基于领域特征空间的构件语义表示方法

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1、1000-9825/2002/13(02)0311-06©2002JournalofSoftware软件学报Vol.13,No.2基于领域特征空间的构件语义表示方法Ã贾育,顾毓清(中国科学院软件研究所,北京100080)E-mail:jia_yu@263.net;guyq@sinosoftgroup.comhttp://www.iscas.ac.cn摘要:在基于构件的软件开发范型中,构件模型是构件分类、检索和适应等关键任务的理论基础,然而构件模型中的语义表示方法一直是一个难点.提出一种以语义为核心的构件模型,采用基于领域分析的特征空间语义定义方法,从领域空间、定义空间和语境空

2、间三个方面刻画语义结构,用描述逻辑表达语义内容及实现自动推理,尤其是文中的构件语义体概念和特征空间形式化方法,为构件复用自动化和工程化提供了一种可能的解决途径.关键词:软件构件;构件语义;特征空间;软件复用;描述逻辑;Z语言中图法分类号:TP311文献标识码:A[1]软件复用是一种重复使用软件资产或过程的软件开发方法,目的是要提高软件质量和开发效率,目前,软件构件复用成为软件资产复用的主流技术.在基于构件的软件开发(component-baseddevelopment,简称[2~4]CBD)过程中,人们发现,软件复用面临的主要问题不是如何从构件库中获得可用构件,而是怎样判断构

3、件的[4][5]有用性.概括地,构件的有用性体现在语义和语法两个方面.当前,研究集中在语法有用性上,例如,CORBA注重对象封装规范和通信协议,但缺乏表达对象“做什么”的能力,使得语义只能以文档等媒介作为载体,或潜移默化地反映在CBD的活动之中,由此产生的非形式化和歧义性,无益于软件复用的自动化和工程化.因此,需要一种构件模型,把形式语义描述作为构件明确的组成部分,使构件的语义自描述成为可能,从而解决软件复用中的语义匹配和构件理解问题.软件复用本质上是对知识的复用,构件功能的高度独立性和完整性,使其能够对应于不同层次和粒度的客观实体,如果能够获取客观实体的本质属性,那么相应的

4、构件便有了直接的语义解释.因此,我们采用领域中用[6,7]户和开发者都可理解的术语和概念―“特征(feature)”来描述构件语义,建立一种层次化的特征空间(feature[8,9]space)体系结构,使用描述逻辑(descriptionlogics,简称DLs)表示特征、特征运算和推理规则,并从领域(domain)空间、定义(definition)空间和语境(context)空间3个侧面刻画语义内涵.本文中,说明性规格说明语言[10]Z被用作描述构件模型的工具.1构件语义模型[11]可复用构件模型是CBD的理论基础,在当今众多的模型中,3C模型受到普遍认同,在此基础上,我

5、们定义了的一个具体的构件模型,充分强调了语义在构件中的重要地位.定义1.1(构件Component).构件是指语义完整、语法正确和有可复用价值的单位软件,是软件复用过程中可以明确辨识的系统构成;结构上,它是语义描述、通信接口和实现代码的复合体.[SEMANTICIZER,INTERFACE,IMPLEMENTATION]Component==SEMANTICIZER×INTERFACE×IMPLEMENTATION这里,SEMANTICIZER:语义体集合,语义体是对构件功能和属性的抽象和描述;INTERFACE:接口体集合,接口体Ã收稿日期:2000-10-09;修改日期:

6、2001-07-30作者简介:贾育(1966－),男,安徽合肥人,博士生,助理研究员,主要研究领域为软件工程,人工智能;顾毓清(1940－),男,江苏苏州人,研究员,博士生导师,主要研究领域为软件工程.312JournalofSoftware软件学报2002,13(2)是描述构件的通信接口规范和语法约束;IMPLEMENTATION:实现体集合,实现体是满足接口规范和语义描述的实例.以上三者之间,以语义体为主导,以接口体为条件,以实现体为目的,形成既逻辑统一,又物理独立的关系.接口体沿用CORBA等工业构件接口技术,语义体详细说明如下.定义1.2(构件语义体,Semantic

7、izer).构件的语义指构件的含义和使用方法,是构件可复用价值的决定因素;构件语义体包括定义空间、领域空间和语境空间3个组成部分.[Ω,Ω,Ω]defdomconSemanticizer==Ωdef×Ωdom×Ωcom这里,Ωdef:定义空间,表示构件语义的特征及其关系的集合;Ωdom:领域空间,表示领域知识的特征及其关系的集合;Ωcon:语境空间,表示语义约束的特征条件及其关系的集合.2构件语义体又称dc语义模型,它是用领域空间描述构件的领域知识语义网络,以定义空间表示构件的语义内涵,将构件的创建、检