【愚公系列】软考高级-架构设计师 083-基于构件的软件工程

原创

愚公搬代码

发布于 2024-08-02 00:36:04

5160

文章被收录于专栏：愚公系列-考试考证愚公系列-考试考证

🏆 作者简介，愚公搬代码 🏆《头衔》：华为云特约编辑，华为云云享专家，华为开发者专家，华为产品云测专家，CSDN博客专家，CSDN商业化专家，阿里云专家博主，阿里云签约作者，腾讯云优秀博主，腾讯云内容共创官，掘金优秀博主，亚马逊技领云博主，51CTO博客专家等。 🏆《近期荣誉》：2022年度博客之星TOP2，2023年度博客之星TOP2，2022年华为云十佳博主，2023年华为云十佳博主等。
🏆《博客内容》：.NET、Java、Python、Go、Node、前端、IOS、Android、鸿蒙、Linux、物联网、网络安全、大数据、人工智能、U3D游戏、小程序等相关领域知识。
🏆🎉欢迎 👍点赞✍评论⭐收藏

🚀前言

基于构件的软件工程（CBSE）是一种软件开发方法，通过重用现有的软件构件来构建系统，从而提高开发效率和软件质量。这种方法强调软件系统的模块化设计和构件的复用，使得软件开发过程更加高效和灵活。

应用场景

企业软件开发：
- 在企业级软件开发中，通过重用构件可以快速构建复杂的业务应用，减少开发周期。
嵌入式系统：
- 在嵌入式系统中，基于构件的方法有助于开发高度模块化和可定制的系统。
云计算和微服务架构：
- 在云计算和微服务架构中，基于构件的设计思想有助于实现高效的服务部署和管理。

🚀一、基于构件的软件工程

🔎1.概念

基于构件的软件工程（Component-Based Software Engineering, CBSE）是一种基于分布对象技术的方法，强调通过可复用构件设计与构造软件系统。CBSE体现了“购买而不是重新构造”的哲学，将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装。

🦋1.1 构件的特征

用于CBSE的构件应该具备以下特征：

可组装性：
- 构件的所有外部交互必须通过公开定义的接口进行，确保其能够与其他构件正确协作。同时，构件应对自身信息的外部访问进行控制，确保数据的安全性和完整性。
可部署性：
- 软件构件必须是自包含的，可以作为一个独立实体在构件平台上运行。构件通常以二进制形式存在，无需在部署前重新编译。
文档化：
- 构件必须完全文档化，用户可以根据文档判断构件是否满足其需求。文档应详细描述构件的功能、接口和使用方法。
独立性：
- 构件应该是独立的，能够在无需其他特殊构件的情况下进行组装和部署。如果确实需要其他构件提供服务，则应明确声明这些依赖关系。
标准化：
- 构件必须符合某种标准化的构件模型。标准化模型定义了构件的实现、文档化和开发标准，确保构件的一致性和互操作性。

🦋1.2 构件模型要素

构件模型包含以下要素：

接口：
- 构件通过接口来定义，接口描述了构件提供的操作、参数以及可能的异常。构件模型规定了如何定义接口及其应包含的要素。
使用信息：
- 为了实现构件的远程分布和访问，必须给构件分配一个特定的、全局唯一的名字或句柄。构件元数据包含构件的接口和属性信息，这些信息对于构件的使用和集成至关重要。
部署：
- 构件模型包括一个规格说明，指出如何打包构件使其成为一个独立的可执行实体。部署信息中包含有关包内容和二进制构成的信息，确保构件可以顺利部署和运行。

基于构件的软件工程（CBSE）通过使用标准化、文档化、独立且可部署的构件，提高了软件开发的效率和质量。CBSE方法将重点放在构件的选取和组装上，而不是从头编写代码，从而实现了软件系统的快速构建和高效维护。

🔎2.被构件使用的通用服务

构件模型提供了一组被构件使用的通用服务，这些服务主要包括以下两种：

平台服务：
- 平台服务允许构件在分布式环境下进行通信和互操作。这些服务确保不同构件之间可以无缝协作，无论它们部署在何处。
支持服务：
- 支持服务是许多构件共需要的通用服务。这些服务包括但不限于：
  - 身份认证服务：确保只有经过认证的用户或系统能够访问构件。
  - GPS服务：提供位置信息，供需要地理定位功能的构件使用。
中间件服务：
- 中间件负责实现共性的构件服务，并提供这些服务的接口。通过中间件，构件可以方便地调用各种通用服务，简化开发过程并增强系统的整体功能。

构件模型通过平台服务和支持服务提供了构件所需的通用功能。这些服务由中间件实现，并通过标准接口提供给构件使用，从而确保构件能够在分布式环境中高效互操作，并具备必要的共性功能。

🔎3.主要活动

CBSE过程是支持基于构件组装的软件开发过程，主要包括以下六个活动：

系统需求概览：
- 确定系统的整体需求和功能需求，概述系统的目标和预期功能，为后续活动提供基础。
识别候选构件：
- 在需求概览的基础上，识别可以满足这些需求的现有构件。分析市场上可用的构件库，选择符合系统需求的候选构件。
根据发现的构件修改需求：
- 根据已识别的候选构件，调整和修改系统需求，以确保需求与可用构件的功能相匹配。这一步确保了系统需求的可实现性和合理性。
体系结构设计：
- 设计系统的总体体系结构，定义各个构件的角色和它们之间的交互方式。确保体系结构能够有效地集成所有已选择的构件。
构件定制与适配：
- 对已选择的构件进行必要的定制和适配，以满足系统的具体需求。这可能包括修改构件的配置、接口或行为，使其与系统的其他部分兼容。
组装构件创建系统：
- 将所有定制和适配好的构件进行组装，创建最终的系统。确保各个构件之间的正确集成和协作，进行系统级别的测试和验证。

CBSE过程通过系统需求概览、识别候选构件、修改需求、体系结构设计、构件定制与适配以及组装构件创建系统等六个主要活动，支持基于构件组装的软件开发过程。这一过程强调构件的重用和集成，旨在提高软件开发的效率和质量。

🔎4.不同点

CBSE过程与传统软件开发过程的不同点：

需求明确性：
- CBSE：早期需要完整的需求，以便尽可能多地识别出可复用的构件。
- 传统软件开发：需求可以在开发过程中逐步细化，不要求在早期阶段就完全明确。
需求细化和修改：
- CBSE：在过程早期阶段，根据可利用的构件来细化和修改需求。如果可利用的构件不能满足用户需求，就应该考虑由复用构件支持的相关需求。
- 传统软件开发：需求通常由开发团队根据用户的初始需求进行详细的需求分析，不需要考虑已有构件的约束。
进一步的构件搜索及设计精化：
- CBSE：在系统体系结构设计完成后，会有一个进一步的对构件搜索及设计精化的活动。可能需要为某些构件寻找备用构件，或者修改构件以适合功能和架构的要求。
- 传统软件开发：系统设计完成后，开发团队通常直接进行编码实现，不需要额外的构件搜索和适配工作。
开发过程：
- CBSE：开发就是将已经找到的构件集成在一起的组装过程，强调构件的集成和复用。
- 传统软件开发：开发主要集中在从头开始编写代码，进行详细的设计和实现，复用的构件较少。

CBSE过程与传统软件开发过程的主要不同点在于：CBSE在早期需要明确的需求，依赖现有构件来细化和修改需求，强调构件的搜索和适配，并以构件集成为主要开发活动。而传统软件开发过程则更加注重逐步细化需求，直接进行编码实现。

🔎5.组装方式

构件组装是指通过直接集成构件或使用专门编写的“胶水代码”将构件整合在一起，以创建一个系统或另一个构件的过程。常见的构件组装方式有以下三种：

顺序调用组装：
- 通过按顺序调用已有的构件，可以用两个已经存在的构件来创造一个新的构件。例如，上一个构件的输出作为下一个构件的输入。
- 这种方式通过简单的流水线式调用，串联多个构件以实现复杂功能。
层次组装：
- 这种情况发生在一个构件直接调用另一个构件所提供的服务时。被调用的构件为调用的构件提供所需的服务。
- 层次组装要求两个构件之间的接口匹配兼容，使调用关系能够顺利进行。
- 这种方式强调构件之间的层次关系和依赖性。
叠加组装：
- 这种情况发生在两个或两个以上的构件放在一起创建一个新构件时。新构件合并了原构件的功能，从而对外提供了新的接口。
- 外部应用可以通过新接口来调用原有构件的接口，而原有构件不互相依赖，也不互相调用。
- 这种组装类型适合于构件是程序单元或者构件是服务的情况，能够实现功能的叠加和扩展。

构件组装通过顺序调用组装、层次组装和叠加组装三种方式，将不同的构件集成在一起，创建更复杂的系统或构件。每种组装方式有其特定的应用场景和优势，适用于不同类型的构件集成需求。

🔎6.不兼容问题

在构件组装过程中，可能会遇到以下三种不兼容问题，可以通过编写适配器来解决：

参数不兼容：
- 问题：接口两侧的操作名称相同，但参数类型或参数个数不相同。
- 解决方法：编写适配器以转换参数类型或调整参数个数，使两个接口的参数匹配。
操作不兼容：
- 问题：提供接口和请求接口的操作名称不同。
- 解决方法：通过适配器将一个接口的操作名称映射到另一个接口的操作名称，确保调用能够正确匹配。
操作不完备：
- 问题：一个构件的提供接口是另一个构件请求接口的一个子集，或者相反。
- 解决方法：编写适配器来补充缺失的操作，或者在调用时忽略多余的操作，确保两个接口的操作集合能够兼容。