软件工程进展的新方向网构软件

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1、软件工程进展的新方向一一网构软件摘要网构软件是软件工程中一种较新的进展方向，其通过利用Internet散布式效劳的特性和其动态感知外部环境的能力，将Internet中的各类效劳动态的集成为最新的软件形态，以知足用户在应用中不断转变的需求，并能维持软件提供效劳的稳固性。由于这一软件形态特有的特点，其开发进程也具有与传统软件形态不同的特性，本文通过对照网构软件与传统软件的特性、开发进程等，论述了网构软件所具有的独特优势和良好的进展前景。关键字网构软件InternetWare一、网构软件的概念网构软件是973项目提的一个概念。为了适应开放、动态、难控的网络环境的需求，软件系统开始呈现出一种柔性可演化

2、、持续反映式、多目标适应的新系统形态.从技术的角度看，在而向对象、软件构件等技术支持下的软件实体以主体化的软件效劳形式存在于Internet的各个节点之上，各个软件实体彼其间通过协同机制进行跨网络的互连、互通、协作和联盟，从而形成一种与m相类似的软件Web(softwareWeb).网络环境的开放、动态和多变性，和用户利用方式的个性化要求决定了如此一种软件Web再也不像经典软件那样一蹴而就，它应能感知外部环境的动态转变，并随着这种转变依照功能指标、性能指标或靠得住性指标等进行静态(离线)的调整和动态(在线)的演化，以使系统具有尽可能高的用户中意度.咱们将如此一种新的软件形态称之为网构软件(In

3、ternetware),它具有自主性、协同性、反映性、演化性和多目标性等特点。二、网构软件的进展中国软件工程最近几年来进展迅猛，可是关于西方来讲，很多人对中国软件工程的了解仍是一片空白或仅仅停留在“进展迅速”的概念时期。1980年中国启动了软件工程的研窕和实践，研究的进程和功效与国际趋势是一致的。80年代开始了软件工程开发方式学的研究。中国软件企业方才起步，还停留在手工作坊时期。90年代以构件技术为表现开展前沿研究，成立了较为全面的软件环境。软件企业也开始利用软件工具。到了2000年以后，中国开始网构软件体系的研究，建设了软件构件体系和标准，人材培育成为推动企业进展的关键之一，企业在技术推动下

4、开始尝试工业化的生产经营。这一历史进程中，青鸟工程”成为中国软件工程研究和实践的代表性工程，而“网构软件”的研究那么是中国软件工程最新进展的缩影。为了应付互联网开放、不断转变的特性，2002年中国政府发起“网构软件”协作项目，研究以后软件在互联网上的运行。由于互联网的性质，网构软件必须是独立的、可进展的、协作操作的、多种形态的且具有关联意识的。网构软件既是传统软件结构的自然延伸，又具有区别于传统软件形态的大体特点一一自主性、协同性、演化性、多态性、反映性。这种以后软件形态对传统软件形态提出了诸多挑战，如何由传统的“由上而下”的被动模式变成“由下向上、动态组合”的软件开发方式，将成为构建以后软件

5、研究方式和体系的重要挑战之一。北京大学为网构软件设计提出的ABC法已在一些全国的和商业性的系统中取得应用，北京奥运会信息系统确实是应用对象之一。三、传统软件形态的局限性从网构软件的角度来考察现今主流软件技术，能够发觉现有软件技术体系由于其本质上是一种静态和封锁的框架体系，难以适应Internet开放、动态和多变的特点。从技术框架看，软件方式学的核心是程序设计方式学，而程序设计方式学考虑的重点是软件结构。软件结构要紧包括程序实体和协同方式两部份。目前在软件领域占主导地位的软件方式是面向对象方式。从网构软件的角度来看面向对象软件结构，能够发觉以下三方面的问题：系统目标和结构确信性的限制一样说来，在

6、构建系统的进程中，系统的大体功能和大体结构是依照系统所要解决的问题和问题领域的特性通过系统分析与设计慢慢确信的，未能兼顾Internet开放、多变和动态的特性。因此，它难以适应网构软件系统的动态协同、慢慢适应和不断演化的需求。实体单元自主性的欠缺面向对象方式中的对象概念一般是静止和被动的，它难以在Internet开放、动态和多变环境下调整自己的目标和行为，以适应网络环境的转变和用户的个性化要求。四、网构软件的特点1）基于Internet的特点Internet作为不同于传统运算机的硬件平台，具有如下大体特点：无统一操纵的“真”散布性：行点的高度自治性：节点链接的开放性和动态性；人、设备和软件的多

7、重异构性：实体行为的不可预测性：运行环境的潜在不平安性：利用方式的个性化和灵活性：网络连接环境的多样性：由于软件系统所基于的运算机硬件平台正经历从集中封锁的计算平台向开放的Internet平台的转变,软件系统作为运算机系统的灵魂，随着其运行环境的演变也经历了一系列的变革。目前，面向网络的计算环境正由Client/Server进展为Client/Cluster,并正朝着Client/Network和Client/VirtualEnvironment的方向进展。那么，以后的基于Internet平台的软件系统又将会呈现出一个什么形态呢？从技术的角度看，以软件构件等技术支持的软件实体将以开放、自主的方

8、式存在于Internet的各个行点之上，任何一个软件实体可在开放的环境下通过某种方式加以发布，并以各类协同方式与其它软件实体进行跨网络的互连、互通、协作和联盟，从而形成一种与当前的信息Web类似的SoftwareWeb。SoftwareWeb再也不单单是信息的提供者，而是各类效劳（功能）的提供者。由于网络环境的开放与动态性，和用户利用方式的个性化要求，从而决定了如此一种SoftwareWeb并非能够像传统软件那样一蹴而就，它应能感知外部网络环境的动态转变，并随着这种转变依照功能指标、性能指标和可信性指标等进行静态的调整和动态的演化，以使系统具有尽可能高的用户中意度。2）独立与传统软件形态的特性

9、网构软件是在Internet开放、动态和多变环境下软件系统大体形态的一种抽象，它既是传统软件结构的自然延伸，又具有区别于在集中封锁环境下进展起来的传统软件形态的特有的大体特点：自主性指网构软件系统中的软件实体具有相对独立性、主动性和自适应性。自主性使其区别于传统软件系统中软件实体的依赖性和被动性。协同性指网构软件系统中软件实体与软件实体之间可按多种静态连接和动态合作方式在开放的网络环境下加以互连、互通、协作和联盟。协同性使其区别于传统软件系统在封闭集中环境下单一静态的连接模式。反应性指网构软件具有感知外部运行和使用环境并对系统演化提供有用信息的能力：反应性使网构软件系统具备了适应Interne

10、t开放、动态和多变环境的感知能力。演化性指网构软件结构可根据应用需求和网络环境变化而发生动态演化，主要表现在其实体元素数目的可变性，结构关系的可调节性和结构形态的动态可配置性：演化性使网构软件系统具备了适应Internet开放、动态和多变环境的应变能力。多态性指网构软件系统的效果体现出相容的多目标性。它可根据某些基本协同原则，在动态变化的网络环境下，满足多种相容的目标形态。多态性使网构软件系统在网络环境下具备了一定的柔性和满足个性化需求的能力。能够说，网构软件的概念是普适而普遍的。事实上，从单机结构上的软件系统、到主/从结构的软件系统、到客户机/效劳器模式的软件系统、一直到现有的阅读/效劳器结

11、构的软件系统，从本质上来讲，都是网构软件系统的一种特例（具有网构软件的某些特性）。例如，现今有代表性的Browser/Server结构在Server端具有相对独立性，而众多Browser与Server端的连接那么具有开放环境下跨网络的低级协同性;而Browser搜索引擎搜索结果的多重性那么表现了其随网络环境转变而产生的多态性；JINI技术中所提倡的软件实体的动态联盟和Applets技术等那么在某种意义下表现了演化性的需求；而ActiveSoftware和AutonomousSoftware那么反映了在网络环境下对软件实体自主性的需求。因此，有理由相信，网构软件概念大体归纳了在Internet开

12、放、动态和多变环境下软件技术的进展趋势，它将在以后5-10年成为软件的一种主流形态。五、网构软件的开发1）网构软件开发所面临的挑战网构软件从软件形态的角度考察开放、动态、多变的Internet环境对软件理论、方式和技术，是传统软件结构的自然延伸，网构软件具有自主性、演化性、协同性、多态性和反映性等特点。从网构软件的角度来看传统的软件工程方式学体系其本质上是一种静态和封锁的框架体系，难以支持由开放、动态、多变的Internet环境衍生的网构软件的开发。从技术的角度看，网构软件在Internet上展现为一种与当前的信息Web类似的SoftwareWeb.以软件构件等技术支持的软件实体将以开放、自主

13、的方式存在于Internet的各个节点之上，任何一个软件实体可在开放的环境下通过某种方式加以发布，并以各类协同方式与其他软件实体进行跨网络的互连、互通、协作和联盟.由于Internet的开放、动态和多变，和用户利用方式的个性化要求，决定了网构软件的开发不同于传统软件开发的“一次成型”式，具体表现为，网构软件在发布以后，能够感知外部网络环境的动态转变，并随着这种转变依照功能指标、性能指标和可信性指标等进行静态的调整和动态的演化，以使系统具有尽可能高的用户中意度，而且，由于用户需求的多样化和个性化和投资回收等因素，一个软件系统往往存在时刻较长，因此，网构软件的演化进程也在长时刻内持续不断.因此开发

14、具有上述技术特点的网构软件面临着开发进程、开发方式和支持技术3个方而的挑战.在软件开发进程方面，传统软件系统的开发因所基于的平台相对封锁、静态、稳固，采纳自顶向下的途径，确信系统的范围（即scoping）老是成立需求的第一步，然后通过度解而实施分而治之的策略，整个开发进程处于有序操纵之下.而网构软件系统的开发所基于的平台是一个有丰硕基础软件资源但同时又是开放、动态和多变的框架,开发活动呈现为通过将本来“无序”的基础软件资源组合为“有序”的大体系统，随着时刻推移，这些系统和资源在功能、质量、数量上的转变致使它们再次呈现出“无序”的状态，这种由“无序”到“有序”的进程往复循环，大体上是一种自底向上

15、、由内向外的螺旋方式.另外，在传统的软件工程体系中，软件生命周期概念所强调的是从问题提出到软件交付的整个开发进程的重要性，而关于交付以后的软件转变进程往往只采纳“软件保护”加以简单归纳.如此一种软件生命周期概念对处于静态封锁环境下的软件系统的开发是适合的，但对处于Internet开放、动态和多变环境下网构软件系统的开发那么有明显的局限性.第一，新的软件实体往往通过已有的软件实体组装而成，由于这些实体彼此独立、自主运行，不受任何机构或组织的统一操纵，因此，在系统交付运行之前，很难由这些被组装的软件实体准确无误地推演出目标系统的功能和质量.第二,环境的开放、动态和多变决定了软件实体及其之间的协同均

16、面临着诸多转变，不论这些转变可否在运行前准确预知，运行系统都必需进行持续的适应性调整.再者，网构软件既效劳于处在不同时区的用户也效劳于随时抵达的其他网构软件的请求，而且，一个网构软件系统本身往往由散布在Internet上的其他软件组成,因此，一个网构软件系统一旦交付利用，往往就不能完全停机.这意味着改错、优化、增加新功能等活动均需在线执行，这些活动也需要经历分析、设计、实现、测试、部署，而传统软件生存周期中的保护期难以准确刻画这些活动.2）依照网构软件的特点确信开发策略要实现对网构开发的有效支持，必需对网构软件的以下特点进行深切熟悉：第一，网构软件自主性是指软件实体具有相对独立性、主动性和自适

17、应性.从技术角度看，网构软件实体一样都是独立开发和治理的，它们可能在不同的网络行点上独立运行.它们的目标和所提供的效劳由其所有者来决定，其行为受自身的目标驱动，而并非单纯地被动用于组装或部署.它们在运行进程中可能实时搜集环境的各类转变信息，并依照预先设定好的策略，在必要时自动调整自身的行为以适应环境的转变；第二，协同性是指网构软件系统中软件实体与软件实体之间可按多种静态连接和动态合作方式在开放的网络环境下加以互连、互通、协作和联盟.从技术角度看，传统软件系统在封锁集中环境下往往采纳单一静态的连接模式，而网构软件那么支持连接模式的适应性调整，如，不同互操作协议的切换，连接平安级别的起落，同步异步

18、的转变，消息传递靠得住性的调整等；第三，反映性是指网构软件具有感知外部运行和利用环境并对系统演化提供有效信息的能力.从技术角度看，网构软件的外部环境由其他网构软件和底层支撑平台组成，因此，反映性既要求网构软件能够以某种方式暴露自身的状态和行为信息，也要求网构软件支撑平台能够开放底层实现细节及运行状态；第四，演化性是指网构软件结构可依照应用需求和网络环境转变而发生动态演化，要紧表此刻其实体元素数量的可变性,结构关系的可调剂性和结构形态的动态可配置性.从技术角度看，演化性要求软件体系结构具有动态调整能力；第五，多态性是指网构软件系统的成效表现出相容的多目标性，它可依照某些大体协同原那么，在动态转变

19、的网络环境下，知足多种相容的目标形态.从技术角度看，多态性既要求系统开发进程中需要支持多目标建模，又要求系统运行时能够基于环境转变进行动态目标的适应性选择.基于上述分析，网构软件诸多特性在技术上的要紧共性可归结为自适应性，具体表现为软件实体的自适应性和件结构的自适应性，即，网构软件在运行进程中能够在适合的时刻、适合的场合、准确捕捉转变并进行合理的适应性调整，以知足功能和质量的需求.3）网构软件的开发重心人在网构软件适应进程中的参与程度决定了网构软件自适应能力的高低.因此，如何开发出具有这种自适应能力的软件系统，并尽可能减少运行进程中人的参与，是网构软件开发方式的关键挑战.在软件运行支撑技术方而

20、，传统的软件开发工具往往针对软件交付前的分析、设计、实现、测试中的一个或几个时期，而软件交付后那么部署在运行平台上,并利用各类治理工具进行保护.而基于上述分析，网构软件的开发已经不单单局限于软件交付之前，软件开发的重心从交付前慢慢转移到运行进程中，而网构软件自动或手动的调整往往依托于软件生存周期各个时期的活动与制品.因此，网构软件开发工具不仅要覆盖整个软件生存周期，还有必要与运行平台融合，从而支持软件运行中持续不断的开发活动.另一方面，网构软件的诸多特性对运行平台提出了极大的挑战，第一，运行平台不仅要具有实时显示自身运行状态和行为的能力，还应协助实现上层软件实体内部状态和行为的实时展现，第二，运行平台必需支持网构软件实体与结构的动态调整，不然，自适应很难乃至在某些情形下无法实现.综上所述，网构软件的开发在进程方面，需要遵循自底向上、从“无序”到“有序”的新型构造途径,开发重心由系统交付前向系统运行时转移；在开发方式方面，需要重点考虑软件实体和结构的自适应性;在支持技术方面，需要整合开发工具和运行平台以支持跨整个软件生存周期的开发，而运行平台应提供软件实体和结构自适应所需的大体机制.