第36卷第1期航空計(jì)算技術(shù)Vol. 36 No. 12006年1月Aeronautical Computing TechniqueJan. 2006裝備軟件重用技術(shù)閻永玲，雷英杰，張慶波(空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院,陜西三原713800)摘 要:提高裝備集成化水平是當(dāng)前裝備研究的熱點(diǎn)問題。 裝備軟件復(fù)用技術(shù)是提高裝備軟件生產(chǎn)效率,保障軟件產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。文中介紹了軟件復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)、分類,重點(diǎn)論述了基于面向?qū)ο蠛突跇?gòu)件的軟件重用技術(shù)的主要特征及實(shí)現(xiàn)方式,給出基于構(gòu)件的裝備信息管理系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵詞:裝備軟件;軟件重用;面向?qū)ο?基于構(gòu)件;開發(fā)實(shí)例中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671 -654X(2006)01 004404引言的技術(shù)。2)經(jīng)過反復(fù)測(cè)試的構(gòu)件成品轉(zhuǎn)化后可投入使裝備生產(chǎn)走向工業(yè)化,提高裝備集成化水平是當(dāng)用以解決實(shí)際問題，使軟件質(zhì)量大幅提高。3)避免對(duì)前裝備研究的熱點(diǎn)問題。目前,裝備硬件已脫離傳統(tǒng)大量冗余編碼的投人,減少開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用,降低開發(fā)手工業(yè)的單件生產(chǎn)模式,轉(zhuǎn)向構(gòu)筑在標(biāo)準(zhǔn)化零部件基風(fēng)險(xiǎn)。4)開發(fā)的軟件系統(tǒng)可維修性好,降低維護(hù)成本。礎(chǔ)上的高效率高質(zhì)量的新型生產(chǎn)方式。裝備硬件的5)利用可復(fù)用的軟件測(cè)試手段,大大提高系統(tǒng)的可靠集成化標(biāo)準(zhǔn)化水平都大大提高。但在裝備軟件領(lǐng)域性。我們面臨的現(xiàn)狀是- .方面大量軟件要開發(fā)、維護(hù),軟件軟件復(fù)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際裝備軟件開發(fā)中已經(jīng)危機(jī)嚴(yán)重;另-方面，又有大量的重復(fù)性開發(fā)存在。為逐漸:顯露出來。比如:某指控裝備MIS系統(tǒng)軟件開發(fā)了解決這一-問題,提高裝備軟件的生產(chǎn)量與可靠性,軟過程中,軟件復(fù)用率從以前13%提高到48% ,生產(chǎn)率.件重用技術(shù)作為-一個(gè)重要的解決手段引起了人們的廣提高了57%，大大節(jié)約了開發(fā)成本;瑞典某嵌人式艦泛關(guān)注。載應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)時(shí)獲得70%的重用率，生產(chǎn)率提高一倍,節(jié)省大量費(fèi)用。1裝備軟件及其復(fù)用裝備軟件是指裝備中區(qū)別于硬件模型的軟件程2軟件重用技術(shù)的分類序,是邏輯的,非具體的物理實(shí)體。軟件重用的研究范圍很廣泛,可根據(jù)重用的內(nèi)容、所謂重用是指利用現(xiàn)有的軟件及其構(gòu)件或者它們范圍、方法、產(chǎn)品和意向等進(jìn)行分類,其中最常見的是的抽象來構(gòu)造新的軟件系統(tǒng),即將原有軟件或系統(tǒng)中按照重用的方法劃分。工程中技術(shù)人員通常通過兩種的代碼數(shù)據(jù)和方法或者由它們抽象而得的構(gòu)件作為其主要 的技術(shù)實(shí)現(xiàn)重用,即:組裝技術(shù)和生成技術(shù)。二者中- -部分直接引用。計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期,軟件對(duì)具體具有各自的特點(diǎn)和研究重點(diǎn)。硬件結(jié)構(gòu)依賴性強(qiáng),所以重用的可能性很小。隨著系所謂組裝技術(shù)是指在應(yīng)用時(shí)對(duì)已有軟件部件不作統(tǒng)的發(fā)展和軟件的不斷豐富,人們開始在虛擬機(jī)器上修改或僅作很少修改,將軟件部件插在一-起 ,構(gòu)造出新進(jìn)行軟件開發(fā),大大減弱了軟件對(duì)具體機(jī)器結(jié)構(gòu)的依的軟件系統(tǒng)的技術(shù)。如UNIX系統(tǒng)中shell 語言和管道賴程度,使重用成為可能。就是組裝技術(shù)的成功使用。另外子程序庫技術(shù)、軟件軟件復(fù)用技術(shù)是軟件工程中-項(xiàng)較新的技術(shù),采.IC技術(shù)也都采用了典型的軟件組裝重用的思想。常用該技術(shù)能為軟件開發(fā)帶來以下好處:1)提高軟件生用的組裝方式有子程序庫技術(shù)、共享接口技術(shù)和函數(shù)產(chǎn)率。軟件復(fù)用技術(shù)是軟件開發(fā)中利用現(xiàn)有的有用資嵌套調(diào)| YH中國煤化工;?門的庫來管理,因此源避免重復(fù)勞動(dòng)從而大大提高編碼效率及代碼利用率庫的管CN M H G織、分類形成了組裝技術(shù)的研究重點(diǎn)。收稿日期2005-11-22修訂日期:2005-12-16基金項(xiàng)目:國防科技預(yù)研基金項(xiàng)日(51406030104DZ0120)作者簡介:閻永玲(1978- ),女,山西太原人,講師,碩士研究生研究方向?yàn)檐娪密浖碚摵蛙娛卵b備。2006年1月閻永玲等:裝備軟件重用技術(shù)●45.生成技術(shù)是由軟件部件衍生出新的程序,根據(jù)部件合所以面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法可以降低大規(guī)模裝備軟件管成原則將部件合成具有新功能的部件。這是一種模式理系統(tǒng)的開發(fā)難度,同時(shí)還給出了一種軟件復(fù)用的模重用,由軟件生成器通過對(duì)不同特定參數(shù)的選擇來生式/框架(也稱為白盒框架)。開發(fā)人員以類為復(fù)用的成新的軟件成份。比較典型的使用生成技術(shù)的例子是基本單位,封裝得很好的類作為功能實(shí)體被重復(fù)使用，UNIX系統(tǒng)中詞法分析器Lex和語法分析器Yacc。生大大提高了軟件開發(fā)的效率。成技術(shù)與組裝技術(shù)相比,優(yōu)點(diǎn)是軟件重用的效率高,缺點(diǎn)在于生成新的軟件程序難度大,這需要軟件人員采4基于面向構(gòu)件的裝備軟件復(fù)用用超高維軟件規(guī)范說明語言,形式地給出需求說明,利相對(duì)于面向?qū)ο蠹夹g(shù),面向構(gòu)件(ComponentOri-用程序變換系統(tǒng),轉(zhuǎn)換為某種可執(zhí)行的語言程序。這ented Programming)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)具有更高的起點(diǎn)。些構(gòu)成了生成技術(shù)的研究重點(diǎn)。構(gòu)件是指應(yīng)用系統(tǒng)中可以明確辨識(shí)的構(gòu)成成分,可復(fù)另外按照重要活動(dòng)是否跨越相似性較少的多個(gè)領(lǐng)用構(gòu)件是指具有相對(duì)獨(dú)立的功能和可復(fù)用價(jià)值的單位域，可將復(fù)用分為橫向復(fù)用和縱向復(fù)用。橫向復(fù)用指軟件,是軟件重用過程中可以明確辨識(shí)的系統(tǒng)。在結(jié)復(fù)用不同領(lǐng)域中的軟件元素，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、分類算構(gòu)上,它是語義描述、通訊接口和實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)合體。法、人機(jī)界面構(gòu)件等?？v向復(fù)用則指在一類具有較多基于構(gòu)件的裝備軟件復(fù)用有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)面公共性的應(yīng)用領(lǐng)域之間進(jìn)行軟件復(fù)用,關(guān)鍵在于域分向構(gòu)件的復(fù)用技術(shù)就是將應(yīng)用程序劃分成--組粒度越析。來越大的組件。這些組件往往針對(duì)于某些特定領(lǐng)域,所以構(gòu)件也具有特定應(yīng)用領(lǐng)域的局限性。這些組件是3基于面向?qū)ο蟮难b備軟件復(fù)用開發(fā)、管理和公開服務(wù)的基元,它們具有統(tǒng)一- 的接口標(biāo)隨著需求的不斷復(fù)雜化,人們已經(jīng)意識(shí)到使用面準(zhǔn),在系統(tǒng)平臺(tái)中注冊(cè),在同一個(gè)系統(tǒng)中相互協(xié)作。2)向過程的方法的“瀑布模型”已無法完成大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)的后續(xù)改進(jìn)應(yīng)以用戶需求和現(xiàn)有構(gòu)件和設(shè)計(jì)的重程序的開發(fā)，軟件開發(fā)人員迫切需要一種更好的編程用水平為基礎(chǔ)，進(jìn)行重點(diǎn)均衡。如果在庫中有可滿足模型來組織應(yīng)用對(duì)象。面向?qū)ο蠓椒☉?yīng)運(yùn)而生。面向需求的可復(fù)用部件,則可直接或稍加修改進(jìn)行使用。對(duì)象( Object - Oriented)方法是一種運(yùn)用對(duì)象、類、繼否則必須重新開發(fā),造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。所以是否改承、封裝、聚合、消息傳送、多態(tài)性等概念來構(gòu)造系統(tǒng)的進(jìn)要以用戶需求及改進(jìn)時(shí)間為前提，使二者相匹配。軟件開發(fā)方法和過程。3)只要有足夠的構(gòu)件存在,則在裝備軟件開發(fā)中可根.基于面向?qū)ο蟮难b備軟件復(fù)用技術(shù)主要有三種方據(jù)需要到該庫中選取可復(fù)用部件,以提高軟件開發(fā)效式:直接復(fù)用、繼承性復(fù)用和獨(dú)立開發(fā)。其中直接復(fù)用率,保證軟件質(zhì)量,提高系統(tǒng)整體計(jì)劃的穩(wěn)定性，使開最為簡單,在裝備軟件開發(fā)過程中,如果在類庫中存在發(fā)過程容易進(jìn)行?？梢灾苯犹峁┧蠊δ艿念?，則可直接用該類產(chǎn)生構(gòu)件復(fù)用包括兩個(gè)相關(guān)過程:可復(fù)用構(gòu)件的開發(fā)-一個(gè)實(shí)例(對(duì)象),實(shí)現(xiàn)直接復(fù)用;繼承性復(fù)用的理論( Development for Reuse) 和基于可復(fù)用構(gòu)件的應(yīng)用系基礎(chǔ)在于類的繼承性,即新的類作為已有類庫中某個(gè)統(tǒng)構(gòu)造(集成和組裝, Development with Reuse) 。如何類的子類,它不僅繼承了父類的所有功能,還具有對(duì)多形成構(gòu)件庫是基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)是否在裝備中個(gè)類的多重繼承性,所以只需在新的類中根據(jù)要求補(bǔ)可以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵,所以建庫時(shí)必須嚴(yán)格按照以下過程:充必要的方法和數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)新的功能;獨(dú)立開發(fā)人構(gòu)件庫過程和出構(gòu)件庫過程。通?？蓮?fù)用部件在人最為復(fù)雜,當(dāng)在類庫中找不到可直接復(fù)用或繼承性復(fù)庫前需經(jīng)過標(biāo)識(shí)檢驗(yàn)和分類三個(gè)步驟,從庫中提取可用的對(duì)象類時(shí),只能獨(dú)立開發(fā)新的對(duì)象類,但在開發(fā)過復(fù)用部件需經(jīng)過檢索、修裁和拼裝三個(gè)步驟。如圖1程中仍可以復(fù)用已有的類和實(shí)例,減少不必要的重復(fù)所示,其中標(biāo)識(shí)過程是指在裝備軟件開發(fā)前及開發(fā)過勞動(dòng),最大限度的發(fā)揮復(fù)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。程中將那些功能相對(duì)獨(dú)立、可讀性好、可理解性好、高面向?qū)ο蠓椒ǖ淖畲髢?yōu)勢(shì)是可以把軟件系統(tǒng)對(duì)象內(nèi)聚低耦合的適宜于復(fù)用的程序或程序段抽象出來，和現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象對(duì)應(yīng)起來,所以按此方法設(shè)計(jì)出來或應(yīng)用中國煤化工、可行性報(bào)告、需求定的裝備軟件系統(tǒng)能夠?qū)栴}領(lǐng)域的求解過程表現(xiàn)得更義分析MYHCNMHG明、測(cè)試用例等軟件成加直接、自然。除此以外,人們可以將面向?qū)ο罂蚣苤蟹肿龊弥谱鞒煽蓮?fù)用部件的準(zhǔn)備工作。檢驗(yàn)過程是對(duì)的特殊類進(jìn)行抽象,并以此方式來定義框架行為,每一經(jīng)過標(biāo)識(shí)的可復(fù)用部件進(jìn)--步進(jìn)行可靠性、正確性驗(yàn)個(gè)抽象類派生子類,并給出子類的具體實(shí)現(xiàn)方式，這樣證，在人庫前做好嚴(yán)格測(cè)試和審查。分類過程是根據(jù)在開發(fā)特定應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)就可以復(fù)用這些具體的子類?？蓮?fù)用部件的類型對(duì)可復(fù)用部件的功能、使用方法、適●46●航空計(jì)算技術(shù)第36卷第1期用范圍、接口等進(jìn)行刻畫和描述,并分類存儲(chǔ),為以后重用要受到開發(fā)環(huán)境的制約,如用C++產(chǎn)生的類很難的檢索做好準(zhǔn)備。檢索過程是在庫中選取適合當(dāng)前場(chǎng)在以O(shè)bject Pascal 為開發(fā)語言的項(xiàng)目中重用,而構(gòu)件合應(yīng)用的可復(fù)用部件。在此過程中，要充分考慮選取重用則可以在跨越地址空間、網(wǎng)絡(luò)、語言、應(yīng)用程序、開部件的接口、功能、適用范圍等相關(guān)參數(shù),這一過程通發(fā)工具和操作系統(tǒng)的異構(gòu)環(huán)境下調(diào)用，或者與其他構(gòu)常是手工方式與自動(dòng)選取相結(jié)合。修裁過程是指對(duì)從件協(xié)同工作，在裝備中實(shí)現(xiàn)“即插即用”。庫中檢索出來的可復(fù)用部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷幕蛘{(diào)整。拼裝過程是指經(jīng)修裁后的可復(fù)用部件和其它的軟件模5基于構(gòu)件的裝備信息管理系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例塊集成在一-起,形成新的應(yīng)用系統(tǒng)。其中檢索過程要通過調(diào)研及對(duì)裝備使用者和管理者的需求分析,對(duì)可復(fù)用構(gòu)件進(jìn)行形式化匹配,算法如下:假如用謂詞該 系統(tǒng)包括以下幾個(gè)模塊:裝備管理模塊、裝備使用模M(.)表示查詢條件,謂詞N(●)表示庫中構(gòu)件的需塊裝備維護(hù)模塊、操作人員管理模塊。其中裝備管理求描述,P表示可復(fù)用構(gòu)件庫,d表示K中任一構(gòu)件,D模塊實(shí)現(xiàn)武器裝備的采購、退役信息的錄人、查詢與輸表示匹配結(jié)果集合。出，以及相關(guān)費(fèi)用的查詢功能;裝備使用模塊實(shí)現(xiàn)裝備使用情況查詢,記錄使用過程中發(fā)生故障的功能;裝備L軟件開發(fā)環(huán)境維護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)故障查詢的功能,該模塊記錄裝備常見故障及其維修手段;操作人員管理模塊實(shí)現(xiàn)操作人員拼裝過程標(biāo)識(shí)過程基本情況、考核評(píng)估情況、培訓(xùn)情況的錄人、編輯功能。[修裁過程檢驗(yàn)過程該系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)體系,分別為客戶服務(wù)[檢索過程[分類過程層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)服務(wù)層。開發(fā)環(huán)境后臺(tái)使用基于Linux的Oracle 數(shù)據(jù)庫,前臺(tái)開發(fā)工具使用PowerBuild-構(gòu)件庫r。該系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件體系如圖2所圖1基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)過程圖示:橫向?yàn)槿龑咏Y(jié)構(gòu),縱向?yàn)闃?gòu)件層次。其中基礎(chǔ)構(gòu)件指PowerBuilder中的窗口構(gòu)件、菜單構(gòu)件、數(shù)據(jù)窗口構(gòu)則對(duì)于不完全匹配,有兩種匹配算法:. 1)基于偏序的檢索D={d| d∈PA[LT(N(d)，件、按紐構(gòu)件等;領(lǐng)域通用構(gòu)件指該系統(tǒng)中的報(bào)表構(gòu)件.查詢構(gòu)件、統(tǒng)計(jì)構(gòu)件和計(jì)劃制定構(gòu)件等;領(lǐng)域?qū)Ｓ闷渲蠰T是根據(jù)需要設(shè)計(jì)的一一個(gè)二元偏序關(guān)系,當(dāng)構(gòu)件為最高層次,功能最強(qiáng),但靈活性較差。LT是邏輯蘊(yùn)含關(guān)系時(shí),D={d |d∈PA ( N(d)→M客戶服務(wù)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)服務(wù)層(d)}} .領(lǐng)域?qū)Ｓ脴?gòu)件][領(lǐng)域?qū)Ｓ脴?gòu)件2)基于距離的檢索引人一個(gè)度量函數(shù)Dist(M領(lǐng)城通用構(gòu)件[領(lǐng)城通用構(gòu)件(.),N(.)),表示M(.)、N(.)匹配的偏差程度。4當(dāng)二者滿足前述偏序關(guān)系LT時(shí),偏差距離為零，基礎(chǔ)構(gòu)件C基礎(chǔ)構(gòu)件既LT(M(●),N(●))-→(Dist(M(●),N(●))) =0如果用戶指定了匹配允許的偏差為e(ε>0),則圖2構(gòu)件體系D={d|d∈P/ ( Abs( Dist(N(d) ,M(d))) <)卜其中,Abs(x)表示對(duì)x取絕對(duì)值。基于構(gòu)件的軟件復(fù)用思想在該裝備軟件信息管理對(duì)于精確匹配,有:D= {d|d∈PA ( N(d) =M系統(tǒng)開發(fā)的全過程中均有體現(xiàn),經(jīng)過需求分析,把不變(d)}部分抽取出來形成通用構(gòu)件,本系統(tǒng)共形成以下幾個(gè)相對(duì)于面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)于裝備而言,采用構(gòu)件通用構(gòu)件:文檔類、計(jì)算類、統(tǒng)計(jì)類、計(jì)劃類、查詢類、報(bào)編程具有更大的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在:1)前者是源代碼表類。將這些誦用構(gòu)件裝入領(lǐng)域通用構(gòu)件庫供系統(tǒng)調(diào)組的重用,而構(gòu)件重用是一段二進(jìn)制碼的重用,用戶并用,并對(duì)中國煤化工專用構(gòu)件。開發(fā)模型不知道其內(nèi)部具體實(shí)現(xiàn)過程就可以進(jìn)行重用。兵器裝如圖3。YHCNMHG備軟件通常具有極高的保密性,程序員出于技術(shù)保密,往往不公開源代碼,至使重用范圍減小。而基于構(gòu)件的復(fù)用技術(shù)的使用范圍則廣泛的多。2)面向構(gòu)件的復(fù)用技術(shù)不受開發(fā)環(huán)境及語言的限制。面向?qū)ο缶幊痰?006年1月閻永玲等:裝備軟件重用技術(shù).47.改進(jìn)裝備軟件質(zhì)量,提高軟件生產(chǎn)率的一種技術(shù)。它I裝備使用方開發(fā)方對(duì)于提高軟件的可維護(hù)性、可移植性以及對(duì)軟件的標(biāo)l 需求分析準(zhǔn)化建設(shè)都將起到重要的作用。尤其在裝備硬件生產(chǎn)高度集成化、模塊化的今天,要想提高裝備整體生產(chǎn)效確定體系結(jié)構(gòu)率和可靠性能,尋求新的突破,就必須在裝備軟件開發(fā)開發(fā)構(gòu)件方面多作研究。隨著復(fù)用概念的不斷完善,可以預(yù)測(cè),在不久的將來軟件重用技術(shù)將成為裝備軟件開發(fā)過程運(yùn)行構(gòu)件中最具影響的技術(shù)之一。藥意參考文獻(xiàn):↓N修改構(gòu)件[1] 楊芙清.軟件復(fù)用及相關(guān)技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，1999 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The software reuse technology can enhance the equipment software production efficiency and ensure softwarequality. This paper studies the advantage and classification of the software reuse technology. Main characteristics and im-plementation of the object - based and component -based software reuse technology are discussed in particular. The exam-ple of component - based information management system used for equipment is offerd.Key words : equipment software ; software reuse ; object - oriented: sofware comnonent: the example中國煤化工MHCNMHG