基于多層構建體系結構的用電管理子系統設計與研究

楊軍

摘 要：企業信息化的發展，對軟件開發提出了新的要求。本文針對提高軟件模塊的復用性和擴展性，提出提出了一種基于 UML 全程建模和基于構件的多層體系結構解決方案，并利用這一理論基礎設計開發了油田電力MIS系統中用電管理子系統。

關鍵詞：構件 UML J2EE 用電管理子系統

隨著信息時代的來臨，信息技術的迅速發展加快了企業信息化的進程。現在軟件系統的開發也由技術驅動向業務驅動轉變。當前企業組織結構、產品研發和業務流程需要適應市場競爭的激烈變化，伴隨著企業應用集成范圍的不斷擴大、集成度的不斷提高。企業為了適應市場不斷進行動態重組，旨在實現企業活動中三要素（人、經營、技術）和三流（物流、信息流、價值流）的集成與優化，從而改善企業的 T（時間）、Q（質量）、C（成本）、S（服務），提高競爭能力。企業資源規劃等企業信息化應用軟件系統外延與內涵的擴展，對軟件復用和體系結構都提出了較高的要求。軟件建模、復用技術和體系結構的研究是軟件開發和軟件工程中一個重點的研究領域。怎樣提高軟件模塊的可復用和重構能力、怎樣實現較好的可擴展性和集成能力？怎樣實現企業業務模型、設計模型到實現的平滑過渡？怎樣解決傳統應用軟件系統靈活性差的弊端？本文探討了企業級應用軟件系統的建模和復用問題，闡述了一種基于 UML 全程建模和基于構件的多層體系結構解決方案，并提出了“以 UML 為基礎，以體系結構為中心，構件封裝業務邏輯”的軟件開發策略，實現了基于J2EE 平臺——**油田電力MIS系統中用電管理子系統的設計與實現。

一、構件

現在對于構件還沒有一個公認的定義，下面選取了兩個具有代表性的：（1）構件是指應用系統中可以明確辯識的 、具有一定功能的構成模塊。（2）構件是有一定功能，能獨立工作和能同其他構件裝配起來協同工作的程序體，構件的使用和它的開發、生產無關。基于構件的軟件開發方法是一種社會化的軟件開發方法，它使得開發者可將由不同語言、不同供應商開發的構件組合在一起來構造軟件。一般地，基于構件的軟件開發方法具有以下幾個優點：提高開發速度；降低開發成本；增加應用軟件的靈活性、降低軟件維護費用、促進軟件產業的合理分工。由此可見，構件技術可以使原來周期較長的、復雜的軟件開發工作變得簡單、快速且成本較低。這樣的應用軟件系統不再是一個固化的整體性系統，而是通過構件間互相提出請求及提供服務的協同工作機制來達到系統的目標。當前業界幾種主流構件技術，包括 Microsoft 的分布式構件對象模型（COM/ COM+、DCOM）、OMG 的公共對象請求代理體系結構（CORBA）、Sun 公司的 Enterprise JavaBeans（EJB）等。

二、基于構件的體系結構

通過軟件復用，在應用系統開發中可以充分地利用已有的開發成果，消除包括分析、設計、編碼、測試在內的許多重復勞動，提高軟件生產的效率和質量，降低開發成本。但是傳統意義下的代碼重用已經不能滿足現有的企業級要求。如何較好地實現軟件復用？如何滿足復雜系統的獨特特征？這兩個因素是軟件體系結構產生和發展的內在驅動力。構件和體系結構是緊密相關的。從理論層面看，雖然軟件工程領域對于軟件復用與構件技術以及軟件體系結構沒有達成統一的認識和理解，北大楊芙清院士對以構件技術為支持的軟件復用作了很多的理論研究。如基于軟件體系結構的可復用構件制作和組裝，軟件復用與構件技術等，著重對構件的制作和組裝等方面展開研究。國外對于軟件復用與構件技術和軟件體系結構的研究已經早就開始了。針對軟件體系結構的研究始于Dewayne Perry和Alexander Wolf，David Garlan和Mary Shaw 所作的工作，目前軟件體系結構領域的研究主要集中于體系結構描述語言，體系結構風格及其分類特定領域的體系結構，體系結構的形式化基礎等。由于軟件體系結構描述語言本身并不是一個可編譯執行的語言，目前主要的實現策略是基于框架模型來建立描述語言到實現語言的轉化過程。國內中科院軟件所、北大計算機科學技術系、北航計科系等對軟件體系結構作了較多的理論研究。武大的軟件工程國家重點實驗室提出了基于軟件體系結構的需求分析與設計等。軟件體系結構是當今軟件工程的重要研究領域之一。系統的復雜性和軟件復用技術是軟件體系結構發展的內在驅動力。Dewnyne Peny 在 2000 年 8 月北京舉行的 WCC2000 軟件理論與應用技術專題研討會上的專題報告中指出：“軟件體系結構的核心問題和它對軟件工程的根本影響的源泉在于，它有助于把軟件系統的基本結構特征與算法和數據結構的設計劃分開。把軟件體系結構看作是制作和發展軟件系統的第一重要因素，軟件體系結構有利于更好地設計軟件系統”。

三、 UML

UML，Unified Modeling Language 統一建模語言。UML 于 1997 年被 OMT 組織批淮作為標淮。UML 可以對任何大型的系統包括軟件、機械系統、企業過程、復雜的信息系統、實時系統、分布系統、商業系統等進行建模。UML 方法的類和模型圖是一個整體，可以采用任何一種模型圖或者其組合實現可視化和面向對象技術的建模。UML包括用例圖、類圖、對象圖、狀態圖、順序圖、協作圖、活動圖、構件圖、配置圖等。用例圖描述了一組用例和參與者以及他們之間的關系，描述系統提供的功能，顯示了系統的外部角色以及他們與系統所提供的用例之間的關系（由“誰”提供了哪些功能或哪些服務）。類圖顯示了一組類、接口、協作以及他們之間的關系，描述了系統中類的靜態結構，定義了系統類的內部結構屬性和操作。對象圖顯示了一組對象以及他們之間的關系。狀態圖顯示了一個由狀態、轉換、事件和活動組成的狀態機，描述類的對象所有可能的狀態以及事件發生時狀態的轉移條件。順序圖描述對象之間的動態協作和消息傳遞，強調消息的時間次序的交互圖。協作圖描述對象之間的協作關系，強調收發消息的對象的結構組織的交互圖。活動圖顯示了系統從活動到活動的流以及活動之間的約束關系。構件圖顯示了程序代碼的物理結構。配置圖顯示了軟件在硬件環境中的配置關系。

四、電力MIS用電管理子系統分析與設計

863CIMS 主題專家組提出了 CIMS 的概念：CIMS 將信息技術、現代管理技術、制造技術相結合，并應用于企業產品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成過程優化、運行，達到人（組織、管理）、經營、技術三要素的集成，以加強企業新產品開發的 T、Q、C、S、E，從而提高企業的市場應變能力和競爭能力。電力MIS系統中的用電管理子系統不只是一個軟件系統，而是一個集各種企業模型、用電相關設備管理以及相關業務流程、管理規范和信息技術、實施方法為一體的綜合管理應用體系。該子系統幫助企業對用電信息進行卓有成效的管理，充分發揮資產的效能，保證企業生產經營活動的順利進行。對企業的用電全業務流程進行管理，對用電設備的檔案、用電設備設備運行狀態等進行維護、查詢，為各級管理部門提供所需的統計、查詢數據。 本子系統將設備管理部門、設備使用部門、財務等相關部門聯系起來，以用電子系統的流程為核心，實現數據共享和流程之間的共享，形成一個較完整的管理體系。電力MIS中的用電管理子系統從管理上突出特點便是事前控制和事中控制，強調生產流程各個環節之間的銜接、協調和統一。從軟件系統的結構而言，與其他子系統之間有廣泛的數據、業務邏輯的接口，具體反應在三個方面：用電管理子系統是從企業的業務流程出發；用電子系統提現了現代化的管理思想、用電子系統與其他子系統數據共享。用 Servlets/JSP、EJB 構件解決軟件模塊的復用和重構問題、用基于J2EE體系結構實現用電子系統較好的可擴展性和集成能力。從業務流程的角度看，用 UML 實現業務模型到軟件建模的映射；從 UML 建模的角度看，用 UML 實現全程的、集成的企業建模。UML為分析、設計和部分實現提供了“共同語言”，而且構件和多層體系結構的分析也需要用UML來體現，并能生成代碼框架。這樣不但解決了系統分析、設計和實現之間不能平滑過渡的缺點，而且基于構件的多層層體系結構實現了對業務的復用和重構。

五、結語

本文提出了基于業務規則、業務邏輯的構件封裝以及構件顆粒度的劃分；闡述了多層體系結構能較好地解決軟件系統的可擴展性和集成的問題 ，實現了企業模型到軟件模型由傳統的“轉化”向“優化”的轉變，在理論上重點研究了基于UML的集成企業建模和構件封裝業務規則和業務邏輯，并應用于實際電力MIS系統用電管理子系統開發。