軟件體系結(jié)構(gòu)框架研究

任何信息系統(tǒng)都需要一個體系結(jié)構(gòu)來提供其戰(zhàn)略性描述。這將大大促進(jìn)軟件的互操作性、集成性，提高開發(fā)效率，減少重復(fù)開發(fā)，降低開發(fā)成本。體系結(jié)構(gòu)是一個非常值得研究的課題，本文綜述了軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件開發(fā)應(yīng)用中所取得的進(jìn)展，主要介紹了國內(nèi)外典型的軟件體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用原理。最后探討和展望了我國今后的發(fā)展方向。
IEEE Std 1471-2000把“體系結(jié)構(gòu)”定義為“一個系統(tǒng)的基本組織，體現(xiàn)在組成系統(tǒng)的各構(gòu)件、構(gòu)件的相互關(guān)系、構(gòu)件與環(huán)境的關(guān)系、以及指導(dǎo)構(gòu)件設(shè)計和隨時間演進(jìn)的原則當(dāng)中”。根據(jù)其具體的應(yīng)用，體系結(jié)構(gòu)有兩方面的含義[1]：
一個系統(tǒng)的形式化描述，或系統(tǒng)在構(gòu)件層的詳細(xì)計劃，以便指導(dǎo)其實現(xiàn)；
構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系，以及指導(dǎo)構(gòu)件設(shè)計和隨時間演進(jìn)的原則與指南。
任何復(fù)雜的基于計算機(jī)的信息系統(tǒng)都需要一個體系結(jié)構(gòu)來提供其演化的一個戰(zhàn)略性環(huán)境描述。體系結(jié)構(gòu)提供了對組成信息系統(tǒng)的組件或構(gòu)造塊的描述以及這些組件間復(fù)雜的內(nèi)部關(guān)系。確切地說，一個體系結(jié)構(gòu)是對一個信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)的正式描述，它定義了組成整個信息系統(tǒng)的組件或構(gòu)造塊，并提供獲取產(chǎn)品的計劃，以及開發(fā)系統(tǒng)，這些因素共同運作實現(xiàn)整個系統(tǒng)。因而，你可以通過它管理你的全部IT投資，使其適合你的商業(yè)需求。
雖然體系結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要，但過去人們對于體系結(jié)構(gòu)的理解和使用卻是非常不規(guī)范的，往往是隱含的、粗糙的、片面的。直到二十世紀(jì)九十年代，人們才開始較系統(tǒng)地研究軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)問題。目前主要的研究領(lǐng)域有體系結(jié)構(gòu)框架、技術(shù)參考模型、體系結(jié)構(gòu)描述語言、體系結(jié)構(gòu)的形式基礎(chǔ)、體系結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)開發(fā)模型與方法、體系結(jié)構(gòu)恢復(fù)與重用、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計工具與環(huán)境、領(lǐng)域體系結(jié)構(gòu)等。
對軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究[2]，美國DoD有關(guān)機(jī)構(gòu)研究[3,4]的TAFIM、DOD TRM和Open Group研究的TOGAF最具有代表性。
由于我國各行業(yè)的大部分軟件系統(tǒng)是按項目開發(fā)的[5~7]，立足于滿足當(dāng)前某一領(lǐng)域的需求，客觀上易于造成“煙囪”式系統(tǒng)，即系統(tǒng)之間的互連、互通、互操作性差，系統(tǒng)的重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象普遍。具體表現(xiàn)在：
沒有進(jìn)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，許多軟件系統(tǒng)都是由若干子項目組成的“拼盤”；
數(shù)據(jù)通信的協(xié)議、格式不統(tǒng)一，造成互連、互通上的問題；
圖形系統(tǒng)，尤其是數(shù)字地圖不統(tǒng)一，直接影響圖形數(shù)據(jù)的交換和互用；
由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)元素定義和靈活的、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)交換格式，無法進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)（庫）共享。
目前各行業(yè)使用的軟件除了一些大型項目外，很大一部分是屬于短期的小型項目。這些軟件由于貼近需求，在功能和人機(jī)界面上比較適合使用。但我們不應(yīng)只注重開發(fā)短時期內(nèi)解決局部問題的單個系統(tǒng)，坐等“煙囪林立”的局面出現(xiàn)后再尋求解決之道。通過公共體系結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計和規(guī)劃，使不同應(yīng)用單位在不同時期開發(fā)的軟件系統(tǒng)能夠按作戰(zhàn)需求實現(xiàn)互連、互通和互操作，即保證信息資源的共享和不同系統(tǒng)資源的相互動用。