陸 維

（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，上海 201400）

基于數(shù)據(jù)變化自適應(yīng)的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺研究

陸 維

（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，上海 201400）

由于軟件開發(fā)的對象面向各種應(yīng)用領(lǐng)域，用戶需求中的數(shù)據(jù)需要軟件工程師花費大量精力進行學(xué)習(xí)，另外，由于需求變更，這些數(shù)據(jù)經(jīng)常需要修改，而用戶又無法對數(shù)據(jù)進行定義和維護，從而形成軟件開發(fā)和維護的瓶頸。針對以上問題，本文設(shè)計了基于數(shù)據(jù)變化自適應(yīng)的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺模型，研究了平臺的運行機理與流程，并通過S2SH框架技術(shù)對平臺進行了開發(fā)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可以從應(yīng)用軟件中分離出來，以簡單的形式定義在平臺中，由平臺進行解析并獲取結(jié)果，反饋給應(yīng)用軟件。實驗表明，通過平臺開發(fā)的應(yīng)用軟件，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和規(guī)則的用戶自定義，面對需求變化引起的數(shù)據(jù)變化，平臺可以自動進行調(diào)整，應(yīng)用軟件無需進行任何調(diào)整，提高了開發(fā)和維護的效率。

軟件開發(fā)平臺；軟件自動調(diào)整；數(shù)據(jù)變化；需求變更

1 引言

近年來，軟件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，人們對軟件的開發(fā)周期和質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)中，由于專業(yè)領(lǐng)域的不同，需求分析需要耗費大量的時間和精力，特別是在用戶業(yè)務(wù)規(guī)則和數(shù)據(jù)定義上，并且需求的變化對軟件質(zhì)量影響較大，成為了開發(fā)的瓶頸。國內(nèi)外眾多學(xué)者與工程師對服務(wù)組裝、軟件自動化等方面進行了研究，形成了部分研究成果與產(chǎn)品，但是未解決以下兩個問題：

（1）需要專門的工程師獲取完整的用戶需求，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)能夠識別的表示形式。這些表示往往比較復(fù)雜，用戶很難進行直接定義與維護。

（2）當需求出現(xiàn)變更時，生成的應(yīng)用系統(tǒng)需要重新配置、編譯。

針對以上問題，本文研究了基于數(shù)據(jù)變化自適應(yīng)的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，從應(yīng)用軟件中分離出各類數(shù)據(jù)與規(guī)則的定義與維護，軟件工程師可以通過平臺開發(fā)應(yīng)用軟件的框架與界面，用戶可以在平臺上定義、維護數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)規(guī)則，減輕了需求分析的難度，節(jié)省了維護的費用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與軟件的分離，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)變化，應(yīng)用軟件無需調(diào)整的目的，減少了軟件回歸測試與部署的工作量，提高了軟件的可靠性。同時，在平臺中定義的所有數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)共享和復(fù)用。

2 平臺體系結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理

2.1平臺體系結(jié)構(gòu)

平臺包括知識庫和執(zhí)行單元集。體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

其中，知識庫包括：

（1）數(shù)據(jù)字典

它用來存儲用戶數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)來源，同時記錄獲取數(shù)據(jù)的應(yīng)用描述，以便獲取不同來源的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)庫、XML、文本、設(shè)備等。

（2）規(guī)則庫

應(yīng)用軟件中的有些數(shù)據(jù)需要通過用戶規(guī)則對多個數(shù)據(jù)運算得出，規(guī)則庫用來存儲這些規(guī)則。

執(zhí)行單元按照一定的流程完成特定功能，包括：

①控制器單元

它是平臺的核心，維護著平臺的運行策略，當應(yīng)用軟件需要獲取數(shù)據(jù)結(jié)果時，對其他單元的工作進行協(xié)調(diào)。

②執(zhí)行器單元

它負責(zé)解析知識庫中數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)描述，解析規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)規(guī)則，并獲得數(shù)據(jù)結(jié)果。

③數(shù)據(jù)獲取單元

它負責(zé)執(zhí)行不同數(shù)據(jù)來源的應(yīng)用，實時獲取數(shù)據(jù)，并滿足對數(shù)據(jù)來源定義的“開-閉”原則。

2.2 平臺工作原理

在平臺運行模型中，各單元按照既定運行策略完成系統(tǒng)的特定功能，圖2給出了應(yīng)用軟件中需要某一用戶數(shù)據(jù)結(jié)果時，平臺單元執(zhí)行的流程。

圖中，當平臺收到應(yīng)用軟件獲取數(shù)據(jù)結(jié)果的請求信息后，控制器單元調(diào)度執(zhí)行器單元，并把相關(guān)信息傳輸給執(zhí)行器單元。執(zhí)行器單元根據(jù)接收到的信息在知識庫的數(shù)據(jù)字典與規(guī)則庫中進行查找，解析，并把解析后的結(jié)果反饋給控制器單元?？刂破鲉卧{(diào)度數(shù)據(jù)獲取單元，同時向其傳輸執(zhí)行器單元的解析信息。數(shù)據(jù)獲取單元根據(jù)信息執(zhí)行獲取數(shù)據(jù)的應(yīng)用，并把獲取的實時數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸給控制器單元。

當應(yīng)用軟件獲取的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)字典中有直接定義時，經(jīng)過上述一次流程即可得出結(jié)果，當在數(shù)據(jù)字典中沒有直接定義，而是在規(guī)則庫中有定義時，需要對上述流程進行遞歸執(zhí)行。獲取數(shù)據(jù)的流程如圖3所示。

圖中，當應(yīng)用軟件所需數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)字典中有定義時，可以通過平臺單元的工作流程直接得出結(jié)果，否則從規(guī)則庫中獲得規(guī)則的定義，該規(guī)則可能包括常數(shù)、規(guī)則和數(shù)據(jù)，對于規(guī)則和數(shù)據(jù)，遞歸執(zhí)行上述過程，直至獲取所需的各數(shù)據(jù)結(jié)果，最終通過運算得出總結(jié)果。

圖1 平臺體系結(jié)構(gòu)

圖2 平臺單元工作流程

圖3 數(shù)據(jù)獲取流程

圖4 平臺架構(gòu)圖

3 實驗

3.1 平臺應(yīng)用開發(fā)

平臺由S2SH框架整合開發(fā)完成，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用MySQL，應(yīng)用開發(fā)框架包括五個層次，并配置信息安全管理體系，以保證信息的安全和完整性，平臺的應(yīng)用開發(fā)架構(gòu)設(shè)計如圖4所示。

（1）表現(xiàn)層主要負責(zé)平臺的對外接口，完成平臺與用戶及應(yīng)用軟件的交互，采用ExtJs技術(shù)完成RIA的應(yīng)用，通過與Struts2整合后，以Jsp作為輸出頁面。

（2）控制層主要負責(zé)數(shù)據(jù)的訪問控制，對發(fā)送來的請求進行篩選和處理，將可執(zhí)行的請求轉(zhuǎn)交給業(yè)務(wù)層進行處理，將錯誤請求轉(zhuǎn)交給錯誤處理程序處理。本層采用了Struts2框架的技術(shù)，當該層得知業(yè)務(wù)層完成處理請求后，發(fā)送相應(yīng)的頁面給表現(xiàn)層，本層的數(shù)據(jù)交換使用了JSON格式。本層包括用戶信息控制器，它負責(zé)平臺與用戶信息的控制轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）業(yè)務(wù)層負責(zé)接收控制層轉(zhuǎn)發(fā)的請求并進行處理，該層使用Spring容器管理業(yè)務(wù)Bean，增強了業(yè)務(wù)間的交互性，也減少了業(yè)務(wù)間的耦合程度。同時啟用了Spring基于注解的模式，有效地減少了配置的代碼量，增強了系統(tǒng)的可控性。該層包括執(zhí)行器單元和數(shù)據(jù)獲取單元。

（4）持久層負責(zé)對數(shù)據(jù)進行持久化管理，運用Hibernate框架技術(shù)，對數(shù)據(jù)庫進行管理，整合Spring后，將相關(guān)的配置工作轉(zhuǎn)交給Spring容器負責(zé)管理，減少了配置數(shù)據(jù)庫的代碼量。

（5）核心層包括控制器單元，協(xié)調(diào)平臺各單元的工作，完成平臺功能。

3.2 實驗內(nèi)容

在實驗中，設(shè)計并實現(xiàn)了如下場景：應(yīng)用軟件中需要用到數(shù)據(jù)“score”，第一次需求要求“score”來自于一個Web應(yīng)用程序，然后需求變更，要求“score”來自數(shù)據(jù)庫。

在基于本文平臺開發(fā)的應(yīng)用軟件中定義、使用數(shù)據(jù)“score”，但不描述如何獲得數(shù)據(jù)的值。對于第一次需求，“score”可以直接從Web應(yīng)用程序中獲取，因此用戶可在數(shù)據(jù)字典中定義表1所示內(nèi)容。

數(shù)據(jù)“score”獲取了IP地址為“192.168.1.111”，端口號為“80”，名稱為“StudentSta”傳來的數(shù)據(jù)。

對于第二次需求，數(shù)據(jù)庫中有名為“StuScore”的表，表中有三個屬性“MathScore”、“ChineseScore”和“EnglishScore”，要求score=0.3* mathScore +0.5* chineseScore + 0.2*englishScore。因為“mathScore”、“chineseScore”和“englishScore”可能再用于應(yīng)用軟件的其他數(shù)據(jù)，因此把他們定義在數(shù)據(jù)字典中。數(shù)據(jù)“score”的獲取需要用到數(shù)據(jù)字典中三個數(shù)據(jù)，因此定義在規(guī)則庫中，見表2。

數(shù)據(jù)來自于連接字符串為“jdbc：mysql：//localhost：8088/appdemo”，用戶名為“root”，密碼為“123456”的數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)“score”獲取了數(shù)據(jù)字典表中三個數(shù)據(jù)經(jīng)過計算的結(jié)果。

通過實驗可以看出，通過本文平臺開發(fā)的應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)可以定義在平臺中，無需在應(yīng)用軟件中進行描述。數(shù)據(jù)的定義與維護非常簡單方便，用戶可直接進行操作。當需求變化后，平臺可以進行動態(tài)調(diào)整，應(yīng)用軟件無需進行任何調(diào)整。

表1 數(shù)據(jù)字典主要屬性實例

表2 數(shù)據(jù)規(guī)則主要屬性實例

結(jié)語

針對軟件工程中數(shù)據(jù)與規(guī)則靈活化的目的，本文設(shè)計了基于數(shù)據(jù)變化自適應(yīng)的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，對平臺體系結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，確定了平臺各單元的工作原理和流程，并以S2SH框架技術(shù)對平臺進行了實現(xiàn)。實驗表明，通過平臺開發(fā)的應(yīng)用軟件，數(shù)據(jù)的定義和維護方便，提高了開發(fā)和維護的效率。對復(fù)雜數(shù)據(jù)的自適應(yīng)研究是將來的研究工作。

[1]趙亮，黃志球，劉林源.Web服務(wù)組裝中的隱私暴露分析方法[J].計算機科學(xué)與探索，2012，6（04）：319-326.

[2] Shalloway A，Trott J R.設(shè)計模式精解.熊節(jié)，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

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