【正文】 裝過程。問題描述及論域知識均使用論域語言，必要時可輔以結(jié)構(gòu)化的自然語言。但可復用軟件構(gòu)件不僅包括代碼級構(gòu)件，它還應涵蓋論 域知識、需求分析文檔、設計文檔、測試方案、測試用例等。由于軟件構(gòu)件的生存期將跨越開發(fā)項目，甚至應用論域，因此，可復用構(gòu)件必須更為通用、更容易組裝到新的軟件系統(tǒng)中、再新的運行環(huán)境下能表現(xiàn)出更好的健壯性。 4. 可復用構(gòu)件的構(gòu)造原則和質(zhì)量標準 論域分析的結(jié)果為可復用構(gòu)件的選取提供了指導原則。 ? 結(jié)構(gòu)點的實現(xiàn)應做到信息隱蔽 ，將所有在結(jié)構(gòu)點內(nèi)部包含的復雜性封裝 (或隔離 )在結(jié)構(gòu)點內(nèi)部。此外，該抽象應當在論域的各個應用中重復出現(xiàn)，否則，驗證、文檔化和傳播結(jié)構(gòu)點的代價可能是不劃算的。它 有 3個特征： ? 結(jié)構(gòu)點是一個抽象，它應當有有限數(shù)量的實例。因此，結(jié)構(gòu)模型是一種能夠而且也應該跨越該論域所有應用的可復用的體系結(jié)構(gòu)要素。 每一個應用論域都可以一個結(jié)構(gòu)模型來特征化。使用結(jié)構(gòu)模型的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以通過由這些模型元素組成 6 的多聲部合唱來特征化。使用該方法的前提是：每個應用論域有可在應用間重復的模式 (功能的、數(shù)據(jù)的、行為的 )，它們具有復用的可能。 表 列出典型的對軟件復用可能有影響的論域特征，為了有效地復用軟件構(gòu)件，必須考慮這些論域特征。此時不推薦復用。但復 用仍有可能。此時可以修改軟件構(gòu)件以使其可以被復用。 ? 僅在不尋常的情況下相關(guān)。 若設某一可復用軟件構(gòu)件 p 的論域特征的集合為 {Dp}，集合中每一項 Dpi 表示某一特定的論域特征。論域特征定義了存在于論域中的所有產(chǎn)品的類屬屬性。 ? 構(gòu)件的功能在未來的實現(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 可復用構(gòu)件庫 應用軟件 基于構(gòu)件的 應用開發(fā) 構(gòu)件更新 測 試 論域模型 分 析 體系結(jié)構(gòu) 設計 構(gòu)件資格 構(gòu)件適應 構(gòu)件合成 構(gòu)件工程 結(jié)構(gòu)模型 可復用軟件 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？ ? 在不同的實現(xiàn)之間硬件是否保持不變？ ? 硬件細節(jié)能否移到另一個構(gòu)件中嗎？ ? 設計為下一步的實現(xiàn)進行過足夠的優(yōu)化嗎？ ? 我們能夠把一個不可復用的構(gòu)件參數(shù)化以使其成為可復用的構(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現(xiàn)中復用嗎？ ? 通過修改實現(xiàn)復用是可行的嗎？ ? 一個不可復用的構(gòu)件能否通過分解以產(chǎn)生一組可復用的構(gòu)件嗎？ ? 針對復用的構(gòu)件分解有效到什么程度？ ② 論域特征 有時很難確定一個潛在可復用的軟件構(gòu)件在某種特定的情況下是否確實可以使用。 論域語言提供了在論域中進行應用的規(guī)格說明和構(gòu)造的手段。 應當注意的是，論域分析適合于任何一種軟件工程范型。但是論域分析必須具有比需求分析更為廣闊的視角：不僅要服務于當前的應用，而且要從論域的歷史項目中發(fā)現(xiàn)這些項目之間 的共同點和差異點，并放眼于同類或相似應用論域的未來軟件項目。 論域工程包括三個主要的活動：分析、構(gòu)造和傳播。從軟件工程的觀點來看，論域就是向應用軟 件提供應用需求的問題和背景知識。最后，當可復用構(gòu)件構(gòu)造好并放入可復用構(gòu)件庫中 (在論域工程中進行 )之后，它們就可以在軟件構(gòu)造活動中供軟件開發(fā)人員使用。 論域工程創(chuàng)建應用論域的模型，這個模型將成為軟件工程流中分析用戶需求的基礎(chǔ)。這種過程模型強調(diào)并行的工作方式。為幫助潛在的該方法的使用者選擇這個方法，應定義一組功能描述，以幫助人們作出適當?shù)臎Q策。特定的分析建模方法、檢查技術(shù)、測試用例設計技術(shù)、質(zhì)量保證過程，以及很多其它軟件工程實踐都可以被“復用”。 Jones對復用的整體影響給出高度評價：“復用所有 10 種軟件要素的總計值可以產(chǎn)生可能是任意已知的軟件技術(shù)種的最好回報。 ⑩ 測試用例 ：只要將設計或代碼構(gòu)件定義成可復用構(gòu)件，相關(guān)的測試用例就應當成為這些構(gòu)件的“從屬品”。因為它可占到一個應用的 60%的代碼量，所以復用的效果最明顯。 ⑧ 用戶界面 ：這可能是最廣泛被復用的軟件元素。 ⑥ 源程序代碼 ：驗證過的程序構(gòu)件 (用兼容的程序設計語言書寫 )是可以拿來復用的。 ⑤ 設計 ：用傳統(tǒng)方法開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)、接口和過程化設計都可以復用。 ④ 需求模型和規(guī)格說明 ：類和對象的模型和規(guī)格說明顯然可以復用。 ③ 體系結(jié)構(gòu) ：即便應用論域千差萬別，但程序和數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)大同小異。這樣可減少制定計劃的時間，也可降低與建立進度表、風險分析及其他特征相關(guān)的不確定性。此外，大量使用可復用構(gòu)件，軟件的靈活性和標準化程度也可望得到提高。同時。事實上，幾乎所有的軟件復用活動都 是在 CASE 工具的幫助下進行的。 軟件復用的過程可借助計算機的幫助。必要時，可考慮對某個與期望的功能或行為匹配程度最好的可復用構(gòu)件進行少 量修改，甚至可將修改后的構(gòu)件再加到可復用構(gòu)件庫中。 隨著可復用構(gòu)件的不斷豐富，可復用構(gòu)件庫的規(guī)模會不斷擴大，這樣，必須考慮如何組織庫的結(jié)構(gòu)以保持較高的檢索效率。這些步驟構(gòu)成軟件構(gòu)件的構(gòu)造活動。一旦根據(jù)論域分析確認了軟件構(gòu)件的可復用價值，即可進行軟件構(gòu)件的開發(fā)，并對具有可 復用價值的軟件構(gòu)件做一般化處理，使它們能夠適應新的類似的應用論域。由于在兩個截然不同的應用論域之間進行軟件復用潛力不大，所以縱向復用受到廣泛關(guān)注。標準函數(shù)庫是一種典型的原始的橫向復用機制。 (2) 軟件復用的過程和意義 軟件復用可以區(qū)分為橫向復用和縱向復用。 2 圖 面向復用的軟件開發(fā) 為了能夠在軟件開發(fā)過程中復用現(xiàn)有的軟件構(gòu)件，必須在此之前不斷地進行可復用構(gòu)件的積累，并且將它們組織成可復用構(gòu)件庫。 為了保證軟件的復用，需要注意解決的問題主要有： ? 復用必須以對被復 用對象的理解為基礎(chǔ)； ? 如何表達對軟件構(gòu)件的需求； ? 如何尋找有關(guān)的軟件構(gòu)件； ? 如何識別是否滿足要求； ? 如何調(diào)整或修改構(gòu)件使之滿足要求； ? 如何組裝到新系統(tǒng)中； ? 如何保證結(jié)果的正確性； ? 如何進行效益的定量估算。 70年 代的中期和后期開始，為了緩解軟件危機，許多人寄希望于軟件復用技術(shù)，因為在提高軟件生產(chǎn)率與質(zhì)量，以及減少軟件開發(fā)時間和成本的努力中軟件復用已經(jīng)成了關(guān)鍵因素。到 70 年代的早期，在語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操 作系統(tǒng)、程序變換等方面各種技術(shù)的發(fā)展，都與代碼的復用有關(guān)。通常將這些軟件元素稱為可復用構(gòu)件。這里所說的軟件元素可以包括需求規(guī)格說明、設計過程、設計規(guī)格說明、程序代碼、測試用例、度量等等。 7. 了解 軟件構(gòu)件的復用過程 (包括構(gòu)件的檢索與提取、理解與評價和修改 ) 8. 了解 面向?qū)ο蟮能浖陀眉夹g(shù) 9. 了解 支持軟件復用的 CASE 工具需求 二、內(nèi)容提要 1. 軟件復用的概念、過程和意義 (1) 軟件 復用的概念 對建立軟件目標系統(tǒng)而言，所謂復用 (Reuse)，就是利用某些早先開發(fā)的對建立新軟件系統(tǒng)有用的軟件元素來生產(chǎn)新系統(tǒng)。 5. 了解 可復用構(gòu)件庫的組織，包括可復用構(gòu)件的 3C 模型 。 3. 了解 針對復用的過程模型和論域工程 。 1 第八章 軟件復用 一、復習要求 1. 了解軟件復用的概念、過程和意義。 2. 了解 軟件復用的類型 、復用的目標和內(nèi)容。 4. 了解 可復用構(gòu)件的構(gòu)造原則和質(zhì)量標準 。 6. 了解軟件的 分層式體系結(jié)構(gòu) 。它是一項活動，而不是一個對象。對于新的軟件開發(fā)項目而言，它們或者是構(gòu)成新軟件系統(tǒng)的構(gòu)件，或者是在軟件開發(fā)過程中發(fā)揮某種作用。 早在 50 年代用機器語言編寫程序的時期，計算正弦、余弦、對數(shù)等的標準子程序包就開創(chuàng)了復用的先河。當時，復用的應用領(lǐng)域有限，軟件的復用問題沒有提到很重要的位置上來討論。當前，美、日一些大公司的資料表明，軟件復用率最高可望達到 90%，而且軟件復用使得企業(yè)在及時滿足市場、軟件質(zhì)量、軟件開發(fā)費用和維護費用等方面得到顯著的改進。只有當復用能帶來效益時人們才會考慮復用。因此，軟件復用不但要討論如何檢索所需的軟件構(gòu)件以及如何對它們進行必要的修剪，而且還要解決如何選取可復用構(gòu)件、如何組織可復用構(gòu) 件庫等問題。橫向復用是復用不同應用論域中的軟件元素，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、排序算法、人機界面構(gòu)件等?？v向復用是在一類具有較多公共性的應用論域之間復用軟件構(gòu)件。 縱向復用活動的主要關(guān)鍵點在于論域分析：根據(jù)應用論域的特征和相似性，預測軟件構(gòu)件的可復用性。然后將軟件構(gòu)件和它們的文檔存入可復用構(gòu)件庫，成為可供未來開發(fā)項目使用的可復用資源。這是一個不斷積累、不斷完善軟件構(gòu)件的漸進過程?？晒┻x擇的軟件構(gòu)件從庫中被檢索出來之后，用戶還必須理解它的功能或行為，以判定它是否真正適合于當前的應用。上述的軟件復用的方法如圖 所示。支持軟件復用 的 CASE 工 具的主要工作是：用某種組織形式實現(xiàn)可復用構(gòu)件的存儲，提供友好的人機界面，幫助用戶瀏覽、檢索和修改可復用構(gòu)件庫，對用戶感興趣的軟件構(gòu)件進行解釋。 使用復用技術(shù)可以減少軟件開發(fā)活動中大量的重復性工作，這樣就能夠提高軟件生產(chǎn)效率，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā) 周期。由于可復用構(gòu)件大都經(jīng)過嚴格的質(zhì)量驗證，并在實際運行環(huán)境中得到檢驗，因此，復用軟件構(gòu)件有助于改善軟件質(zhì)量。 2. 軟件復用的類型 軟件復用的范圍不僅涉及源程序代碼， Caper Jones 定義了十種可能復用的軟件要素： ① 項目計劃 ：軟件項目計劃的基本結(jié)構(gòu)和許多內(nèi)容 (如 SQA計劃 )都可以跨項目復用。 ② 成本估計 ：由于不同項目中常包含類似的功能，所以有可 能在極少修改或不修改的情況下，復用對該功能的成本估計。因此，可以創(chuàng)建一組類屬 的體系結(jié)構(gòu)模板 (例如事務處理結(jié)構(gòu) )，將這些模板作為可復用的涉及框架。此外，用傳統(tǒng)軟論域知識 論域分析 軟件開發(fā)與 軟件構(gòu)件開發(fā) 目標軟件 用戶需求 理 解 檢 索 確 認 可復用構(gòu)件庫 3 件工程方法開發(fā)的分析模型 (如數(shù)據(jù)流圖 )也可以復用。另外，復用系統(tǒng)和對象的設計是屢見不鮮的。 ⑦ 用戶文檔和技術(shù)文檔 ：即便特定的應用不同，但也經(jīng)常有可能復用用戶文檔和技術(shù)文檔中的大部分內(nèi)容。如經(jīng)常復用 GUI 的軟件構(gòu)件。 ⑨ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ：經(jīng)常被復用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)部表、列表和記錄結(jié)構(gòu)，以及文件和完整的數(shù)據(jù)庫。 表 給出的數(shù)據(jù) (來自軍方的一些系統(tǒng)項目 )表明 1 美元投資在 4 年后 的回報?！? 表 軟件復用在 4 年后的回報價值 可復用軟件要素 4 年后的回報 可復用軟件要素 4 年后的回報 項目計劃 $ 源程序代碼 $ 成本估計 $ 用戶文檔和技術(shù)文檔 $ 體系結(jié)構(gòu) $ 用戶界面 $ 需求模型和規(guī)格說明 $ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) $ 設計 $ 測試用例 $ 需要注意的是，復用還可以擴展到以上所討論的可交付的軟件要素之外，它還包含了軟件工程過程中的元素。例如，如果某項目組有效地應用了某種軟件工程方法，那么在開發(fā)其它項目時可以復用該方法。 3. 論 域工程 (1) 針對復用的過程模型 針對復用的過程模型如圖 所示。以這種方式，論域工程和基于構(gòu)件的應用開發(fā)同時進行。軟件體系結(jié)構(gòu) (及相應的結(jié)構(gòu)點 )為應用的設計提供了輸入。 (2) 論域工程 論域工程的目的是標識、構(gòu)造、分類和傳播一組軟件要素。論域工程的主要任務就是針對單個或一族相似的論域，以軟件復用為目標，探尋并挖掘論域或論域族中能夠為多個應用軟件系統(tǒng)共用的軟件要素，并對它們進行結(jié)構(gòu)化組織，放入可復用構(gòu)件庫，以備復用。 4 ① 論域分析過程 論域分析與常規(guī)的需求分析活動有相似之處，它們都是軟件開發(fā)中直接基于應用論域的開發(fā)活動，并且都要完成程度不同的論域建模任務。 圖 針對復用的過程模型 論域分析的過程如下： ? 定義將要研究的論域； ? 分類從論域中抽取出來的項； ? 收集論域中應用的有代表性的樣本； ? 分析樣本中的每一個應用； ? 開發(fā)對象的分析模型。 PrietoDiaz 擴展了上面論域分析的第 2 個步驟，建議了一個有 8 個步 驟的標識和分類可復用軟件構(gòu)件的方法： ? 選擇特定的功能或?qū)ο螅? ? 抽象功能或?qū)ο螅? ? 定義分類方法； ? 標識公共特征； ? 標識特定的關(guān)系； ? 抽象關(guān)系； ? 導出功能模型； ? 定義論域語言。下面給出一個檢查表，以確定哪些軟件要素可以成為可復用的構(gòu)件。為了解決這個難題，有必要定義一組可以 為論域中所有軟件共享的論域特征。例如，類屬屬性可能包括有：安全性∕可靠性的重要性、程序設計語言、處理中的并發(fā)性，以及其它許多內(nèi)容。賦予 Dpi的值表示該論域特征對軟件 的相關(guān)程度，共分為 5 個等級： ? 與新軟件是否可復用沒有相關(guān)性。 ? 相關(guān)。 ? 顯著相關(guān)，且若新軟 件 不具有此特征則復用是低效的。 ? 顯著相關(guān)，且若新軟 件 不具