（计算机应用技术专业论文）面向构件化软件（演化）技术的研究和应用.pdf

摘要 随着企业信息化程度的不断提高 对软件的需求也越来越高 主要表现在两个方面 一方面 企业要求提高软件的开发效率 能够将企业已有的各种资源重新利用 软件复用 是在软件开发中避免重复劳动的解决方案 通过软件复用 可以提高软件开发的效率和质 量 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 同时在分布对象研究领域 软件构件技术也是一个重要的研究内容 当前软 件构件技术被视为实现成功复用的关键因素之一 软件构件技术是一种利用构件组装应用系统的技术 它完全改变了传统的 从无到有 的软件开发方式 开发过程中所使用的每一个构件之间通过事先确定的接口进行信息交 互 整个应用系统通过构件的替换或更新满足不同的需求 通过添加新的构件或进行构件 组装以增加新的功能 另一方面 软件系统在长期运行过程中经常会遭遇到种种变化的情况 如用户对软件 需求发生了改变 功能陈旧不能适应现实的需要 企业业务流程更新对软件能力提出新要 求等等 过去 按照传统的方式 大部分软件应用系统处理变化的方式是根据需要 重新 开发新的功能模块并将原始的模块进行更新 然后重新编译链接整个系统或更改部分的系 统生成新的软件系统 之后部署更新后的软件系统 这就是传统的软件静态演化升级的过 程 然而 在某些特殊环境或者说特殊领域内要求系统运行不问断性的环境中 如空中交 通管制系统 全球性的金融交易系统 工业控制系统 网络服务系统等 以传统停止整个 系统运行来进行软件更新 将会带来巨大的损失 这就要求软件系统在不停止运行的情况 下具备实现软件更新的能力 这就是我们通常说的软件动态演化的能力 本文在对软件构件技术理论进行深入探讨的基础上 结合p l m 系统的开发实践 在项 目中实现了构件技术的部分思想 这其中包括 软件复用及面向构件的开发方法 领域构 件库的设计与实现 构件组装环境的设计与实现 软件系统的柔性与适应性理论 软件维 护及演化方法等 在这些方面所取得的成果有以下几方面 1 应用面向构件的软件开发方法于p l m 系统实践中 并总结出从构架设计 构件选 择 构件组装 系统维护与演化的一套开发方法 在p l m 中架构的设计采用统一建模语言 u m l 建模的方式 分析业务基本流程 并初步划分业务功能模块 反复这个过程 将功 能模块中的业务进一步细化 就形成了以可复用构件为基础的小功能页面元素 2 设计开发了面向企业的领域构件库 构件形式除了以数据库方式存储代码级构件 外 还包含各种文件级构件 提高了复用的范围 对u m l 语言划分出的可复用构件 首先 从已有的企业构件库中检索 构件采用刻面分类的方式提高检索精度 对于构件库中不存 在的构件 采用手动开发的方式进行 开发过程采用基于w e b 的可视化p l m 构件组装环境 无需开发人员再从零开始开发 组装环境提供了大量可复用资源 提高了开发效率 通过 代码视图接口 编辑修改以形成代码 完成新构件开发 最后将开发的新构件入库 以供 将来复用 3 完成了对页面层构件的开发 实现了p l m 构件组装环境 将其分为w e b 构件管理 表单建模器 业务组件管理三部分 并应用该环境实现了p l m 构件组装过程 w e b 构件管 理环境管理大量可复用开发资源 避免了大量手工重复劳动 表单建模器是开发w e b 页面 构件的中心 采用可视化方式 以拖拽的形式 将已有构件元素进行装配合成 对于接口 冲突问题 该建模器提供了代码视图模式 可以对组装后代码进行修改 业务组件管理模 块管理组装完成的业务构件 存储了代码视图代码与原文件路径信息 可以方便查看与复 用 也可以根据需求用建模器重新打开进行页面和功能的修改增删 4 提出m i s 适应性与柔性问题 将系统的开发分为一次和二次开发 系统的拓展性 适应性在系统二次开发中体现 系统柔性是要求系统具有应变外界变化的能力 这种变化 主要来自三个方面 一是用户需求随时间而不断变化 二是企业业务流程及管理方式的改 变 三是计算机技术 网络技术 自动化及管理技术的更新 引起软件开发模式改变 5 研究e j b 构件迁移及构件迁移约束问题 并在此基础上研究基于j a v a 反射机制的 分布式e j b 构件演化系统 最后给出应用系统示例过程 e j b 构件迁移存在引用迁移 状 态迁移 客户请求丢失等问题 因此必须对构件迁移过程进行约束控制 之后分析了j a v a 反射机制与j a v a 类加载器性质 j a v a 反射机制提供了反射a p i 供外部方法来调用 反射 实现了通过名称字符串得到所对应对象的能力 j a v a 类加载器是j a v a 系统核心类 幸运 的是 j a v a 提供了自定义j a v a 类加载器 可以定义网络中任何位置作为类的装载来源 最后 设计了分布式构件演化系统方案 并示例了这种演化的过程 分析了系统存在的不 足 关键词 面向构件化软件开发 软件复用 构件库 构件组装 系统柔性 w e b 应用服务器 软件演化 e j b 构件 构件迁移 构件迁移约束 a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t a n t l yi m p r o v e m e n to ft h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n t h ed e m a n d so fs o f t w a r e a r ea l s om o r ea n dm o r eh i g h t h em a i np e r f o r m a n c e sa lei nt w oa s p e c t s o no n eh a n d t h e d e v e l o p m e n te f f i c i e n c yo fs o f t w a r em u s tb er a i s e da n da l lk i n d so fe n t e r p r i s er e s o u r c e sm u s tb e f e u s e dt o o s o f t w a r er e u s eo f f e r sas o l u t i o nt oe l i m i n a t er e p e a t e dw o r ka n di m p r o v ee f f i c i e n c y a n dq u a l i t yi nt h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t i nt h er e c e n tt e ny e a r s o b j e c t o r i e n t e dt e c h n o l o g yh a s a p p e a r e da n db e c o m eam a i n s t r e a mt e c h n o l o g y t h e r e b yp r o v i d i n g f u n d a m e n t a lt e c h n o l o g y s u p p o r tf o rs o f t w a r e r e u s e s o f t w a r er e u s er e g a i n sm o r ea t t e n t i o ni ns o f t w a r ee n g i n e e r i n g r e s e a r c ha n di sc o n s i d e r e dap r a c t i c a la n df e a s i b l ea p p r o a c ht os o l v et h es o f t w a r ec r i s i s a tt h e s a m et i m e s o f t w a r ec o m p o n e n tt e c h n o l o g yp l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i nd i s t r i b u t e do b j e c t r e s e a r c h s o f t w a r ec o m p o n e n tt e c h n o l o g yi sam e t h o d w h i c hu s e sc o m p o n e n tc o m p o s m o n t e c h n o l o g yt od e v e l o pa p p l i c a t i o ns y s t e m i tc o m p l e t e l yc h a n g e st h e t r a d i t i o n a l f r o ms c r a t c h s o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d st h o u g ht h ep r e e s t a b l i s h e dc o m p o n e n ti n t e r f a c e t h ew h o l e a p p l i c a t i o ns y s t e mm e e t sd i f f e r e n tn e e d sb yc o m p o n e n tr e p l a c e m e n to ru p g r a d ea n da d d sn e w f u n c t i o n sb ya d d i n gn e wc o m p o n e n t so rc o m p o n e n tc o m p o s i t i o n o nt h eo t h e rh a n d i nal o n gr b np r o c e s s s o f t w a r es y s t e mw i l le n c o u n t e rav a r i e t yo f c h a n g e s s u c ha sc h a n g e si nr e q u i r e m e n t s r e a l i z a t i o na n db u s i n e s sp r o c e s s e se t c i nt h ep a s t m o s tc h a n g e sa r eb a s e do nt h ed e m a n d s i td e v e l o p sn e wf u n c t i o n a lo ru p d a t e st h eo l df u n c t i o n m o d u l e s c o m p i l e st of o r ma n e wa p p l i c a t i o ns y s t e m f i n a l l yd e p l o yt h em o d u l ei n t ot h es o f t w a r e s y s t e m t h i si st h eu p g r a d i n gp r o c e s so f t h es t a t i ce v o l u t i o no fs o f t w a r e b u t f o rs o m eo ft h e s y s t e m sw h i c hn e e dc o n t i n u o u sw o r k i n gs u c ha sa i rt r a f f i c c o n t r o ls y s t e m s g l o b a lf i n a n c i a l t r a d i n gs y s t e m s i n d u s t r i a lc o n t r o ls y s t e m s n e t w o r ks e r v i c e sa n ds oo n s t o p p i n gt h eo p e r a t i o n o f t h ee n t i r es y s t e ms o f t w a r et ou p d a t ew i l lr e s u l ti nu n a c c e p t a b l el o s s i tr e q u i r e ss o f t w a r es y s t e m n o tt os t o pr u n n i n gt ou p d a t ei nt h o s ec a s e s t h i sm e t h o di sc a l l e dt h ed y n a m i ce v o l u t i o no f t h e s o f t w a r e i nt h i sp a p e r o nt h eb a s i so ft h es o f t w a r ec o m p o n e n tt e c h n o l o g y c o m b i n i n gw i t hp l m s y s t e md e v e l o p m e n tp r a c t i c e s t h ec o m p o n e n tt e c h n o l o g yi d e o l o g yh a sb e e na c h i e v e d i nt h e p r o j e c t i ti n c l u d e s t h em e t h o d so fs o f t w a r er e u s ea n dc o m p o n e n t o r i e n t e dd e v e l o p m e n t t h e f i e l dc o m p o n e n tl i b r a r yd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n t h ec o m p o n e n tc o m p o s m o ne n v i r o n m e n t a l d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n t h et h e o r yo fs o f t w a r ef l e x i b i l i t ya n da d a p t a b i l i t y t h em e t h o d so f s o f t w a r em a i n t e n a n c ea n de v o l u t i o n a n ds oo n i nt h e s ef i e l d s t h er e s u l t sw h i c ha l eo b t a i n e da l e 酗f o l l o w s 1 t h ec o m p o n e n t o r i e n t e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d s a r eu s e di nt h ep r a c t i c eo f p l m s y s t e md e v e l o p m e n t a n dad e v e l o p m e n tm e t h o di s s u m m a r i z e d i ti n c l u d e sa r c h i t e c t u r ed e s i g n c o m p o n e n ts e l e c t i o n c o m p o n e n tc o m p o s i t i o na n ds y s t e mm a i n t e n a n c ea n d e v o l u t i o n i np l m t h ec o n s t r u c t i o nd e s i g nu s e st h eu n i f i c a t i o nm o d e l i n gl a n g u a g e u m l t oa n a l y s i st h eb a s i c b u s i n e s sf l o w a n di td i v i d e ss e r v i c ef u n c t i o n a lm o d u l ep r e l i m i n a r i l y t h e n t h ep r o c e s si s r e p e a t e da n df i n a l l yi tm a k e st h ed i v i s i o nm o r ea n dm o r er e f i n e m e n t a tl a s t af e wo f s m a l la n d r e u s a b l ec o m p o n e m sa r ed i v i d e ds u c c e s s f u l l y 2 t h eb u s i n e s s o r i e n t e df i e l dc o m p o n e n tl i b r a r yi sd e s i g n e da n dd e v e l o p e d i tn o to n l y i n c l u d e sc o d e 1 e v e lc o m p o n e n t b u ta l s oi n c l u d e sav a r i e t yo ff i l e l e v e lc o m p o n e m st oe n h a n c e t h es c o p eo ft h er e u s e t o w a r d st h er e u s a b l ec o m p o n e n t sw h i c ha r ed i v i d e db yim f i r s to fa l l i ts e a r c h e st h ee x i s t i n ge m e 叩r i s ec o m p o n e n tl i b r a r y u s e sf a c e tc l a s s i f i c a t i o nt oi m p r o v et h e c o m p o n e n ts e a r c h i n gp r e c i s i o n f o rt h ec o m p o n e n tw h i c hd o e sn o te x i s t i nt h ec o m p o n e n t l i b r a r y i tu s e st h ew a yo fm a n u a ld e v e l o p m e n t a d o p t st h ev i s u a lc o m p o s i t i o ne n v i r o n m e n t w h i c hi sb a s e do nt h ew e b t h ed e v e l o p e r sd on o tn e e dd e v e l o pf r o mz e r oa g a i n t h e c o m p o s i t i o ne n v i r o n m e n tp r o v i d e sm a s s i v er e u s a b l er e s o u r c e s w h i c hi m p r o v et h ed e v e l o p i n g e f f i c i e n c y b yt h ec o d ev i e wi n t e r f a c e t h ec o d e sc a nb ee d i t e dt oc o m p l e t et h en e wc o m p o n e n t s d e v e l o p m e n t a tl a s t t h en e wc o m p o n e n tw i l lb el o a d e di n t ot h ec o m p o n e n tl i b r a r y a n db e p r e p a r e d t or e u s ei nt h ef u t u r e 3 t h ed e v e l o p m e n to ft h ep a g e l e v e lc o m p o n e n ti sc o m p l e t e d a n dt h ep l mc o m p o n e n t c o m p o s i t i o ne n v i r o n m e n ti si m p l e m e n t e d i ti sd i v i d e di n t ow e b c o m p o n e n tm a n a g e m e n t f o r m m o d e l i n gt o o l s b u s i n e s sc o m p o n e n tm a n a g e m e n t a n dr e a l i z e dt h ep r o c e s so fc o m p o s i t i o n w e b c o m p o n e n tm a n a g e m e n te n v i r o n m e n tm a n a g e s m a s s i v er e u s a b l ed e v e l o p i n gr e s o u r c e s s o m a n y h a r dw o r k sw h i c hd i dr e p e a t e d l yc a nb ea v o i d e d f o r mm o d e l i n gt o o li st h ec e n t e ro ft h e d e v e l o p m e n to fw e bp a g e sc o m p o n e n tw h i c ha d o p t sv i s u a ld e v e l o p m e n tw a y t oc o m p l e t et h e c o m p o s i t i o n r e g a r d i n gt h ep r o b l e mo fc o n f l i c t e di n t e r f a c e t h i sm o d e l i n gt o o lp r o v i d e st h e c o d e v i e wp a t t e r n w h i c hc a nr e v i s et h ec o m p l e t e dc o m p o n e n tc o d e b u s i n e s sc o m p o n e n t m a n a g e m e n tm a n a g e st h ec o m p l e t e db u s i n e s sc o m p o n e n t i ts a v e st h ep a t h si n f o r m a t i o no f t h e o r i g i n a ld o c u m e n t sa n dt h ec o d ew h i c hh a sp r o d u c e db yc o d ev i e w t h u s i tw i l lb ef o u n da n d r e u s e dc o n v e n i e n t l y t h ed o c u m e n ta l s oc a nb eo p e n e db yf o r mm o d e l i n gt o o lt oa d d d e l e t eo r r e v i s et h ec o d ea n df u n c t i o n 4 t h em i si s s u eo fa d a p t a b i l i t ya n df l e x i b i l i t ya r ep r o p o s e d t h es y s t e md e v e l o p m e n ti s d i v i d e di n t of i r s ta n ds e c o n dp r o c e s s e s t h ee x p a n s i o na n da d a p t a b i l i t yi nt h es y s t e ma r e e m b o d i e di nt h es e c o n dd e v e l o p m e n t t h es y s t e mf l e x i b i l i t yr e q u e s t st h es y s t e mh a st h eo u t s i d e c h a n g ea b i l i t y t h i sc h a n g ec o m e sf r o mt h r e ea s p e c t s f i r s t l y t h e u s e r sn e e d sc h a n g e s c o n t i n u o u s l yw i t ht i m e s e c o n d l y t h ee n t e r p r i s eb u s i n e s sw o r k f l o wa n dt h e m e t h o do f m a n a g e m e n tc h a n g e t h et h i r dr e a s o nr e f e r st ot h eu p d a t eo fc o m p u t e rt e c h n o l o g y n e t w o r k t e c h n o l o g y a u t o m a t i ca n dm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y w h i c hc h a n g et h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t p a t t e r n 5 t h i sp a p e rs t u d i e st h ep r o b l e mo fe j bc o m p o n e n tm i g r a t i o na n dc o m p o n e n tm i g r a t i o n r e s t r a i n t t h e no nt h eb a s i so fi t ad i s t r i b u t e de j bc o m p o n e n te v o l u t i o ns y s t e mb a s e do nj a v a r e f l e c t i v em e c h a n i s mi sd i s c u s s e d f i n a l l y t h ea p p l i c a t i o ns y s t e m sd e m o n s t r a t e dp r o c e s si s g i v e n e j bc o m p o n e n tm i g r a t i o ni n c l u d e st h eq u e s t i o no ft h er e f e r e n c em i g r a t i o n t h es t a t e m i g r a t i o na n dt h el o s to fc l i e n t sr e q u e s te t c s o i th a st or e s t r a i nt h ep r o c e s so fc o m p o n e n t m i g r a t i o n t h e n t h ef e a t u r eo fj a v ar e f l e c t i v em e c h a n i s ma n dt h ej a v ac l a s s l o a d e ra r e a n a l y z e d t h ej a v a r e f l e c t i v em e c h a n i s mp r o v i d e sr e f l e c t i v ea p it oc a l lf o rt h eo u t s i d em e t h o d s m o r e o v e r i tr e a l i z e st h ea b i l i t yo f g a i n i n gt h eo b j e c tb yi t sn a m es t r i n g t h ej a v ac l a s sl o a d e ri s t h ec o r ec l a s so fj a v al a n g u a g e f o r t u n a t e l y j a v ap r o v i d e ss e l f d e f i n i t i o nc l a s s l o a d e ra n di t c a l ld e f i n ea n yp o s i t i o ni nt h en e t w o r ka st h es o u r c 冠o fl o a d e dc l a s s a tl a s t t h ea p p r o a c ho f d i s t r i b u t e de v o l u t i o ns y s t e mi sd e s i g n e d i na d d i t i o n t h ep r o c e s so fe v o l u t i o ni sd e m o n s t r a t e d a n dt h es y s t e m sd e f e c t sa r ep r o p o s e d k e y w o r d c o m p o n e n t o r i e n t e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t s o f t w a r er e u s e c o m p o n e n t l i b r a r y c o m p o n e n tc o m p o s i t i o n s y s t e mf l e x i b i l i t y w e ba p p l i c a t i o ns e r v e r s o f t w a r ee v o l u t i o n e j bc o m p o n e n t c o m p o n e n tm i g r a t i o n c o m p o n e n tm i g r a t i o n c o n s t r a i n s 曲阜师范大学博士 硕士学位论文原创性说明 在口划 本人郑重声明 此处所提交的博士口硕士舀论文 面向构件化软件 演 化 技术的研究和应用 是本人在导师指导下 在曲阜师范大学攻读博士 口硕士酵羊位期间独立进行研究工作所取得的成果 论文中除注明部分外 不包含他人已经发表或撰写的研究成果 对本文的研究工作做出重要贡献的 个人和集体 均已在文中已明确的方式注明 本声明的法律结果将完全由本 人承担 作者签名 移庙沸 日期 砌织护 曲阜师范大学博士 硕士学位论文使用授权书 在口划 面向构件化软件 演化 技术的研究和应用 系本人在曲阜师范大学攻读 博士口硕士母学位期间 在导师指导下完成的博士口硕士回学位论文 本论文的研究成果归曲阜师范大学所有 本论文的研究内容不得以其他单位 的名义发表 本人完全了解曲阜师范大学关于保存 使用学位论文的规定 同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本 允许论文被查阅 和借阅 本人授权曲阜师范大学 可以采用影印或其他复制手段保存论文 可以公开发表论文的全部或部分内容 作者签名 并劬么书 日期 锄口驴织p 导师签名 弋专志 日期 7 o o g 名g 面向构件化软件 演化 技术的研究和应用 1 1 构件技术的发展过程 第一章绪论 构件的概念最早出现在1 9 6 8 年n a t o 软件工程会议上 但是 软件复用的思想出现的 更早 如子程序 软件开发人员在开发程序时可以使用通用子程序库 节省人力资源 从6 0 年代末到8 0 年代初 结构化的软件开发思想占主导地位 对应的复用层次是函 数复用 函数通过参数来适应需求的变化 8 0 年代起 面向对象的软件开发思想发展起来 通过类的封装 实现了数据抽象和信息隐蔽 通过类的包含和继承 提高了代码的复用性 面向对象编程思想时至今日仍有重大影响 后来的一系列技术 无不借鉴 采纳了面向对 象的思考方式 但面向对象软件开发对应的复用层次仍然停留在代码级上 由于粒度过小 远没有达到彻底复用和使软件具备动态适应外界环境变化的能力 因此 将软件模块做成 可以发布在i n t e r n e t 上由客户调用的构件计算模式逐渐兴起 九十年代初c o r b a i 0 标准的发布 揭开了构件计算的序幕 经过十多年的发展 在实 践中形成了构件技术的三大流派 即 o m g 对象管理组织 提出的c o r b a s u n 提出的e j b 和m i c r o s o f t 提出的c o m d c o m c o r b a 标准分为3 个层次 对象请求代理 公共对象服务和公共设施 最底层是对象 请求代理o r b 规定了分布式对象的定义和语言映射 实现对象间的通信和互操作 在o r b 之上定义了许多公共服务 提供如并发服务 名字服务 事务服务 安全服务等服务 最 上层的公共设施定义了构件框架 提供可以直接为业务对象使用的各种服务 规定了业务 对象有效协作所需的规则 和c o r b a 相比 由于有j a v a 语言跨平台性的优势 s u n 公司提出的e j b e n t e r p r i s ej a v a b e a n 在产品实现上非常成功 e j b 是s u n 在服务器平台上推出的j a v a 技术族j 2 e e 的成员 目前实现j 2 e e 的主要中间件产品有w e b l o g i c w e b s p h e r e j b o s s 等 从企业应用多层结构 的角度看 e j b 是商业逻辑层的构件技术 e j b 可以分为会话b e a n 和实体b e a n 以及消息 驱动b e a n 会话b e a n 为客户端执行一个任务 实体b e a n 表现一个持久存储的商业实体对 象 消息驱动b e a n 则充当j a v a 消息服务 j m s 中监听者的角色 以处理异步消息 c o m 技术最初是为支持复合文档而使用的o l e 技术上发展而来的 经历了o l e 2 c o m a c t i v e x d c o m 和c o m 几个阶段 目前c o m 把消息通讯模块m s m q 和解决关键业务的交易 模块m t s 加进去 构成了构件计算的比较完整的平台 w e bs e r v i c e 是建立可互操作的分布式应用程序的新平台 为了实现互操作性 w e b s e r v i c e 平台采用可扩展的标记语言 x m l 作为一套标准的类型系统 用于沟通不同平台 编程语言和组件模型中的不同类型系统 w s d l 语言用来描述w e bs e r v i c e 让客户可以得 面向构件化软件 演化 技术的研究和应用 到足够的信息来调用这个w e bs e r v i c e 此外 简单对象访问协议 s o a p 提供了标准的r p c 方法来调用w e bs e r v i c e 另外 国内杨芙清院士等人提出了青鸟构件模型 它是青鸟系统的一部分 青鸟系统 是我国第一个大规模的 综合软件工程支撑环境 在推动软件工业化生产模式 促进软件 产业规模形成方面做出了积极的探索 并积累了大量有益的经验n 3 1 2 软件演化技术的研究现状 随着软件技术的发展和软件系统规模的扩大 特别是服务为代表的技术的发展与成熟 人们在开发软件系统中关注的重点已经从各个功能的实现逐渐转移到如何将实现具体功 能的各个服务组装起来形成完整的系统 同时 有许多研究者关注在软件体系结构的指导 下维护和演化系统 注意到了在系统运行时刻显式的维护体系结构信息的重要性 国内外 在演化方面的研究中具有代表性的有k c o m p o n e n t 框架元模型 a r c h s t u d i o 开发运行环境 北京大学p k u a s 系统以及南京大学面向服务的动态协同框架等 k c o m p o n e n t 框架元模型是d o w l i n g 等人为满足环境和需求变化而设计的动态自适应 系统模型 在k c o m p o n e n t 元模型中 一个有类型的有向配置图被用来表示应用系统的软 件体系结构 其中图节点表示构件接口类型 标签表示构件有向边连接件 一个反射机制 被设计用来在这个有类型的有向配置图和目标系统间建立因果连接 使得配置图可以反 映系统的真实软件体系结构 根据关注分离 s e p a r a t i o no fc o n c e r n s 这一软件工程基 本原则 尽量使适配逻辑与计算逻辑解耦 k c o m p o n e n t 元模型提供一个专门的机制 a d a p t a t i o nc o n t r a c t s 来显式地表达适配逻辑 而不将其固化于程序语言或支撑平台 之中 a d a p t a t i o nc o n t r a c t s 使用一个叫做的描述语言书写 从而使得适配逻辑可编 程和动态的修改配置管理器提供 a d a p t a t i o nc o n t r a c t s 的部署和运行环境 允许 a d a p t a t i o nc o n t r a c t s 动态的装载 修改和卸载 一旦需要动态调整系统 适配事件 产生 配置管理器依据 a d a p t a t i o nc o n t r a c t s 调用重配置操作 而重配置操作的结果 将导致系统配置图的修改和迁移 进而更改系统本身 k c o m p o n e n t 元模型的缺陷是配置 图虽然直观 但并不能严格和全面地表达软件体系结构的行为语义和结构语义 a r c h s t u d i o 是基于软件体系结构的开发和运行环境 支持c 2 体系结构风格软件的动 态修改 a r c h s t u d i o 所定义的系统动态演化方法是如何在体系结构层面表达动态调整问题 在具体系统中得以实施的一个典型代表 目前 a r c h s t u d i o 包含三种体系结构变更源工具 a r g o a r c h s h e l l 和扩展向导 e x t e n s i o nw i z a r d a r g o 提供一个体系结构的图形描述和 操作手段 a r c h s h e l l 提供一个文本的 命令式的体系结构变更语言 扩展向导向导提供 一个可执行的脚本更改语言用来对体系结构进行连续演化 但是a r c h s t u d i o 采用的软件 体系结构是设计阶段的制品 仅仅作为一种辅助文档 无法刻画系统真实的运行状态和 行为 而且仅限于使用j a v a 编写的遵循c 2 体系结构风格的软件动态修改 演化的合理性 面向构件化软件 演化 技术的研究和应用 与正确性难以保证 北京大学的p k u a s 系统是基于体系结构反射的中间件系统 其目的是解决现有中间件 系统过于注重系统局部或单个实体的反射 而缺乏全局视图的问题 以及过于注重中间 件平台内部功能的反射而对上层应用反射不够的问题 对此p k u a s 采用基于构件化的平台 内部体系结构 并引入运行时软件体系结构 简称r s a 作为全局视图以实现反射体系对 系统整体的表示和控制 p k u a s 系统中对反射的实现主要通过元模型 元协议和元数据三 者进行的 p k u a s 元模型为各种容器和各种服务m b e a n 用于反射基层实体 管理部署信息 和运行上下文导出元数据 元数据是由设计阶段的软件体系结构 部署阶段的部署信息以 及运行阶段的上下文导出并累积而成r a s 元协议包括服务反射元协议和构件反射元协议 前者负责服务元数据的访问和修改 并执行装载 启动 停止 释放 替换和动态配置等 动作后者主要通过构件容器来负责对构件元数据的访问和修改 并维护元数据与构件状 态和行为的因果关联 p k u a s 通过扩展传统的体系结构描述语言 a b c a d l 描述r a s 并 使之具备继承设计阶段体系结构所富含语义的天然能力 但由于a b c a d l 缺乏构件行为和 交互的形式化描述 没有解决构件替换时的可观察行为的一致性问题 南京大学马晓星等提出了一种面向服务的动态协同架构 该架构引入了内置的运行时 体系结构对象来解决系统中的各个服务构件 并通过该对象 从体系结构的视角来重新解 释服务构件之间的引用和交互 这样 就把体系结构这一抽象的概念具体化为可以直接操 作的对象 从而可以利用面向对象程序设计语言的继承和多态等机制 导出一种面向体系 结构的系统动态演化技术 中国科学院的韩燕波等人提出一种可视化 个性化的服务组合语言v l n c a v i n c a 使 用户可以从网络服务中定制出业务应用 v l n c a 提供了一种适应用户需求变化和网络服务 变化的方式 这个方式是让用户对网络服务进行手动的编程组合 v i n c a 有一个实际的应 用背景 即2 0 0 8 年北京奥运会 v i n c a 是一种组合语言 它虽然能动态地适应用户需求 但在运行的过程中仍然需要用户的主动干涉 而且它采用了微观的研究方式 并没有将其 与一般软件的构造过程 即需求的求精过程 联系起来 这使得v i n c a 在普遍性上有所欠缺 还存在其它的一些基于体系结构的动态演化模型 如c a z z o l 等人提出的体系反射模 型 着重考察软件体系结构与运行系统之间的关系 c a z z o l 等人利用度量计评估运行系统 的状态和行为 调整系统 但所