實(shí)例分析基于構(gòu)件技術(shù)的系統(tǒng)軟件架構(gòu)

自從構(gòu)件技術(shù)提出以來，如何有效地劃分構(gòu)件、進(jìn)行最大化的軟件復(fù)用成為研究的熱點(diǎn)。構(gòu)件化軟件的最主要特征［1］在于目標(biāo)系統(tǒng)由大量可復(fù)用構(gòu)件組成，從系統(tǒng)化構(gòu)件復(fù)用過程來看，傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法中的詳細(xì)設(shè)計(jì)被劃分到了構(gòu)件制作階段，與基于構(gòu)件開發(fā)目標(biāo)系統(tǒng)屬于相對(duì)獨(dú)立的不同階段。構(gòu)件化軟件的設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法中的總體設(shè)計(jì)或高層設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)階段就應(yīng)設(shè)計(jì)出滿足需求的軟件體系結(jié)構(gòu)。
　　1 面向構(gòu)件的軟件架構(gòu)
　　軟件架構(gòu)［2］是指某個(gè)軟件或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，即組成該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成軟件的各個(gè)部分，形成該構(gòu)件的外部可見屬性及相互間的關(guān)系?；跇?gòu)件的軟件架構(gòu)，更加強(qiáng)調(diào)構(gòu)件的概念，架構(gòu)時(shí)考慮兩個(gè)方面：（1）與軟件基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)，（2）與構(gòu)件在基礎(chǔ)設(shè)施上的操作有關(guān)?；谶@兩方面的考慮，通常在架構(gòu)時(shí)考慮技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)兩個(gè)方面。
　　1.1技術(shù)架構(gòu)
　　技術(shù)架構(gòu)［3］定義了技術(shù)環(huán)境和軟件基礎(chǔ)設(shè)施，是支持組織以實(shí)現(xiàn)運(yùn)作（非功能）需求（尤其是組織的應(yīng)用程序和信息體系結(jié)構(gòu)）的硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的體系結(jié)構(gòu)。它描述了所使用的技術(shù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部關(guān)系，以及這些技術(shù)如何支持組織的運(yùn)作需求。
　　技術(shù)架構(gòu)包括技術(shù)環(huán)境和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施兩個(gè)部分。技術(shù)環(huán)境解決不同軟硬件平臺(tái)之間的差異性問題。技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施包括在應(yīng)用中可以被標(biāo)準(zhǔn)化的部分。標(biāo)準(zhǔn)化使得通用代碼從面向業(yè)務(wù)的構(gòu)件中移出，放到一個(gè)獨(dú)立的可復(fù)用的軟件基礎(chǔ)設(shè)施中。軟件基礎(chǔ)設(shè)施可以通過預(yù)先構(gòu)建的構(gòu)件框架的方式提供，它處理構(gòu)件行為中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的方面。
　　1.2 應(yīng)用架構(gòu)
　　應(yīng)用架構(gòu)［3］包括了構(gòu)件開發(fā)者和組裝者面臨的架構(gòu)問題。是自服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，用于支持和實(shí)現(xiàn)這樣的業(yè)務(wù)需求，包括該業(yè)務(wù)與其他應(yīng)用程序之間的接口。它描述了應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)以及該結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)組織的功能需求。圖1所示為面向構(gòu)件的軟件構(gòu)架模型［4］。
　　
　　2 典型系統(tǒng)架構(gòu)分析
　　以一個(gè)門診部信息管理系統(tǒng)為例，對(duì)基于構(gòu)件技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行分析。
　　2.1 架構(gòu)選型
　　根據(jù)需求分析過程中得到的用例模型，進(jìn)行了如下選型過程［5］：
　?。?） 選擇套裝軟件還是自行開發(fā)
　　先考慮了市場(chǎng)上套裝軟件的產(chǎn)品，希望借助成熟的產(chǎn)品加快實(shí)施進(jìn)度，確保軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。但是通過考察，發(fā)現(xiàn)套裝軟件存在以下問題：
　?、?gòu)墓δ芙嵌确治觯菏忻嫔犀F(xiàn)有的系統(tǒng)雖然提供了豐富且強(qiáng)大的功能，但與本系統(tǒng)的需求交集只占了大約60%，此部分之外的需求需要花費(fèi)很大的代價(jià)定制，而軟件中約有50%的特性是本系統(tǒng)所不需要的。
　?、趶膶?shí)施周期角度分析：由于客戶化的內(nèi)容比較多，包括前期的需求映射和套裝軟件的模型調(diào)整，要完成實(shí)施，經(jīng)過評(píng)估需要2年左右的時(shí)間，超出了用戶的預(yù)期。
　　③從成本角度分析：套裝軟件相對(duì)比較昂貴，另外需要購(gòu)買相應(yīng)的咨詢、實(shí)施服務(wù)，這樣使得成本更大。
　?、軓臄U(kuò)展性角度分析：套裝軟件集成了一套強(qiáng)大的模型，通過模型的配置，基本上可以滿足業(yè)務(wù)上的變化，但是在條件不能滿足的情況下，由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，采用的技術(shù)手段包含了很多自由的標(biāo)準(zhǔn)，難于進(jìn)行二次開發(fā)，不利于移植和維護(hù)。
　　基于以上的分析，選擇了自行開發(fā)軟件。
　?。?） 技術(shù)平臺(tái)的選擇
　　所謂“平臺(tái)”就是能夠獨(dú)立運(yùn)行并自主存在，為其所支撐的上層系統(tǒng)和應(yīng)用提供運(yùn)行所依賴的環(huán)境。
　　技術(shù)平臺(tái)是一套完整的、嚴(yán)密的服務(wù)于研制應(yīng)用的軟件產(chǎn)品及相關(guān)文件。真正的技術(shù)平臺(tái)應(yīng)該是選擇合適的技術(shù)體系（如J2EE、.NET等），技術(shù)架構(gòu)（一組設(shè)計(jì)模式如MVC的集合），充分發(fā)揮技術(shù)體系及技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，能夠大大提高應(yīng)用軟件開發(fā)速度，指導(dǎo)并規(guī)范應(yīng)用軟件分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、部署各階段工作，提煉用戶真正需求，提高代碼正確性、可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、伸縮性等軟件工具。優(yōu)秀的技術(shù)平臺(tái)還包括一套高效的底層通用的代碼，甚至還包括代碼生成器、代碼安全漏洞檢查工具等。
　　2.2 三層軟件架構(gòu)
　　在總結(jié)基于構(gòu)件的軟件架構(gòu)方法和進(jìn)行架構(gòu)選型分析后，在本系統(tǒng)中引入三層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，采用構(gòu)件化的開發(fā)方法，將系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯封裝在應(yīng)用服務(wù)器上，客戶端應(yīng)用程序自動(dòng)從應(yīng)用服務(wù)器上下載和更新業(yè)務(wù)邏輯，達(dá)到“應(yīng)用邏輯與程序代碼分離，數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離，應(yīng)用與流程分離”，最大化地支持業(yè)務(wù)的靈活開展。圖2所示為系統(tǒng)軟件架構(gòu)。
　　
　　系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所謂三層體系結(jié)構(gòu)［6］，即用戶層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。用戶層主要指用戶界面，要求盡可能地簡(jiǎn)單，使最終用戶不需要進(jìn)行任何培訓(xùn)就能方便地訪問信息；第二層是應(yīng)用服務(wù)器，也就是常說的中間層，即組件層，所有的應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用邏輯、控制都在這一層，系統(tǒng)的復(fù)雜性也主要體現(xiàn)在應(yīng)用層；最后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)邏輯，所有與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全、完整性控制、數(shù)據(jù)的一致性、并發(fā)操作等都是在第三層完成。