)用的構(gòu)件，其中最理想的是由 Tracz提出的 3C 模型。 ( C )則在 ( B )的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在同一構(gòu)件上并發(fā)執(zhí)行的多個(gè) ( E )的無關(guān)性。這里的構(gòu)件是基于 ( E )技術(shù)的。 (2) 假定有一個(gè)結(jié)構(gòu)形如圖 所示的構(gòu)件庫，基于該構(gòu)件庫的軟件復(fù)用屬于橫向復(fù)用還是縱向復(fù)用？為什么？ 【 84】當(dāng)今大多數(shù)軟件復(fù)用過程中，都涉及創(chuàng)建過程的一個(gè)重要活動(dòng) ，即界定潛在的可復(fù)用 21 的資源。再令 Et、 En 和 Er 分別代表開發(fā)該程序的總工作量、新編程序的工作量和復(fù)用已有軟件構(gòu)件的工作量，則有以下等式成立： Lt = Ln + Lr, Et = En + Er, P = Lt∕ Et, R = Lr∕ Lt. 此外，用符號(hào) Cn 和 Cr 分別代表開發(fā)新代碼和復(fù)用已有軟件構(gòu)件的生產(chǎn)率，則有： Cn = Ln∕ En, Cr = Lr∕ Er. 從上述 6 個(gè)等式出發(fā)，可以推導(dǎo)出下列的生產(chǎn)率與復(fù)用率之間的關(guān)系： 從上式可知，復(fù)用率 R 越高，生產(chǎn)率不一定就越高。其中，用 Lt 代表程序總長度，Ln 和 Lr分別為新編代碼和復(fù)用代碼的長度。首先，它支持基于抽象程度遞增 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這使得設(shè)計(jì)者可以把一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)按遞增的步驟分解開來；其次，它支持功能增強(qiáng) ，像管道結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)一樣，因?yàn)槊恳粚又炼嗪拖噜彽纳舷聦咏换?，因此，功能的改變最多只影響相鄰的上下層。在一些分層系統(tǒng)中，內(nèi)部層次全部被隱藏起來，只有外部層次及一部分精心選擇的功能可以被系統(tǒng)外部所見。 【例 5】分層系統(tǒng)采用層次化的組織方法，每一層向其 ( A )提供服務(wù)，并利用 ( B )的服務(wù)。例如，如果某人把系統(tǒng)描述為“客戶機(jī)∕服務(wù)器”模式，則不必給出細(xì)節(jié)，人們立刻就會(huì)明白它們是如何一部分一部分地組織起來，并在腦海中清晰地得到這個(gè)圖像。 分析：軟件體系設(shè)計(jì)的一個(gè)中心問題是能否使用重復(fù)的體系模式，以及采用何種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格。其中， A、 B 的答案順序可互換。過去的方法是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)使之滿足新的需求，或者使對(duì)新的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行限 制。其中， A、 B 的答案的順序可互換。例如，上 市時(shí)間可縮短 2 ? 5 倍；軟件產(chǎn)品的缺陷密度可減少 5 ? 10 倍；軟件產(chǎn)品的維護(hù)費(fèi)用可減少 5 ? 10倍；軟件開發(fā)總費(fèi)用可減少 15% ? 75%，其中， 75%是針對(duì)長期項(xiàng)目，包括開發(fā)可復(fù)用構(gòu)件及支持復(fù)用的負(fù)擔(dān)。 新的應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)和工具是以 ( C )作為關(guān)鍵，復(fù)用大粒度的 ( D )，為的是快速開發(fā)應(yīng)用軟件。 ② 子類法：與構(gòu)造法完全不同，子類