計算機軟件開發中語言與分層技術運用研究

摘要：為了提高軟件開發中的運行效率，研究語言與分層技術在軟件開發中的運用方法。分析分層技術的技術內涵和應用優勢。分別研究在軟件開發過程中如何選擇各類編程語言和分層技術；結合四層分層技術和Java 編程語言進行軟件架構重構，對代碼數據進行預處理，分四層映射重構軟件結構和代碼，完成軟件開發過程中語言與分層技術的有效應用。測試結果表明設計的重構技術的代碼完整性較優，四層分層技術和JAVA語言應用技術相結合，程序指令運行時間較短，運行效率較高，可以提高計算機軟件開發效果。

關鍵詞：軟件開發；程序語言；分層技術；重構優化

一、前言

計算機的軟件開發需要根據不同底層操作系統的要求，使各組成單元有效發揮功能。軟件開發既要盡可能地節約運行時間，又能保證軟件開發的質量，減少程序漏洞，實現開發任務。計算機內部軟件缺乏層次關系，各組成構件雖服從底層邏輯但較為獨立。為了使各軟件的功能協同配合，層次化是軟件開發的重要發展路徑[1]。軟件分層架構可以在軟件運行過程中使程序指令的逐層分解細化，保證各部分功能組件能夠完整高效地接收到不同開發人員并行下達的指令，讓各部分功能組件高效穩定地執行程序任務[2]。本文對語言與分層技術的軟件開發運用進行了研究，旨在提高計算機軟件開發的質量和效率。

二、分層技術的技術內涵和優勢分析

分層技術與一般應用技術的區別是可以根據軟件開發的目的功能、程序語言特點靈活調節功能分層、代碼規則，對計算機內具體程序進行劃分和調用，以最快速度完成開發任務。分層技術可以對運營中的軟件漏洞進行反饋處理，從而對任務程序進行優化，不僅能夠使開發語言更加合理，還提高了程序應用的靈活性，實現運行系統的良性循環[3-5]。

在應用分層技術時，需要同時考慮程序語言的特點，注意業務服務器層、界面設計層、數據庫之間的緊密協同。界面設計層的開發應用需要充分采集程序功能的相關數據，將復雜程序的處理過程界面化，并拓展傳輸通道，將其以較快速度傳輸至業務處理層；業務層的服務器設計需要考慮程序應用請求的屬性，對指令邏輯進行編制和校準[6]。與數據上傳指令一起傳送到數據訪問層。數據處理和訪問是分層技術的核心，也是軟件開發的核心[7-8]。數據庫設計需要綜合以上兩個層級工作內容，選擇合理的開發語言，并對語言指令進行執行，同時，對開發語言進行漏洞核查。

三、語言和分層技術在計算機軟件開發中的應用

（一）語言與分層技術的運用模式

1.編程語言在軟件開發中的應用選擇

在編程語言中，C語言較為古老，是許多編程語言的開發基礎。C語言語句短小，但功能強大，通用性較強。計算機系統多默認轉載C語言的編譯程序。C語言主要面向結構，在單片機的控制領域應用性能最佳，但編寫圖形窗口界面則較為困難，且難以完成大規模編程任務[9-10]。

Java語言比C++系列語言簡單，屬于分布式編程語言，在網絡時代被廣泛應用到計算機程序的分散式開發模塊中。另外，Java語言的安全性較高。

針對數據庫管理軟件的開發，基于VB語言的SQL語言更為適用，語言較為簡單。Access語言則更適用于小型數據庫的管理軟件。

2.分層技術在軟件開發的應用選擇

雙分層技術是分層技術中的基礎常用技術。雙分層技術的邏輯結構是Fat客戶，適用于小型軟件開發用戶終端命令的邏輯計算和數據處理，也可優化整合服務器功能。但是如果軟件開發的用戶數量較大、時間較長、服務器級別較低，則容易出現運行卡頓，甚至會導致軟件運行環境建構崩塌。

三層分層結構基于雙層技術，結構是業務層、用戶層和數據層。應用三層技術進行軟件開發時應保持數據傳輸通道的順暢，實現三個層次的協同配合，重點優化業務處理層，準確分析用戶指令，高效提取和處理數據。

四層技術解決了上兩種分層技術在用戶服務器增多、任務復雜度較高的情況下，并行指令無法順暢完成的問題，對層次框架進行了進一步的優化，具體結構如圖1所示：

（二）基于分層技術和Java語言的軟件架構開發

1.代碼數據預處理

對軟件開發源代碼數據進行預處理，通過過濾與主題歸一化清除無關數據，預處理流程如下圖所示：

圖2預處理流程

由圖2所示，遵照軟件指令層架，將源代碼合并為若干屬性Package層，生成詞匯文檔。通過分詞法將Package層的詞匯切分為單獨單詞，根據代碼信息量清除沒有包含有效信息的無關數據，完成預處理。設置已知的源代碼樣本集，其中，所有樣本利用項的網絡流向量代表，如果類別屬性存在個不同數值，即通過把進行劃分，變成，一共存在個子集，從而獲得中代碼數據的信息量，具體公式為：

根據代碼規則，利用濾波器將代碼所屬規則的主題歸一化，代碼數據的歸一化比值表示為：

根據歸一化比值耦合完成代碼數據的預處理。

2.分層軟件重構設計

結合四層分層技術和基于Java 編程語言的代碼轉換優化軟件架構，提高軟件質量。

將上節歸一化的代碼所屬規則通用規則、鄰域規則、自定義規則的程序實體采用判定重構形式化定義：

式中，KIP表示通用規則；ACK表示鄰域規則；ERF表示自定義規則。為類節點集合，從層次依賴關系著手，相鄰層級指令屬性的Package程序實體分別表示為和。將分層接口功能程序實體作為分層重構規則的起點，上下層分別表示為和，程序的原實體類別和重構后類別分別表示為和。

按照從上向下的順序，將上下層的源代碼按上述重構形式化定義進行重構映射。在重構分層中，與相鄰層功能相同，類別文本代碼轉移表示為→。為了使重構目標規則符合分層重構規范，將加入自定義規則集合中，切斷原結構和新結構上下層的依賴關系，重建為衍生關系。根據上下層屬性衍生關系將上層源代碼映射到新上層結構中，表示為：

上述軟件代碼和架構的重構在實際應用中需要依托于數據轉換器，利用Java語言設計數據轉換器。數據層的訪問服務器在進行數據庫查詢后調取所有需重構的代碼數據，返回到用戶端，需要利用Java語言分類數據，增強數據的可操作性?；贘ava語言根據數據轉換和傳輸的實際指令，設計四個分層接口數據的傳輸和返回程序。重構后每層終端接口的數據代碼結構為：

返回數據

傳輸轉換重構映射代碼數據時需進行封包處理，利用Java語言編制代碼簽名，以便準確傳輸和控制數據。在設計新的數據轉換器之前，需要優化現有層級基礎數據代碼隨機分布規律，按照代碼規則屬性集合信息所屬層次對數據對象進行分解處理。

四、實驗與分析

在Github代碼開源平臺上中選取了50種采用分層架構的軟件系統代碼作為實驗對象，驗證本文語言與分層技術應用的有效性。實驗環境為：Win10的操作系統，英特爾i5-9400F處理器。實驗采用Java 編程語言。軟件開發環境由18GB RAM和2.98G 8核Intel Xeom X9870 CPU組成。數據集寫入HDFS數據庫中，選擇 Microsoft SQL Server 200作為構建數據倉庫的工具。Web運行的網絡環境為DDR 20GB Infiniband。

測試代碼重構的完整性以分層數據的邊緣值作為評價標準，標準設定如表1所示。

利用四層分層技術和JAVA語言將軟件架構由雙層結構重構為四層架構，根據表1，測試重構代碼的完整性結果如表2所示。

由表2可知，本文應用四層分層技術和JAVA語言重構軟件架構的代碼完整性較優，均達到97.9%以上，將四個層級覆蓋范圍內的代碼基本重構映射到新架構中，應用效果較好。

以雙層分層技術和C++語言、三層分層技術和SQL語言作為傳統技術1和傳統技術2，與本文設計的四層分層技術+JAVA語言應用技術進行運行軟件開發指令運行效率對比，統計用戶層發出指令到返回指令完成結果數據的時間，三種應用技術的運行時間如表3所示。

由表3結果可知，本文設計的四層分層技術+JAVA語言應用技術的指令運行時間最短，指令完成時間低于4.94ms，運行效率較高，具有應用價值。而其他技術由于對數據進行Web數據轉換，在數據傳輸中消耗了大量時間，延緩了運行速度。

五、結語

本文研究了語言與分層技術的軟件開發運用方法。探究分層技術的技術內涵和應用優勢。利用四層分層技術和Java 編程語言進行軟件架構重構，實現軟件開發過程中語言與分層技術的有效運用。實驗結果證明本文設計的語言與分層技術應用方法可以提高軟件開發的質量和效率。

參考文獻

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（作者單位：大慶石化工程有限公司）