18590

Компонентно-ориентированные технологии

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Компонентноориентированные технологии Появление компонентноориентированных технологий вызвано необходимостью повышения эффективности разработки сложных программных систем являющихся в условиях использования корпоративных и глобальных вычислительных сетей рас...

Русский

2013-07-08

53.5 KB

8 чел.

Компонентно-ориентированные технологии

Появление компонентно-ориентированных технологий вызвано необходимостью повышения эффективности разработки сложных программных систем, являющихся в условиях использования корпоративных и глобальных вычислительных сетей распределенными системами. Компонентно-ориентированные технологии основаны на использовании предварительно разработанных готовых программных компонентов.

Компиляция программ из готовых компонентов - идея не новая. Уже первые шаги в области автоматизации программирования были связаны с созданием библиотек подпрограмм. Конечно, для объединения этих подпрограмм в конкретные прикладные программы требовалась ручная разработка значительной части программного кода на языках третьего поколения. Упрощение и ускорение разработки прикладного ПО достигается с помощью языков четвертого поколения (4GL), но имеющиеся системы на их основе являются специализированными и не претендуют на взаимодействие друг с другом.

Современные системы интеграции ПО построены на базе объектной методологии. Так, имеются библиотеки классов, применяя которые прикладные программисты могут создавать субклассы в соответствии с возможностями наследования, заложенными в используемые объектно-ориентированные языки программирования. При этом интероперабельность компонентов в сетевых технологиях достигается с помощью механизмов, подобных удаленному вызову процедур RPC. К библиотекам классов относятся MFC, библиотеки для доступа к реляционным базам данных (например, для встраивания в прикладную программу драйверов ODBC) и др.

Преимущества использования готовых компонентов обусловлены тщательной отработкой многократно применяемых компонентов, их соответствием стандартам, выбором лучших из известных методов и алгоритмов.

В то же время в компонентах библиотек классов спецификации интерфейсов не отделены от собственно кода, следовательно, использование библиотек классов не профессиональными программистами проблематично. Именно стремление устранить этот недостаток привело к появлению CBD - компонентно-ориентированных технологий разработки ПО. Составными частями таких технологий являются унифицированные способы интеграции программного обеспечения.

Возможны два способа включения компонентов (модулей) в прикладную программу - модернизация (reengineering) или инкапсуляция (encapsulation или wrapping).

Модернизация требует знания содержимого компонента, интероперабельность достигается внесением изменений собственно в сам модуль. Такой способ можно назвать способом «белого ящика». Очевидно, что модернизация не может выполняться полностью автоматически, требуется участие профессионального программиста.

Инкапсуляция выполняется включением модуля в среду с помощью интерфейса - его внешнего окружения (оболочки - wrapper). При этом компонент рассматривается как «черный ящик»: спецификации, определяющие интерфейс, выделены из модуля, а детали внутреннего содержимого скрыты от пользователя. Обычно компоненты поставляются в готовом для использования виде скомпилированного двоичного кода. Обращения к модулю возможны только через его интерфейс. В спецификации интерфейса включаются необходимые для интероперабельности сведения о характеристиках модуля - модульная абстракция. В состав этих сведений могут входить описания всех входных и выходных для модуля данных (в том числе имеющихся в модуле интерактивных команд), структура командной строки для инициализации процедур, сведения о требуемых ресурсах.

Компонентно-ориентированные системы построены на основе инкапсуляции компонентов. В архитектуре этих систем можно выделить следующие части: 1) прикладная программа (клиент), создаваемая для удовлетворения возникшей текущей потребности; 2) посредник (брокер или менеджер), служащий для установления связи между взаимодействующими компонентами и для согласования их интерфейсных данных; 3) множество компонентов, состоящих каждый из программного модуля (объекта), реализующего некоторую полезную функцию, и оболочки (интерфейса). В спецификации интерфейса могут быть указаны характеристики модуля, реализуемые методы и связанные с модулем события (например, реакции на нажатие клавиш).

Собственно интерфейс представляет собой обращения к функциям модуля, называемым в CBD-технологиях методами. Эти обращения переводятся в двоичный код, что обеспечивает при их использовании независимость от языка программирования. Один и тот же модуль может реализовывать несколько разных функций, поэтому у него может быть несколько интерфейсов или методов. Каждый новый создаваемый интерфейс обеспечивает доступ к новой функции и не отменяет прежние возможно еще используемые интерфейсы.

Схематично взаимодействие компонентов можно представить следующим образом. Клиент обращается с запросом на выполнение некоторой процедуры. Запрос направляется к посреднику. В посреднике имеется предварительно сформированный каталог (реестр или репозиторий) интерфейсов процедур с указанием компонентов-исполнителей. Посредник перенаправляет запрос соответствующему исполнителю. Исполнитель может запросить параметры процедуры. После выполнения процедуры полученные результаты возвращаются клиенту.

При этом пользователь оперирует удобными для его восприятия идентификаторами компонентов и интерфейсов, а с помощью каталога эти идентификаторы переводятся в указатели (ссылки), используемые аппаратно-программными средствами, и которые однозначно определяют интерфейс в распределенной сети из многих компьютеров.

В большинстве случаев реализуется синхронный режим работы, подразумевающий приостановку процесса клиента после выдачи запроса до получения ответа.

Наиболее популярными в настоящее время являются следующие CBD-тех-нологии.

CORBA - технология, основанная на спецификациях, разработанных специально созданным консорциумом OMG, в который вошли представители ведущих компьютерных фирм. В CORBA реализуются распределенные вычисления на базе программ-посредников ORB.

COM (Common Object Model) - технология, развиваемая корпорацией Microsoft на базе механизма OLE. Сетевой вариант этой технологии (для систем распределенных вычислений) известен под названием DCOM (Distributed

СОМ). Объекты DCOM (в частности, объекты, которые можно вставлять в HTML-документы или к которым можно обращаться из Web-браузеров) известны под названием компонентов ActiveX. В COM/DCOM, как и в CORBA, можно использовать компоненты, написанные на разных объектно-ориентированных языках программирования. Но в отличие от CORBA в COM/DCOM остается естественная для Microsoft ориентация только на операционные системы Windows. Технология ActiveX (прежнее название OLE Automation) обеспечивает интерфейс для управления объектами одного приложения из другого. В общем плане ActiveX - технология интеграции программного обеспечения фирмы Microsoft. Например, применяя эту технологию, можно в среде VBA организовать доступ к объектам AutoCAD.

JavaBeans - сравнительно новая технология, в которой используются компоненты, написанные на языке Java.

Рассмотрим подробнее основные CBD-технологии.

Организация связи клиента с серверными компонентами и в CORBA, и в DCOM происходит с помощью разновидностей языка IDL. Язык IDL в CORBA позволяет описывать интерфейсы создаваемых компонентов. Описание, называемое метаданными, представляется в виде модуля, состоящего из заголовка, описаний типов данных, интерфейсов и операций. В заголовке указывается идентификатор модуля. В части типов данных перечисляются атрибуты, возвращаемые значения, исключительные ситуации. Примерами типов данных могут служить типы базовые (например, float, double, char, boolean, struct), конструируемые пользователем (например, записи и массивы) и объектные ссылки, указывающие на интерфейсы компонентов. Описание интерфейсов начинается с ключевого слова interface, за которым следуют идентификаторы данного интерфейса и, возможно, наследуемых интерфейсов. Далее описываются операции (методы) в виде идентификаторов операций с возможными перечислениями параметров операций и указанием их принадлежности к входным или выходным данным.

Классы объектов (программные модули) должны быть реализованы в CORBA-среде. Для этого компилятор IDL выполняет следующие действия. Во-первых, метаданные для каждого класса объектов помещаются в специальную базу данных, имеющуюся в ORB, - репозиторий интерфейсов. Во-вторых, компилятор создает для каждого определенного на IDL метода клиентский и серверный стабы - специальные программные модули, обеспечивающие доступ к компонентам.

Основное назначение стабов - выполнение маршалинга и организация передачи данных через сеть. Маршалингом называют упаковку параметров в стандартный формат для пересылки. Маршалинг необходим по той причине, что представление данных в разных компьютерных средах может быть различным (например, различия в кодировке символов, в изображении чисел с плавающей запятой). Клиентский стаб будет использоваться для передачи вызовов и данных от клиента в сеть, а серверный стаб, называемый также скелетоном, будет вызывать метод уже в среде сервера и возвращать результаты.

На серверной стороне данные о каждом новом классе объектов, поддерживаемом конкретным сервером, заносятся в репозитарий реализаций. Эту операцию выполняет объектный адаптер. Обычно в ORB имеется несколько объектных адаптеров, обслуживающих разные группы компонентов (так, возможны объектные адаптеры, ориентированные на библиотеки, на базы данных, на группу отдельных программ и т. п.).

Объектные адаптеры выполняют также ряд других функций, например, таких, как интерпретация объектных ссылок, активация и дезактивация компонентов, вызов их методов через скелетоны. Возможны разные способы активации и дезактивации компонентов. В первом из них для обслуживания каждого клиентского запроса создается своя копия компонента. В других способах копии не создаются, компонент обслуживает все запросы с разделением или без разделения во времени.

При реализации запроса брокер через объектный адаптер активирует соответствующий компонент. Далее взаимодействие клиент - сервер происходит через стабы.

Изложенную схему взаимодействия клиент - сервер называют статической. В CORBA предусмотрены также динамические вызовы. Для их осуществления не требуется предварительного формирования стабов с помощью компилятора языка IDL. Вместо стабов, специфических для каждого вызываемого метода, в CORBA используются специальные программы динамического взаимодействия, инвариантные к вызываемым методам. При этом необходимые данные для обращения к компоненту должны быть представлены в клиентской программе, в частности, они могут быть предварительно получены из репозитария интерфейсов. Динамические вызовы обеспечивают большую гибкость при программировании, но выполняются они значительно медленнее.

В CORBA предусмотрен ряд унифицированных сервисов, работающих под управлением ORB. В частности, это сервисы:

именования - присваивает объектам уникальные имена, в результате пользователь может искать объекты в сети по имени;

жизненного цикла - обеспечивает создание, перемещение, копирование и удаление объектов (документов) в системе, в том числе составных объектов вместе со всеми ссылками и ассоциированными объектами;

обработки транзакций - осуществляет управление транзакциями (блокировка, фиксация и откат транзакций) из приложений или из ОС, что позволяет многим объектам в сети использовать одни и те же серверы;

событий - обеспечивает асинхронное распространение и обработку сообщений о событиях, происшедших при реализации процессов, что позволяет заинтересованным объектам координировать свои действия;

• обеспечения безопасности - поддерживает целостность данных.

В технологии COM/DCOM все объекты сгруппированы в классы и каждый класс имеет свой идентификатор CLSID, а каждый интерфейс (метод) класса - свой идентификатор. Для создания объекта (экземпляра класса) клиент обращается к серверу библиотеки СОМ с указанием CLSID и идентификаторов всех требуемых интерфейсов. Сервер библиотеки СОМ находит в таблице-реестре по CLSID адрес удаленной машины, на которой размещен запрошенный компонент, и передает ей запрос клиента. На серверной стороне создается объект (копия компонента), он активируется и возвращает клиенту указатели-ссылки на требуемые интерфейсы. Теперь клиент может многократно обращаться к методам объекта, указывая в своих запросах имена интерфейса, методов и их параметров. Обычно объект исполняется на той машине, на которой размещен компонент, но можно выбрать и другую машину, указав в запросе, например, ее IP-адрес.

Появление технологии JavaBeans обусловлено успехом языка программирования Java. Технологию JavaBeans отличают от COM/DCOM две особенности. Во-первых, Java - единственный в JavaBeans язык программирования. Единственность языка и притом объектно-ориентированного обусловливает сравнительную легкость освоения и применения технологии JavaBeans. Во-вторых, технология JavaBeans является платформенно-независимой.

Компоненты в JavaBeans являются классами Java. Для их создания, модификации и объединения в прикладные программы имеются специальные средства в составе инструментальной среды JDK. С их помощью компоненты JavaBeans могут быть встроены в Java-аплеты, приложения или другие более крупные компоненты. В качестве Java-аплетов компоненты JavaBeans поддерживаются большинством имеющихся WWW-браузеров.

Развитие CBD-систем возможно в направлении дальнейшего упрощения программирования и, следовательно, сокращения сроков разработки ПО, однако это происходит за счет снижения степени универсальности соответствующих инструментальных средств. Такие более специализированные средства представляют собой группу компонентов, взаимосвязанных некоторым зависящим от приложения образом, и входят в системные среды САПР.

В общем случае компоненты системной среды объединены в несколько сценариев (потоков процедур или маршрутов), в которых выделяются точки входа для вставки специфичных пользовательских фрагментов и расширений. Имеются возможности не только вставки новых фрагментов, но и замены исходных компонентов в потоках процедур на оригинальные с сохранением интерфейса. Собственно многие системы, основанные на применении языков четвертого поколения (4GL), относятся именно к таким системным средам, в которых последовательности инкапсулированных модулей образуются с помощью операторов 4GL.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4295. Капитал и его вещественное содержание 210.5 KB
  Цель курсовой работы на тему Капитал и его вещественное содержание - изучить содержание капитала, теории капитала, категории капитала и износ и амортизацию капитала. В ходе выполнения курсовой работы изучено что категория капитал имеет д...
4296. Проектирование привода конвейера. Детали машин 4.11 MB
  Выбор электродвигателя. Определение придаточных чисел привода. Межосевое расстояние. Предварительные основные размеры колеса. Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки. Определение предварительных значений межосевого расстояния и угла обхвата ремнем малого шкива. Радиальные реакции опор от сил в зацепление. Для типового режима нагружения II коэффициент эквивалентности.
4297. Явление дифракции электромагнитных волн 118 KB
  Цель работы. Исследовать явление дифракции электромагнитных волн. С помощью дифракционной решетки проходящего света измерить длины электромагнитных волн видимого диапазона. Основные теоретические сведения Дифракцией называется совокупность явлений...
4298. Кинематическая схема привода конвейера 341 KB
  Введение В данном курсовом проекте рассматривается кинематическая схема привода конвейера. В первой части курсового проекта производится кинематический расчет и построение планов скоростей и ускорений (первый лист). Во втором части производится кине...
4299. Проектирование токарного станка с ЧПУ на базе модели 16К20Ф3 57.29 KB
  Введение Данная работа предполагает проектирование токарного станка-аналога на базе станка 16К20ФЗ. Проектируемый станок должен отвечать всем требованиям современного станкостроения, основными из которых являются: повышение производительности ...
4300. Жилое 9 – ти этажное здание в застройке микрорайона г. Самара 73 KB
  Архитектурно-строительная часть Исходные данные для проектирования Настоящий проект разработан на основании задания преподавателя и предусматривает строитель...
4301. Язык СИ++ Учебное пособие 2.73 MB
  Предисловие Язык программирования Си++ был разработан на основе языка Си Бьярном Страуструпом и вышел за пределы его исследовательской группы в начале 80-х годов. На первых этапах разработки (1980 г.) язык носил условное назв...
4302. Разработка блок-схемы алгоритма решения задачи 312 KB
  Разработка блок-схемы алгоритма решения задачи Цель работы: изучение графического способа описания алгоритма решения задачи. Задачи работы: ознакомиться с основными способами представления алгоритмов освоить графический способ опи...
4303. Разработка простейшей программы на языке С++ 140 KB
  Разработка простейшей программы на языке С++ Цель работы: получение начальных знаний и практических навыков по разработке программ на языке С++. Задачи работы: ознакомиться с понятием системы программирования и возможностями различных ин...