高级软件工程01(概述、DOT及对象模型)

1、北京大学计算机科学与技术系北京大学计算机科学与技术系主讲教师：王千祥主讲教师：王千祥1、概述（、概述（1学时）学时） 课程内容设置背景与依据课程内容设置背景与依据2、软件构件（分布式对象）模型（、软件构件（分布式对象）模型（20学时）学时） （1）CORBA（11） （2）COM（9）3、软件体系结构（、软件体系结构（12学时）学时） （1）体系结构）体系结构（6） （2）OMA （3） （3）DNA （3）4、软件建模（开发过程与结果）（、软件建模（开发过程与结果）（15学时）学时） （1）use case（3） （2）class （6） （3）sequence （6）一、授课内容与方式一、

2、授课内容与方式5、其它话题（、其它话题（6学时）学时） （1）软件复用）软件复用 领域工程、应用工程、再工程领域工程、应用工程、再工程 （2）工程管理（）工程管理（CMM） . . .二、实习内容与方式二、实习内容与方式 分成两组，每人分别针对不同的领域，利用分成两组，每人分别针对不同的领域，利用CORBA 或者或者DCOM开发一个小系统，鼓励多人协作开发。开发一个小系统，鼓励多人协作开发。三、成绩计算方法三、成绩计算方法1、自学材料，提交反馈意见与报告。、自学材料，提交反馈意见与报告。 20分分2、开发实习，提交程序及文档。、开发实习，提交程序及文档。 30分分3、期末笔试，提交答卷。、期末

3、笔试，提交答卷。 50分分四、参考文献四、参考文献1、 OMG，The Common Object Request Broker: Architecture and Specification，v2.31，1999.10。2、潘爱民，、潘爱民，COM原理与应用原理与应用，清华大学出版社，清华大学出版社， 1999年年11月。月。 3、 Mary Shaw, David Garlan, Software Architecture, Prentice Hall, 1996。4、 OMG，Unified Modeling Language Specification， v1.3，1999年年6月。月

4、。1、4可以从可以从 或者或者 下载下载2、3可以从书店购买。可以从书店购买。5、邵维忠，杨芙清，、邵维忠，杨芙清，面向对象的系统分析面向对象的系统分析，清华大学出，清华大学出 版社，版社，1999年。年。6、王立福，张世琨，朱冰，、王立福，张世琨，朱冰，软件工程软件工程，北京大学出版社，北京大学出版社， 1997年。年。7、周之英，、周之英，现代软件工程现代软件工程，科学出版社，科学出版社，1999年年9月。月。8、Thomas J.Mowbray, William A.Ruh, INSIDE CORBA, ADDISON-WESLEY，1997。9、Ivar Jac

5、obson, Grady Booch, James Rumbaugh,“Unified Software Developing Process”,Addison-Wesley, 1999.9。10、Mark C. Paulk，Bill Curtis，Mary Beth Chrissis，Charles V. Weber，Capability Maturity Model for Software, Version 1.1，CMU/SEI-93-TR-024，1993。今日作业：在今日作业：在课程内容课程内容侧重点侧重点授课方式授课方式 等方面提出建设性建议等方面提出建设性建议 并阐述理由并阐述

6、理由提交方式：电子邮件，提交方式：电子邮件，TO：第一章第一章 概概 述述1、软件发展现状、软件发展现状 2、软件发展趋势、软件发展趋势3、现有软件标准、现有软件标准4、软件工程研究范围的扩展、软件工程研究范围的扩展1、软件发展现状、软件发展现状 （1）已经存在大量正在运行的软件）已经存在大量正在运行的软件 金融、电信、航空航天等金融、电信、航空航天等 （2）软件的应用范围不断扩大）软件的应用范围不断扩大商务、交通、家电等，商务、交通、家电等，“无处不在的软件无处不在的软件” （3）软件的规模与复杂性持续增加）软件的规模与复杂性持续增加越来越多的知识正在由软件进行显式表达越来越多的知识正在由软

7、件进行显式表达 （4）出现了大量与软件相关的标准）出现了大量与软件相关的标准（3）的需求）的需求 （5）软件危机仍然存在（软件脱节）软件危机仍然存在（软件脱节）1968-20002、软件发展趋势、软件发展趋势（1）遗留软件将继续发挥作用）遗留软件将继续发挥作用（2）软件应用范围将继续扩大，成为信息社会的物理设施）软件应用范围将继续扩大，成为信息社会的物理设施（3）网络化软件将是发展重点）网络化软件将是发展重点（4）软件的可靠性与安全性日趋重要）软件的可靠性与安全性日趋重要（5）工业化生产是必由之路）工业化生产是必由之路3、与软件相关的各种标准、与软件相关的各种标准（1）网络协议：）网络协议：I

8、SO/OSI vs TCP/IP（2）软件构件：）软件构件：CORBA vs COM（3）建模语言：）建模语言：UML（4）数据访问：）数据访问：ODBC（5）工程管理：）工程管理：CMM vs ISO（9001-3，15504）4、软件工程研究范围的扩展、软件工程研究范围的扩展 软件工程：软件工程：“确立并使用正确的工程原理和方法，确立并使用正确的工程原理和方法， 以便能够经济地获得可靠而有效的软件以便能够经济地获得可靠而有效的软件”。 Friedrich I. Bauer 原则原则 （形式化、模块化等）（形式化、模块化等） 方法与技术（过程及结果表示）方法与技术（过程及结果表示）开发方法（

9、结果描述为主）：开发方法（结果描述为主）：结构化方法结构化方法面向对象方法面向对象方法开发模型（过程描述为主）：开发模型（过程描述为主）：瀑布模型瀑布模型渐进（增量）模型渐进（增量）模型螺旋模型螺旋模型喷泉模型喷泉模型 工具工具 高级软件工程：高级软件工程：以传统软件工程研究内容为以传统软件工程研究内容为基础基础， 以面向对象技术、网络计算技术、软件复用技术为以面向对象技术、网络计算技术、软件复用技术为核心核心 以以CORBA、COM、UML标准等为主要参考标准等为主要参考 讨论、研究软件开发过程中需要关注的讨论、研究软件开发过程中需要关注的新焦点新焦点 新概念（原理）：新概念（原理）：软件构

10、件软件构件体系结构体系结构 新方法（技术）：新方法（技术）：过程与结果过程与结果软件复用与软件复用与工程管理工程管理方法与技术方法与技术原则原则工具工具面向对象技术面向对象技术分布计算技术分布计算技术软件复用技术软件复用技术传统软件工程传统软件工程高级软件工程高级软件工程概念与原理概念与原理方法与技术方法与技术 工具与环境工具与环境第二章第二章 软件构件软件构件 本章本章 以分布对象为核心以分布对象为核心结合结合 CORBA与与 COM介绍介绍 运行级大粒度构件运行级大粒度构件 的的 概念与原理概念与原理 构件构件 是是 系统中可以明确辨识的构成成分系统中可以明确辨识的构成成分软件构件软件构件

11、 是是 软件系统中软件系统中 具有一定意义的具有一定意义的 独立构成成分独立构成成分可复用软件构件可复用软件构件 是是 可以被多个软件系统所复用的、可以被多个软件系统所复用的、具有具有 独立功能的软件系统构成成分独立功能的软件系统构成成分构件构件 是可以被直接复用的软件实体是可以被直接复用的软件实体由构件接口与构件实现两部分组成由构件接口与构件实现两部分组成 构件分类：构件分类：纵向：纵向：系统级构件系统级构件应用构件应用构件 共性共性面向领域面向领域 横向：横向：界面构件（控件）界面构件（控件）业务构件业务构件数据访问构件数据访问构件本课程重点关注：本课程重点关注：应用构件应用构件 业务构件

12、业务构件 这样的构件与这样的构件与 分布对象技术中的构件（分布对象）概念分布对象技术中的构件（分布对象）概念 完全吻合完全吻合 一、分布对象技术发展过程一、分布对象技术发展过程二、二、CORBA三、三、COM四、不同实现技术的比较四、不同实现技术的比较一、分布对象技术发展过程一、分布对象技术发展过程 程序程序 = 算法算法 + 数据结构数据结构 软件软件 = 程序程序 + 文档文档 模块化是软件的规模与复杂性模块化是软件的规模与复杂性 发展到一定程度时产生的必然结果发展到一定程度时产生的必然结果 关注焦点的不同，形成了不同的技术：关注焦点的不同，形成了不同的技术：数据与操作的封装数据与操作的封

13、装 面向对象技术面向对象技术利用网络计算环境利用网络计算环境 分布计算技术分布计算技术利用已经开发出的代码利用已经开发出的代码 软件复用技术软件复用技术 不论哪种技术不论哪种技术模块形式及模块之间的协作方式是关键问题模块形式及模块之间的协作方式是关键问题 面向对象技术：面向对象技术： 对象对象对象之间的关联对象之间的关联分布计算技术：分布计算技术： 不同节点上的运行程序不同节点上的运行程序及程序之间的通讯及程序之间的通讯软件复用技术：软件复用技术： 软件构件软件构件软件构件的组装软件构件的组装从运行时刻不同模块所处的进程考虑，从运行时刻不同模块所处的进程考虑，两个模块之间存在如下三种关系：两个

14、模块之间存在如下三种关系： 同一进程内部：同一进程内部：子程序子程序共享变量共享变量 同一机器的不同进程：同一机器的不同进程：操作系统提供进程间通讯操作系统提供进程间通讯 不同机器上：不同机器上： 消息传递：消息传递：TCP/IP 远程过程调用：远程过程调用：RPC（DCE）模块化继续发展的结果之一即为模块化继续发展的结果之一即为 分布对象分布对象分布对象技术是分布对象技术是面向对象技术面向对象技术分布式计算（网络计算）技术分布式计算（网络计算）技术软件复用技术软件复用技术 的结合的结合 三者具有内在的一致性：自治、协作三者具有内在的一致性：自治、协作分布对象技术的核心：分布对象技术的核心：分

15、布对象模型，以及分布对象间的互操作分布对象模型，以及分布对象间的互操作分布对象技术的实现：分布对象技术的实现： OMG的的CORBA 微软的微软的DCOM二、二、CORBA 本本 节节 内内 容容1、OMG与与CORBA2、CORBA对象模型对象模型3、CORBA概述概述4、IDL5、ORB接口接口6、IR7、POA8、举例、举例（9、CCM）1、OMG与与CORBA（1）OMG()；成立于成立于19891989年年4 4月月固定成员很少固定成员很少不做开发：不做开发：OMG不写任何代码不写任何代码致力于利用现有的技术进行应用系统的集成致力于利用现有的技术进行应用系统的集

16、成目前已经拥有超过目前已经拥有超过10001000个的成员：个的成员：包括软件厂商、系统集成商以及最终用户包括软件厂商、系统集成商以及最终用户OMG与与CORBA总线总线 （2）如何使分布对象互操作）如何使分布对象互操作 计算机硬件中的模块及互联方式：OMG与与CORBAObject Request BrokerObject ServicesApplication InterfacesDomain InterfacesCommon FacilitiesOMG与与CORBAOMA：Object Management ArchitectureOMG发布的与发布的与CORBA相关的规范相关的规范1、

17、ORB CORBA: Common Object Request Broker Architecture and Specification2、Object ServicesCORBAservices: Common Object Services Specification.3、Common Facilities CORBAfacilities: Common Facilities Architecture本章介绍本章介绍CORBA的主要内容的主要内容其它规范的部分内容将在第三章中进行介绍其它规范的部分内容将在第三章中进行介绍OMG与与CORBACORBA规范（规范（2.3.1）内容）内容第

18、一部分：第一部分：CORBA CORE第一章：对象模型，第一章：对象模型，描述CORBA环境中的计算模型第二章：第二章：CORBA 综述，综述，描述ORB结构，以及接口、实现信息第三章：第三章：OMG IDL 词法与语义，词法与语义，描述 OMG IDL，IDL被用于 描述客户对象调用、对象实现提供的接口第四章：第四章：ORB 接口，接口，定义ORB中不依赖于对象适配器的功能接口第五章：值类型语义第五章：值类型语义，描述通过值传送对象的语义。第六章：抽象接口语义，第六章：抽象接口语义，解释一种抽象接口，它提供了延迟至 运行时刻决定对象由引用还是由值传送。OMG与与CORBA第七章：动态调用接口

19、（第七章：动态调用接口（DII）, 客户端接口， 允许动态创建并发出对象的请求。第八章：动态骨架接口（第八章：动态骨架接口（DSI）, 服务器端接口，可以从ORB 向对象实现发出请求， 该实现体不具有它所实现对象 类型的编译知识。第九章：第九章： Any Values的动态管理的动态管理，描述动态Any Values 的接口。第十章：接口池，第十章：接口池，描述ORB的一个组成部分，它管理并提供对 对象定义集合的访问。第十一章：可移植对象适配器（第十一章：可移植对象适配器（POA），），定义一组IDL接口， 实现体用它们访问ORB功能。OMG与与CORBA第二部分：第二部分：CORBA 互操作

20、互操作第十二章：互操作综述第十二章：互操作综述第十三章：第十三章： ORB 互操作体系结构互操作体系结构第十四章：建立第十四章：建立ORB间互操作的桥间互操作的桥第十五章：第十五章： General Inter-ORB Protocol（GIOP）第十六章：第十六章： DCE ESIOP - Environment-Specific Inter-ORB Protocol (ESIOP)OMG与与CORBA 第三部分：第三部分：CORBA 协作协作第十七章：协作体系结构第十七章：协作体系结构第十八章：第十八章： Mapping: COM and CORBA第十九章：第十九章： Mapping:

21、OLE Automation and CORBA第二十章：与非第二十章：与非CORBA 系统互操作系统互操作第二十一章：第二十一章： InterceptorsOMG与与CORBA第一章：第一章：CORBA对象模型对象模型第二章：第二章：CORBA 综述综述第三章：第三章：OMG IDL 第四章：第四章：ORB 接口接口第五章：值类型语义第五章：值类型语义第六章：抽象接口语义第六章：抽象接口语义第七章：动态调用接口第七章：动态调用接口第八章：动态骨架接口第八章：动态骨架接口第九章：第九章： Any Values的动态管理的动态管理第十章：接口池第十章：接口池第十一章：可移植对象适配器（第十一章：

22、可移植对象适配器（POA）本节主要讲述内容本节主要讲述内容 应用程序具体开发步骤应用程序具体开发步骤 2、CORBA对象模型（概念）对象模型（概念）客户客户对象对象（执行服务）（执行服务）以以 客户客户/服务器模式服务器模式 为为 对象间互操作模型对象间互操作模型CORBA对象模型对象模型请求请求 对象系统的实现执行请求服务所需的计算活动对象系统的实现执行请求服务所需的计算活动 这些活动可以包括计算请求的结果和更新系统状态这些活动可以包括计算请求的结果和更新系统状态 在这个过程中可能发出其它请求在这个过程中可能发出其它请求 实现模型包括两部分：执行模型和构造模型实现模型包括两部分：执行模型和构

23、造模型 执行模型描述如何执行服务执行模型描述如何执行服务 构造模型描述如何定义服务构造模型描述如何定义服务 符合传统对象的语义，具有封装、继承、多态等特点。符合传统对象的语义，具有封装、继承、多态等特点。 “对象对象 是是 可标识的封装实体，可标识的封装实体， 提供提供 客户可以请求的一个或多个客户可以请求的一个或多个 服务服务”。CORBA对象模型对象模型 客户通过发出客户通过发出请求请求来请求服务。来请求服务。 “从客户的初始化开始，至与该初始化因果相关的最后一个从客户的初始化开始，至与该初始化因果相关的最后一个 事件之间的全部因果相关的事件序列事件之间的全部因果相关的事件序列”。 最后一

24、个事件可能为：最后一个事件可能为： 客户从服务器接收到与请求相关的最后响应。客户从服务器接收到与请求相关的最后响应。 服务器在单向请求的情况下处理完相关操作。服务器在单向请求的情况下处理完相关操作。 与请求相关的事件序列因失败而终止。与请求相关的事件序列因失败而终止。 与请求相关的信息包括：与请求相关的信息包括：操作操作目标对象目标对象零个或多个（实际）参数零个或多个（实际）参数以及可选的请求环境以及可选的请求环境CORBA对象模型对象模型任何可以作为合法请求（实）参数的皆可以是值。任何可以作为合法请求（实）参数的皆可以是值。 尤其是，一个值是一个尤其是，一个值是一个OMG IDL数据类型的一

25、个实例。数据类型的一个实例。 对象引用是可靠地指示一个特定对象的值。对象引用是可靠地指示一个特定对象的值。 特别地，每次在请求中使用引用时，对象引用将标识相特别地，每次在请求中使用引用时，对象引用将标识相同的对象（受到某些空间和时间的实际限制）。同的对象（受到某些空间和时间的实际限制）。 对象可以由多个不同的对象引用指示。对象可以由多个不同的对象引用指示。CORBA对象模型对象模型 类型是与一个定义在一组实体之上的谓词（结果为布尔类型是与一个定义在一组实体之上的谓词（结果为布尔 型的单参数数学函数）相关联的可标识实体。如果谓词对于型的单参数数学函数）相关联的可标识实体。如果谓词对于 某个实体为

26、真，某个实体为真， 那么该实体那么该实体满足满足类型。类型。 满足类型的实体称为满足类型的实体称为类型的成员类型的成员。 类型用于在签名（类型用于在签名（signaturesignature，基调、函数头）中对可，基调、函数头）中对可 能的参数进行约束、特征化可能的返回结果。能的参数进行约束、特征化可能的返回结果。 对象类型（对象类型（object type）是成员为对象引用的类型。）是成员为对象引用的类型。 CORBA对象模型对象模型 一个操作是一个指示不可分割原语的可标识实体，该原语一个操作是一个指示不可分割原语的可标识实体，该原语是可以被请求的服务体。请求一个操作的活动被称为调用是可以被

27、请求的服务体。请求一个操作的活动被称为调用（ invoking ，唤起）操作。，唤起）操作。 一个操作是由操作标识符标识的。一个操作是由操作标识符标识的。 操作有一个描述请求参数合法值和返回值的签名。操作有一个描述请求参数合法值和返回值的签名。签名包括：签名包括： 请求该操作时所需参数的规定请求该操作时所需参数的规定 操作结果的规定操作结果的规定 请求操作所引发例外处理的规定和它们附带的参数类型请求操作所引发例外处理的规定和它们附带的参数类型 可能影响请求的其它环境信息规定可能影响请求的其它环境信息规定 客户预期从请求操作获得的执行语义指示客户预期从请求操作获得的执行语义指示CORBA对象模型

28、对象模型 操作签名的一般形式为：操作签名的一般形式为： oneway(param1,.,paramL)oneway(param1,.,paramL) raises(except1,.,exceptN)context(name1,.,nameM) raises(except1,.,exceptN)context(name1,.,nameM) 其中：其中： 可选的可选的onewayoneway关键字指示对该操作的请求预期获得最佳效果关键字指示对该操作的请求预期获得最佳效果语义；如果操作成功返回结果，则默认语义是只有一次，如语义；如果操作成功返回结果，则默认语义是只有一次，如果返回例外处理，则默认语

29、义是最多一次。果返回例外处理，则默认语义是最多一次。 是返回结果的类型是返回结果的类型 为接口中的操作提供名称为接口中的操作提供名称 操作所需的操作参数；它们以修饰符操作所需的操作参数；它们以修饰符inin、outout或或inoutinout标记，标记，目的是指示信息流的方向（相对于执行请求的对象）目的是指示信息流的方向（相对于执行请求的对象） 可选的可选的raisesraises表达式指示可以引发的用户定义例外处理，它们表达式指示可以引发的用户定义例外处理，它们用于终止对该操作的请求；如果没有提供这样的表达式，那么用于终止对该操作的请求；如果没有提供这样的表达式，那么不会引发任何用户定义的例外处理不会引发任何用户定义的例外处理 可选的可选的contextcontext表达式指示将对对象实现有效的请求环境信息；表达式指示将对对象实现有效的请求环境信息；没有其它信息需要与请求一起传送。没有其它信息需要与请求一起传送。CORBA对象模型对象模型 “ “接口是一组操作的描述，客户可以通过该接口向对象请求接口是一组操作的描述，客户可