基于xml技术的软件构件表示与检索

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计算机系统应用　２００７年第１Ｏ期　

基于ｘｍ　ｌ技术的软件构件表示与检索　

Ｘｍｌ—ｂａｓｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉＯｎ　ａｎｄ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　

孙念民　李万龙　郑山红　赵辉　（长春工业大学长春１３００２１）　

摘要：软件构件库作为构件复用的基础物质仓库，扮演了极为重要的角色，而可复用构件的表示、分类、检索是构　

件库的关键。本文在构件库系统的构件分类与描述方案的选择设计中，分析了构件的刻面分类方法，提出采用　

ｘＭＬ技术实现构件的刻面描述方案，并从技术实现、发展演化等方面对该方案作了较详细的分析，之后参照国内　

外相关学术成果，结合ｘＭＬ技术特点，给出了具体的刻面设计及描述实现，从而建立起软件构件库系统的构件数　

据模型。　

关键词：可复用构件构件库分类刻面　

１　引言　

提高软件的生产效率和质量，软件复用是一条切　

实可行的途径。近年来，由于得到了面向对象等新技　

术的支持，软件构件复用技术已成为当前软件复用研　

究的焦点。基于构件的软件开发（ｃＢｓＤ）将软件开发　

的重点由原来的软件编程转移为利用已有构件组合集　

２构件的刻面分类方法　

刻面分类方法将关键词（术语）置于特定的语境　

中，从而避免了关键词的杂乱无章，而且它通过从特定　

的反映构件本质特性的视角（刻面）来观察要分类的　

项，从而出现了更加精确和准确的分类。多数专为构　

件的检索而设计的工具都采用了这种方法，北大西洋　

公约组织（ＮＡＴＯ）标准推荐在构件库中采用刻面分类　

模式（Ｆａｃｅｔｅｄ　Ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ），对构件的分类　

成新的软件系统。构件库理论研究的重点是构件的分　

类与检索，即研究构件分类策略、组织模式、检索手段　

和构件相似性分析。　

在可复用构件库中存储、查询、获取构件是复用技　

术的关键技术之一。尽管可复用对象复用的前景十　

分乐观，但不得不面对分类、存储、获取可复用构件的　

问题。只有合适的分类方法才能更好地满足检索的需　

要，而检索是分类的目的。可复用构件的分类应该满　

使用一组｛刻面，刻面术语｝对，也称为描述符。每个　

刻面中有一组术语，术语间由于有一般特殊关系和同　

义词关系而形成结构化的术语空间。构件的描述术语　

仅限在给定的刻面之中选取，在术语空间中游历可以　

帮助复用者理解相关领域。　

足下面的标准［１］：　

（１）可以容纳不断扩大的构件集合，这是大部分　

３　ｘｍＩ技术在软件构件的分类与检　

索中的应用　

３．１　ｘｍｌ技术简介　

软件组织的特点之一；　

（２）支持寻找相似构件的能力，而不是精确匹配；　

（３）支持跨领域寻找功能等同构件的能力：　

（４）准确并且有较强的描述能力：　

（５）易于维护，即增加、删除、更新分类的结构和　

词汇不需要对构件重新分类：　

ＸＭＬ是Ｗ３Ｃ［２］（Ｗｏｒｌｄ　Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）　

推荐的一种可置标语言，它的设计动机是在网络上规　

范化文档传输，它在本质上与程序设计语言一样，是具　

有严格语法定义的形式语言，但较一般的形式语言简　

（６）对于管理人员和用户来说都易于使用；　

（７）服从自动化的过程。　

捷和通用。与ＨＴＭＬ一样，ｘＭＬ也源自ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄ－　

ａｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ），它保留了ＳＧＭＬ　

８０％的功能，使复杂程度降低了２０％［３］，尽管如此，　

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ＸＭＬ却有着ＨＴＭＬ语言所欠缺的巨大伸缩性与灵活　

性。ＸＭＬ不再像ＨＴＭＬ一样有着一成不变的格式。　

环境才能得到复用，同时作为扩展，在软件子刻面中增　

设“Ｏｔｈｅｒ”元素，用于记录附带信息，如构件依赖关系　

等等。　

ＸＭＬ实际上是一种定义语言，即使用者可以定义无穷　

无尽的标记来描述文件中的任何数据元素，从而突破　

“应用领域”刻面是该构件可能被使用到的应用　

领域（及其子领域）的名称。这里的领域，指共享某种　

功能性的系统或应用程序的集合。构件库中任何构件　

都有一个适用的领域，一般的通用构件适用领域为通　

了ＨＴＭＬ固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富　

更复杂并组成一个完整的信息体系。ＸＭＬ主要的优点　

有：良好的可扩展性；严格的语法要求；内容与形式分　

离；不同系统间方便的信息传输（通用数据交换格　用，根据实际应用情况，指定为枚举值：通用、商业、科　

式）；较好的保质性。　

３．２应用ｘｒｎｌ技术对构件的表示　

参照ＮＡＴＯ关于可复用构件的开发、可复用构件　

库的管理指导标准，以及ＲＥＢＯＯＴ环境，结合国内青乌　

系统的构件刻面分类描述方法，考虑到构件技术向多　

层次、简化安装的方向发展以及系统需求向工Ｉｎｔｅｒ・　

ｎｅｔ、动态演变、管理自动化等方面的发展趋势，结合　

ＸＭＬ语言自身的特点，系统设计了如下刻面与子刻面。　

（１）构件形态：表示形式，种类，在开发中的抽象　

层次：　

（２）应用环境：硬件环境，软件环境；　

（３）应用领域应用领域，备注；　

（４）实现功能　功能分类，功能描述，关键词族，接　

口族：　

（５）文件属性：文件名，文件大小，制作日期，版　

本，作者。　

在这些刻面中：　

“构件形态”刻面是指构件的形式和状态等集合。　

其中，“表示形式”元素是用来描述构件内容的语言形　

式或媒体，构件库中任何构件都以一定的形式存在，因　

而必然有其外在的表现形式。根据实际应用情况，将　

其术语空间指定为枚举值：ＤＬＬ．ＥＸＥ，源码、图形、其它；　

“种类”元素是指定构件成为最终产品时的应用种类，　

根据实际应用情况，指定为枚举值：ｃＯＭ／ｃＯＭ＋，Ａｃ—　

ｔｉｖｅＸ（ＯＣＸ）、．ＮＥＴ，ｖＣＬ／ＣＬ）（，ＪａｖａＢｅａｎ，ＣＯＲＢＡ，　

ＣｌａｓｓＬｉｂｒａｒｙ，Ｏｔｈｅｒｓ；“在开发中的抽象层次”元素是构　

件相对于软件开发过程阶段的抽象层次。根据实际应　

用情况，指定枚举值为：分析、设计、编码、测试其他。　

“应用环境”刻面是使用（包括理解／组装／修改）　

该构件时必须提供的硬件和软件平台。如所需的特定　

的硬件环境、操作系统、数据库平台、网络环境和编译　

系统等。构件库中任何构件都必须依赖于一定的使用　

学、人文、政府、财政、制造、航天、保健、法律、传媒、银　

行、办公、运输、安全、其它等等；“备注”元素可以说明　

一

些附带情况。　

“实现功能”刻面是该构件在原有或可能的软件　

系统中所提供的软件功能集。构件库中任何构件都必　

须提供一种或多种功能。根据具体情况，其“功能分　

类”元素指定为枚举值：图形图像、网络通信、数学、数　

据库、用户界面、系统、驱动程序、适配器、容器、业务逻　

辑、协调任务、代理程序、协作、字处理、文件操作、其他　

等等；“功能描述”元素则提供文字性的描述，也为将　

来语言的智能分析提供一种扩展；“关键词族”、“接口　

族”子刻面是功能描述信息中重要的部分，根据实际情　

况，允许多个关键词和接口。　

“文件属性”刻面是构件的实际提交载体属性，可　

以将需要的文件（如：构件实体、使用说明、帮助文件、　

ＩＤＬ文件等）打包提交，因此其文件名不依赖构件名；对　

作者信息描述便于构件信息的反馈、更新及使用者与　

作者的交流等，故对作者信息有较详细的描述。　

以上五个刻面彼此间相互隔离，而且比较充分地　

体现了构件与复用相关的特性，能较好的适应构件库　

今后的发展。四个刻面与其子刻面，分别对应ＸＭＬ文　

件的元素和子元素。同时，设计中尽可能多的对元素　

术语指定枚举值（并在具体实现的系统界面中指定下　

拉列表选择），在一定程度上减少了软件术语差异产生　

的影响。　

３．３基于ＸＭＬ的构件描述文档的树形表示　

ＤＯＭ（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｍｏｄｅｌ，文档对象模型）是　

一

种处理ＸＭＬ文档的好方法，它是通过在内存中构造　

ＸＭＬ文档的树形表示模型来处理ＸＭＬ文档的。在此　

模型中，每个独立的数据项被视为一个节点［ｎｏｄｅ），　

所有的子元素或其中的文本被称为子节点。ＸＭＬ文档　

中的元素、元素属性、文本等都是此模型的一个节点。　

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ＸＭＬ文件数据结构的定义与校验采用ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ。　

＜！一一构件相对于软件开发过程阶段的抽象层次一　

一

我们可以用以下带文档类型定义的ＸＭＬ文档（Ｃｏｍ—　

ｏｎｅｎｔｐ．ｘｍ１）简要地来定义构件的结构：　

＜？ｘｍｌ　ｖｅｒｓｉｏｎ＝。１．０。ｅｎｃｏｄｉｎｇ＝。ｇｂ２３１２。？＞　

＜Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｘｍｌｎｓ：ｘｓｉ＝。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｇ／　

２００１ＸＭＬＳｃｈｅｍａ一一ｉｎｓｔａｎｃｅ。　

ｘｓｉ：ｎｏＮａｍｅｓｐａｃｅＳｃｈｅｍａＬｏｃａｔｉｏｎ＝。Ｆ：＼Ｍｙ　Ｐｒｏｇｒａｍｓ　

＞　

＜ＬｅｖｅｌＯｆＡｂｓｔｒａｄｉｏｎ＞Ｃｏｄｉｎｇ　

＜／ＬｅｖｅｌＯｆＡｂｓｔｒａｄｉｏｎ＞　

＜！一一用来描述构件内容的语言形式或媒体一一　

＞　

＜Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ＞Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋．ＮＥＴ　ｕｓｉｎｇ　１＾ｒｒＬ　

Ｖｖ，￣ＡＬ＼Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．ｘｓｄ。＞＜Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ＞　

＜！一一构件的名称一一＞　

＜Ｎａｍｅ＞Ｔｅｘｔ－ｔｏ－Ｓｐｅｅｃｈ＜／Ｎａｍｅ＞　

＜Ｊ一一制作或提供该构件的单位或个人的名　

称，以及联络地址等相关信息一一＞　

＜Ａｕｔｈｏｒ＞　

＜Ｎａｍｅ＞Ｒｏｄｎｅｙ　Ｗｈ计ｅ＜／Ｎａｍｅ＞　

＜Ｅｍａｉｌ＞ｒｄｗｈ计ｅＬｍｓｎ．ｃｏｍ＜／Ｅｍａｉｌ＞　

＜／Ａｕｔｈｏｒ＞　

＜！一一构件的制作日期一一＞　

＜ＢｕｌｌｄＤａｔｅ＞２００６—１０—０５＜／ＢｕｉｌｄＤａｔｅ＞　

＜！一一构件的入库日期一一＞　

＜ＡｄｏｐｔｅｄＤａｔｅ＞２００７—０２—１２＜／ＡｄｏｐｔｅｄＤａｔｅ＞　

＜！一一构件的版本号一一＞　

＜Ｖｅｒｓｉｏｎ＞１．０＜／Ｖｅｍｉｏｎ＞　

＜！一一使用（包括理解／组装／修改）构件时必须提　

供的硬件和软件平台一一＞　

＜ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＞　

＜ＨａｒｄｗａｒｅＰｌｔａｆｏｒｍ＞ＩｎｔｅＩ　Ｘ８６　

＜／ＨａｒｄｗａｒｅＰｌｔａｆｏｒｍ＞　

＜ＳｏｆｔｗａｒｅＰｌｔａｆｏｒｍ＞Ｗｉｎｄｏｗｓ　２∞０　

＜／ＳｏｆｔｗａｒｅＰｌａｌｆｏｒｍ＞　

＜ＳｏｆｔｗａｒｅＰｌｔａｆｏｒｍ＞Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＸＰ　

＜／ＳｏｆｔｗａｒｅＰｌａｆｆｏｒｍ＞　

＜／ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＞　

＜！一一构件原来或可能被使用到的应用领域（及其　

子领域）的名称一一＞　

＜ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＤｏｍａｉｎ＞ＣＡＩ＜／ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＤｏｍａｉｎ＞　

＜！一一构件在原有或可能的软件系统中所提供的　

软件功能集一一＞　

＜Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ＞　

Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｓｉｍｐｌｅ　ｔｅｘｔ　ｔｏ　ｓｐｅｅｃｈ　

＜／Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ＞　

＜／Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ＞　

＜Ｓｉｚｅ　ｕｎｉｔ＝。ｍｅｇａｂｙｔｅｓ。＞３．２＜／Ｓｉｚｅ＞　

＜ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｏｏｌ＞Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋．ＮＥＴ　

＜／ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｏｏｌ＞　

＜ＦｉｌｅＰｒｏｐｅｒｌｙ＞　

＜ＦｉｌｅＮａｍｅ＞Ｇｒａｎｔ＜／ＲｌｅＮａｍｅ＞　

＜ＲｌｅＳｉｚｅ　ｕｎｉｔ＝。ＭＢ。＞２０＜／ＲｌｅＳｉｚｅ＞　

＜／ＲｌｅＰｒｏｐｅｒｌｙ＞　

＜／Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ＞　

＜／Ｄｏｃｕｍｅｎｔ＞　

３．４．ＮＥＴ中实现基于ＸＭＬ的构件检索　

ＸＰａｔｈ（ＸＭＬ　Ｐａｔｈ　Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＸＭＬ路径查询语　

言）提供了简单的语法来方便地选取ＸＭＬ文档中的节　

点。利用ＸＰａｔｈ，我们可以指定类似目录的路径，以及　

依照路径设定条件来获取内容节点。目前）（ＳＬＴ．ＸＭＬ　

ＤＯＭ和ＸＰｏｉｎｔｅｒ都支持ＸＰａｔｈ规范。ＸＰａｔｈ查询是以　

位置路径（Ｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｐａｔｈ）表达式来指定的。利用位置　

路径我们可以选择一组与内容节点相关的节点。　

大致流程如下：　

（１）载入ＸＭＬ构件信息文档　

为了便于利用ＸＰａｔｈ来查询构件信息文档，我们　

可以利用ＸＰａｔｈＤｏｃｕｍｅｎｔ来载入ＸＭＬ文档，示例代码　

如下：　

Ｄｉｍ　Ｄｏｃ　Ａｓ　Ｎｅｗ　

ＸｐａｔｈＤｏｃｕｍｅｎｔ（Ｓｅｒｖｅｒ．ＭａｐＰａｔｈ（。Ｃｏｍｐｏ—　

ｎｅｎｔ．ｘｍｌ“））　

（２）验证ＸＭＬ构件信息文档　

载入ＸＭＬ构件信息文档之后，我们可以对其进行　

合法性验证，这一步是利用ＸＭＬＵａｌｉｄａｔｉｎｇＲｅａｄｅ来提　

供的合法性检查功能，合法性检查通过则执行第３步。　

（３）检索ＸＭＬ构件信息文档　

ＸＭＬ构件信息文档验证通过之后，我们就可以开　

始检索构件信息了，检索构件信息主要是利用ＸＰａｔｈ—　

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Ｎａｖｉｇａｔｏｒ，ＸｐａｔｈＮｏｄｅｌｔｅｒａｔｏｒ这两个类，检索时我们可　象透过ＳＱＬ数据适配器对ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ数据库进行操　

以利用ＸＰａｔｈ查询表达式提供的强大查询功能，示例　作。　

代码如下：　

Ｄｉｍ　ｍｙＮａｖ　Ａｓ　ＸｐａｔｈＮａｖｉｇａｔｏｒ　

４结束语　

ｍｙＮａｖ＝Ｄｏｃ．ＣｒｅａｔｅＮａｖｉｇａｔｏｒ（）　

软件复用技术将促进软件产业的变革，使软件产　

Ｄｉｍ　ｍｙｌｆｅｒ　Ａｓ　ＸｐａｔｈＮｏｄｅｌｔｅｒａｔｏｒ　

业真正走上工程化、工业化的发展轨道。软件复用将　

ｍｙＮｅｒ＝ｍｙＮａｖ．Ｓｅｌｅｃｔ（“／Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ／Ｎａｍｅ“）　

造成软件产业的合理分工，专业化的构件生产将成为　

Ｗｈｉｌｅ（ｍｙＮｅｒ．ＭｏｖｅＮｅｘｔ（））　

独立的产业而存在，软件系统的开发将由软件系统集　

ｌ　ｓｔＮａｍｅ１．Ｉｔｅｍｓ．Ａｄｄ（ｍｙ№ｒ．Ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｖａｌｕｅ）　

成商通过购买商用构件，集成组装而成。　

Ｅｎｄ　Ｗｈｉｌｅ　

（４）将检索得到的构件信息定制输出　

参考文献　

我们还可以根据需要将检索得到的信息定制输　

１　Ｐｒｉｅｔｏ—Ｄｉａｚ．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ　Ｆａｃｅｔｅｄ　Ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ　

出，要实现构件检索信息的定制输出我们主要是利用　

ｆｏｒ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｒｅｕｓｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＡＣ．Ｍ，１９９１：　

ＸｓｌＴｒａｎｓｆｏｒｍ类和ＸｍｌＴｅｘｔＷｄｔｅｒ这两个类。利用Ｘｍｌ－　

８８　９７．　

ＴｅｘｔＷｒｉｔｅｒ类我们可以将构件检索信息保存为ＸＭＬ文　

２　Ｗ３Ｃ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｇｌ　

档，接着还必须根据定制输出的要求编写相应的ＸＳＬ　

３　ＸＭＬ中国论坛．ＸＭＬ实用进阶教程［Ｍ］，北京：清华　

文档，最后就可以使用ＸｓｌＴｒａｎｓｆｏｒｍ类将ＸＭＬ构件检　

大学出版社．２００１：２１—２５．　

索信息文档转换成预想的格式。若要实现ＸＭＬ构件　

４杨芙清，软件复用及相关技术［Ｊ］，计算机科学，　

信息文档与ＳＯＬ　Ｓｅｒｖｅｒ数据库的数据互换，我们可以　

１９９９，２６（５）：１—４．　

利用ＡＤＯ．ＮＥＴ提供的ＤａｔａＳｅｔ数据集对象，ＤａｔａＳｅｔ对　

（上接第９３页）　

而有实用价值的研究领域，目前该技术已经广泛应用　

参考文献　

于社会生活的各个领域。本文分析了ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　２００５　

１　Ｒｉｃｋ　Ｄｏｂｓｏｎ，Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ　ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　２００５　Ｅｘｐｒｅｓｓ　Ｄａ—　

数据挖掘平台及其数据挖掘功能，利用数据挖掘技术　

ｔａｂａｓｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｐｒｅｓｓ．ｃｏｍ，　

可对石油储运数据进行更深层次的分析。ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　

２００６．　

２００５所用算法除了分析服务中自带的多种算法外，还　

２刘翔，数据仓库与数据挖掘技术［Ｍ］，上海：上海交　

能够根据挖掘的情况输入具有针对性的算法，但是数　

通大学出版社。２００５　２８—３３．　

据挖掘的任何一种算法都不是万能的，针对不同的问　

３朱建平，数据挖掘的统计方法与实践［Ｍ］，北京：中　

题应采用不同的方法去解决。数据挖掘的实现是一个　

国统计出版社．２００５．６　１—９．　

复杂的过程，数据挖掘工具能够嵌入整个过程中，可以　

４张水平，ＳＯＬ　ｓｅｒｖｅｒ数据库应用技术［Ｍ］，西安：西　

实时运行，且结果可以传递给集成、分析或报告过程，　

北工业大学出版社，２ｏ０５．４　１—３．　

可以通过简单灵活的方式向组织中的任何人提供分析　

５刘芝怡、常睿，数据挖掘在５ＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　２００５中的应　

及预测结果。　

用［Ｊ］，电脑知识与技术，２００６（６）１５６—１５７．