构件的形式化描述及其组合研究

摘要

随着软件需求的不断增加，软件规模不断扩大、功能日趋复杂，传统的软件开发难以满足用户的需求，目前，基于构件的开发方法已经成为一个研究热点。通过构件的复用和组合来构建软件系统，可以显著缩短开发周期、提高软件生成效率、确保软件产品的质量。在基于构件的软件开发中，构件库中的单个构件功能弱于用户需求，不能有效地实现用户的业务功能，需要通过构件交互组合来获得粒度更大，功能更强的系统构件。对此，本文首先对构件的形式化语义进行研究，然后在此基础上研究多个构件的交互组合技术。
　　 首先，采用范畴论，给出了一个构件的形式语义描述，定义了构件之间的态射关系，提出了一个构件的范畴模型。把构件定义为由构件规约和构件实现组成的二元组集合，通过对构件中的接口、属性、功能及其结构特征的描述来定义构件规约，利用接口及属性间的映射关系来建立构件规约之间的态射，进而刻画出构件之间的关系。在此基础上，利用构件及其态射关系建立构件的范畴模型。
　　 其次，利用范畴运算，给出了构件之间的组合关系，利用范畴函子，构造出系统的体系结构。针对两个相互独立的构件，采用范畴论中的和运算，组合成一个新的复合构件;针对带交互的两个构件组合方式，利用推出运算构造出复合构件。利用函子刻画了体系结构中表示层、业务逻辑层和数据访问层之间的逻辑关系，最终构造出软件系统的体系结构。
　　 最后，通过勘察设计项目管理信息系统的开发实例研究，表明基于范畴论语义的构件建模和组合的开发方法是的可行的。采用三层体系结构为软件开发框架，通过在不同抽象层上对基本功能构件进行组合，给出了包括合同管理员、项目管理员等五大角色功能模块的构件模型，最后利用构件范畴函子来映射体系结构上不同抽象层间的关系，最终实现了整个软件系统的构建。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 构件技术的研究现状

1．2．2 形式化方法的研究现状

1．2．3 范畴论的研究现状

1．3 研究内容

1．3．1 构件的形式化建模

1．3．2 构件组合的实现

1．3．2 实例系统的实现

1．4 论文结构

第2章 构件的形式化描述

2．1 构件的背景知识

2．2 范畴论相关概念

2．3 构件的形式化语义描述

2．3．1 构件形式化定义

2．3．2 构件规约态射描述

2．4 基于范畴的构件形式化模型

2．4．1 构件范畴的形式化描述

2．4．2 构件的形式化建模

2．5 本章小结

第3章 构件组合的研究

3．1 引言

3．1．1 构件组合技术

3．1．2 范畴建模方法

3．2 构件的组合方式

3．2．1 相互独立的构件规约组合

3．2．2 带交互的构件规约组合

3．3 基于体系结构的构件组合方法

3．3．1 子结构构件范畴

3．3．2 体系结构范畴

3．4 本章小结

第4章 实例分析

4．1 实例简介

4．1．1 功能特性

4．1．2 项目的管理流程

4．1．3 项目的操作流程

4．1．4 功能列表

4．1．5 网络环境

4．2 实例系统中构件的建模及其实现

4．2．1 合同管理员

4．2．2 项目管理员

4．2．3 项目负责人

4．2．4 结算人员

4．2．5 系统管理员

4．3 实例系统中的构件组合

4．3．1 子结构构件范畴的应用

4．3．2 分层体系结构设计

4．4 实例系统展示

4．4．1 开发界面

4．4．2 登录界面

4．4．3 系统功能主界面

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果

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