（计算机应用技术专业论文）实时监测平台数据服务子系统的设计与实现.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t p 3 1 1 5 2 学科分类号 5 2 0 6 0 9 9 论文编号 10 0 10 2 0 0 7 0 5 3 1 密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名史东林学号 2 0 0 4 0 0 0 5 3 1 获学位专业名称计算机应用技术获学位专业代码 0 8 1 2 0 3 课题来源 其它项目研究方向计算机网络及数据库 论文题目实时监测平台数据服务子系统的设计与飙 关键词实时监测，软件复用，数据库，接口设计 论文答辩日期 2 0 0 7 - 6 - 1 0 论文类型 开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师 谕南山移傲搜讹泵似列够 评阅人l 订h o 暾 评阅人2 山凯牝云札功浩 评阅入3 评阅人4 评阅人5 撇员蝴 纠域苏捏坤因殷酬 答辩委员1 毖瘳汞苏授荔霸钇l 、z 吠真 答辩委员2 山觊l燃托京钇虹六岩 答辩委员3 荡眵彬副激盎托音、钮泓型 ， ， 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中固图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和固固家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 ， 1 j 设计与实现 随着计算机和网络技术的飞速发展，许多大型工业企业都了开始 自己的信息化进程。工业实时监测系统作为生产管理的一种工具，在 许多工业领域都体现出了很大的需求空间，特别是w e b 应用技术的 出现，更促进了其在企业中的发展和应用。实时监测系统能够为企业 管理者提供第一手的生产数据，使他们能及时发现生产中的问题，对 保证产品的质量和生产安全有着非常重要的作用。 但是，到目前为止，实时监测系统并没有一个统一的标准。每次 开发新的系统都需要重新设计与编码，不仅造成了极大的浪费，还增 加了系统维护的工作量。本文针对这种情况，从软件复用和系统扩展 的角度出发，总结了目前监测系统的一些特点，对实时监测平台的数 据服务子系统进行了设计与开发。 本数据服务子系统是基于n e t 平台开发的。本系统作为监测平 台的一部分，针对监测系统数据库的显著特点，将数据库中的数据分 成三种类型予以分别讨论。用户可以根据自己的实际情况，自定义部 分数据库结构。系统还针对不同的实际情况设计了多种与其它系统间 的通信接口以及方法调用。此外，本文还使用了多种优化策略，以提 高在大数据量情况下的系统效率。 本文的主要工作在于将实时监测系统中的数据库结构进行了抽 北京化工大学硕士学位论文 象化总结，定义了方法调用中数据库操作的最小集合，并设计了多种一： 实际中常用到的数据服务功能。目前本子系统已经在一些化工企业中 得到了应用。 关键词：实时监测，软件复用，数据库，接口设计 fi 111 l 1、 w i t hf a s td e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n di n t e r n e tt e c h n o l o g y , m o s to f l a r g e - s c a l ei n d u s t r i a lc o m p a n i e ss t a r tt h e i ri n f o r m a t i o nr e f o r m a sak i n do f m a n a g e m e n tt o o l ，i n d u s t r i a l r e a l t i m em o n i t o rs y s t e m sb e c o m em o r ea n d m o r ep o p u l a ri nt h ec o m p a n i e s ，e s p e c i a l l ya f t e rt h ea p p e a r a n c eo ff u r t h e rw e b a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y i tc a np r o v i d em a n a g e r sf r e s hd a t aw i t hw h i c ht h e y c 锄f i n do u tp r o b l e m si nt h ep r o d u c i n gc o u r s ci nt i m e a n di tp l a y sa n i m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n gt h eq u a l i t yo fp r o d u c t i o n sa n dm a k i n gt h ew h o l e p r o c e s ss a f e r b u tt h e r ei sn os t a n d a r di nt h er e a l - t i m em o n i t o rs y s t e m su n t i ln o w w h e n an e ws y s t e mn e e d st ob ed e v e l o p e d ，d e s i g n i n ga n dc o d i n gm u s tb er e p e a t e d i tl e a d st ob en o to n l yg r e a tw a s t eo fr e s o u r c e s ，b u ta l s oi n c r e a s i n gw o r ko f s y s t e mm a i n t e n a n c e o nt h ep u r p o s eo fs o l v i n gt h e s ep r o b l e m sm e n t i o n e d a b o v e ，t h ep a p e rs u m m a r i z e sc o m m o nc h a r a c t e r i s t i c so fs o m er e a l - t i m e m o n i t o rs y s t e m s ，d e s i g n sa n dd e v e l o p sad a t as e r v i c es u b s y s t e mo ft h e r e a l t i m em o n i t o rp l a t f o r mw h i c hi sb a s e do ns o f t w a r er e u s i n ga n ds y s t e m e x t e n d i n g h i 北京化工大学硕士学位论文 t h ed a t as e r v i c es u b s y s t e m 西，q 0 j 0 i $ 卿舛e db y n e t a sap a no ft h e m o n i t o rp l a t f o r m , t h es u b s y s t e md e v i d e sd a t a si n t ot h r e ek i n d sw h i c ht h e p a p e rw i l ld i s c u s s eo n eb yo n e a n di to f f e r sk i n d so fi n t e r f a c e sw h i c hc a nb e u s e dt oc o m m u n i c a t ew i t ho t h e rs u b s y s t e m sf o rd i f f e r e n ts i t u a t i o n s b e s i d e s t h i s ，t h ep a p e ra l s og i v e ss o m em e t h o d sf o ri m p r o v i n gs y s t e me f f i c i e n c yw h e n q u a n t i t yo fd a t a si sl a r g e t h em a i nw o r ko ft h i sp a p e ri sa b s t r a c t i n gt h es t r u c t u r eo fd a t a b a s ei nt h e m o n i t o rs y s t e m , a n dd e f i n i n gam i n i m a lc o n c o u r s eo fd a t a b a s eo p e r a t i o n s i t a l s os u p p l i e ss e v e r a lk i n d so fd a t as e r v i c ew h i c ha r eu s e dv e r y1 j r e q u e n f l yi n p r a c t i c e a n dn o wt h es u b s y s t e mh a sb e e ni m p l i e di ns o m ec h e m i c a l c o m p a m e s k e y w o r d s ：r e a l t i m em o n i t o r , s o f t w a r er e u s i n g ，d a t a b a s e ，i n t e r f a c ed e s i g n i v l 1 1 一 、_jl 1 1 1 1 2 1 生产实时监测系统研究1 1 2 1 1 系统框架概述1 1 2 1 2 数据采集1 2 2 1 3 数据库结构1 2 2 1 4 数据处理1 3 2 1 5 数据显示1 5 2 2 系统的平台化研究1 6 2 2 1 实时监测平台总体结构设计1 7 2 2 2 平台各子系统简介1 8 2 2 3 数据服务子系统设计思想论述2 1 第三章数据服务子系统的内部结构详细设计与实现2 5 3 1 数据库结构设计模块概要需求分析2 5 3 2 数据库结构设计模块详细设计2 5 3 2 1 信息表详细设计2 6 3 2 2 数据表详细设计_ 3 0 3 2 3 工程表设计3 6 3 3 ，j 、结“”“”“”“”“o o oo90 3 6 v 北京化工大学硕士学位论文 第四章数据服务子系统外部接口实现3 9 f- 4 1 外部接口设计概要需求分析0 0 0 0ohoo o o 3 9 4 2 外部接口整体设计! “3 9 4 3 与数据采集子系统的详细接口设计4 1 4 3 1 基于t c p i p 的接口设计4 1 4 3 2 基于w e bs e r v i c e 的接口设计4 4 4 4 与上层显示子系统详细接口设计4 5 4 4 1 二次数据服务设计00 0 q 0 0 0 0 0 0 5 0 4 4 2 基于c o m 的接口设计5 2 4 4 3 基于w e bs e r v i c e 的接口设计5 4 4 5 与生成系统的接口设计5 4 4 6 数据服务平台实例应用研究o o o 00000oo o0 o 5 5 4 7 刀、结”一”一”5 7 第五章总结与未来工作展望5 9 参考文献6 1 致谢6 3 攻读学位期间发表的学术论文6 4 作者及导师简介”6 5 1 、1 l-i11|- ”7 ”8 c h a p t e r2f r o ms y s t e mt op l a t f o r m 1 1 2 1 r e s e a r c ho fi n d u s t r i a lr e a l - t i m em o n i t o rs y s t e r n ”1 1 2 2 1g e n e r a ls y s t e ms t r u c t u r e 。1 1 2 1 2d a t ag a t h e r i n g ”“”1 2 2 1 3d a t a b a s es t r u c t u r e ? 1 2 2 1 4d a t ad i s p o s i n g 。1 3 2 1 5d a t ad i s p l a y i n g 。1 5 2 2p l a t f o r mr e s e a r c h 丘0 ms y s t e m ”1 6 2 2 1g e n e r a ls t r u c t u r ed e s i g no fr e a l t i m em o n i t o rp l a t f o r m 1 7 2 2 2s i m p l ep r e s e n t a t i o no fs u b s y s t e m si nt h ep l a t f o r m 。1 8 2 2 3g e n e r a ld e s i g no fd a t as e r v i c es u b s y s t e m 。2 1 c h a p t e r3d e s i g n i n ga n di m p l e m e n t a t i o no fi n t e r i o rs y s t e ms t r u c t u r e 2 5 3 1g e n e r a lr e q u i r e m e n ta n a l y s i so fd bd e s i g nm o d u l e 2 5 3 2d e t a i l e di m p l e m e n t a t i o no fd bd e s i g nm o d u l e 。- 2 5 3 2 1d e t a i l e dd e s i g no fi n f o r m a t i o nt a b l e 2 6 3 2 2d e t a i l e dd e s i g no fd a t at a b l e 。3 0 l 一 ! ! 塞些三奎堂堡主兰垡丝奎 一 _ _ _ _ _ l _ l - - - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ 。- _ - _ - - - - 。1 一一 3 2 3d e s i g no fp r o j e c tt a b l e 3 3s e g m e n ts u m m a r i z a t i o n 3 6 3 6 c h a p t e r4 e x t e r i o ri n t e r f a c eo fd a t as e r v i c es u b s y s t e m 3 9 4 1g e n e r a lr e q u i r e m e n ta n a l y s i so fe x t e r i o ri n t e r f a c ed e s i g n 。3 9 4 2g e n e r a ld e s i g no fe x t e r i o ri n t e r f a c ed e s i g n 。3 9 4 3d e t a i l e di n t e r f a c ed e s i g nw i t hd a t ag a t h e r i n gs u b s y s t e m - 。4 1 4 3 1i n t e r f a c ed e s i g nb a s e do nt c p i p 。- 4 1 4 3 2i n t e r f a c ed e s i g nb a s e do nw e bs e r v i c e ”。4 4 4 4d e t a i l e di n t e r f a c ed e s i g nw i t hd i s p l a y i n gs u b s y s t e m s 。4 5 4 4 1 】 1 l es e c o n dd a t as e r v i c ed e s i g n 。5 0 4 4 2i n t e r f a c ed e s i g nb a s e do nw e bs e r v i c e 。5 z 4 4 3i n t e r f a c ed e s i g nb a s e do nc o m 5 4 4 5i n t e r f a c ed e s i g nw i t hb u i l d i n gs u b s y s t e m 。”。5 4 4 6i n s t a n c er e s e a r c ho fd a t as e r v i c es u b s y s t e m 5 5 4 7s e g m e n ts u m m a r i z a t i o n c h a p t e r5s u m m a r i z a t i o na n d f u t u r ew o r k 5 9 r e f e r e n c e ”6 1 a c k n o w l e d g e m e n t 6 3 p u b f i s h e da r t i c l e 6 4 a u t h o ra n dp r o f e s s o r sb r i e fi n t r o d u c t i o n 6 5 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题相关领域历史、现状及发展概述 计算机、通信、网络等技术的迅速发展，引起了整个工业企业生产的深刻变革。 网络技术和控制技术相结合，使监测和控制系统从以往的常规仪表控制系统逐步过渡 到s c a d a 、d c s 等系统。后者能适应复杂生产过程，具有良好的控制性能和较高的 可靠性，并且便于维护和操作，大大促进了生产效率的提高，为生产过程综合自动化 创造了条件。i n t e r a c t 、浏览器技术的快速进步及普及，信息交流和资源共享成为推动 网络技术发展的巨大动力，基于w e b 的b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 架构已经成为当今应用软件的首选体系。开放的软件平台使得信息交互领域从工厂的 现场设备层到控制、管理的各个层次，覆盖工段、车间、工厂到企业，不仅为实现监 测系统的网络化和体系的开放性创造了必要的条件，同时也是网络化方向发展的大势 所趋1 1 1 。信息化的核心是利用自动化控制技术、信息技术和电子商务手段将生产活动 和企业全面管理以及和供应商、客户、合作伙伴进行联网集成，形成透明的信息交流， 使产品开发、生产、发货、客户服务和供货管理在网络上实时进行。 i n t c r n e t 作为当代社会的信息高速通道，把数量众多的局域网连接成广域网，对 社会发展和人类生活产生了重要的影响。i n t e r a c t 的迅速普及与它的开放性和方便性 密切相关闭，而正是基于w e b 的b s 结构实现了这种特性。目前，i n t r a n e t 企业网中 的信息网络已较好地实现了开放性策略，监控体系结构也正沿着开放性方向发展，这 些都为信息网络和控制网络的集成提供了有力的支持采用何种集成技术方便地将企 业内部的信息网络层和控制网络层集成起来实现信息的沟通汇集与数据共享已成为 当今监控系统的发展方向p j 。通过i n t e r n c t 实现对工业生产过程的实时远程监控、远 程设备调试、远程实验、远程设备故障诊断，将实时生产数据、实验数据与e r p 系统 及实时的用户需求结合起来，使生产不只是面向定单的生产，而是直接面向市场的“电 子制造 ，从而使企业能够适应经济全球化的要求 笔者所在课题组一直进行过程工业实时监控相关领域的研究。课题组许多老师与 同学都先后参与了实际项目的开发。自从1 9 9 3 年研究开发了基于c l i e n t s e r v e r ( c s ) 两层网络结构的过程工业生产监测软件平台并在国内几个大型化工石化企业应用后， 所开发的产品随着应用需求和技术更新在不断的升级换代，逐渐开发出一套技术先 进、功能全面的基于c ，s 三层模型结构的过程工业生产数据监测系统。这种c s 模式 的应用在一定程度上满足了共享生产信息的需要，但从实际使用的情况和发展的眼光 北京化工大学硕士学位论文 来看，还存在很多问题。这是一种典型的“瘦服务器肥客户机 的模式，系统任务 分别由客户机和服务器来完成。服务器具有数据采集、控制和与客户机通信的功能； 客户端则包括与服务器通信和用户界面模块。 随着i n t e r n e t 技术的飞速发展，以及c s 结构在某些方面固有的缺点，使许多研 究人员开始研究新的解决方案。将具有强大存储和管理能力的数据库应用于i n t r a n e t 上，应用b r o w e r s e r v e r ( b s ) 模式开发系统，不仅实现了大量信息的网上发布，而且也 解决了上述c s 模式遇到的各种问题。本质上，b s 结构是由传统的二层c s 结构发 展而来的在w e b 上应用的三层c s 结构。b i s 体系结构把传统的客户事务处理模块从 客户机的任务中分离开来，由单独的一层来担负其任务，把负荷均衡地分配给了w e b 服务器，这样给客户机的压力大大减轻了。它有以下两个显著的优点： 通过将整个系统分为不同的逻辑块，大大降低了应用系统开发和维护的成本： 系统的扩展性大大增强。 模块化使得系统很容易在纵向和水平两个方向扩展：一方面可以将系统升级为更 强大、更有力的平台，同时也可以适当地增加规模来增强系统的网络应用。另外由于 摆脱了系统同构性的限制，也使得分布数据处理成为可能【4 5 l 。 随着软件业的不断发展，组件技术和软件复用技术在软件工程领域得到了广泛的 应用，同时用户需求也在不断地发展变化，这些又给实时监测系统带来了新的挑战和 契机。本课题正是基于这样一个背景下提出的。 1 2 课题特点及研究内容 根据笔者的经验，构造一个实时监测系统需要专业的计算机人员完成几个阶段的 工作。首先，需要进行需求分析。企业提出所需监测的内容以及监测形式。例如，内 容可以体现为需要监测的设备参数，而监测形式则可以是流程图，趋势图或者为饼图 等等。然后系统设计者根据用户的需求进行整体结构设计，包括功能模块的分解，模 块之间的交互，以及效率和安全权限的考虑等等方面。系统设计完成之后，就可以进 入数据库结构设计阶段了。这个阶段是非常关键的，尤其是对于大数据量的实时监测 而言由于数据量的激增，效率成为数据库设计的第一考虑要素。此时，系统设计人 员就需要通过数据库优化等多种方式尽可能的提高读写效率。当然，在数据库设计过 程中根据实际情况，还会遇到其它很多的问题，本文将会在后面的章节中继续讨论。 完成设计之后，就进入文档和代码的编写阶段。最后，经过不断的代码修改和测评， 最终投入正常使用。 目前许多工业企业都采用成熟的软件对生产情况予以流程化监测。但是由于每个 企业产品不同，生产流程和使用的设备各异，一套固定的生产监测系统很难适应每个 2 7 j iii-i一，】 ，复用性较低，很难满足不同工 业企业对监测软件的需求，这就给实时监测平台的开发带来了契机。 实时监测平台利用软件复用和组件化的思想，要求能够提供一个搭建实际系统的 环境。通过该环境，可以针对不同的企业迅速构造需求各异的监测系统。根据课题组 在齐鲁石化等企业的多年实际经验，许多监测系统在以下方面都具有类似的特点： 数据采集方式 数据库结构 数据显示的方式、方法 实时监测平台就是要对目前一些已经广泛用于生产的监测系统进行了总结，归纳 它们各自的优缺点，方便用户通过形象化的界面方便且快捷的建立一套适合于本企业 实际情况的监测系统。通过监测平台搭建系统可以有效地解决下列问题： 1 、无需再由程序员进行繁杂的重新编码过程，提高了软件的复用性，可以广泛的用 于工业企业的流程化监测。 2 、提高了软件的安全性。使用平台生成系统可以便于软件的升级，重组，以及补丁 修正。 3 、开发人员可以在监测平台的允许范围之内，根据每个客户不同的习惯，进行自主 端。 化，久性化地设计，提高了软件的可用性。 一 嘻、设计者不用再费心考虑监测效果的实现，可以集中精力用于数据库结构地设计， 提高监测系统的工作效率等方面。 从系统特点看，监测系统的结构主要可以划分成三个大块：数据采集模块，数据 服务模块和数据监测显示模块。简单工作流程可以进行如下描述：数据采集模块利用 各种驱动和组件将数据从各种生产设备和仪表中采集上来，并通过以太网或光纤将数 据送到服务器端，服务器端将数据进行存放，并等待数据监测模块的调用，将所得数 据形象化的显示在监测人员面前。 本课题将整个监测平台按照功能分成了以下几个模块： l 、数据采集子系统：提供常用的数据采集方式，编写标准采集模块及采集管理模块 2 、数据服务子系统：保存数据采集端的数据并为上层的监测系统提供数据查询服务。 3 、数据监测子系统：c s 模式下的监测效果实现 4 、w e b 服务子系统：b s 模式下的监测效果实现 5 、报表子系统：以不同格式需求将数据打印给用户 6 、生成子系统：通过系统组装平台将以上各个部分进行打包，发布，通过友好的界 面为平台使用者构建一套符合自身情况的监测系统。 7 、画面编辑子系统：主要是实现流程图编辑功能和构造良好的动态监测效果。 当技术人员想要通过本平台构造一个实时监测系统，需要进行如下的一个系统配 置过程：首先，用户进入系统生成界面，配置需要的数据采集点，选择合适的数据采 3 北京化工大学硕士学位论文 集方式以及相关指标。然后，通过数据词典输入相应的数据库信息，进行数据库结构 设计，用以存放生产相关的信息。根据需要选择监测模式( b s 或者c s ) ，构造监测 画面，并将构造的监测画面有组织地关联在一起。这样就基本完成了一个常用监测系 统地搭建。 从上面简单描述的系统建造过程可以看出，整个过程是非常方便，快捷的。操作 人员不需要掌握很高的计算机水平，就可以完成系统的构造与配置。 本课题所研究的内容是平台中的数据服务子系统的设计与开发。 数据服务是整个平台的核心所在。不仅为其它子系统提供数据服务，也记录着许 多程序运行所必需的数据。本文主要设计思想为针对流程工业企业，尤其是化工企业 的特点，分析可能出现的所有数据库操作和数据服务，设计数据库结构和通信接口， 并定制相关的数据服务供其它子系统调用。 本文将会对整个子系统进行设计与实现，并重点讨论以下几个难点： l 、数据服务的设计( 数据库结构设计以及可能出现的数据服务) 2 、大数据量的处理 3 、系统间的接口设计 首先，文章在第二章将会讨论一个实际应用于生产的典型b s 结构监测系统。针 对该系统，分析其数据库结构和整个系统构成，以及数据在各功能模块之问的交互情 况。从分析中，可以得到这类数据库结构的部分典型特点，以及在提高效率方面的一 些启示。 接着，第三章就数据服务子系统的内部结构，进行详细的论述，包括各内部模块 的设计与实现片断，它们之间是如何工作的。同时如何进行整个数据库服务的优化也 是第三章讨论的主要内容。 与其它子系统相互耦合，并提供平台组装的功能，是数据服务子系统的主要目标。 因此，如何其它子系统交互，以及它们之间接口的设计是相当重要的。第四章主要讨 论子系统的外部接口设计和实现，以及由此带来的部分内部系统设计的更改。 第五章将会进一步讨论本文尚未实现，但是可以对子系统性能有较大提高的技 术，为将来的工作作一个展望。 第六章将对整个子系统及本文进行一个总结。 1 3 课题所用到的主要技术 3 1 软件复用以及组件化的相关思想 4 第一章绪论 通常情况下，应用软件系统的开发过程包含以下几个阶段：需求分析、设计、编 码、测试、维护等。当每个应用系统的开发都是从头开始时，在系统开发过程中就必 然存在大量的重复劳动，如：用户需求获取的重复、需求分析和设计的重复、编码的 重复、测试的重复和文档工作的重复等同。 探讨应用系统的本质，可以发现其中通常包含三类成分： l 、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。 2 、领域共性构件：是应用系统所属领域的共性构成成分，它们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。应用系统开发中的重复劳动主 要在于前两类构成成分的重复开发。 软件复用是在软件开发中避免重复劳动的解决方案，其出发点是应用系统的开发 不再采用一切“从零开始一的模式，而是以已有的工作为基础，充分利用过去应用系 统开发中积累的知识和经验，如：需求分析结果、设计方案、源代码、测试计划及测试 案例等，从而将开发的重点集中于应用的特有构成成分。 通过软件复用，在应用系统开发中可以充分地利用已有的开发成果消除了包括 分析? 设计、编码、测试等在内的许多重复劳动，从而提高了软件开发的效率，同时， 通过复用高质量的已有开发成果，避免了重新开发可能引入的错诜从而提高了软件 的质量： 一 软件复用是指重复使用“为了复用目的而设计的软件一的过程。相应地，可复用 软件是指为了复用目的而设计的软件嗍。与软件复用的概念相关，重复使用软件的行 为还可能是重复使用“并非为了复用目的而设计的软件 的过程，或在一个应用系统 的不同版本间重复使用代码的过程，这两类行为都不属于严格意义上的软件复用。 以下的类比有助于进一步说明软件复用的概念。在软件演化的过程中，重复使用 的行为可能发生在三个维上： l 、时间维：使用以前的软件版本作为新版本的基础，加入新功能，适应新需求，即软件 维护。 2 、平台维：以某平台上的软件为基础，修改其和运行平台相关的部分使其运行于新平 台，即软件移植。 3 、应用维：将某软件( 或其中构件) 用于其他应用系统中，新系统具有不同功能和用途， 即真正的软件复用。 这三种行为中都重复使用了现有的软件，但是，真正的复用是为了支持软件在应 用维的演化，使用“为复用而开发的软件( 构件) 一来更快、更好地开发新的应用系统。 复用概念的第一次引入是在1 9 6 8 年n a t o 软件工程会议上，m c l l r o y 的论文“大 量生产的软件构件 中。在此以前，子程序的概念也体现了复用的思想。但其目的是 5 北京化工大学硕士学位论文 为了节省当时昂贵的机器内存资源，并不是为了节省开发软件所需的人力资源。然而 子程序的概念可以用于节省人力资源的目的，从而出现了通用子程序库，供程序员在 编程时使用。例如，数学程序库就是非常成功的子程序复用的例子。在其后的发展过 程中，有许多复用技术的研究成果和成功的复用实践活动。但是，复用技术在整体上 对软件产业的影响却并不尽如人意。这是由于技术方面和非技术方面的种种因素造成 的，其中技术上的不成熟是一个主要原因。近十几年来，面向对象技术出现并逐步成为 主流技术，为软件复用提供了基本的技术支持。软件复用研究重新成为热点，被视为解 决软件危机，提高软件生产效率和质量的现实可行的途径。 分析传统产业的发展，其基本模式均是符合标准的零部件( 构件) 生产以及基于标 准构件的产品生产( 组装) ，其中，构件是核心和基础，“复用一是必需的手段。实践表 明，这种模式是产业工程化、工业化的必由之路。标准零部件生产业的独立存在和发 展是产业形成规模经济的前提。机械、建筑等传统行业以及年轻的计算机硬件产业的 成功发展均是基于这种模式并充分证明了这种模式的可行性和正确性。这种模式是软 件产业发展的良好借鉴，软件产业要发展并形成规模经济，标准构件的生产和构件的 复用是关键因素。这正是软件复用受到高度重视的根本原因。 软件复用可以从多个角度进行考察。依据复用的对象，可以将软件复用分为产品 复用和过程复用。产品复用指复用已有的软件构件，通过构件集成( 组装) 得到新系统。 过程复用指复用已有的软件开发过程，使用可复用的应用生成器来自动或半自动地生 成所需系统【9 j 。过程复用依赖于软件自动化技术的发展，目前只适用于一些特殊的应用 领域。产品复用是目前现实的、主流的途径 依据对可复用信息进行复用的方式，可以将软件复用区分为黑盒( b l a c k - b o x ) 复 用和白盒( w h i t e - b o x ) 复用。黑盒复用指对已有构件不需作任何修改直接进行复用。 这是理想的复用方式。白盒复用指已有构件并不能完全符合用户需求，需要根据用户 需求进行适应性修改后才可使用。而在大多数应用的组装过程中，构件的适应性修改 是必需的。 软件复用有三个基本问题，一是必须有可以复用的对象；二是所复用的对象必须 是有用的；三是复用者需要知道如何去使用被复用的对象。软件复用包括两个相关过 程：可复用软件( 构件) 的开发( d e v e l o p m e n tf o rr e u s e ) 和基于可复用软件( 构件) 的应 用系统构造( 集成和组装) ( d e v e l o p m e n tw i t hr e u s e ) 。解决好这几个方面的问题才能 实现真正成功的软件复用1 1 q 。 与以上几个方面的问题相联系，实现软件复用的关键因素( 技术和非技术因素) 主 要包括：软件构件技术( s o f t w a r ec o m p o n e n tt e c h n o l o g y ) 、领域工程( d o m a i n e n g i n e e r i n g ) 、软件构架( s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ) 、软件再工程( s o f t w a r er e e n g i n e e r i n g ) 、 开放系统( o p e ns y s t e m ) 、软件过程( s o f t w a r ep r oc e s s ) 、c a s e 技术等以及各种非技术 因素。 6 l-i-、j m i c r o s o f t n e t 是m i c r o s o f tx m l w e b 服务平台，它显著地改变了人们通过网络与 应用程序和设备进行交互的方式。m i c r o s o f t n e t 是微软提出了下一代互联网构想： 计算将超越网络浏览，进入一个更为先进的互联网平台和极为丰富的软件服务的新世 界，这也给人们描绘了一幅下一代软件开发和互联网应用的美好蓝图i l 。 n e t 作为一种全新的革命性的技术的推出是令人兴奋的。它极大的改变了开发 模式。作为软件开发人员，n e t 的出现将带来更大的机遇和挑战。 推动开发新一代平台的主要技术动力是在商业上广泛接受了i n t e r n e t ，当一种新 一代软件开发方法出现时，都是因为原有的软件开发方法存在局限性。九十年代后期， 微软公司试图利用w i n d o w sd n a 应用程序的概念为基于c o m 的标准三层开发方法 绘制蓝图。它采用的主要技术，是以c o m d c o m 和c o m + 为代表的分布式计算技术， 对于传统的c ，s 计算而言，这无疑是一个进步。但随着互联网技术的飞速发展，原有 的技术逐渐延伸到更广的企业级应用中，与i n t e r a c t 的集成变得非常重要，这样原有 系统出现一些缺点： 1 、i n t e 矗e t 技术集成的问题：当m i c r o s o f t 公司意识到i n t e r n e t 的重要性后，开发出了 大量基于i n t e r n e t 的工具和技术。但这都只是对原有技术路线的一种妥协，随着i n t e r n e t 的不断发展，开发人员需要采用一个标准的方法，使得进程能够通过i n t e r n e i - 进行通 信。 o 、 2 、应用程序部署问题：一直以来，w i n d o w s 应用程序的打包和部署是相当复杂的 如，应用程序需要很多文件( e ) a e s ，d l l s 和数据文件) 才能运行，在安装新程序时， 由于共享文件的不兼容性，容易破坏其它应用程序。 “ 3 、跨语言集成问题：不同语言之间很难相互集成。要让几种语言一起协同工作，需 要一些新的技术。 4 、开发系统需要大量的技术：开发人员必须学习多种开发模式，为了一种界面类型 的开发代码通常不能用于其它类型的界面 正是传统模型的不足促进了新技术的开发，微软于2 0 0 0 年7 月在佛罗里达州奥 兰多的p r o f e s s i o n a ld e v e l o p e r sc o n f e r e n c e ( p d c ，专业开发人员会议) 上推出了 m i c r o s o f t n e t 初步方案。n e t 开发平台使得开发者创建运行在i n t e r a c ti n f o r m a t i o n s e r v e r ( 1 l s ) 。w e b 服务器上的w e b 应用程序更为容易，它也使创建稳定、可靠而又安 全的w i n d o w s 桌面应用程序更为容易【1 2 1 。n e t 开发平台包括以下内容： 1 、n e tf r a m e w o r k ( 架构) ，包括：c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ( 通用语言运行环境) ， 这是用于运行和加载应用程序的软件组件：新的类库，分级组织了开发者可以在他们 的应用程序中用