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Java面向对象在软件重用和体系结构中的应用

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面向对象技术提供了一种新的认知和表示世界的思想和方法,它对计算机工业的影响是深远的。

计算机从业人士利用它提出了面向对象的计算机程序设计语言、面向对象的软件设计方法、面向对象的数据库等等。同时面向对象技术为软件工业实现工程化提供了强有力的支持,正是面向对象技术造就了组件、构件、中间件等概念。

一、可重用软件组件

计算机的不断发展为计算机及网络应用提供了大量技术先进、功能强大的应用软件系统,同时也给软件开发者和用户带来了相应的问题:

· 软件系统规模庞大,研制周期长,维护费用高;

· 软件系统过于复杂,在一个系统中集成了各种功能,大多数功能不能灵活地装卸、单独升级或重复利用;

· 应用软件不易集成,即使各应用程序是用相同的编程语言编写的,并且运行在相同的计算机上,特定应用程序的数据和功能也不能提供给其他应用程序使用。

为克服上述困难,实现全行业范围内的软件"即插即用",关键是解决软件系统的可操作性、可扩展性、语言独立性和跨平台的操作能力。

作为解决这类问题的一种方案,面向对象的程序设计思想20多年来得到很大发展。孤立的面向对象思想虽然功能强大,但目前其发展已接近极限,结果是产生了大量的"对象孤岛"。将面向对象思想与组件编程思想相接合发展起来的基于对象的组件软件结构为这一领域开辟了新的道路。

从广义上说,软件组件是一种定义良好的独立、可重用的二进制代码,包括功能模块、被封装的对象类、软件框架和软件系统模型等。

本世纪60年代末到80年代初,结构化的模块式软件开发思想占主导地位,当时的组件的含义是指一些定义良好的方法包或功能模块。

80年代起,面向对象的软件开发思想迅速发展起来,这时的软件组件的含义就是类库。类虽然提供了封装性、多态性和继承性,但需要依赖于具体的编程语言,耦合度高,且需要用户对类库的结构和宿主语言有较深入的了解,因此,不能完全达到软件重用的可移植性和互操作性要求。

90年代后,组件的内涵进一步加强,聚合性、独立性和重用性进一步提高。目前,基于对象的组件软件体系结构中的组件是指可方便地插入到语言、工具、操作系统、网络系统中的二进制代码和数据。

这种软件组件可以看作是一种软件集成电路元件,具有以下特点:

· 软件IC没有硬件IC的天然聚合性,构成粒度大小自由,便于扩展;

· 通过规定一个统一的二进制标准,建立起机构之间的智能互操作机制和语言独立性;

· 外界仅通过接口访问组件;

· 多侧面性,即组件表达的语义层次高,可以从不同侧面进行连接,外部特性不唯一;

· 支持封装、继承、多态性。

基于经典面向对象技术的组件模型为软件体系结构设计和大型应用软件开发给予了强有力的支持,目前已经为软件行业所广泛接受。Microsoft的OLE/COM和SunSoft的JavaBeans都是典型的软件组件规范。

1.1 JavaBeans

Java Bean是基于Java环境的,可视的、可操纵的、可重用的组件;JavaBeans组件模型是SunSoft制定的关于Bean的软件组件标准,规定设计所有Bean所依据的框架,确保Bean在具备特定功能的同时,还能被可视化软件构造工具所识别、操纵,并能将这些设计信息保存下来,指导运行时的行为。

作为可视化组件,所有JavaBean都具备如下特征:

· 内省(introspection)机制,能够告诉软件构造工具其所能完成的功能,从而允许软件构造工具在设计时对其加以操纵;

· 用户定制(customization)机制,允许程序员在软件开发阶段利用软件构造工具改变Bean的外观和行为方式。

· 事件(event)机制,能捕捉事件、引发事件,并将其所能产生和处理的事件告知软件构造工具。

· 特性(properties)机制,除在软件开发阶段支持用户定制外,还使得软件系统能够在运行时刻对Bean进行加工和控制;

· 保持(persistence)机制,保存程序员开发时利用构造工具对Bean所做的修改,并在运行时予以恢复。

· 设计时刻功能和运行时刻功能分离。

JavaBean主要用于可视化环境,为软件构造工具所利用,但也能通过程序接口直接操纵,Java类库中提供了相应的控制类。

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