基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)方法設(shè)計(jì)

裴麗君

（大連東軟信息學(xué)院，遼寧 大連 116000）

0 引言

當(dāng)前，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)已經(jīng)與人們的日常生活、工作和學(xué)習(xí)有著更加密切的聯(lián)系。隨著這種依賴程度的不斷加深，人們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)時(shí)已經(jīng)不再只是局限于簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作，以及由其提供的各類功能。針對(duì)這一問(wèn)題，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的研發(fā)人員根據(jù)人們的需要，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出功能更多且更加全面的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，并逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)其現(xiàn)有功能的進(jìn)一步拓展，從而滿足人們對(duì)應(yīng)用軟件的功能需求［1］。但由于軟件開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，傳統(tǒng)思路和設(shè)計(jì)流程開(kāi)發(fā)的軟件在后期使用中會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，在一定程度上影響著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的質(zhì)量和運(yùn)行效率，同時(shí)也會(huì)對(duì)用戶造成極大的困擾。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)領(lǐng)域研究人員開(kāi)展了深入的研究，并逐漸將對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)作為研究重點(diǎn)，提出了規(guī)范性、易維護(hù)性等開(kāi)發(fā)原則。但就當(dāng)前總體情況而言，針對(duì)計(jì)算機(jī)硬件方面的研究與設(shè)計(jì)力度明顯高于軟件方面。所以，相應(yīng)的對(duì)硬件的投入力度更大，這一問(wèn)題的存在對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件在市場(chǎng)當(dāng)中的地位就會(huì)造成極大影響。綜上所述可知，這些問(wèn)題則使得當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)難度得到進(jìn)一步提升。為了增加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中每秒處理請(qǐng)求的數(shù)量，提升軟件開(kāi)發(fā)效率，本文在引入大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究。

1 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

1.1 單任務(wù)與多任務(wù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

為了確保開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件可以在應(yīng)用中達(dá)到既定效果，需要在開(kāi)展相關(guān)研究前，對(duì)計(jì)算機(jī)程序中的應(yīng)用軟件進(jìn)行單任務(wù)與并發(fā)任務(wù)的結(jié)構(gòu)化同步設(shè)計(jì)［2］。此過(guò)程中，可以認(rèn)為應(yīng)用軟件中的程序是一個(gè)嵌入在邏輯端的外設(shè)程序，此程序可以根據(jù)前端事件的特點(diǎn)與需求，進(jìn)行主循環(huán)模式的優(yōu)化，并根據(jù)結(jié)構(gòu)化事件的處理順序，在主循環(huán)模塊中進(jìn)行程序段的設(shè)計(jì)，通過(guò)此種方式進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的循環(huán)，不僅可以確保開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件具有操作便捷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可以保證應(yīng)用軟件具有資源占用率低、運(yùn)行效率高等優(yōu)勢(shì)［3］。

為了達(dá)到上述預(yù)設(shè)的要求，可在開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)前，對(duì)應(yīng)用軟件處理的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行搶占，即當(dāng)前端存在一個(gè)緊急處理程序或事件時(shí)，需要進(jìn)行事件模塊的調(diào)用，設(shè)置α為控制指令編程系數(shù)，β為數(shù)據(jù)信息定義項(xiàng)，?為控制指令譯碼向量，A表示事件模塊的調(diào)用需求值，可得到事件模塊調(diào)用函數(shù)為：

若事件模塊調(diào)用函數(shù)取值大于1，則可以進(jìn)行事件模塊調(diào)用，并在發(fā)生調(diào)用行為的同時(shí)，執(zhí)行下一次循環(huán)，以此種方式，確保單任務(wù)在程序中執(zhí)行的循環(huán)性［4］。同時(shí)，在進(jìn)行程序執(zhí)行順序的處理時(shí)，考慮到前端用于支撐程序的硬件設(shè)備可能存在缺陷。因此，可直接參照單片機(jī)運(yùn)行模式，進(jìn)行程序控制，并在控制程序時(shí)，調(diào)用一個(gè)單信號(hào)任務(wù)處理事件，將此事件表示為DSP，則DSP 的執(zhí)行框架為：While（啟動(dòng)繼續(xù)執(zhí)行指令）｛調(diào)用應(yīng)用軟件中的事件處理程序1，調(diào)用應(yīng)用軟件中的事件處理程序2，……，調(diào)用應(yīng)用軟件中的事件處理程序n｝。按照上述方式，進(jìn)行單個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件中單任務(wù)的執(zhí)行。在完成對(duì)應(yīng)用軟件中單任務(wù)執(zhí)行的研究與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)后，應(yīng)明確大部分軟件中的任務(wù)均為多任務(wù)同步發(fā)送產(chǎn)生。因此，需要參照上述流程，進(jìn)行應(yīng)用軟件中的多任務(wù)執(zhí)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。與上文表述相同的是，在執(zhí)行多任務(wù)前，應(yīng)先進(jìn)行任務(wù)結(jié)構(gòu)的劃分，再根據(jù)執(zhí)行的指令要求，進(jìn)行模塊任務(wù)的融合。與上述內(nèi)容不同的是，執(zhí)行并發(fā)任務(wù)的流程如圖1 所示。

圖1 并發(fā)任務(wù)執(zhí)行流程Fig. 1 Concurrent task execution process

由圖1 可知，在執(zhí)行并發(fā)任務(wù)時(shí)，不可在一個(gè)主循環(huán)程序中實(shí)施，而是要根據(jù)任務(wù)量與執(zhí)行任務(wù)的指向，將并發(fā)任務(wù)程序分配到多個(gè)任務(wù)處理模塊中，在實(shí)時(shí)環(huán)境中，通過(guò)RTOS 的協(xié)調(diào)化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)并發(fā)任務(wù)的調(diào)度。在掌握多任務(wù)結(jié)構(gòu)化原理后，將通過(guò)對(duì)不同模塊之間交互關(guān)系的分析與處理，進(jìn)行事件耦合性的分析，將耦合性較強(qiáng)的執(zhí)行任務(wù)分配到相同的任務(wù)模塊中［5］。在此過(guò)程中應(yīng)注意的是，所有待執(zhí)行任務(wù)在優(yōu)先級(jí)排序時(shí)，應(yīng)保持任務(wù)渠道與程序之間的通信，通過(guò)對(duì)原語(yǔ)言的同步，減輕程序開(kāi)發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，但有所區(qū)別的是，單結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)對(duì)于硬件資源的要求相對(duì)較低，而多結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)對(duì)于硬件資源的要求較高，因此，需要根據(jù)前端支撐硬件的賦存情況，選擇是否需要增設(shè)輔助硬件的方式，進(jìn)行并發(fā)任務(wù)的執(zhí)行。綜上所述，通過(guò)對(duì)單任務(wù)與多任務(wù)執(zhí)行的并行分析，掌握不同任務(wù)在傳輸中的關(guān)系，將此作為依據(jù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化層級(jí)關(guān)系的梳理，軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)層級(jí)劃分如圖2 所示。

圖2 軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)層級(jí)Fig. 2 Software development architecture level

通過(guò)此種方式，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型任務(wù)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。

1.2 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)

在明確計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的單任務(wù)和多任務(wù)以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)后，為了確保應(yīng)用軟件在日后使用過(guò)程中能夠更加貼合使用用戶的需要，還需要引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件所面向的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到軟件的擴(kuò)展性和維護(hù)性，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的封裝處理操作轉(zhuǎn)向在對(duì)象實(shí)體當(dāng)中完成［6］。由于處于邊界的數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，并且操作十分困難，因此引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，為對(duì)象之間的信息傳遞提供連接，從而實(shí)現(xiàn)2 個(gè)軟件用戶的間接訪問(wèn)。同時(shí)，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件面向?qū)ο蟮倪x擇能夠更加貼合人們的思考方式，使得問(wèn)題空間與解空間的描述更加準(zhǔn)確，即便在不了解內(nèi)部細(xì)節(jié)的情況下，也能夠?qū)浖_(kāi)發(fā)的多態(tài)、重載等開(kāi)發(fā)操作提供支撐條件。通過(guò)上述方式的軟件開(kāi)發(fā)就能夠在后期實(shí)際應(yīng)用中具備更強(qiáng)的重用性。此外，在這一階段，還可結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)中的對(duì)象挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同軟件用戶特征的挖掘。將挖掘?qū)ο竺恳活悇e下的對(duì)應(yīng)特征出現(xiàn)概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可引入如下公式：

其中，T表示挖掘?qū)ο竺恳粋€(gè)對(duì)應(yīng)特征出現(xiàn)的概率；λi表示挖掘?qū)ο蟮奶卣鲗傩詳?shù)據(jù)；n表示計(jì)算機(jī)軟件當(dāng)中所有特征屬性數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

根據(jù)上述公式，確定每一類別下對(duì)應(yīng)特征出現(xiàn)的概率，將出現(xiàn)概率最多的特征相對(duì)應(yīng)的挖掘?qū)ο笞鳛檐浖_(kāi)發(fā)過(guò)程中的面向?qū)ο蟆２⒃诖_定面向?qū)ο蠛螅ㄟ^(guò)軟件建模、詳細(xì)設(shè)計(jì)等步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)面向?qū)ο蟮木唧w描述［7］。同時(shí)，在這一過(guò)程中，也可使用MSC 對(duì)用戶實(shí)例進(jìn)行建模。模型中分為4 個(gè)模塊，分別為：應(yīng)用模塊、面向?qū)ο筮\(yùn)行支撐模塊、PTOS對(duì)象化封裝模塊和RTOS 模塊。通過(guò)各個(gè)模塊之間的相互配合，以此來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為做出描述。隨后研究還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)模型中后2 種模塊的引入還能夠進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的內(nèi)存空間占用，從而有效降低其運(yùn)行效率。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)階段，根據(jù)建模得出的結(jié)果選擇應(yīng)用軟件的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)高級(jí)對(duì)象進(jìn)行細(xì)化，描述對(duì)象之間的通信關(guān)系，并確定被動(dòng)對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)。

1.3 軟件內(nèi)部構(gòu)件選擇與組成

在完成上述設(shè)計(jì)后，下面將對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)中的軟件內(nèi)部構(gòu)件組成與選擇進(jìn)行研究。為了確保內(nèi)部構(gòu)件滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)需求，需要在研究中引進(jìn)“生產(chǎn)線”理念，明確規(guī)劃后的構(gòu)建模型與完善的軟件體系結(jié)構(gòu)對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)的重要性，因此，要在開(kāi)發(fā)中進(jìn)行程序架構(gòu)的設(shè)計(jì)與維護(hù)，即對(duì)軟件進(jìn)行“粗粒度”的維護(hù)。目前，市場(chǎng)上比較經(jīng)典的軟件架構(gòu)包括順向邏輯軟件、復(fù)用軟件，后者是現(xiàn)在較為常用的軟件體系結(jié)構(gòu)。在復(fù)用軟件結(jié)構(gòu)中，可以將每個(gè)體系構(gòu)成作為一個(gè)對(duì)接口，通過(guò)此接口與外部的交互，進(jìn)行服務(wù)信息的請(qǐng)求，相比常規(guī)的黑盒式服務(wù)軟件，此種構(gòu)架模式具有更強(qiáng)的獨(dú)立性與抽象性，可以滿足不同終端用戶對(duì)于軟件功能的個(gè)性化需求。綜合上述分析，對(duì)軟件構(gòu)件模型與軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。

圖3 構(gòu)件模型與軟件體系結(jié)構(gòu)Fig. 3 Component model and software architecture

按照?qǐng)D3 給出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的是，不同的構(gòu)件與軟件適配存在唯一性，即設(shè)計(jì)的軟件只能在預(yù)設(shè)的空間中應(yīng)用，一旦發(fā)生前端硬件的拓展，極有可能存在軟件不適配的問(wèn)題。因此，也可以將此構(gòu)件模式稱之為“構(gòu)件-架構(gòu)”模式。為了確保軟件功能的完善性，可在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)中，引進(jìn)高階抽象理念、即Agent理念，基于此理念將不同層次上的構(gòu)件體系進(jìn)行連接，可以確保基礎(chǔ)架構(gòu)與模型架構(gòu)在應(yīng)用中保持同步性。在進(jìn)行應(yīng)用程序交付時(shí)，可通過(guò)對(duì)用戶需求的集中分析，進(jìn)行不同領(lǐng)域中構(gòu)件代碼的編譯，并在編譯后，將所有與之相關(guān)的構(gòu)件導(dǎo)入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫(kù)中，確保代碼格式標(biāo)準(zhǔn)后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的交付。此外，可在交付前，根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)需求，進(jìn)行應(yīng)用軟件的試運(yùn)行與調(diào)試，確保軟件功能無(wú)誤后，即可執(zhí)行交付。綜上所述，完成基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

本文在結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種全新的軟件開(kāi)發(fā)方式，其界面如圖4 所示。

圖4 軟件開(kāi)發(fā)界面Fig. 4 Software development interface

為了進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法在實(shí)際中的應(yīng)用效果，選擇將本文方法與傳統(tǒng)的基于安全技術(shù)的開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為：同一計(jì)算機(jī)應(yīng)用功能需求軟件的開(kāi)發(fā)。為了方便論述，將本文方法設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將文獻(xiàn)［5］方法作為對(duì)照組，做了如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)2 種軟件開(kāi)發(fā)方式的驗(yàn)證，選擇將開(kāi)發(fā)時(shí)的運(yùn)行效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每秒處理的請(qǐng)求數(shù)量作為評(píng)價(jià)量化結(jié)果。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，2 種開(kāi)發(fā)方式下所需的開(kāi)發(fā)條件均相同。選擇將某一軟件的開(kāi)發(fā)程序編寫作為實(shí)驗(yàn)用例，分別利用實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組這2 種開(kāi)發(fā)方式對(duì)該實(shí)驗(yàn)用例進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在該實(shí)驗(yàn)用例中，包含了對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的配置、對(duì)視圖的渲染以及文件緩沖和程序創(chuàng)建等內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，引入黑盒測(cè)試模式，在確保2 種開(kāi)發(fā)方式正常運(yùn)行的情況下，對(duì)5 種不同操作任務(wù)下每秒處理的請(qǐng)求數(shù)量進(jìn)行記錄。其中，操作任務(wù)分別為：直接對(duì)開(kāi)發(fā)程序編寫文件進(jìn)行訪問(wèn)（任務(wù)1）；直接對(duì)視圖模塊進(jìn)行訪問(wèn)（任務(wù)2）；對(duì)模塊、操作和參數(shù)進(jìn)行訪問(wèn)（任務(wù)3）；正常模式下對(duì)軟件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（任務(wù)4）；對(duì)多組參數(shù)同時(shí)設(shè)置（任務(wù)5）。在實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均完成上述5 個(gè)操作任務(wù)后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表Tab.1 Comparison of experimental results between experimental group and control group

從表1 得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在完成5 項(xiàng)操作任務(wù)后，實(shí)驗(yàn)組每秒處理請(qǐng)求的數(shù)量明顯多于對(duì)照組，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組總共完成的請(qǐng)求超過(guò)10 000 個(gè)，而對(duì)照組總共完成的請(qǐng)求小于2 500 個(gè)，對(duì)照組軟件開(kāi)發(fā)明顯不具備優(yōu)勢(shì)條件。因此，通過(guò)本文上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果能夠證明，在確保最終計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)質(zhì)量均符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)后可以提升軟件開(kāi)發(fā)的運(yùn)行效率，并且能夠充分滿足開(kāi)發(fā)者的設(shè)計(jì)需要，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件在市場(chǎng)當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力提升提供條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在引入大數(shù)據(jù)技術(shù)后，從3 個(gè)方面對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并在傳統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方式應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，增加了每秒處理請(qǐng)求數(shù)量，從而使得軟件開(kāi)發(fā)的效率得到了進(jìn)一步提升。在今后的研究當(dāng)中，還將進(jìn)一步細(xì)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的類別，針對(duì)嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行更加深入的研究，從而確保開(kāi)發(fā)的軟件中的各個(gè)構(gòu)件和運(yùn)行功能能夠滿足軟件使用用戶的需要，以期為提升軟件開(kāi)發(fā)效率提供一定幫助。