構件

構件

構件是系統中實際存在的可更換部分,它實現特定的功能,符合一套接口標準並實現一組接口。構件代表系統中的一部分物理實施,包括軟體代碼(原始碼、二進位代碼可執行代碼)或其等價物(如腳本或命令檔案)。在圖中,構件表示為一個帶有標簽的矩形。

在工程實際中,各種機械與結構得到廣泛套用。組成機械與結構的零、構件,在工程力學中統稱為構件。

  • 中文名稱
    構件
  • 外文名稱
    artifacts
  • 適用領域範圍
    建築工程,軟體工程領域
  • 拼音
    gòujiàn

機械領域

機器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構件。

[structural member]∶機構的組成單個元,它是一個和某相鄰構件有相對運動的剛體

構件

橋梁構架;抗壓構件的設計

[component part]∶組成部(分)

電動機的各種構件人財產

在機構學中組成機構的﹑彼此間具有確定的相對運動關系的基本單元﹐如曲柄滑塊機構中的曲柄﹑連桿﹑滑塊和機架﹐凸輪機構中的凸輪﹑從動桿和機架。在結構學中則指結構物中的計算或製造單元﹐它們是固定在一起的﹐彼此間除由于應變有微量位移外﹐沒有相對運動﹐如梁﹑柱﹑拉桿等。

軟體構件

構件是面向軟體體系架構的可復用軟體模組。構件(component)是可復用的軟體組成成份,可被用來構造其他軟體。它可以是被封裝的對象類、類樹、一些功能模組、軟體架構(framework)、軟體構架(或體系結構Architectural)、文檔、分析件、設計模式(Pattern)等。1995年,Ian.oraham給出的構件定義如下:構件(Component)是指一個對象(接口規範、或二進位代碼),它被用于復用,接口被明確定義[8]。構件是作為一個邏輯緊密的程式代碼包的形式出現的,有著良好的接口。像Ada的Package、Smalltalk-80和C++的class和資料類型都可屬于構件範疇。但是,操作集合、過程、函式即使可以復用也不能成為一個構件。開發者可以通過組裝已有的構件來開發新的套用系統,從而達到軟體復用的目的。軟體構件技術是軟體復用的關鍵因素,也是軟體復用技術研究的重點。

構件

軟體構件應具備以下屬性

(1)有用性(Usefulness):構件必須提供有用的功能;

(2)可用性(Usability):構件必須易于理解和使用;

(3)質量(Quality):構件及其變形必須能正確工作;

(4)適應性(Adaptability):構件應該易于通過參數化等方式在不同語境中進行配置;

(5)可移植性(Portability):構件應能在不同的硬體運行平台和軟體環境中工作。

日歷、工作流構件、訂單構件、使用者介面控製等等都可以是構件。

構件的特點

構件具有以下幾個特點:

(1)自描述:構件必須能夠識別其屬性、存取方法和事件,這些信息可以使開發環境第三方軟體構件無縫地結合起來;

(2)可定製:允許提供一個典型的圖形方式環境,軟體構件的屬性隻能通過控制臺來設定;

(3)可集成:構件必須可以被程式語言直接控製。構件也可以和腳本語言或者與從代碼級訪問構件的環境連線,這個特點使得軟體構件可以在非可視化開發項目中使用;

(4)連線機製:構件必須能產生事件或者具有讓程式員從語義上實現相互連線的其他機製。

採用構件軟體不需要重新編譯,也不需要原始碼並且不局限于某一種程式語言。該過程叫做二進位復用(Binary Reuse),因為它是建立在接口而不是原始碼級別的復用之上的。雖然軟體構件必須遵守一致的接口,但是它們的內部實現是完全自動的。因此,可以用過程語言和面向對象語言建立構件。

由于構件技術是由基于面向對象技術而發展起來的,與面向對象的設計中的對象相類似,它們都是針對軟體復用,都是被封裝的代碼,但它們之間仍存在很大差異:

差別

(1)在純面向對象的設計中,對象(類)、封裝和繼承三者缺一不可,但對構件可以沒有繼承性,隻要實現封裝即可;

(2)從構件和對象的生成方式上,對象生成屬于實例化的過程,比較單一,而生成構件的方式較多;

(3)構件是設計的概念,與具體程式語言無關,不像對象屬于編程中的概念,要依賴于具體的程式語言;

(4)在對構件操作時不允許直接操作構件中的資料,資料真正被封裝了。而對象的操作通過公共接口部分,這樣資料是可能被訪問操作的;

(5)對象對軟體復用是通過繼承實現的,構件對軟體復用不僅可以通過繼承還可以通過組裝時的引用來實現。

因此,構件不是對象,隻是與對象類似。

從力學角度來說,結構是指可以承受一定力的結構形態,它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。每種事物都有它的架構形態,這種架構形態體現著它的結構。一個較復雜的結構由許多不同的部分組成,這些組成部分通常成為構件。

電腦領域

概述

構件是系統中實際存在的可更換部分,它實現特定的功能,符合一套接口標準並實現一組接口。構件代表系統中的一部分物理實施,包括軟體代碼原始碼、二進位代碼或可執行代碼)或其等價物(如腳本或命令檔案)。

使用

設計中的類和對象被作為部署構件進行實施。您需要確定如何將設計類對應為代碼;這應該在項目專用的設計指南中有所說明。

構件

有關如何將設計類對應為代碼的詳細信息,請參見活動:實施構件。另請參見指南:類。

實施構件與修改構件在項目的配置管理環境中進行。實施員在為他們提供的專用開發工作區(請參見活動:建立開發工作區)中,按照工件:工作單所指定的內容開展工作。在該工作區中,建立源元素並將其置于配置管理之下,或者在通常的檢出、編輯、構建、單元測試、檢入周期中進行修改(請參見活動:進行變更)。完成某個構件集(根據一個或多個工作單的定義以及即將生成的工作版本要求)後,實施員將把有關新的和修改過的構件交付(請參見活動:交付變更內容)到子系統集成工作區,以便與其他實施員的工作進行集成。最後,實施員可以在方便的時候對專用開發工作區進行更新(或者重新調整基線),使該工作區與子系統集成工作區保持一致(請參見活動:更新工作區)。

當實施類時,應遵循編程指南。

實施的主要基礎是具有公有操作、屬性與關聯關系的類。務必要註意,並不是所有公有操作、屬性與關聯關系都在設計過程中定義。

實施的輔助基礎是用例實現,用例實現顯示了類和對象如何通過互動來執行用例。

最好以遞增的方式實施類;編譯、連結和運行一些回歸測試,每天進行三兩次。

從零開始實施一個類之前,可考慮修改現有的實施類(一般可通過建立子類或進行實例化來修改)。

實施操作

要實施操作,請執行以下步驟:

選擇演算法

選擇適合演算法的資料結構

根據需要定義新的類和操作

編寫操作代碼

選擇演算法

許多操作都十分簡單,可以從該操作及其規約中立即實施。

之所以需要特殊演算法,主要是為了實施定義了規約的復雜操作,並最佳化那些以簡單但卻低效的演算法為定義的操作。

選擇適合演算法的資料結構

選擇演算法包括選擇演算法所基于的資料結構。許多實施資料結構是容器類,例如數組、列表、佇列、堆、集合、無序單位組,以及這些類的各種不同形式。許多面向對象的語言和編程環境都提供了具有這些可復用構件的類庫。

根據需要定義新的類和操作

比如,可以使用新類來儲存中間結果,也可對類增加新的低級操作來分解復雜操作。通常,這些操作是類的私有操作,所以在類之外看不見這些操作。

編寫操作代碼

要編寫操作的代碼,可從接口語句開始,例如 C++ 中的成員函式聲明、Ada 中的子程式規約或 Visual Basic 中的方法。請遵循編程指南。

實施狀態

對象的狀態可通過引用其屬性值來實施,而不必作特殊說明。這種對象的狀態轉移將隱含于變化的屬性值中,而變化的行為通過條件語句來編程。 但對于復雜行為,該方法不能令人滿意,因為它往往會導致復雜的結構;而當增加更多狀態或當行為發生變化時,將很難變更這些結構。

如果構件(或其組成部分)的行為隨狀態而定,則通常會有一個或多個狀態圖來說明組成該構件的模型元素的行為。這些狀態圖可用作實施過程中的重要輸入。有關詳細信息,請參見指南:狀態圖。

狀態圖中所示的狀態機將表現對象的狀態,並詳盡說明狀態轉移及所需的行為。可以通過以下幾種方法來實施狀態機:

對于簡單的狀態機,定義一項列舉可能狀態的屬性,然後使用該屬性在 Java 或 C++ 中的 switch 語句中選擇進入訊息的行為。但這種方法不太適用于復雜的狀態機,它可能會導致運行時性能降低。如需此方法的示例,請參見 [DOUG98],第 4 章 4.4.3

對于較復雜的狀態機,可使用狀態模式。有關狀態模式的說明,請參見 [GAM94]。[DOUG98],第 6 章 6.2.3 狀態模式也說明了這種方法

表驅動法對于極復雜的狀態機十分有效,其特點是易于變更。當使用這種方法時,各個狀態在表中都有相應的條目,這些條目將輸入對應到後繼狀態和相關的轉移動作。如需此方法的示例,請參見 [DOUG98],第 6 章 6.2.3 狀態表模式。

要實施具有並行子狀態的狀態機,可以將狀態管理委派給主動對象(每個對象都被委派一個並行子狀態),因為並行子狀態代表了獨立的計算(但仍可能進行互動)。每個子狀態均可通過上述方法之一來進行管理。

通過委托關系復用實施

如果一個類或一個類的某些部分可通過復用現有類來實施,則應通過委托關系(而不要繼承)來實現。

委托表示一個類借助于其他類來得以實施。該類通過使用變數來引用其他類的對象。當調用某操作時,該操作將調用被引用對象(屬于被復用的類)中的操作,以實際執行該操作。這樣,它就將職責委派給了其他類。

實施關聯關系

單向關聯關系將作為指針(包含對象引用的屬性)來進行實施。如果多重性為一,則將單向關聯關系當作簡單指針來實施。如果多重性為多個,則將其當作指針集來實施。但如果“多”端是有序排列的,則可以使用列表,而不使用集合。

雙向關聯關系將作為屬性,使用單向關聯關系的技術在兩個方向上實施。

限定關聯關系將作為限定對象中的查詢表(如一個 Smalltalk Dictionary 類)來實施。查詢表中的選擇器值是限定詞,而目標值是另一個類的對象。

如果必須按順序訪問限定詞的值,就應將限定片語織成經過排序的數組或樹。在這種情況下,訪問時間將與 log N 成比例,其中 N 為限定詞值的數目。

如果限定詞取自于一個緊湊的有限集,就可以將限定詞的值對應到一個整數範圍,並將關聯關系當作數組來有效地進行實施。如果關聯關系已基本上填滿(而不是稀疏填充),此方法會更加有效;而對于完全填滿的有限集,它可以算是理想的方法。

許多面向對象的語言和編程環境都提供了具有可復用構件的類庫,可用于實施不同種類的關聯關系。

實施屬性

可以作為內置基本變數、可復用的構件類或定義一個新類來實現屬性。定義新類通常是較為靈活的方法,但它卻會帶來不必要的間接性。例如,實施僱員的社會保障號時,既可將它作為類型“字元串”的屬性,也可將它作為一個新類。另一種可能的情況是:屬性組組成了新類。

向設計提供反饋

在以上任何步驟中,如果發現了設計錯誤,都必須向設計提供返工反饋。如果所需的變更較小,就可以由同一個人來設計並實施類,而無需提出正式的變更請求。他可在設計中進行變更

如果所需的變更影響到幾個類(例如在公有操作中的變更),則應向 CCB(變更控製委員會)提交正式的變更請求。請參見活動:修復缺陷

評估代碼

在開始單元測試之前,可以先作一些檢查。測試是一項花費較多的工作,因此最好先執行以下幾項檢查:

始終對代碼進行編譯。將編譯器的警告等級設定到最詳細的程度。

通過想像對操作進行檢查。通讀代碼,盡可能考慮到所有情況,發現各種異常情況。一旦進行了新的實施活動,就需進行此項工作。

使用工具檢查代碼中是否存在錯誤。例如,使用靜態代碼規則檢查程式。

構件是系統中實際存在的可更換部分,它實現特定的功能,符合一套接口標準並實現一組接口。構件代表系統中的一部分物理實施,包括軟體代碼(原始碼、二進位代碼或可執行代碼)或其等價物(如腳本或命令檔案)。在圖中,構件表示為一個帶有標簽的矩形。

部署構件的示例

執行檔例如 .exe 檔案

程式庫例如 .dll 檔案

Applet 例如 Java 中的 .class 檔案

Web 頁面例如 .htm 和 .html 檔案

資料庫表

工作產品構件的示例

原始碼檔案例如 C++ 和 CORBA IDL 中的 .h、.cpp 和 .hpp 檔案,或 Java 中的 .java 檔案二進位檔案例如連結到執行檔的 .o 檔案和 .a 檔案。SOM 檔案IDL 和一些綁定編譯檔案例如 UNIX 中的 makefile

使用

設計中的類和對象被作為部署構件進行實施。您需要確定如何將設計類對應為代碼;這應該在項目專用的設計指南中有所說明。

有關如何將設計類對應為代碼的詳細信息,請參見活動:實施構件。另請參見指南:類。

實施構件與修改構件在項目的配置管理環境中進行。實施員在為他們提供的專用開發工作區(請參見活動:建立開發工作區)中,按照工件:工作單所指定的內容開展工作。在該工作區中,建立源元素並將其置于配置管理之下,或者在通常的檢%8D%95%E5%85%83%E6%B8%AC%E8%A9%A6" target="_new" class=innerlink>單元測試、檢入周期中進行修改(請參見活動:進行變更)。完成某個構件集(根據一個或多個工作單的定義以及即將生成的工作版本要求)後,實施員將把有關新的和修改過的構件交付(請參見活動:交付變更內容)到子系統集成工作區,以便與其他實施員的工作進行集成。最後,實施員可以在方便的時候對專用開發工作區進行更新(或者重新調整基線),使該工作區與子系統集成工作區保持一致(請參見活動:更新工作區)。

當實施類時,應遵循編程指南。

實施的主要基礎是具有公有操作、屬性與關聯關系的類。務必要註意,並不是所有公有操作、屬性與關聯關系都在設計過程中定義。

實施的輔助基礎是用例實現,用例實現顯示了類和對象如何通過互動來執行用例。

最好以遞增的方式實施類;編譯、連結和運行一些回歸測試,每天進行三兩次。

從零開始實施一個類之前,可考慮修改現有的實施類(一般可通過建立子類或進行實例化來修改)。

實施操作

要實施操作,請執行以下步驟:

選擇演算法 選擇適合演算法的資料結構 根據需要定義新的類和操作 編寫操作代碼 選擇演算法許多操作都十分簡單,可以從該操作及其規約中立即實施。

之所以需要特殊演算法,主要是為了實施定義了規約的復雜操作,並最佳化那些以簡單但卻低效的演算法為定義的操作。

選擇適合演算法的資料結構選擇演算法包括選擇演算法所基于的資料結構。許多實施資料結構是容器類,例如數組、列表、佇列、堆、集合、無序單位組,以及這些類的各種不同形式。許多面向對象的語言和編程環境都提供了具有這些可復用構件的類庫。

根據需要定義新的類和操作比如,可以使用新類來儲存中間結果,也可對類增加新的低級操作來分解復雜操作。通常,這些操作是類的私有操作,所以在類之外看不見這些操作。

編寫操作代碼要編寫操作的代碼,可從接口語句開始,例如 C++ 中的成員函式聲明、Ada 中的子程式規約或 Visual Basic 中的方法。請遵循編程指南。

實施構件工作流程明細

實施狀態

構件

對象的狀態可通過引用其屬性值來實施,而不必作特殊說明。這種對象的狀態轉移將隱含于變化的屬性值中,而變化的行為通過條件語句來編程。 但對于復雜行為,該方法不能令人滿意,因為它往往會導致復雜的結構;而當增加更多狀態或當行為發生變化時,將很難變更這些結構。

如果構件(或其組成部分)的行為隨狀態而定,則通常會有一個或多個狀態圖來說明組成該構件的模型元素的行為。這些狀態圖可用作實施過程中的重要輸入。有關詳細信息,請參見指南:狀態圖。

狀態圖中所示的狀態機將表現對象的狀態,並詳盡說明狀態轉移及所需的行為。可以通過以下幾種方法來實施狀態機:

對于簡單的狀態機,定義一項列舉可能狀態的屬性,然後使用該屬性在 Java 或 C++ 中的 switch 語句中選擇進入訊息的行為。但這種方法不太適用于復雜的狀態機,它可能會導致運行時性能降低。如需此方法的示例,請參見 【DOUG98】,第 4 章 4.4.3 對于較復雜的狀態機,可使用狀態模式。有關狀態模式的說明,請參見 【GAM94】。【DOUG98】,第 6 章 6.2.3 狀態模式也說明了這種方法 表驅動法對于極復雜的狀態機十分有效,其特點是易于變更。當使用這種方法時,各個狀態在表中都有相應的條目,這些條目將輸入對應到後繼狀態和相關的轉移動作。如需此方法的示例,請參見 【DOUG98】,第 6 章 6.2.3 狀態表模式。 要實施具有並行子狀態的狀態機,可以將狀態管理委派給主動對象(每個對象都被委派一個並行子狀態),因為並行子狀態代表了獨立的計算(但仍可能進行互動)。每個子狀態均可通過上述方法之一來進行管理。

通過委托關系復用實施

如果一個類或一個類的某些部分可通過復用現有類來實施,則應通過委托關系(而不要繼承)來實現。

委托表示一個類借助于其他類來得以實施。該類通過使用變數來引用其他類的對象。當調用某操作時,該操作將調用被引用對象(屬于被復用的類)中的操作,以實際執行該操作。這樣,它就將職責委派給了其他類。

實施關聯關系

單向關聯關系將作為指針(包含對象引用的屬性)來進行實施。如果多重性為一,則將單向關聯關系當作簡單指針來實施。如果多重性為多個,則將其當作指針集來實施。但如果“多”端是有序排列的,則可以使用列表,而不使用集合。

雙向關聯關系將作為屬性,使用單向關聯關系的技術在兩個方向上實施。

限定關聯關系將作為限定對象中的查詢表(如一個 Smalltalk Dictionary 類)來實施。查詢表中的選擇器值是限定詞,而目標值是另一個類的對象。

如果必須按順序訪問限定詞的值,就應將限定片語織成經過排序的數組或樹。在這種情況下,訪問時間將與 log N 成比例,其中 N 為限定詞值的數目。

如果限定詞取自于一個緊湊的有限集,就可以將限定詞的值對應到一個整數範圍,並將關聯關系當作數組來有效地進行實施。如果關聯關系已基本上填滿(而不是稀疏填充),此方法會更加有效;而對于完全填滿的有限集,它可以算是理想的方法。

許多面向對象的語言和編程環境都提供了具有可復用構件的類庫,可用于實施不同種類的關聯關系。

實施屬性

可以作為內置基本變數、可復用的構件類或定義一個新類來實現屬性。定義新類通常是較為靈活的方法,但它卻會帶來不必要的間接性。例如,實施僱員的社會保障號時,既可將它作為類型“字元串”的屬性,也可將它作為一個新類。

屬性的備選實施。

另一種可能的情況是:屬性組組成了新類,如下例所示。這兩種實施都是正確的。

將 Line 中的屬性當作 Point 類的關聯關系來實施。

向設計提供反饋

在以上任何步驟中,如果發現了設計錯誤,都必須向設計提供返工反饋。如果所需的變更較小,就可以由同一個人來設計並實施類,而無需提出正式的變更請求。他可在設計中進行變更。

如果所需的變更影響到幾個類(例如在公有操作中的變更),則應向 CCB(變更控製委員會)提交正式的變更請求。請參見活動:修復缺陷

評估代碼

在開始單元測試之前,可以先作一些檢查。測試是一項花費較多的工作,因此最好先執行以下幾項檢查:

始終對代碼進行編譯。將編譯器的警告等級設定到最詳細的程度。 通過想像對操作進行檢查。通讀代碼,盡可能考慮到所有情況,發現各種異常情況。一旦進行了新的實施活動,就需進行此項工作。 使用工具檢查代碼中是否存在錯誤。例如,使用靜態代碼規則檢查程式。

其他定義

一個理解術語直觀含義的方法就是列舉它的所有特徵。具體的做法是這樣的:如果一樣東西具有屬性a1、a2和a3,它就是A。例如,在著名的Wegner定義(1987)裏,如果一種語言支持對象、類和繼承,那麽它就可以被認為是面向對象的。

構件的特徵是:

# 獨立部署單元;

# 作為第三方的組裝單元;

# 沒有(外部的)可見狀態。

這些特徵有幾種含義。一個構件是獨立可部署的,意味著它必須能跟它所在的環境及其他構件相分離。因此,構件必須封裝自己全部內部特徵。並且,構件作為可部署單元,具有原子性,是不可分割的。

在這樣的約束下,如果第三方廠商能將一個構件和其他構件組裝在一起,那麽這個構件必須具備良好的內聚性,還必須將自己的依賴條件和所提供的服務說明清楚。換句話說,構件必須封裝它的實現,並且隻通過良好定義的接口和外部環境進行互動。

最後,一個構件不能有任何(外部的)可見狀態——這要求構件不能與自己的拷貝有所區別。但對于不影響構件功能的某些屬性則沒有這種限製。

相關詞條

相關搜尋

其它詞條