装备软件重用技术

第36卷第1期航空计算技术Vol. 36 No. 12006年1月Aeronautical Computing TechniqueJan. 2006装备软件重用技术阎永玲，雷英杰，张庆波(空军工程大学导弹学院,陕西三原713800)摘 要:提高装备集成化水平是当前装备研究的热点问题。 装备软件复用技术是提高装备软件生产效率,保障软件产品质量的重要手段。文中介绍了软件复用的优点、分类,重点论述了基于面向对象和基于构件的软件重用技术的主要特征及实现方式,给出基于构件的装备信息管理系统开发关键词:装备软件;软件重用;面向对象;基于构件;开发实例中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1671 -654X(2006)01 004404引言的技术。2)经过反复测试的构件成品转化后可投入使装备生产走向工业化,提高装备集成化水平是当用以解决实际问题，使软件质量大幅提高。3)避免对前装备研究的热点问题。目前,装备硬件已脱离传统大量冗余编码的投人,减少开发时间和费用,降低开发手工业的单件生产模式,转向构筑在标准化零部件基风险。4)开发的软件系统可维修性好,降低维护成本。础上的高效率高质量的新型生产方式。装备硬件的5)利用可复用的软件测试手段,大大提高系统的可靠集成化标准化水平都大大提高。但在装备软件领域性。我们面临的现状是- .方面大量软件要开发、维护,软件软件复用技术的优势在实际装备软件开发中已经危机严重;另-方面，又有大量的重复性开发存在。为逐渐:显露出来。比如:某指控装备MIS系统软件开发了解决这一-问题,提高装备软件的生产量与可靠性,软过程中,软件复用率从以前13%提高到48% ,生产率.件重用技术作为-一个重要的解决手段引起了人们的广提高了57%，大大节约了开发成本;瑞典某嵌人式舰泛关注。载应用系统开发时获得70%的重用率，生产率提高一倍,节省大量费用。1装备软件及其复用装备软件是指装备中区别于硬件模型的软件程2软件重用技术的分类序,是逻辑的,非具体的物理实体。软件重用的研究范围很广泛,可根据重用的内容、所谓重用是指利用现有的软件及其构件或者它们范围、方法、产品和意向等进行分类,其中最常见的是的抽象来构造新的软件系统,即将原有软件或系统中按照重用的方法划分。工程中技术人员通常通过两种的代码数据和方法或者由它们抽象而得的构件作为其主要 的技术实现重用,即:组装技术和生成技术。二者中- -部分直接引用。计算机发展的初期,软件对具体具有各自的特点和研究重点。硬件结构依赖性强,所以重用的可能性很小。随着系所谓组装技术是指在应用时对已有软件部件不作统的发展和软件的不断丰富,人们开始在虚拟机器上修改或仅作很少修改,将软件部件插在一-起 ,构造出新进行软件开发,大大减弱了软件对具体机器结构的依的软件系统的技术。如UNIX系统中shell 语言和管道赖程度,使重用成为可能。就是组装技术的成功使用。另外子程序库技术、软件软件复用技术是软件工程中-项较新的技术,采.IC技术也都采用了典型的软件组装重用的思想。常用该技术能为软件开发带来以下好处:1)提高软件生用的组装方式有子程序库技术、共享接口技术和函数产率。软件复用技术是软件开发中利用现有的有用资嵌套调| YH中国煤化工;?门的库来管理,因此源避免重复劳动从而大大提高编码效率及代码利用率库的管CN M H G织、分类形成了组装技术的研究重点。收稿日期2005-11-22修订日期:2005-12-16基金项目:国防科技预研基金项日(51406030104DZ0120)作者简介:阎永玲(1978- ),女,山西太原人,讲师,硕士研究生研究方向为军用软件理论和军事装备。2006年1月阎永玲等:装备软件重用技术●45.生成技术是由软件部件衍生出新的程序,根据部件合所以面向对象的开发方法可以降低大规模装备软件管成原则将部件合成具有新功能的部件。这是一种模式理系统的开发难度,同时还给出了一种软件复用的模重用,由软件生成器通过对不同特定参数的选择来生式/框架(也称为白盒框架)。开发人员以类为复用的成新的软件成份。比较典型的使用生成技术的例子是基本单位,封装得很好的类作为功能实体被重复使用，UNIX系统中词法分析器Lex和语法分析器Yacc。生大大提高了软件开发的效率。成技术与组装技术相比,优点是软件重用的效率高,缺点在于生成新的软件程序难度大,这需要软件人员采4基于面向构件的装备软件复用用超高维软件规范说明语言,形式地给出需求说明,利相对于面向对象技术,面向构件(ComponentOri-用程序变换系统,转换为某种可执行的语言程序。这ented Programming)的系统架构技术具有更高的起点。些构成了生成技术的研究重点。构件是指应用系统中可以明确辨识的构成成分,可复另外按照重要活动是否跨越相似性较少的多个领用构件是指具有相对独立的功能和可复用价值的单位域，可将复用分为横向复用和纵向复用。横向复用指软件,是软件重用过程中可以明确辨识的系统。在结复用不同领域中的软件元素，例如数据结构、分类算构上,它是语义描述、通讯接口和实现代码的复合体。法、人机界面构件等。纵向复用则指在一类具有较多基于构件的装备软件复用有以下几个特点:1)面公共性的应用领域之间进行软件复用,关键在于域分向构件的复用技术就是将应用程序划分成--组粒度越析。来越大的组件。这些组件往往针对于某些特定领域,所以构件也具有特定应用领域的局限性。这些组件是3基于面向对象的装备软件复用开发、管理和公开服务的基元,它们具有统一- 的接口标随着需求的不断复杂化,人们已经意识到使用面准,在系统平台中注册,在同一个系统中相互协作。2)向过程的方法的“瀑布模型”已无法完成大规模应用系统的后续改进应以用户需求和现有构件和设计的重程序的开发，软件开发人员迫切需要一种更好的编程用水平为基础，进行重点均衡。如果在库中有可满足模型来组织应用对象。面向对象方法应运而生。面向需求的可复用部件,则可直接或稍加修改进行使用。对象( Object - Oriented)方法是一种运用对象、类、继否则必须重新开发,造成经济上的浪费。所以是否改承、封装、聚合、消息传送、多态性等概念来构造系统的进要以用户需求及改进时间为前提，使二者相匹配。软件开发方法和过程。3)只要有足够的构件存在,则在装备软件开发中可根.基于面向对象的装备软件复用技术主要有三种方据需要到该库中选取可复用部件,以提高软件开发效式:直接复用、继承性复用和独立开发。其中直接复用率,保证软件质量,提高系统整体计划的稳定性，使开最为简单,在装备软件开发过程中,如果在类库中存在发过程容易进行。可以直接提供所要求功能的类，则可直接用该类产生构件复用包括两个相关过程:可复用构件的开发-一个实例(对象),实现直接复用;继承性复用的理论( Development for Reuse) 和基于可复用构件的应用系基础在于类的继承性,即新的类作为已有类库中某个统构造(集成和组装, Development with Reuse) 。如何类的子类,它不仅继承了父类的所有功能,还具有对多形成构件库是基于构件的软件复用技术是否在装备中个类的多重继承性,所以只需在新的类中根据要求补可以实现的关键,所以建库时必须严格按照以下过程:充必要的方法和数据就可以实现新的功能;独立开发人构件库过程和出构件库过程。通常可复用部件在人最为复杂,当在类库中找不到可直接复用或继承性复库前需经过标识检验和分类三个步骤,从库中提取可用的对象类时,只能独立开发新的对象类,但在开发过复用部件需经过检索、修裁和拼装三个步骤。如图1程中仍可以复用已有的类和实例,减少不必要的重复所示,其中标识过程是指在装备软件开发前及开发过劳动,最大限度的发挥复用技术的优势。程中将那些功能相对独立、可读性好、可理解性好、高面向对象方法的最大优势是可以把软件系统对象内聚低耦合的适宜于复用的程序或程序段抽象出来，和现实世界的对象对应起来,所以按此方法设计出来或应用中国煤化工、可行性报告、需求定的装备软件系统能够将问题领域的求解过程表现得更义分析MYHCNMHG明、测试用例等软件成加直接、自然。除此以外,人们可以将面向对象框架中分做好制作成可复用部件的准备工作。检验过程是对的特殊类进行抽象,并以此方式来定义框架行为,每一经过标识的可复用部件进--步进行可靠性、正确性验个抽象类派生子类,并给出子类的具体实现方式，这样证，在人库前做好严格测试和审查。分类过程是根据在开发特定应用系统时就可以复用这些具体的子类。可复用部件的类型对可复用部件的功能、使用方法、适●46●航空计算技术第36卷第1期用范围、接口等进行刻画和描述,并分类存储,为以后重用要受到开发环境的制约,如用C++产生的类很难的检索做好准备。检索过程是在库中选取适合当前场在以Object Pascal 为开发语言的项目中重用,而构件合应用的可复用部件。在此过程中，要充分考虑选取重用则可以在跨越地址空间、网络、语言、应用程序、开部件的接口、功能、适用范围等相关参数,这一过程通发工具和操作系统的异构环境下调用，或者与其他构常是手工方式与自动选取相结合。修裁过程是指对从件协同工作，在装备中实现“即插即用”。库中检索出来的可复用部件进行适当的修改或调整。拼装过程是指经修裁后的可复用部件和其它的软件模5基于构件的装备信息管理系统开发实例块集成在一-起,形成新的应用系统。其中检索过程要通过调研及对装备使用者和管理者的需求分析,对可复用构件进行形式化匹配,算法如下:假如用谓词该 系统包括以下几个模块:装备管理模块、装备使用模M(.)表示查询条件,谓词N(●)表示库中构件的需块装备维护模块、操作人员管理模块。其中装备管理求描述,P表示可复用构件库,d表示K中任一构件,D模块实现武器装备的采购、退役信息的录人、查询与输表示匹配结果集合。出，以及相关费用的查询功能;装备使用模块实现装备使用情况查询,记录使用过程中发生故障的功能;装备L软件开发环境维护模块实现故障查询的功能,该模块记录装备常见故障及其维修手段;操作人员管理模块实现操作人员拼装过程标识过程基本情况、考核评估情况、培训情况的录人、编辑功能。[修裁过程检验过程该系统采用三层结构的计算机体系,分别为客户服务[检索过程[分类过程层、应用层和数据服务层。开发环境后台使用基于Linux的Oracle 数据库,前台开发工具使用PowerBuild-构件库r。该系统采用三层体系结构，其构件体系如图2所图1基于构件的软件复用技术过程图示:横向为三层结构,纵向为构件层次。其中基础构件指PowerBuilder中的窗口构件、菜单构件、数据窗口构则对于不完全匹配,有两种匹配算法:. 1)基于偏序的检索D={d| d∈PA[LT(N(d)，件、按纽构件等;领域通用构件指该系统中的报表构件.查询构件、统计构件和计划制定构件等;领域专用其中LT是根据需要设计的一一个二元偏序关系,当构件为最高层次,功能最强,但灵活性较差。LT是逻辑蕴含关系时,D={d |d∈PA ( N(d)→M客户服务层应用层数据服务层(d)}} .领域专用构件][领域专用构件2)基于距离的检索引人一个度量函数Dist(M领城通用构件[领城通用构件(.),N(.)),表示M(.)、N(.)匹配的偏差程度。4当二者满足前述偏序关系LT时,偏差距离为零，基础构件C基础构件既LT(M(●),N(●))-→(Dist(M(●),N(●))) =0如果用户指定了匹配允许的偏差为e(ε>0),则图2构件体系D={d|d∈P/ ( Abs( Dist(N(d) ,M(d))) <)卜其中,Abs(x)表示对x取绝对值。基于构件的软件复用思想在该装备软件信息管理对于精确匹配,有:D= {d|d∈PA ( N(d) =M系统开发的全过程中均有体现,经过需求分析,把不变(d)}部分抽取出来形成通用构件,本系统共形成以下几个相对于面向对象技术，对于装备而言,采用构件通用构件:文档类、计算类、统计类、计划类、查询类、报编程具有更大的优势。主要表现在:1)前者是源代码表类。将这些诵用构件装入领域通用构件库供系统调组的重用,而构件重用是一段二进制码的重用,用户并用,并对中国煤化工专用构件。开发模型不知道其内部具体实现过程就可以进行重用。兵器装如图3。YHCNMHG备软件通常具有极高的保密性,程序员出于技术保密,往往不公开源代码,至使重用范围减小。而基于构件的复用技术的使用范围则广泛的多。2)面向构件的复用技术不受开发环境及语言的限制。面向对象编程的2006年1月阎永玲等:装备软件重用技术.47.改进装备软件质量,提高软件生产率的一种技术。它I装备使用方开发方对于提高软件的可维护性、可移植性以及对软件的标l 需求分析准化建设都将起到重要的作用。尤其在装备硬件生产高度集成化、模块化的今天,要想提高装备整体生产效确定体系结构率和可靠性能,寻求新的突破,就必须在装备软件开发开发构件方面多作研究。随着复用概念的不断完善,可以预测,在不久的将来软件重用技术将成为装备软件开发过程运行构件中最具影响的技术之一。药意参考文献:↓N修改构件[1] 杨芙清.软件复用及相关技术[J].计算机科学，1999 ,5通用构件库(26):1-4.系统集成[2] Clemens Szyperski, Dominik Gruntz , StephanW urer. 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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中国煤化工MHCNMHG