面向方面在软件组件中的应用

摘 要 ：传 统 的基 于组件 的 软件 开发 方 法大部 分都 集 中在 功 能分解 上 ，其 并没有 考 虑到横 切 关注 点对组 件 的影 响。 而 面 向方 面技 术就是 以解决 大规 模 系统 中的横 切 问题 为 目的 的 ，其 主要 是 先分 离出方 面模 块 ，然后 再 织入核 心 类 中。文 中提 出了采 用面 向方 面的 编程 思 想 ，将 其应 用到 软件 组件 的开发 中。 关键 词 ： 面向方 面 ；横切 ；关 注点分 离；软件 组件 中图分 类号 ：Ｔ ３１ ２ Ｐ １． ５ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ — ５９（ ０２ ４ ０８— ２ ０７ ９９ ２１ ）０～ ０２ ０
计 算机 光盘 软件 与 应用
工 程 技 术 Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄＡ ｐ ｉａ ｉｎ ２ １ 第 ４期 ０ ２年源自面向方面在软件组件中的应用
杨 敏 ，张立 臣，蔡热文 （ 东工业大 学计算机 学院，广 州 ５ ００ ） 广 １０ ６
计算机 光盘 软 件 与应用
工 程 技 术
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ｉａ ｉｎ
２１ ０２年第 ４期
据 网络 设 备在 网络 流量 正 常 的情况 下 ，完 全可 以达 到 系统 所需 的 转 发性 能 。 随着 流量 的增 加 ，当 流量 增加 到端 口能承 载 的最大 速 率 的 时候 并且 网络 队列 阻塞后 ，时延 水平 明显 上 升 ，通过 类似 的 网设备 监控 手 段 ，能够 非 常迅 速 的发现 网络流 量 的变化 情 况 ，通 过 流量 的变 化 便 能够看 到 流量 对 网络 多产 生 的影 响， 能够 非常 有 效 的帮 助 分析视 频 网 络 内部情 况 ，能够 及 时 的调整 网络 流 量来 提 高视 频 图像 的质 量 。 三 、Ｍ Ｔ Ｓ Ｐ承载 视频 的 带宽 效率 计算 在 铁路 视 频监 控 网络 系统 中对 传输 通 道 的要求 比较 高 ，ＭＴ ＳＰ 是 目前应 用 的 最多 的组 网 ，因 此 ，本 节 主要 的工 作 是验 证 Ｍ Ｔ ｓＰ 的带 宽通道 能 力 ，在 Ｍ Ｔ ＳＰ网络 中 ，ＩＥ８ ２ ３以太 网帧被 去除 了 Ｅ Ｅ ０． ８ｙ ｅ 前 置字 符和 帧起 始 定界 字符 后 ， Ｂｔｓ 映射 入 Ｇ Ｐ 中 。 Ｆ 帧 这样 ， 便 可 以非 常准 确 的计 算 出以太 网帧 协 议开 销字 节数 为 ２Ｂ ｔ ｓ ６ ｙｅ ， Ｅ Ｓ帧 协议 开 销字 节数 随着 负 载头 部 的变 化而 变化 ，但 是本 节 内 ｏ 容将 其 限制 在 ３Ｂ ｔｓ与 ９ Ｂ ｔｓ 间。 ０ ｙｅ ０ｙ ｅ 之 测 试 分析 得 出 ， 当进 行 ６Ｂ ｔ ｓ １８ ｙｅ 、 ２６ ｙｅ 、 ４ ｙｅ 、 ２Ｂ ｔｓ ５Ｂ ｔ ｓ ５２ ｙ ｅ 、１２ Ｂ ｔｓ １８ Ｂ ｔｓ ｌ１Ｂ ｔ ｓ帧长 测试 时，协 １Ｂｔ ｓ ０ ４ｙ ｅ 、 ２ ０ｙ ｅ 、 ５８ｙ ｅ 议开 销字 节 数在 整个 帧 长度 中 占用 了极 大 的 比例 。因此 ，本 测试 中重 点研 究 实 际负 载 的效率 问题 ，考 察 固 定带 宽 内实 际可通 过 的 视 频流 大 小 。 测 试条 件 如下 ： 传输 之 间构 建端 到端 １０ 道 ， 在 ０Ｍ通 传输 之 间 的 业 务 端 口 分别 连 接 至 Ｓａ ｔ ｉｓ 的 Ｔ 和 Ｒ 端 口， 通 过 ｍ ｒＢ ｔ ｘ ｘ Ｓａ ｔ ｉｓ测试 无丢 包满 载 带宽 效率 。 ｍ ｒＢ ｔ 测试 结 果 能够 非常准 确 的反 映 出协议 开 销对 效率 的影 响 ， 当 测试 帧长 度 增加 的时候 ，对 应 的效 率也会 增 加 ，即带 宽效 率 与帧 大小 呈现 的是正 比例 的关 系 。 试 中 Ｍ Ｔ 继 续提 供透 传模 式 的点 测 ＳＰ 对 点 电路 ，两个 测试 终端 分 别连 接传 输两 个 业务 端 口 。测 试 中首 先 以 ８ｂ ｔ ｓ ＴＰ的滑 动 窗 口大 小 ，此 窗 口大 小会 根据 ＴＰ协 Ｋｙｅ 为 Ｃ Ｃ 议所 侦测 的 传送 质量 ，逐 步调 整 到最 大带 宽吞 吐率 。 将 测 试 的 数 据 求 和 取 平 均 值 之 后 可 以 得 到 当 吞 吐 率 为 ８２ ４５ ｂ ｔ， ｅ ３８ ． Ｋ ｉｓ ｓｃ的时候 带 宽效率 达 到 ８ ．８ 。 ／ ３２％ 应用 层 中的 实际
Ａ ｂ ｔａｃ ： ｔａ ｄ ａ ｍ ｅｈ ｄ ｏｆ ｏ ｗａ ｅ ｄｅ ｌ ｐ ｅ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｃ ｍ ｐｏ ｅ ｔ ｉ ｍ ｏ ｔ ａ ｏ ｔｅ ｆ ｎ ｔｏ ａ ｓ ｒ ｔＴｈｅ ｒ ｄｉｏｎ ｌ ｔｏ ｓ ｆ ｒ ｖｅｏ ｍ ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｎ ｎ Ｓ ｓｌ ｙ ｂ ｕｔ ｈ ｕ ｃｉ ｎ ｌ ｄ ｃ ｍ ｐ ｉｉｎ，ｎｄ ｉ ｄ ｓ ｎ ｔｔｋｅ ｉ ｏ ａ ｃ ｕｎ ｅ ｉ ｌｕ ｎ ｅ ｏｆｃ ｏ ｓ ｕ ｏ ｅ ｓ ｏ ｏ ｅ ｏ ｏｓｔｏ ａ ｔ ｏｅ ｏ ａ ｎｔ ｃ ｏ ｔｔ ｎｆ ｅ ｃ ｒ ｓｃ ｔｃ ｎｃ ｍ ｎ ｃ ｍｐｏ ｎ ． ｈ ｌ ｈ ｕ ｐ ｅ ｏｆａ ｐ ｃ ｈ ｎｅ ｔＷ ｉｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏｓ ｓ ｅ ｔ ｏ ｅ ｅ ｋ ｌ ｉ ｏ ｓ ｖ ｅｃ ｏ ｓ ｕ ｓｕｅ ｏ ｈ ａｇｅｓ ａｅ ｓ ｓｅ ｓＴｈ ｓ ｅ ｔｏ ｉｎ ｅ ａｎ ｙ ｓｐａａ ｅｏ ｔａｐｅ ｔｍ ｏ ｕｌ ａ ｉ ｒ ｎｔｄ ｓ ｉｌ ｓｔ ｏｌｅ ｔ ｒ ｓｃ ｔｉｓ ｓｆ ｒｔ ｅ ｌｒ —ｃ ｌ ｙ ｔｍ ． ｅ ａ ｐ ｃ ｒｅ ｔｄ ｍ ｉｌ ｅ ｒｔ ｕ ｓ ｃ ｄ ｅ ｎｄ ｈ
ＴｈｅＡｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＡ ｓ ｃ －ｏ ｉｎｔ ｄ ｉ ｏ ｔ ｌｃ ｔｏ ｏ ｐｅ ｔ ｒｅ ｅ ｎ Ｓ ｆｗａｒ ｍ ｐｏ ｅ ｅＣｏ ｎ ｔ
Ｙａ ｇ Ｍｉ ， ａ ｇ Ｌｃ ｅ ， ｉ ｗｅ ｎ ｎ Ｚｈ ｎ ｉｈ ｎ Ｃａ Ｒｅ ｎ
（ａ ｕ ｙｏ Ｃ ｍｐ ｔｒ ｃｅ ｃ ，Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｅｓｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙＧｕ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ，ｈ ａ Ｆ ｃ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ｉｎｅ ｔ Ｓ ａ ｇ ｏ ｇＵ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌ ， ａ ｇ ｈ ｕ １ ０ ６Ｃ ｉ ） ｖ ｔ Ｔ ｇ ０ ｎ
，
ｔ ｎ ｏ ｅ ｉ ｏ ｔ ｏ ｅ ｃａ ｓＴｈ ｓｐａ ｒｐ ｏ ｏｓｓ ｓ ｃ ｒｅ ｔｄ ｐ ｏ ｒｍ ｍ ｉ ｄ ａ ａ ｄ ｐ ｙ ｉ ｏ ｔ ｏ ｔ ａｅ ｃ ｍｐｏ ｔ ｈｅ ｗ ｖ ￣ ｎｔ ｈｅ ｃ ｒ ｌｓ ． ｉ ｐｅ ｒ ｐ ｅ ａｐｅ ｔ ｏ ｎ ｅ ｒ ｇ ａ ｉ ｎｇ ｉ ｅ ｎ ａ ｐｌ ｔｔ ｈｅ ｓ ｆｗ ｒ ｏ ｎｅ
地插 入 组件 。组 件封 装 了数据和 功 能 ，其一 般提 供一 些事件 同时 是 自述 性 的，这 其 中有许 多可 以 以 “ 即插 即用 ”的方 式动态 插 入 到运 行 的系 统 中。 文献 ［］ 在 ４ 中提 出在 需求层 次使 用方面 （ 横切 关 注 点 ）来提 高组件 描述 能 力 ，事 实证 明它是成 功 的。 （ ）面 向方 面 的组件 设计 二 面 向方 面 的组件 主要 是充 分利 用组 件和 面 向方面 的优 势 ，在 系 统需 求 的驱动 下 ，从 组件库 中选 择 组件 ， 同时从 方面包 中选 择 方 面 ，经过 合适 的配 置 已生成 需 要的 系统 。组件 的模 型可 以分 为
功 能部 分 、运行 部分 和组 合部 分 。 面 向方 面的 组件 设计 过程概 括 为 ：第一 步开 发者将 组件 描 述
细 节化 为细 节 的设计 ；第 二 步设计 实现 的解 决方 案 。其 中 ，开发 者还 可 以将 方面 的描 述 细化 到某个 层面 ，在 描述 设 计时 ，还可 以 创建 附加 的设计 图，而 这每个 设 计 图重 点将 会集 中在影 响相关 组 件 的专 门方 面 。 （ ）面 向方面 的 组件 实现 三 通 过使 用标 准 的面 向方 面交 互 的集合 ， 能够 极 大 的解耦 许多 公 共组 件 的交互 。面 向方面 组件 的实 现步骤 ：第 一 步主 要是 通过 方面 信 息扩 展组 件模 型 。在 某些 实时 系统 中 ，大 量 的非 功能 属性 具 有很 强 的依赖 性 ，而 当前 的实 时系 统 的某 些 非功 能性 和可 预测 性 等重 要 的因素 影 响 ，使组件 模 型无 法进行 描述 ，所 以要对 组件 模 型进 行扩 展 ，如 图 １所 示 。第二 步主 要是 组件 的实现 ，如 图 ２ 所 示 ，方面 信 息提 供 了描述 和实 现 反射 、结构 交互 的方 式 。其 中
反射技 术 为系 统关 注 点提供 了 自省和 自 应 的功 能 ，我 们利 用反 适 射 技术 不但 可 以 降低 开发 的成本 ，还 能 增强 系统 的性 能 。第 三步 主 要 是完 成 组件 与 它 们相 关 联 的编码 方面 信息 一起 被 部署 ， 图 如 ３所 示 。每个应 用 级 的组件 都提 供 了一 个元 空间 ，这些 元 空间通 过 一些 层 次分 明 的元 模 型组 成 的。 而这 些模 型可 以提 出多种 视 图 ， （ 下转 第 ８ ０页 ）
面 向方面 编程 是 一种 基于 关注 分 离 的新型 软件 开发 ，它主 要 是 通过 引 入实 现横 切 关注 点 的方面 来 获得 更高 的功 能性 和 非功 能 性 关注 点 的分 离 。面 向方 面使 开发 者 能够 很容 易 响应 已有 软件 系 统 中 未预 期 的变化 ，并且 可 以重用 已验证 和设 计好 的 软件 组件 ， 这 是面 向方面 方法 的一 个优 点 。 为 了能够 更好 地 掌握 面 向方面 的技 术 ，应 该彻 底理 解 以下 这 些 Ａ Ｐ中 的术 语 。（ ）横切 关注 定 ：软件 开 发所 强调 的关 注 点 ， Ｏ １ 既有 用户 ／ 求级 的 ，也有 设 计／ 需 实现 级 的 。（ ）方 面 ：方 面是 一 ２ 个 设 计成 实现 某个 关 注 点的模 块单 元 。基 于不 同的方 面语 言 ，方 面 能够 层 次化 地构 建 ，方 面语 言也 可 以提供 独 立 的机 制来 定义 某 个 方 面 ， 同时制 定它 与底 层系 统 的交 互 。（ ）连接 点 ：连 接 点主 ３ 要 强 调是 一个 具体 的 “ ”概 念 。（ ）切 点 ：一系 列 连接 点通 过 点 ４ 与 或 非操 作组 成切 点 。它 是用 于声 明连 接 点中 关注 的 Ａ ｐ ｃＪ机 ｓｅ ｔ 制 ，用来 发起 一份 通 知 。（ ）通 知 ：通知 是一 种在 连 接 点执行 的 ５ 行 为 。其 包含 自身 的一组 规 则 ，此规 则规 定 了何 时调 用通 知 ，这 是 与 被触 发 的连接 点相关 的。（ ）织 入 ：织入 是 一个 动态 过程 ， ６ 它 是 将方 面代 码利 用 方面 编织 器 织入 到核 心代 码 中 ，以便 在适 当 时 候触 发 建议 代码 的执 行 。 二 、软件 组件 软件 组件 是伴 随着 开 发过 程 复用 程度 、开 发过 程 图形 化程 度 及 开 发语 言本 身 的不 断提 高而 产 生 的。它 经历 由汇 编 语言 、高 级 语 言 、面 向对 象 到面 向组 件 的 多次变 革 。基 于组件 的软件 开发 技 术 符 合软 件工 程 的设 计 原则 ， 同时也 能很 好 的达 到有 效性 、可 维 护 性 、可 复用 性 、可 适应 性等 目标 。组件 的主要 目的是 为 了解 决 共 性 的业 务 问题 ，对 有相 似性 ，普 遍 性 、反复 重 复 出现 问题分 析 的基 础上 ，排 除个 性 ，提 取不 同 问题 间 的共 性 。 由于 组件 技术 具 有软 件更 新快 、规模 大 、强 调协 作等 特 点 ， 所 以它和 适合 现代 软 件环 境 。 软件 组件 就 是一 个封 装 的、规范 的 、
ｄ ｖ ｌｐ ｎ． ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓＡｓ ｃ — ｉ ｎ ｅ Ｃｒ ｓ ｕ ； ｎ ｅ ｓｄ ｃ ｍ ｐ ｉｉｎ； ｆｗａ ｅｃ ｍｐｏ ｅ ｒ ： ｐｅ ｔｏｒｅ ｔｄ； ｏｓｃ ｔＣｏ ｃ ｍ ｅ ｏ ｏｓｔｏ Ｓｏｔ ｒ ｏ ｎｔ
随着 计 算机 软件 的 的飞 速发 展 ，基 于组 件 的软件 开 发技术 越 来越成熟， 运用 该 开发 技术 使得 代码 的 重用 率得 到 了很大 的提 高 ， 同时 简化 了软 件 开发 过程 ，缩 短 了开 发周 期 。接 口提 供 了组件 交 互 所 需 的全部 信 息 ，因此 组件 之 间 的交互 是要 通过 组 件所 提供 的 接 口来 实现 的。 向方 面编程 （ｏ ） 以独 立 于继承 层 次结 构而 应 面 ａｖ 可 用 改变 类 或对 象行 为 的方 面 。它 的核 心思想 是将 系 统 的非 功能性 横切 关 注 点抽象 成 方面 ，模 块 化非 功 能性 需求 。面 向方 面编 程优 化 了对 实 时约束 、安全 策 略、 异常 处理 、 日志功 能 等横 切整 个系
统 的 关注 点 的处理 。 Ａ Ｐ技 术 Ⅲ ０
一
、
可 重用 的软 件模 块 ，其 不仅 是组 织系 统 的基本 单元 ，并 且还 是独 立 发布 的二 进制 单元 。基于 组件 的开 发方 法是在 组 件复 用 的基础 上 通过 系统 分析 、组 件 定位 、组件 组装 来 实现系 统 。而基 于 高质 量 组件 的系 统开 发过 程有 效提 高 了软件 的复 用率 ，确 保 了软件 的 质量 ，缩短 了产 品从 设计 到投入 市场 的 时间 。 三 、面 向方面 在软 件组 件 中的应 用 （ ）面 向方 面 的组件 描述 一 基于 组件 的系 统 开发主 要是 将称 为 软件 组件 的系统 部分 组合 成完 整 的系 统 。在理 想状 态下 ，组 件使 用一 种可 以支持 组件 高 可 重 复性 的技 术来 实现 ，它 的使 用者 需要 能够 在运 行 时理解和 正 确