（计算机科学与技术专业论文）广电用户管理系统的再工程研究.pdf

j- 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 日期： 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 日期：占坦：么；笸 - 摘要 摘要 随着计算机软件应用领域的扩大，越来越多的系统成为了遗留系统。如何 更好地利用遗留系统来开发新的系统，正在成为当前软件工程研究的一个重要 方向。软件再工程正是在这种情况下才越来越显示出其重要作用。软件再工程 提供一条有效利用遗留系统的现实可行途径，它利用逆向工程、重构和正向工 程技术，将现存系统重构为新的系统。 随着广电业务数字化、网络化的逐步发展，广播电视行业面临着新的挑战， 体制创新、技术创新、产业发展，成为广电行业的新课题。原来的业务系统正 成为制约广播电视发展的瓶颈，因此广电需要建设一个强大而稳定的运营支撑 系统对其业务进行管理和运营。本文基于广电多个遗留系统理解，利用领域分 析方法对广电业务进行水平领域分析和需求挖掘，同时借鉴垂直领域电信行业 的相关知识和经验，对广电业务支撑系统的需求进行重构，完成多个遗留系统 需求之间的整合和优化，提出统一客户资料、统一业务受理、统一计费出帐的 需求模型和广电运营支撑系统的质量属性。然后按照软件再工程的过程对广电 用户管理系统进行设计重构，新的架构采用基于层次结构进行设计，在设计中 完成需求中质量属性到架构设计的映射。通过对需求和设计的重构，系统达到 客户资料的统一管理、广电业务的统一受理和计费的统一处理，而且系统在安 全可靠性、整体性能和并发性得到了很好的改进。 通过软件再工程的方法应用研究，充分利用了广电多个遗留系统的资源。 降低了系统演化的风险，有效改进广电用户管理系统的功能、性能和整体的质 量，为构建下一代三网融合时代运营支撑系统提供理论和实践的基础。 关键词软件再工程；需求重构；领域分析：设计重构；质量属性 北京工业大学工学硕士学位论文 i i - a b s t m c t a b s t r a c t w i mt h ee x p a l l s i o no fc o m p u t e rs o f h 矾u l ea p p l i c a t i o n s ，m o r e 觚dm o r es y s t e m s b e c o m el e g a c ys y s t e m s h o wt 0m d k eb e t t e rl l s eo fl e g a c ys y s t e m st 0d e v e l o pn e w s y s t e m si sb e c o m i n g 觚i n l p o r t 锄td i r e c t i o ni nc u r r e n ts o 肭a r ee n g i n e 甜n gr e s e a r c h i i lt h i sc o n t e x t ，s o f h a r er c - e n 西n e e 血gi sb e c o m i i 玛m o r ea i l dm o r ci m p o r t a l l _ t s o 蕾h a r er e e n g i n e 商n gl e g a c ys y s t e m sp r o v i d e 趾e 虢c t i v eu s eo fp r a c t i c a l m e t l l o d ，w i l i c hu s e sr c v e r s ee n g i i l e e r i i l g ，r e s 协j c t u r i n g 锄df o r v 旧r de n g i r l e e r i n g ，t 0 r e c o n s t r u c tai 地ws y s t e mb 嬲e d0 nt l l ee x i s t i n gs y s t e m s w i t t lt h ed e v e l o p r n e n to fd i g i t a ls e r v i c ea r l dm i t w o r kt e c h n o l o g y ，b r o a d c a s t 趾d t e l e v i s i o ni n d u s 仃yi sf 如i i 培n e wc h a l l e n j 萨s i n s t i n n i o n mi 衄o v a t i o n ，t e c l l o l o g i c a l i 姐o v a 【t i o na i l di i l d u s 臼了d e v e l o p m e n ti sb e c o m i n gam w t o p i ci nt h eb r o a d c 嬲t i n g i n d u s 仃y o r i g i n a lb u s i n e s ss y s t e m i s b e c o m i n g ab o t t l e n e c k r e s 仃i c t i n g m e d e v e l o p m e mo fb r o a d c 嬲ta i l dt e l e v i s i o n s oi tn e e d st 0b u i l dap o w e f 瞰la i l ds t a 【b l e 0 p e r a l 缸gs u p p o r ts y s t 锄t 0m a i l a g ei t sb l l s i n e s s b a u s e do nm ea c k n o w l e d g e m e n to f l e g a c ys y s t e m s ，n l i sd i s s e r t a t i o nu s e dd o m a i na i l a l y s i sm e m o dt 0 距a l y s e st l l el e v e l o fb r o a d c a s t i i 培b u s i n e s sa n d 也er e q u i r e m e n ti nm ef i e l dd i g g i n g ，锄du s e dm e r e l a t e dk 1 1 0 w l e d g e 觚de x p e r i e n c eo fv e r t i c a lf i e l do ft e l e c o 衄吼i c a t i o ni n d u g 时f o r r e f e r e n c et 0r e c o r l s t n l c tt l l en e e d so fs u p p o r ts y s t e mi nb r o a d c a s ta n dt vb u s i n e s s ， a n dc o m p l e t e dt t l ei n t e 黟a t i o na n do p t i m i z a t i o no fm u l t i p l el e g a c ys y s t e m s f u “h e r ， t ：i l i sd i s s c r t a t i o np r o p o s e dt l l ed e m a n dm o d e li l ll l l l i f i e dc u s t o m e ri n f o 加1 a t i o n ； u l l i 矗e db u s i n e s sa c c 印t e d 觚d1 1 1 1 i f l e db i l l i n ga c c o 咖，a 1 1 dt 1 1 eq u a l 埘p r o p e n i e si n b r o a d c a s t i n gb u s i n e s ss y s t e m t h e n ， f o l l o w 廿l es o 胁a r er e e n g i n e e r i n gp r o c e s s r e c o n 咖l c tt h ed e s i 朗o fs u b s c r i b e rm a l l a g e m e ms y s t e l no fb r o a d c 嬲ta n dt e l e v i s i o n n l ed e s i 印o fn e wa r c h i t e c t u r eb a s e do nl l i e r a r c h i c a ia i l dc o m p l e t e dt l l em 印p i n g f b mq 岫l i 锣a t t r i b u t e st oa r c l l i t e c t i l r e t h r o u 曲t l l er e c o n s t r u c t i o no fi l e e d sa i l d d e s i g n ，s y s t e mc o v e r e dt l l er e q u i r e m e mo fi n t e g r a t e dm a n a g e m e n to fc u s t o m e r i i 怕姗a t i o n ；l l i l i f i e dd e a lo fb u s i n e s sa n dp r o c e s s i n go fb i l l i n g 1 h es e c u r i 够锄d r e l ia _ b i l i t y ，o v e r a i lp e r f b r m a i l c e 龇l dc o n c u r r e n c ya b i l i 够a l s ol l a v eb e e ni i n p r 0 v e d 1 1 l r o u 曲t h er e s e a r c ho fr e e n g i n e e r i n ga n da p p l i e do f r e l a t e dm 甜d s ，i tm a l 【e s 允uu s eo fr e s o u r c e so f1 e g a c ys y s t e m nr e d u c e dn l er i s ki nc h a n g i n go fs y s t e m ， e 任e c t i v e l yi m p r o v e dt h e 缸l c t i o n ，p e r f l 0 咖a r l c ea n do v e r 2 l l lq u a l i t ) ro ft l l es y s t e m ， a n dp r o v i d e dt h eb 嬲i so ft l l e o 巧a n d a c t i c ef o rb u i l d i n gt h en e x t - g e n e r a t i o nt r i p i e p l a ys u p p o r ts y s t e m k e yw o r d ss o 腑a r er e e n g i n e e r 堍； r e q u i r e m e n tr e 仔a c t o r ； d 0 m a i na 腮l y s i s ； i i i 北京工业大学工学硕士学位论文 d e s i 印r e 丘a c t o r ；q u a l i t ) ，p r o p e i r t y i v - 目录 目录 摘j 耍 a b s t 怕c t i 第1 章绪论。l 1 1 课题研究背景和意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 论文研究的内容和研究思路3 1 3 1 研究内容3 1 3 2 研究思路4 1 3 论文章节结构5 第2 章软件再工程的基本概念。7 2 1 软件再工程定义7 2 2 再工程目标和分类8 2 3 软件再工程复用策略9 2 4 本章小结l o 第3 章广电用户管理系统的需求重构。1 l 3 1 原有系统需求不足和运营商影响1 1 3 2 基于领域分析的需求重构1 4 3 2 1 基于领域的需求分析方法1 4 3 2 2 借鉴电信领域的需求分析1 9 3 2 3 面向广电领域的需求分析2 3 3 2 4 面向广电领域的质量属性分析2 9 3 2 5 广电领域未来的需求分析3 1 3 3 广电运营支撑系统需求模型3 2 3 4 本章小结3 5 第4 章广电用户管理系统的设计重构。3 7 4 2 软件架构设计原则3 7 4 2 1 架构设计满足不同涉众需求3 7 4 2 2 架构模式：需求到设计的映射3 8 4 2 原有管理系统设计和不足3 8 4 3 系统设计重构方案3 9 4 3 1 系统总体架构方案。4 0 4 3 2 系统架构安全可靠性策略4 4 4 3 3 系统性能和并发性实现策略4 8 4 4 本章小结。51 结论。5 3 参考文献。5 5 攻读硕士学位期间发表的学术论文。5 9 致谢。6 1 v 北京工业大学工学硕士学位论文 v i - 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究背景和意义 随着社会生产力和科学技术的不断发展，信息技术以最快的发展速度和最强的 渗透能力，广泛应用到军事、航天航空、经济贸易、生物化学、社会生活的各个领 域。二十世纪八十年代随着中国改革开放及市场经济的进一步发展，中国广播电视 已经形成了一定的建设规模。广播电视技术数字化、网络化的发展，广播电视行业 面临着新的挑战，体制创新、技术创新、产业发展。随着数字电视业务的逐步深入， 原来的业务系统正成为制约广电业务发展的瓶颈，主要表现为以下几个方面。 数据和业务管理分散。广播电视各业务系统各自独立运行，每套管理系统都有 自己的数据库，客户资料和运营资料各自独立给管理层的决策分析带来很大困难。 企业也不能随时了解客户的基本情况和个性化需求，使企业领导决策时缺乏相应的 数据，无法对客户进行精确营销。如模拟电视、数字电视和宽带业务要分别结算， 一方面不利于各种业务的开展和各种新产品的推出，另一方面也不利于广电的内部 管理和协调。业务管理平台建设过度分散，造成各个业务的资源无法有效共享。同 时针对每个业务建立一套用户管理系统也造成重复投资和浪费。 缺乏统一的客户资料。由于每个业务系统分散且完全独立，形成了大量信息孤 岛，客户资料无法共享，不能得到及时、客观、真实、准确的分析结果，无法推出 快速响应市场的高效优惠方案，也无法为客户提供更个性化、人性化的服务。 业务组合困难无法实现统一管理。离散的系统造成管理的分散，使得业务管理 环节众多、不规范，资料管理、客户管理、合作伙伴管理滞后增加了管理难度，浪 费了相关资源。系统不能全网调度和配合，企业无法推出更多的套餐组合来满足客 户的多样化需求，各业务捆绑销售灵活性差。难以实现各业务系统的有效整合，难 以适应新业务的扩展。各业务系统之间数据相对独立和分散造成数据冗余，甚至出 现不一致性，给决策分析带来相当难度，无法发掘数据的深层价值。 系统结构需要改进和完善。系统结构过于紧密，业务需求变化就会引起大的修 改，产生引入隐含错误的风险。系统灵活性不够，增值业务的提供周期较长。系统 运行平台的容量还有一定欠缺，在运行中时常出现性能瓶颈问题，不能适应广电业 务大规模的扩展。 上述问题主要体现在现有系统的功能不能满足广电业务的需求而且现有系统的 结构设计不能适应广电业务的发展。在广电业务数字化、多业务的发展阶段，广电 需要一个功能完善的、系统稳定可靠性、灵活性可扩展性以及高可管理性的、面向 未来的综合业务运营支撑系统( b o s s 系统) 来整合替代原来各个分散的系统。为提 北京工业大学工学硕士学位论文 高管理水平、运营效率和服务水平，增强企业竞争核心力，建设多业务综合运营支 撑系统成为广电系统的首要问题。 早期使用的单业务的用户管理系统已经完全不能适应现在的需求，从零开始建 造的大系统的成本高。如何利用遗留系统再工程为新系统成为软件开发商的主要任 务，充分发挥已存在的系统在很大程度上能降低开发费用、缩短时间并且能够降低 一定的开发风险。再工程需充分利用和改造现有的软件，对现有的软件在充分理解 的基础上进行再设计、再工程，提升软件功能、性能等整体质量同时延长软件的使 用周期。因而理解软件( s o 黼u n d e r s t a i l d ) 、再设计( r e d e s i 鳓、再工程 ( r e 肌g i n e e 血g ) 具有重要的研究价值。 1 2 国内外研究现状 随着广电行业数字化技术的发展，加上激烈竞争的市场形势，服务至上已成为 广电公司的中心理念。当前广电行业正处于向数字电视迈进的过渡时期，模拟电视、 数字电视和宽带网络等多种业务并存，由此产生了真正意义上的业务运营。原有模 拟用户管理系统是面向传统的模拟电视这项单一业务设计的，不是面向客户和市场 的综合业务管理系统。这些信息系统缺乏统一的客户视图，不能对客户分类管理和 个性化营销。原有模拟电视时代的单一业务模式已经远远不能适应业务运营的需 要，广电运营商亟需完成全面的业务转型，对业务流程进行重新设计，规范内部业 务流程，实现内部业务流程和外部业务流程的顺畅和统一。 广电b o s s ( b u s i n e s s0 p e m t i o n ss u p p o r ts y s t e m ) 建设还处于起步阶段，运营管 理和实践经验很少，广电内业务和系统的非标准化导致了业务规范的复杂化，再加 上全行业没有统一的运营规范指导，导致各地的差异性非常巨大。广电行业的运营 支撑系统基础薄弱，各地运营商对未来广电业务支撑系统的认识仅限于普遍使用的 s m s ( s u b s c 曲e rm 锄a g e m e n ts y s t e m ) 。随着数字电视的不断推进，广电行业在未来相 当长一段时期将保持高速发展，同时数字电视又是一个新兴产业，业务发展的方向 具有许多的不确定性，一项新产品或新技术便可以给业务带来重大的改变。近几年 基于在电信行业所获得的成熟的软件系统经验，软件提供商将完善的模块化管理经 验和可视化、一体化的理念引入了广电行业系统中。使广电行业对未来广电业务支 撑系统的认识和了解进一步增加。广电b o s s 要想建设成功，需要借鉴电信b o s s 系统经验与广电共同探讨建立运营模型，共同建设b o s s 系统。广电还需要对自身 的运营管理机制进行调整，借鉴电信企业的经验，结合自身特点，循序渐进地建设 运营体系和运营规范。未来广电业务支撑系统必须相当的前瞻性，根据对产业未来 发展趋势的科学预测，提供从基础的业务到最前沿的新型业务全面的支持。 面对不可阻挡的网络融合的大趋势，广电运营商的垄断地位将面临着电信运营 第l 章绪论 商激烈的竞争，广电运营商为了提高自身的竞争力，必须改变之前的单业务运营模 式，转而向多业务融合发展，综合业务支撑系统的建设获得了广电运营商的普遍关 注。有远见的广电运营商也开始认识到b o s s 系统的重要性。b o s s 系统的建设并 不只是一套系统的开发，而是需要对模拟时代的单一业务模式进行彻底的改造，需 要在整体运营层面上对广电网络的管理体制、运营机制、技术体系和内部资源加以 改进，实现内部业务流程和外部业务流程的顺畅和统一。完成广电运营商业务转型 及拓展提供有力的支撑，帮助降低运营成本，提高运营收益；同时为运营商提供一 个高效的运营与管理平台，将大幅度提高广电行业的管理、运营、服务水平，为决 策层提供强大的战略分析和执行工具，帮助广电运营商由“粗放式经营 转向“精 细化管理 ，实现科学、灵活的发展战略，从而提升广电网络的核心竞争力。运营 商呼唤广电b o s s 行业规范标准的诞生。 目前对广电行业b o s s 系统是一个新概念，业务系统的建设依然停留在对原有 系统代码的重构和优化阶段，对广电面向未来b o s s 系统的需求重构和设计重构还 处于研究阶段。在持续开发的、可拓展的功能模块中，广电b o s s 系统必须支持业 务优先级的不断变化，确保广电运营商能够快速适应市场并做出最佳应对，轻松调 整全部的网络资源，用以寻找新的业务市场和消费价值。 1 3 论文研究的内容和研究思路 通过对广电现有遗留系统的分析和利用，对广电现有业务运营和未来运营模式 需求进行重构，对广电的业务系统进行全面整合给出广电综合业务支撑系统 ( b o s s ) 的需求模型。基于需求模型和现有系统设计的问题进行设计重构，提出 广电b o s s 系统整体业务架构和系统关键质量属性的实现策略。通过理解已存在的 软件( 包括规范、设计、实现) ，对它需求和设计进行重构，以期获得比较完整和系 统的软件需求，同时对系统设计重构使其在功能和性能上得到提高，同时降低系统 的实现难度达到优化系统结构。 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 研究目前广电运营商现有多业务管理系统的状况和存在的问题。 ( 2 ) 研究国内广电运营商的业务运营需求和未来的业务需求 ( 3 ) 借鉴和研究与广电相似电信领域的运营经验和商业模式 ( 4 ) 提出广电业务支撑系统的需求模型 ( 5 ) 研究广电多业务系统设计中存在的问题。 ( 6 ) 提出广电业务支撑系统的架构模型和质量属性的实现策略。 3 北京工业大学工学硕士学位论文 1 3 2 研究思路 软件再工程的方法和活动有效地使遗产系统得到再利用，提高系统演化性，适 应新的软件生存周期模型的需求【l 】。通过软件再工程方法的应用探索广电用户管理 系统对广电业务的适应能力和扩展能力，从本质上提高软件质量。本文对广电用户 管理系统再工程过程中，采用下列方案对现有多业务系统进行重构。 1 、基于领域分析的需求重构 软件需求是系统开发的基础，如何理解原有系统的需求和对需求进行重构成为 系统再工程的关键。软件质量的管理不是i t 自身的需求，而是业务应用的需求【2 】。 系统的整体质量不可能好于需求的质量。如果需求出现问题，在后面的工作流程可 能需要上百倍的成本来修正它。所以需求是软件开发中最值得改进的环节【3 】。需求 阶段的问题不解决，相当于在错误的方向上不断浪费人力物力【4 1 。j o n e s 在报告中声 称扩展需求对8 0 的管理信息系统和7 0 的军事软件造成风险【5 1 ，需求的质量将直 接影响软件质量嘲。基于领域分析的需求有利于软件需求的内聚性、稳定性、系统 性。在设计之前，软件开发人员必须正确获得和理解软件需求，而正确获得和理解 软件需求的前提是对应用系统的工作领域有着充分的认识。 2 、基于质量属性的设计重构 软件系统的规模和复杂度日益增加，在软件设计过程中人们所面临的问题不仅 仅是考虑软件系统的功能问题，而是面临要解决更难处理的可修改性、性能、可靠 性等非功能性问题。如何理解原有系统的设计和对设计进行重构成为系统再工程的 核心。一个好的体系结构( s o n 聊嘴甜c l l i t e c t l 鹏) ，是一个项目成功的基石【7 】o 软件体 系结构的最基础信息是结构和行为信息l 刚。软件系统相关特性包括功能性特征和非 功能性特征二个方面【9 1 。软件的非功能需求指定了关于软件“如何运行和功能“如 何”展示的全局限制。非功能属性大都具有全局性，因此非常适合在s a 级别支持 非功能属性。首先，必须在功能需求中体现非功能需求，在s a 中体现功能需求和 非功能需求；其次，非功能需求对s a 和功能需求产生约束，s a 也进一步约束了 功能需求【l 们。体系结构的结构和行为特征直接影响了软件可扩展性、易维护性、性 能等质量属性。 软件设计重构要求能够完整地反映并满足软件的需求，从而提高软件需求和软 件设计的质量【1 1 。1 3 】，达到软件再工程的目标和宗旨。系统的关键需求决定软件架构 【1 4 】。软件体系结构应能反映系统开发中具有重要影响的设计决策，这样开发的系统 才能完成系统既定的功能和性能需求。软件体系结构是提高软件开发质量、减少软 件开销和促进软件生产率提高的最有效方法之一【1 5 1 ，同时也是软件再工程中非常重 要核心的环节。 第l 章绪论 1 3 论文章节结构 本文共分5 章。论文的章节结构如下 第1 章：绪论。简单介绍了本文的研究背景和研究目标及采用研究方法。 第2 章：软件再工程的基本概念。阐述软件再工程的行为过程、软件再工程分 类及软件再工程的复用策略。 第3 章：广电用户管理系统的需求重构。深入分析原有系统的局限性和对业务 制约的不良影响，通过采用领域分析方法来重构软件需求，同时借鉴电信领域的需 求模型和对广电本身领域需求挖掘和拓展及质量属性的分析，提出广电运营支撑系 统( b o s s ) 的业务运营模型和功能框架。 第4 章：广电用户管理系统的设计重构。描述原有系统设计现状和存在的不足， 和基于对广电领域需求的全面理解，提出广电运营支撑系统( b o s s ) 的总体架构和系 统质量属性的实现策略。 第5 章：总结和展望。概括广电用户管理系统通过软件再工程后，系统各方面 得到明显的改进。再工程在不同领域的探索已经成为社会进步、变革的重要手段。 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章软件再工程的基本概念 第2 章软件再工程的基本概念 随着硬件的飞速发展以及人们对软件越来越高的要求，使软件不可避免地越来 越庞大和复杂，越来越难以满足社会对软件的需求。正如软件危机中所阐述的问题 1 1 6 l ：如何开发软件以满足不断增长日趋复杂的需求和如何维护数量不断膨胀的软件 产品。而且随着软件的广泛应用和信息技术的飞速发展，越来越多的软件系统成为 了遗留系统。为了避免重复的劳动，充分利用现有软件系统并缓解软件危机，大量 的系统在进行着修复、优化改进的再工程工作。软件再工程成为软件领域的前沿研 究课题。它直接作用于软件的开发与维护过程中，可有效地降低软件的开发成本和 延长软件的生命周期。 2 1 软件再工程定义 软件再工程( s o f t v 呢鹏r e e n g i n e e m g ) 是一个工程过程，也称再加工( r e n o v a t i o n ) ， 是对既存软件系统进行调查并将其重构为新形式代码的开发过程。它将逆向工程、 重构和正向工程组合起来，将现存系统重新构造为新的形式【1 7 】。既再工程= 逆向工 程+ 重构+ 正向工程，如图2 1 软件再工程模型。再工程的基础是系统理解，包括对 运行系统、源代码、设计、分析、文档等的全面理解。 图2 - 1 软件再工程模型 f i g u r e2 一ls o ，a r er e e n g i n e 甜n gm o d e l 逆向工程是指对现有系统进行分析，以最大的努力去建立比代码抽象层次更高 的表达形式。如从目标代码分析求出源代码，由源代码求详细设计与总体设计，由 总体设计求软件需求分析。逆向工程的结果应包括遗留系统中被执行的处理、被应 用的用户界面、以及被使用的程序数据结构或数据库的有意义的信息等。 正向工程是指以重构后的抽象表示为始点开发现有系统的新形式；再文档是指 已有的文档不够充分、正确和详细，再文档利用已有的源代码为软件系统逆向生成 北京工业大学工学硕士学位论文 精确的文档。原来有错误的要修正，原来缺少的要补全。设计恢复则结合系统的观 察和有用的外部信息( 如领域知识) 标识更高的抽象表示。 重构是指在保留系统的外部行为前提下，对系统在同层抽象中的表示进行转换。 重构有狭义和广义之分。 狭义的重构( r e f a c t o r ) 【1 8 】是指在原有系统的基础上，重新构造系统结构及重新组 合系统的功能，以满足需求变化或新需求的能力。软件重构是一种代码修改形 式，用于改善软件结构以支持后续的扩充和长期维护【1 9 】。狭义的重构一般不对 系统添加新的功能，主要以静态方法进行，包括代码重构和数据重构。 代码重构是将相对完整的程序体系结构中可疑模块内的代码进行重构，目 的是改善此部分代码提高其质量。 数据重构是将数据体系结构较差程序的数据分解，必要时以新的数据结构 代替他，使其今后更易于进行适应性修改和增强。数据重构是一种抽象层 次较低的重构，是一种全范围的再工程活动。因数据体系结构对程序体系 结构及算法有很强影响，对数据的改变将会导致体系结构和代码的改变。 广义的重构【2 0 j 则包括信息系统整个维护阶段的任务，除了狭义重构的范围之外， 还包括功能扩展和重新配置。 功能扩展：静态或动态地添加或修改现有功能。 重新配置，动态重新配置系统的各种运行参数或替换功能。 本文中的“重构 泛指在信息系统生命周期的各阶段( 设计、构造和运行) 对 系统的任何调整，包括结构的变化、功能的增加和变更等。一个重构需求首先反映 在模型的重构上，然后逐步映射到相应的软件系统和运营平台【2 1 2 2 】。 软件再工程通过对原系统用新的设计思想重新实现和对原有文档的更新可以进 行功能追加和增强，其模块划分会更合理，接口定义更清晰，文档更齐全，从而更 易维护，也提高了系统的适应能力。 2 2 再工程目标和分类 2 1 世纪初，以r a t i o n a l 公司首席科学家的g r a d yb o o c h 为首的1 0 0 位软 件界权威对新经济下的软件业预测是瞳舢： 软件将变得越来越复杂 无线网将具备远程获取能力 新经济要求软件能够持续更新 软件在无限制地发展的同时，问题也在不断出现。 上述原因都导致软件演化是不可避免的。软件再工程所面临的挑战是对这些现 存系统进行分析研究，利用好的软件开发方法，重新构造一个目标系统，这样的系 第2 章软件再工程的基本概念 统将保持原系统需要的功能并易于维护。再工程的主要目标是使新部署的软件按照 需求规格说明书的要求运行，即要满足用户所需要的各项功能需求，同时还要满足 用户对软件的非功能需求。一般来说，软件再工程的具体目标有以下四个方面： 功能追加、增强做准备。软件再工程通过对原系统用新的设计思想的重新 实现，对原有文档的更新，使今后能方便地对系统进行功能的追加和增强。 提高可维护性。经过不断维护日趋复杂的系统，经过软件的再工程和再设 计，其模块划分会更合理，接口定义更清晰，文档更齐全，从而更易维护。 软件的移植。软件再工程将一些优秀软件移植到新的硬件平台、操作系统 或语言环境，从而使它们能够利用新环境的新特性，更好地发挥作用。 提高可靠性。软件的维护修改容易引起“水波效应”，即修改一处，波及多 方这将导致系统的稳定性和可靠性逐渐降低，软件的再工程可较好地解决 这一问题删。 据研究调查软件开发已经进入了再工程时代。目前的再工程主要为三类： 适应性维护的再工程：伴随硬件和操作系统更新换代、业务环境变化、系 统运行环境变化、适应系统开发环境变化等所带来的软件维护。 完善性维护的再工程：增加或修改功能，以提高系统的安全性、处理能力 等性能。 预防性维护的再工程：为了提高可维护性而对系统进行优化( 再结构化、 再标准化等) ，对文档进行重构，对数据进行重组。 2 3 软件再工程复用策略 重用是软件再工程的最高境界。软件再工程面对的不是原始需求，而是既存软 件，因此开发者面临的第一个课题将是“如何重用既存系统 。软件重用是指重复 使用软件资源的过程。软件资源有产品，也有过程，所以软件重用也可以分为产品 重用和过程重用。对软件再工程来说，产品重用似乎是最现实的主流途径，其内容 可以包括需求规格、体系结构、设计规约、测试用例、源代码乃至可运行代码等。 软件再工程的复用策略是建立在对软件系统的表示、逻辑和数据三个层面之上 的，从逻辑上得到相应层面的输入和输出，然后为每一层寻找能够实现最大程度复 用的重构方法。 ( 1 ) 代码复用。含目标和源代码的复用，当前大部分编程语言的运行支持系统都 提供了连接、绑定等功能来实现这种复用。既支持在源程序及定义构件复用以构造 新的系统，又使这些构件在目标代码的级别上仍然是一些独立的可复用构件，能够 在运行时被灵活的重新组合为各种不同的应用。 ( 2 ) 设计复用。设计结果比源程序的抽象级别高，它的复用受实现环境的影响较 北京工业大学工学硕士学位论文 少，被复用的机会增多。一、从现有系统的设计结果中提取一些可复用的设计构件， 并把这些构件应用于新系统的设计；二、把一个现有系统的全部设计文档在新的软 硬件平台上重新实现，即把一个设计运用于多个具体的实现：三、独立于任何具体 的应用，有计划的开发一些可复用的设计构件。 ( 3 ) 分析复用。这是比设计结果更高级别的复用，可复用的分析构件是针对问题 域的某些食物或某些问题的抽象程度更高的解法，受设计技术及实现条件的影响很 少，所以可复用的机会更大。 ( 4 ) 测试信息复用。主要包括测试用例和测试过程信息的复用。前者是把一个 软件的测试用例在新的软件测试中使用，或者在软件作出修改时在新的一轮测试中 使用。后者时在测试过程中通过软件工具自动的记录测试的过程信息，包括测试员 的每一个操作、输入参数、测试用例及运行环境等一切信息。 2 4 本章小结 软件再工程的主要活动为正向工程、逆向工程和重构，其中重构存在于软件开 发的各个阶段。与此同时简要介绍软件再工程的目标和分类及软件再工程复用策 略。 第3 章广电用户管理系统的需求重构 第3 章广电用户管理系统的需求重构 软件开发是使用计算机领域知识解决问题域的过程。在软件开发生命周期首先 需要明确是描述问题的问题空间( 也称为问题域) ，然后是实现问题求解( 也称为 求解域) 的过程。问题领域( p r o b l e md o m a i n ) 是真正的用户和其他涉众的所在， 用户的需求正是我们需要构造正确的系统来实现【2 5 1 。随着规模性的多人甚至多团队 合作开发的大型软件系统的到来，新的问题也随之而来，大量实践统计表明：大系 统软件开发中7 0 的错误是由需求和软件设计阶段引入的；而且错误在系统中存 在的时间越长则越难发现，解决这些错误的代价也越高。 在需求重构中首先对现有遗留的多个业务系统进行分析和利用，分析现有多业 务系统存在的不足和对广电业务的影响。利用领域分析方法对广电目前的业务需求 和未来需求进行分析，同时借鉴相关电信领域的运营模式的分析。提出基于广电领 域的b o s s 系统的需求模型和功能模型。 3 1 原有系统需求不足和运营商影响 随着业务不断发展，原有业务系统在需求分析中存在很大的局限性。系统建设 中出现了业务管理“散”，i t 管控“散”，i t 建设“散”等问题。如仅针对广电运 营商某一部门的业务功能和业务流程进行分析。如模拟电视业务，只完成模拟业务 开户、报停、报通、罚停、销户和日常营业缴费功能。并没有考虑当初广电行业未 来的发展和运营商自身业务的发展。这些问题具体体现在管理职能交叠，业务条块 分割；流程不清晰，缺乏闭环管理；i t 管控机制不健全，总部缺乏管控力度；i t 建设缺乏规划，系统建设处处应急；信息无法共享，孤岛现象严重；核心系统可扩 展性差，运营模式比较单一，仅支持一种收费模式。系统在构建中也未考虑广电网 络并购和重组的规模运营。 图3 1 广电运营商各系统分布图 f i g u r e3 - lm u l t i - s y s t e md i s t m u t i n go no p e r a t i c 哪p 锄yo f b r o a d c a s t 觚dt e l e v i s i o n 北京工业大学工学硕士学位论文 广电运营商在信息化过程中存在如图3 1 广电运营商各系统分布图的各种信息 孤岛，这种信息孤岛主要体现为数据孤岛、系统孤岛、业务孤岛、管控孤岛四种类 型。 ( 一) 数据孤岛 数据孤岛是最普遍的形式，存在于所有需要进行数据共享和交换的系统之间。 随着企业计算机技术运用的不断深入，不同软件间，尤其是不同部门间的数据信息 不能共享，设计、管理、生产的数据不能进行交流，数据出现脱节，即产生信息孤 岛，势必给企业的运用带来信息需要重复多次的输入、信息存在很大的冗余、大量 的垃圾信息、信息交流的一致性无法保证等困难。 ( 二) 系统孤岛 系统孤岛指在一定范围内，需要集成的系统之间相互孤立的现象。原先各自为 政所实施的局部应用使得各系统之间彼此独立，信息不能共享，成为一个个信息孤 岛。有条件的企业投入资金将以前的系统重新升级、设计，在一定范围内实现了信 息的共享，业务可以跨部门按照流程顺序执行。经过一段时间后，又有新的系统要 上，又发现这些系统所需要的数据不能从现有系统中提取，仍然要从现有系统统计 打印出来再输入到新系统中，又出现了信息孤岛。 ( 三) 业务孤岛 业务孤岛表现为企业业务不能通过网络系统完整、顺利的执行和处理。在企业 内部网络系统和网络环境的建设中，以企业发展为目标的信息化要求日益迫切，企 业的业务需要在统一的环境下，在部门之间进行处理。运营商经常遇到的头痛问题 是“模拟业务、数据业务、数字业务严重脱节 如图3 2 原有模拟系统的业务模型 和图3 3 原有模拟系统的业务流程，这样的模型和流程不能支持数据业务和数字业 务的管理；和“财务账与实物账不同步 ，这些表象的实质就是业务流程、供应流程、 销售流程和财务流程都是孤立运行，没有能够形成一个有机的整体。信息孤岛的要 害就是割断了本来是密切相连的业务流程，不能满足企业业务处理的需要。 图3 2 模拟用户管理系统的业务模型 f i g u r e3 - 2s i m u l a t i o ns u b s c r i b e rm 锄a g e m e n ts y 咖mb 邯i s sm o d e l 1 2 第3 章广电用户管理系统的需求重构 图3 3 模拟系统的业务流程图 f i g u i e3 3s i m u i a t i o ns u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e mb u s i n e s sp r o c e s s ( 四) 管控孤岛 管控孤岛指智能控制设备和控制系统与管理系统之间脱离的现象，影响控制系 统作用的发挥。企业需要向其上级主管部门上报企业的经营情况、接收上级的各种 指令和计划，同时管理层也需要通过信息系统了解和掌握现有信息做出明确的决 断，然而由于信息孤岛的存在不能满足信息共享需要。信息孤岛的问题已经严重地 阻碍了企业信息化建设的整体进程，使企业在进行新一轮投入时，难于决断。 上述企业“信息孤岛”对企业信息化战略的产生如下几个方面的不良影响： 数据的一致性无法保证 由于每种业务信息定义与采集过程彼此独立，运营商的同一数据可能在不同的 应用中不一致。各部门所使用的数据资源大都各自为政，使数据资源在运营商生产 与管理领域发挥的功能非常有限。运营商基础数据、历史数据的准确采集与保存， 对于信息化的实施也很重要，数据的不一致性不利于企业整体信息化战略的发展。 信息及时共享、反馈难 运营商中“信息孤岛的林立，使信息不能及时充分共享的矛盾日益突出。如 市场部门不能及时盘查可用的库存信息，不能及时了解销售订单处理情况，不能及 时知道产品价格变化情况；同时运营商总部也不能及时了解下属机构生产经营情 况，不能实时监控企业资金流转状况，无法形成科学的决策。信息的共享、反馈难， 使企业无法适应当今快速多变、全球化竞争的市场环境，企业的生存和发展将面临 极大的挑战。 企业数据中存在很大的冗余、大量的垃圾信息 北京工业大学工学硕士学位论文 任何系统之间都应该相互连接交换信息，实现资源共享和信息融合加值，才能 发挥整体意识。但对于在不同时期，不同平台上开发出来的传统的企业信息系统， 一般来说是不兼容的。各系统的应用只能按开发时的思路和流程来