（计算机应用技术专业论文）基于构件技术的汽车配件销售管理系统研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 软件技术发展至今所经历的最重要的变革就是产生了基于面向对象思 想的构件技术。它以类为封装单位，达到代码级重用，大大减轻了程序员的 编码工作。但是面对异构互操作和效率更高的重用这样的问题时，代码级别 的软件重用粒度就显得力不从心。在软件规模日益庞大、面向的问题领域日 益复杂的今天，业务构件技术应运而生。其中，如何得到可以利用的构件、 如何合理利用这些构件是软件工程中所必须要考虑的问题。 本文面向汽车配件销售领域，对进行业务构件提取的相关内容进行研 究。如何能够既满足企业的组织变动、业务重组和新业务开拓的需要，又可 以将信息系统的重构工作减至最少是我们所面临的一个最大挑战。首先本文 介绍了业务构件技术的基本概念，探讨了一些其它软件重用技术的不同特点 以及它们与构件技术的关系。然后，本文以汽车产业链信息化为背景，针对 那些信息化程度不高、业务发展变化快、管理不确定性因素较多的几种典型 汽车配件销售业务的业务构件获取进行研究，从确立适应于特定领域的系统 体系结构开始，到进行业务建模，应用改进的聚类分析方法识别业务构件， 并进行业务构件接口设计实现业务构件抽取。最后设计实现以汽车产业链协 作平台为依托的c s 模式汽车配件销售管理系统。此外总结了本文研究的内 容，提出其中的不足并对下一步的研究工作提出建议。 关键词：汽车配件销售管理；业务构件；聚类分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h e g e n e r a t i o no fc o m p o n e n tt e c h n o l o g yb a s e do no b j e c t o r i e n t e dt h i n k i n gi s t h em o s ti m p o r t a n tr e v o l u t i o nt h a ts o f t w a r ei n d u s t r yh a de v e re x p e r i e n c e d i t t a k e sc l a s s e sa sp a c k a g eu n i t ，k i n do fc o d e - l e v e ls o f t w a r er e u s e ，g r e a t l yr e d u c e d t h ew o r k l o a do ft h ep r o g r a m m e r s c o d i n g b u tw h e ni tc o m e st ot h ei s s u e so f h e t e r o g e n e o u si n t e r o p e r a b i l i t ya n dm o r ee f f i c i e n tr e u s e ，c a n tc o m p e t e n tf o ri t s s i z eo fs o f t w a r er e u s e t of i xt h a t ，h e r ec o m e st h eb u s s i n e s sc o m p o n e n t t e c h n o l o g yw h e nt h es o f t w a r es y s t e ms c a l eb e c o m e sl a r g e ra n dl a r g e r , a n dt h e p r o b l e ms p a c ew ef a c e dm o r ea n dm o r ec o m p l e xt o d a y h o wt og e tt h e c o m p o n e n t sc a nb eu s e da n dh o w t ou s et h e mr a t i o n a l l yi st h ef u n d a m e n t a li s s u e o ft h ei n d u s t r y 一 t h et h e s i si n t r o d u c e st h er e l e v a n tr e s e a r c ho fb u s i n e s sc o m p o n e n tr e c o g n i t i o n a n de x t r a c t i n gi nt h ed o m a i no fa u t op a r t ss a l e ，h o wc a nw em e e tt h ec h a n g e si n t h eo r g a n i z a t i o n ，b u s i n e s sr e s t r u c t u r i n ga n dt h er e q u i r e m e n to ft h ed e v e l o p m e n t o fn e wb u s i n e s s ，m e a n w h i l em i n i m i z et h er e c o n s t r u c t i o nw o r ko ft h ei n f o r m a t i o n s y s t e m so fe n t e r p r i s e si so n eo ft h eg r e a t e s tc h a l l e n g e st h a tw ea r ef a c i n g f i r s t t h i n gi n t r o d u c e di nt h i sp a p e ri st h eb a s i cc o n c e p t so f t h et e c h n o l o g yo fb u s i n e s s c o m p o n e n t c o m p a r e san u m b e ro fo t h e rt e c h n o l o g yo fs o f t w a r er e u s e f i g u r e o u tt h ed i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e i rr e l a t i o n s h i pw i t hb u s i n e s sc o m p o n e n t t e c h n o l o g y t h e n ， w i t ht h e b a c k g r o u n d o fa u t o i n d u s t r y c h a i n i n f o r m a t i o n o r i e n t e d d e v e l o p m e n t ，f o rt h ee n t e r p r i s e s w h i c hh a sr e l e t i v e l y l o w l e v e li n f o r m a t i o n o r i e n t e dd e v e l o p m e n t ，r a p i dc h a n g i n ga n dd e v e l o p i n g b u s i n e s se n v i r o n m e n t ，r e l e t i v e l ym o r eu n c e r t a i ne l e m e n t si nt h eb u s i n e s s m a n a g e m e n t ，t h i st h e s i st a k e san u m b e ro fe n t e r p r i s e sw h i c hh a v et h et y p i c a lt y p e o fa u t op a r t ss a l eb u s i n e s st or e s e a r c ho nt h eb u s i n e s sc o m p o n e tr e c o g n i t i o na n d e x t r a c t i o n f r o mt h ee s t a b l i s h i n go fs y s t e ma r c h i t e c t u r et h a tm e e tt h es p e c i f i c d o m a i n ，t ot h em o d e l i n go fb u s i n e s s ，r e c o g n i z i n g a n d a p p l i c a t i n gb u s i n e s s c o m p o n e n tb yt h ec l u s t e rs t a t i s t i c a lm e t h o d sw h i c hi si m p r o v e d ，a n dd e s i g n i n g b u s i n e s sc o m p o n e n ti n t e r f a c et oa c h i e v eb u s i n e s sc o m p o n e n te x t r a c t i o n f i n a l l y , d e s i g n sa n di m p l e m e n t st h ec sm o d e la u t op a r t ss a l e sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 li 页 s y s t e mb a s e do nt h ea u t o m o t i v ei n d u s t r yc h a i nc o l l a b o r a t i o np l a t f o r m i na d d i t i o n ， s u m su pt h ec o n t e n t so ft h i sp a p e r , p o i n t so u tt h ed i s a d v a n t a g e s ，p u tf o r w a r dt h e f u t u r ep r o s p e c t ，a n dp u tt h e mu n d e rt h en e x tp h a s eo fr e s e a r c hp r o p o s a l s k e yw o r d s ：a u t op a r t ss a l e sm a n a g e m e n t ；b u s i n e s sc o m p o n e n t ；c l u s t e r a n a l y s i s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密衫使用本授权书。 ( 请在以上方框内打口 ) 学位论文作者签名：锊砍 b 谲：五8 毒f 密 指导老师签名： 日期2 口汐 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研 究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出 贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下； 1 综合各类构件获取方法，改进了基于特征的业务构件获 取方法，将业务构件与系统设计模型联系在一起。 2 给出了从面向对象设计到面向数据开发的转换方法，实 现了基于业务构件的系统开发。 2 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 1 1 1 汽车制造业概述 第一章绪论弟一早三百下匕 中国已经成为世界第二大新车市场和第三大汽车制造基地，但是与国外 汽车制造业和其他大多制造业的发展过程与趋势一样，国内汽车制造企业的 利润情况将会更多地取决于企业在产品研发、供应链管理和销售服务管理方 面的业务能力。企业整体业务模式需要由注重强化企业的生产能力、生产出 大量产品推送( p u s h ) 给市场的原有模式，转变为以顾客与销售服务渠道需 求拉动( p u l l ) 产业链上游的产品研发和生产等环节，提供汽车产品与服务 以满足和超越顾客需求的模式 1 】。 汽车配件销售是汽车销售服务获利的主要来源。从销售额看，国外成熟 汽车市场中配件销售占3 9 ，国内汽车市场中配件销售占到3 7 2 t 。近年来， 我国汽车配件销售行业伴随整车市场高速发展的步伐而快速增长，行业规模 不断扩张，涉及从供应商、制造商、销售商、零售商直到客户的整个产业链。 随着世界经济一体化的形成，国外的技术、资金、产品大量涌入中国，国内 的汽车产业面临前所未有的激烈竞争局面。竞争要求企业产品更新换代快、 产品质量高、价格低、交货及时、服务好。这些市场竞争的武器与企业的管 理模式、管理方法、管理手段、组织结构、业务流程密切相关。其发展需要 科学高效的流程管理方法和数据管理手段。企业信息化建设任重而道远。 1 1 2 汽车制造业信息化现状 2 0 0 6 年，国内汽车制造业信息化建设总投入为1 2 2 6 亿元。其中，合资 企业所占比例为5 8 4 。其在工程设计、生产经营供应链、销售服务领域的 投入比例分别为：1 2 、5 5 、3 3 。由于目前合资企业的产品设计工作多 在国外进行，许多品牌产品的销售服务渠道又仅限于大中城市，所以合资企 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 业在工程设计、制造供应链、销售服务三个业务环节的信息化建设投入相对 较为平均。内资企业在工程设计、生产经营供应链、销售服务领域的信息化 建设投入比例分别为：1 4 、6 4 、2 2 。由于目前内资企业的产品设计工 作多在国内完成，许多内资企业的销售服务渠道遍布全国，所以内资企业信 息化建设投入更多地专注于生产经营供应链环节。已有部分内资企业开始重 视产品设计和销售服务环节的信息化建设，但因受制于管理和人员能力，进 展并不理想。对于大型企业所用的软件系统，大部分市场被极少数i t 厂商 掌握。但在各大型企业一些组织机构内部的信息化项目内，在销售服务等存 在较多企业个性化需求的业务领域内，以及在中小型企业的信息化建设项目 内，仍有较好的市场机会【l 】。 西南交通大学c a d 中心承担的国家8 6 3 计划重大项目“面向装备和汽 车产业链的企业网络化协作a s p 平台开发及应用”( 编号：2 0 0 4 a a 4 1 4 0 1 0 ) 课题，探索了a s p ( a p p l i c a t i o n s e r v i c e p r o v i d e r ) 平台的多种发展模式。在对 以龙头企业为核心的汽车行业及其产业链体系进行了专门的调研与研究的 基础上，建立起一个信息交互平台，实现以汽车制造商为核心的汽车产业链 的上下游企业间的信息共享 3 】。 该汽车产业链协作平台支持多个企业联盟实现联盟体成员之间的信息交 换和协作管理。企业联盟的盟主在汽车产业链协作平台的支持下与供应链上 下游关联企业进行基于网络的协作管理，通过企业间的协作完成企业的采 购、销售、售后服务等经营和管理活动。 汽车产业链协作平台帮助联盟体成员企业解决采购、销售、售后服务等 整个供应链过程的一体化的信息化解决方案。作为经济资源联盟体内部的网 上交易管理平台，实现联盟体上下游的信息互动，在经济资源联盟体内建立 完善的网上供应链和售后服务链系统。从而帮助企业从简单的合作转向协 同，以取得更高的效率。超越了e r p 系统中传统的销售管理的理念，不仅能 够帮助企业将传统的销售管理系统上升到信息化管理的高度，使企业的销售 与销售渠道能够正常实时的运转以解决手工管理信息不畅、数据不统一问 题，减少发货、发运上的差错。并且通过协同售后服务管理将销售、售后服 务和采购贯穿起来。从而优化销售、采购和售后服务渠道，使供应商、制造 商、经销商、和服务站都能分享到较大的利润空间，达到双赢的目的f 4 】。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 2 本文选题与研究内容 1 2 1 本文选题 近年来国家投入了大量的资金进行汽车制造业信息化建设，但我国汽车 制造业距离信息化的目标和要求还有很大的差距，信息系统实际上并没有真 正得到普及。其原因是多方面的，技术方面的主要问题就在于企业需求的不 断变化与系统自身结构的相对固定、功能扩展较为困难之间的矛盾。 企业的发展总是伴随着企业管理模式和业务运作的变革与优化，而现阶 段无论是商品化的应用软件还是按客户要求定制的应用系统在开发完成后 已经基本定型。一旦业务有变化，更改系统将耗费大量的资金和时间。因此， 如何快速、高质量地建立既能满足一定领域内不同企业需求，又能够适应企 业需求变化的信息系统是目前我国企业信息化建设中亟待解决的课题。 九十年代“基于构件的软件工程”( c o m p o n e n tb a s e ds o f t w a r ee n g i n e r i n g ， 简称c b s e ) 发展起来。它以软件的大粒度复用为目标，旨在提高软件开发速 度和质量，降低开发成本，同时提高软件的可维护性和可扩展性。 不同于传统的信息系统开发方式，基于构件的软件工程首先对将要开发 的领域进行分析，确定系统面向的业务范围；在其中找出所需构件并组装成 系统。当业务发生变化时，只需要修改或替换相应的业务构件，而不必对整 个系统进行重构。可以看到，构件化开发技术为解决企业与信息系统之间的 矛盾提供了恰当的解决方案。因此，本文以汽车产业链协作平台技术为依托， 针对汽车配件销售领域中的业务构件化开发进行研究，有助于提高企业信息 系统的质量、开发效率和对业务变化的适应性。 1 2 2 研究内容 本文基于国内数家汽车汽车厂的需求调研资料，以汽车产业链平台为依 托，通过研究业务构件获取技术及其对业务流程重组的影响，建立起汽车配 件销售的领域模型。另外还研究了面向对象架构和面向数据架构的异同以及 业务构件技术与它们的关系。在此基础上设计出汽车配件销售管理系统的数 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 据库模型和业务逻辑层。 主要研究内容如下： 1 ) 研究业务构件获取技术，着重研究通过基于特征的聚类分析方法来获取 业务构件的技术。 2 ) 分析比较国内不同的汽车配件销售业务模式。 3 ) 研究业务构件技术在业务流程重组中的作用。 4 ) 研究面向对象系统架构和面向数据系统架构，并找出两者的转换方式。 1 3 论文的组织结构 本文共分五章： 第一章提出本文的研究背景以及本文选题和研究内容，并介绍本文的组 织结构。 第二章首先介绍了业务构件和基于构件的软件开发思想，比较了几种具 有代表性的业务构件获取技术，对它们的优缺点和应用价值进行了大概评 述。然后综合几种优秀的构件开发思想，介绍了从原始业务流程中获取业务 构件的形式化方法。 第三章在国内数家汽车汽车厂的需求调研资料的基础上，分析比较了两 种典型的汽车配件销售业务，从中找出业务构件获取所需的业务对象和业务 活动。 第四章依照第二章介绍的构件提取方法，从业务对象和业务活动中归纳 出特征，以此建立业务对象特征矩阵和业务活动特征矩阵，并计算各个业务 对象之间的相似度。然后通过聚类分析提取出业务对象构件和业务活动构 件，并根据业务流程重组理论分析业务构件的提取对原业务流程的影响。最 后给出领域模型和用例模型。 第五章介绍了面向对象系统模型和面向数据系统模型，分析了业务构件 获取技术与两者的联系。将面向对象的设计模型转换为面向数据的开发架 构，并给出系统数据库模型和业务逻辑层设计以实现系统。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第二章业务构件技术、 2 1 业务构件简介 一个业务构件对应一个自治( a u t o n o m o u s ) 的业务概念或业务流程的软 件实现，它由所有必要的软件工件( a r t i f a c t s ) 组成，这些工件用来描述、实 施和扩展所给定的业务概念，是组成信息系统的自治的、可重用的基本元素 【5 】。“自治”意味着相对独立，但并非完全隔离，因为问题空间中的业务概念 必然相互关联，业务构件就是通过与其它业务构件的协作来提供有用的功 能。 与面向对象思想所强调的对个体的抽象不同，构件除了把对象封装的内 涵进行了扩展以外，还要着重于解决系统中各个组成部分之间的关系的管理 和协调问题。构件对个体在环境中的位置以及它们之间的联系的研究，就已 经形成了一个专门的技术领域。 此外，面向对象思想是通过”数据+ 算法”的模式改变了设计程序时对事 物的表达方式，将考虑的重点从解空间转移到了问题空间，体现出人的认知 规律。而构件化思想不仅仅关注于建模本身所带来的可复用优势，毕竟以类 为封装单位的代码级重用的粒度太小，已经逐渐难以满足当前复杂系统的开 发和维护。所以在构件化思想中更多的是对软件生产过程的考虑，它从一开 始就以大粒度的可复用构件为目标，从头研究构件的本质特征，考虑如何在 应用领域的软件生产中得到利用效率高的构件，如何从庞大的构件库中找到 合适的构件，以及如何将其作为零件装配到新的系统中实现即插即用。其中， 面向对象思想及其相关方法只是众多的具体实现手段之一。 构件有几个基本特征 6 1 ： 1 、构件是可独立配置的单元，因此构件本身必须具有能解释自己结构 的数据。 2 、构件强调与环境和其他构件的分离，因此构件的实现是严格封装的， 屏蔽了构件内部的实现细节。 3 、构件可以在适当的环境中被复合使用，因此构件需要提供清楚的接 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 口规范，可以与环境交互。 4 、构件不应当是持续的，不应当与自身副本有区别。在任何环境中， 最多有某特定构件的单一副本。 构件借鉴了对象的封装思想，但封装的规模已经不仅仅是单个类，结构 也不再局限于数据和行为，而是从一个或多个类到功能模块甚至整套流程都 可以进行封装。它可以是被封装的类、类树、功能模块、软件框架、以及文 档、设计模式等。可以从不同侧面对构件进行分类。 从应用的角度，构件也可以按照功能分为3 种【7 】： 1 通用基本构件：是特定于计算机系统的构成成分，如基本的数据结构、 用户界面元素等，它们可以存在于各种应用系统中，这种构件现在市场上就 有。 2 领域共性构件：是应用系统所属领域的共性构成成分，存在于该领域 的各个应用系统中。 3 应用专用构件：是每个应用系统的特有构成成分。 另外，按开发过程构件可以分为分析件( 指系统需求规约和功能规约) 、 设计件( 指系统体系结构和设计方案) 、代码件( 由具体程序设计语言编制的源 代码构件) 、测试件( 测试计划和测试案例) 四种。而构件的表示则与层次有关， 不同层次的构件具有不同的表示媒介和手段，如图形、复合文档、正文、伪 码、编程语言、目标码等 羽。 本文主要研究具有领域共性的设计类构件的建模。对于设计件而言其构 件特征主要体现在：第一，其设计方案如领域模型和用例模型中包含了对各 个构件成员的结构以及内容的描述，具有能解释自己结构的数据并且可以对 这些数据进行调整。第二，这种调整不会影响模型中的其他成员，构件成员 内部的实现细节对于外部环境实现了屏蔽，外界只能通过规定的接口与构件 进行交互。第三，由第二点可知构件具有清楚的接口规范，否则无法与外界 交互。第四，设计件与代码实现的程序件是一一对应的关系，每一个程序副 本可以独立实现一个业务功能，因此在任何上下文环境中，最多只有该构件 的一个副本。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 2 基于构件的软件开发 基于构件的软件开发( c o m p o n e n tb a s e dd e v e l o p m e n t ，c b d ) 是一种软件 开发方法，在开发周期的不同阶段和不同方面，都是以构件为基础进行需求 分析、架构、设计、构造、测试、部署、支撑性技术基础设施、项目管理等 等，或者直接利用己开发完成的商业构件( c o t s ) 按应用需求组装形成软件应 用系统【5 】【9 】。c b d 研究的主要内容包括【l o 】： 构件获取：有目的的构件生产和从己有系统中挖掘提取构件： 构件模型：研究构件的本质特征及构件间的关系； 构件描述语言：以构件模型为基础，解决构件的精确描述、理解及组装 问题； 构件分类及检索：研究构件分类策略、组织模式及检索方法，建立构件 库系统，支持构件的有效管理； 构件组装：在构件模型的基础上研究构件组装机制，包括源代码级的组 装和基于构件对象互操作性的运行级组装； 标准化：构件模型的标准化和构件库系统的标准化； 构件系统的安全性和实效性问题； 非技术因素对c b d 的影响：法律法规、商业实践、组织结构等方面的约 束和策略。 其中，构件的获取是构件实际开发的起点。以软件开发过程中的入手点 不同，可以将构件获取分为正向获取和逆向获取两类。前者是指从软件系统 需求获取阶段入手，将用户所有业务相关实体和过程收集起来，通过领域分 析，从中识别出构件( 设计件) ，进而实现代码件并以此构造软件系统【1 1 】【1 2 】【1 3 】。 正向获取是基于复用的软件工程 4 1 ( r e u s e s b a s e d s o f t w a r e e n g i n e e r i n g ，r b s e ) 、基于构件的。软件开发( c o m p o n e n t b a s e d d e v e l o p m e n t ，c b d ) 和模型驱动体系结构( m o d e l d r i v e na r c h i t e c t u r e ，m d a ) 等 领域的一个重要阶段。逆向获取则是面对已经开发完成的软件系统，即从遗 留系统( l e g a c ys y s t e m ) 的软件源代码出发进行分析，识别出代码件。在逆向 工程、程序理解、程序恢复等研究领域中具有重要作用。两种构件识别的过 程如图2 1 所示【”】。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 3 业务构件获取方法简介 2 3 1 结构分析法 图2 1 本文着重研究正向获取构件的方法。构件的正向获取方法主要分为结构 分析和特征匹配两类【1 6 1 ： 结构分析法通过分析领域模型找出各个成员之间的关系，以此建立起领 域模型结构化的表达方式，同时对关系本身加以量化如赋予权值。然后利用 聚类分析方法将结构中聚合度高的成员合并，最后得到的每个子结构就对应 一个候选业务构件。可以看到在结构分析法中，每一个待聚类对象都对应领 域模型中的一个实体。如果企业的业务有任何变动，相应的领域模型也会有 更改。但是之前的领域模型已经结构化，并通过聚类分析划分成了若干子结 构。如果要按照新的领域模型重新进行结构化，那么最终的聚类结果与原来 的差距可能会很大，即业务的变动可能导致原来得到的很多构件都需要重新 建构，这跟构件化开发要求有较大的差距。可以说，结构分析法对需求变动 的适应性较差，缺乏柔性。具有代表性的结构分析法有面向对象的构件开发 方法( o b j e c t o r i e n t e dc o m p o n e n td e v e l o p m e n tm e t h o d o l o g y , c o m o ) t 1 7 1 、对象一 到业务构件的方法( o b j e c tt ob u s i n e s sc o m p o n e n t ，0 2 b c ) t 1 8 1 和矩阵分析法【1 9 1 等。其中，c o m o 没有给出具体可操作的业务构件划分和接口设计方法，设 计过程中只能依赖于个人的设计经验，无法保证业务构件的质量【2 0 】。0 2 b c 采用了聚类分析的一种特例c r u d 矩阵法，它以业务用例和业务实体作 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 为样本点集合，以用例和实体的4 种关系：创建( c r e a t e ) 、读取( r e t r i e v e ) 、更 新( u p d a t e ) 和删除( d e l e t e ) 来计算关联值，具有“创建或“删除 关系的用 例与实体被合并到一个业务构件中【2 l 】。类似的，矩阵分析法将原始业务流程 中的业务实体作为样本点集合，以实体间的泛化、组合、聚集、有向、无向 等关联形式衡量实体间的关联强度，以此得到量化的关联值。然后通过阈值 限制选出关联值大于阈值的相关实体，最后得到的每一个分组即代表一个候 选构件。 2 3 2 特征匹配法 特征匹配法则将分析重点放在领域成员的内部。首先找出成员所包含的 属性，并按照一定的形式化方法和约束条件将这些属性组织起来，作为成员 的特征。然后依据各个成员所具有特征的异同求得成员之间的相似程度，最 后用聚类分析方法将相似度高的一组成员合并为一个候选构件。具有代表性 的特征匹配法如面向特征的领域分析( f e a t u r e o r i e n t e dd o m a i na n a l y s i s 。 f o d a t 2 2 】) 工程方法和特征矩阵分析方法【1 6 1 。面向特征的领域分析方法为了 克服结构分析法的缺点，重点研究构件在领域内的复用度和领域体系结构本 身的柔性。当领域模型不需要作太大的改动就可以适应业务变化时，相对地 构件的复用度也就得到了提高。但在得到柔性的领域模型之后如何形式化地 进行构件识别，并没有完善的具体方法。大部分时候仍然需要借助领域分析 人员的经验，操作方面的指导意义不大。特征矩阵分析方法以原始业务流程 为素材，找出相关业务实体和活动并分析它们的属性，按照属性在业务操作 前后的状态以及业务操作的相关事件，将属性组织起来形成特征。实体之间 的关联值即由它们所占有特征的异同数量来决定。然后通过聚类分析方法得 到结果。这种方法形式化程度较高，较少依赖于经验，便于自动化计算；而 且可以将复数领域中的成员放在一起进行聚类，得到的构件融合了多个领域 的特征，具有较好的柔性。但是在识别出构件之后没有给出整合方案和接口 设计方案，从设计件到代码件之间还有一定的距离。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 3 3 聚类分析基本过程 h e l n a n t h i 和j u l l 9 1 2 1 以业务实体作为x 样本点集合，以业务实体间关联的 强度( r e l a t i o n s h i ps t r e n g t h ) 作为关联值进行业务构件的聚类分析提取。其基 本过程如下 2 3 】： 步骤1 ：将所有需要分类的1 1 个样本点记为x 。此时集合x 中的每个样 本点自成一类。 步骤2 ：确定任意两个样本点之间关联值( 即相似程度) 的计算方法，将样 本点x i 与x j 之间的关联值记为& j 。 步骤3 ：计算1 1 个样本点两两之间的关联值，得到样本点间的关联值矩 阵d 。 步骤4 ：选定一个合理的最小关联值r m i n ，作为将两个样本点放入一个 聚集的判定依据。 步骤5 ：依据关联值矩阵d 中每个单元的关联值耻j ，执行以下聚类过程： ( 阈值) 如果r i j r m i n ，则将样本点) ( i 和样本点玛放入一个聚集； ( 传递性) 如果) ( i 和殉属于一个聚集，且x i 和x k 属于一个聚集：则 将x i ，x j ，x k 放入一个聚集。 步骤6 ：将每个聚集中的所有样本点合在一起转换为一个业务构件。 2 4 业务构件获取综合方案 按照特征匹配类的构件获取方法，将原始业务流程中的业务元素分为业 务对象和业务活动两类。按照特征获取、特征集划分和聚类分析的顺序进行 构件获取。获取过程如图2 2 所示： 图2 2 一 特征提取 一 灯吲_斟网圉网圉 八v 八v 引 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 4 1 特征获取 参照文献 1 6 的定义，业务对象( b o ) 由对象名称( n ) 、对象包含的属性集 ( a ) 和业务操作集( m ) - - - 部分组成。属性从业务文件中获取，是业务文件在业 务流程的各个业务环节的处理过程中保留的信息。属性可以表示为由名称 ( n ) 、数据类型( t ) 和值域( r ) 所组成的三元组，一个属性可以是多个属性复合 而成。业务操作是更改属性的过程，可以表示为由名称( n ) 、输入参数集( p ) 、 返回值类型( r t ) 以及动态特征( b ) 所组成的四元组。其中，输入参数集的每一 个参数( p ) 由名称( n ) 和数据类型( t ) 组成。动态特征由前置条件( p r e ) 矛l 后置条 件( p o s t ) 组成，后两者限制业务对象的各个属性在该操作前后的不同状态，即 对属性值是否为空采取的限制。业务对象模型如图2 3 所示： 回 国蕊奚蓟n i 现 、- ，- 。，、- - _ 一 翌里蔓鸯 匣堕垂 亘垂d ；。压酒丽莉 l 运蠢五( ! 壁霎器 图2 3 在前置后置条件中，如果规定某个属性为空值，称为对该属性的空约束， 如图2 4 中a 1 对应了一个空约束的前置条件，即在该业务操作之前该属性的 值必须为空；反之如果规定某个属性为非空值，就称为非空约束，如图中a 2 就对应了一个非空约束的后置条件；如果没有规定则视为无限制。如图中在 前置条件中包含对a 1 的空约束，或者如a 2 没有限制，而后置条件中包含对 该属性的非空约束，则称该动态特征中包含了对属性a 1 的正更改；反之称为 对该属性的负更改，如图中a 3 。 动态特征 前置条件 a l - - n u l l 旦重堑壁 臣五二亟四a 军更改 无限制 图2 4 盏一 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 属性集里面的每一个属性( a ) 、以及业务操作集中的每一个操作( b o p ) 都是 该业务对象的一个特征。 业务活动由活动名称( n ) 、事件对象集( e o ) 、数据对象集( d 0 ) 、业务操作 集( b o p ) 和行为特征集( b e h ) 五部分组成。事件对象集分为输入事件集( e o i n ) 和输出事件集( e o o u t ) ，其中事件对象类型包括通知事件烈) 和时间事件( t ) 。 通知事件通常由前一个业务活动产生；时间事件以时间轴上定义好的位置为 触发条件，如月末结算。数据对象集分为输入数据集( d o i n ) 和输出数据集 ( d o o u t ) ，数据对象结构与业务对象中的属性相同。业务操作集中的业务操 作( b o p ) 来自相关的业务对象。行为特征集( b e h ) 是将事件对象集和数据对 象集按照业务操作集中的操作进行划分，每一个业务操作对应一组事件对象 和数据对象，这样的一组数据就是行为特征集中的一个成员。业务活动中的 每一个事件对象、数据对象、业务操作和行为特征都是业务活动的一个特征。 业务活动模型如图2 5 所示： 圃j 回 。”一 一一 一。 圃圃 豳 圃圃 ：j j 至亟至回 图2 - 5 业务对象的特征包括静态的属性和动态的业务操作，分别组成业务属性 特征集f ( a ) 和业务操作特征集f ( b o p ) 。业务活动的特征包括业务操作所涉 及的事件和数据，分别组成输入事件特征集f ( e o i n ) 、输出事件特征集 f ( e o o u t ) 、输入数据特征集f ( d o i n ) 、输出数据特征集f ( d o o u t ) 、业务操作 特征集f ( b o p ) 以及行为特征集f ( b e h ) 。其中，业务操作特征集是业务对象 和业务活动都具备的特征集。 2 4 2 特征集划分 当两个类型相同的特征所表达的业务性质也相同时，它们的关系为等价 关系【1 6 】。就业务对象的属性特征集f ( a ) 而言，如果有两个属性具有相同的名 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 称、数据类型和值域，即判定它们相互等价。类似的在业务操作特征集f ( b o p ) 中，如果两个业务操作具有相同的名称、操作类型、输入参数集、返回值类 型，以及动态特征，即判定它们相互等价。其中，当两个输入参数集中具有 相同的参数数量，且对应参数的名称和类型都相同时，就认为这两个输入参 数集相同；类似的，当两个动态特征中包含相同的正负更改数量，且针对的 属性相同，就认为这两个动态特征相同。 同样，对属于业务活动的输入输出事件特征集f ( e o i n ) f ( e o o u t ) 而言， 如果两个输入输出事件对象具有相同的名称和类型，即判定它们等价。类似 的，如果两个输入输出数据对象具有相同的名称、类型和值域，即判定它们 等价。 所有相互等价的特征组成的集合为一个等价特征集。如果一个特征不与 其他任何特征等价，那么该特征自成一个等价特征集。一个特征集由若干等 价特征集组成，且各等价特征集之间没有交集，就实现了该特征集的划分。 划分过程如图2 6 所示： 2 4 3 基于特征的聚类分析 等价特征集l等价特征集2 图2 6 特征矩阵m 用于计算各个业务元素间的相似度，分为业务对象特征矩阵 m o 和业务活动特征矩阵m a 。 业务对象特征矩阵里的每一行代表一个业务对象b o ，每一列代表一个 等价特征集f 。该矩阵的等价特征集由业务属性等价特征集和业务操作等价 特征集组成。当业务对象b o i 所具有的某特征可以在等价特征集f j 中找到时， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 矩阵元素1 t i i i _ 1 ，否则为0 。业务活动特征矩阵里的每一行代表一个业务活 动b a ，每一列代表一个等价特征集f 。该矩阵的等价特征集由输入输出事 件等价特征集、输入输出数据等价特征集、业务操作等价特征集以及行为特 征等价特征集组成。矩阵元素取值同上所述。 利用文献 2 4 给出的相似度计算公式s o r e n s o nc o e 伍c i e n t ，两个业务元素 之间的相似度： s c = 2 p ( 2 p + q ) ( 2 1 ) 其中p 代表两个业务元素共同具备的特征集数量，q 代表只有一个业务 元素具备，而另外一个不具备的特征集数量。如表2 1 ，b o l 和b 0 2 之间的 p 和q 值分别为2 和1 ，两者相似度为2 2 ( 2 2 + 1 ) = 0 8 。 表2 1 f of l f 2 f 3 b o o 1o00 b o l o1l o b 0 2 1 110 计算出所有业务元素之间的相似度之后可以组成相似度矩阵s n n ，其行 列均代表业务元素，矩阵元素s i i 的值即表示业务元素i 和j 之间的相似度。 之后按照2 3 3 节给出的方法进行聚类。 通过逐渐增大阈值，业务构件的划分随之变细，构件的粒度减小，复用 度增加，更容易适应不同领域；但同时构件包含的功能变少，复用效率降低。 反之，逐渐减小阈值，构件粒度随之增大，复用效率升高，但是适应范围减 小，复用度降低。可以根据实际业务需求和信息化条件进行权衡，选取粒度 适中的业务构件。 2 5 基于构件的系统建模 领域分析是标识一个特定问题领域中一类相似系统的对象和操作的活 动，着重描述一个应用领域的公共元素和结构的组织情况【2 5 1 。领域分析以发 现复用产品为目的，考虑领域内所有可能的动作、功能，从中抽取领域内各 应用的共性，因此领域分析要求做到通观全局、把握重剧2 6 1 。领域分析的最 终目标就是定义正确的、可重用的领域业务构件模型，从而为可重用的构件 化信息系统提供基础【2 3 】。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 系统设计之初，是从原始的需求调研报告出发，通过领域分析设计出能 够反映业务静态特征的领域模型、以及反映用户业务活动的用例模型，在此 基础上深入进行系统设计。实际上在领域分析活动中，从分析原始业务流程 到建立用例和领域模型之间包含了大量的知识筛选和归纳的过程。这些过程 严重依赖开发人员的项目经验，而经验当中又包含了很多隐性知识【2 7 1 ，使得 整个分析过程充满了不确定性。 上述基于特征的构件获取方法先从原始业务流程中找出相关业务实体和 活动并进行形式化组织，然后通过数学手段加以处理，最后得到系统建模所 需的组成部分即业务构件。这就相当于为领域分析提供了一套较为规范的解 决方案。 2 5 1 业务对象构件建模 业务对象构件模型与业务对象模型的结构相同。业务对象集合、业务活 动集合的聚类结果的意义在于，每一个聚集包含了相似程度较高的业务元 素，属于应用领域的共同知识、需求及其应用系统的共同特征，每一个聚集 代表同类领域中的一个业务构件。 其中，业务对象构件从静态的角度出发对同类领域中的各个业务实体的 本质属性进行概括，其建模过程中的主要活动就是将聚集中包含的各个业务 对象的特征进行整合。业务对象构件模型中不仅包括聚集中各相似业务对象 的共有特征，、还要对某些业务对象的特殊特征进行抽象，尽量与其他业务对 象的相关特征建立联系并划归为同一类特征。对于非常特殊的独有特征，则 需要为它专门设定属性或操作。如图2 7 所示的某业务对象聚集包含有三个 业务对象。其中区域a 表示三者共同具有的特征，区域b 表示某些业务对 象不具备的特殊特征，区域c 表示只有一个业务对象具备的独有特征。 图2 7 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 区域a 包含的特征代表同类领域中的共通部分，在构件建模中直接保 留，如各类业务单据中的单据i d 、制单日期等属性；区域b 、c 包含的特征 较为特殊，可以根据业务需要将其与其他相关特征抽象出来并划归在一起。 如某些订单中包含的业务操作除了一般业务人员审核，在某些特殊情况下还 需要由部门领导审核以确认重要信息。对于系统而言，可以将一般审核与特 殊审核抽象为同一类业务操作，从次序上分为一次审核与二次审核；对于某 些独有特征，如有些出库类单据中包含有收发货情况的相关信息，则