0引言

　　近年來(lái)人們從傳統(tǒng)工業(yè)和計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展的成功模式中獲得啟發(fā)，逐漸認(rèn)識(shí)到要真正解決軟件危機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟件的工業(yè)化生產(chǎn)是唯一可行的途徑。它們的成功均是采用了標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件(Component )生產(chǎn)以及基于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的產(chǎn)品生產(chǎn)模式。這種構(gòu)件復(fù)用的思想應(yīng)用到軟件開(kāi)發(fā)中，被稱(chēng)為軟件重用(Software Reuse)。

　　軟件重用是指在兩次或多次不同的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中重復(fù)使用相同或相近軟件元素的過(guò)程。軟件元素包括程序代碼、測(cè)試用例、設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)過(guò)程、需求分析文檔甚至領(lǐng)域知識(shí)?；?qū)⑦@些可重用元素稱(chēng)為軟構(gòu)件(Software Component )，或簡(jiǎn)稱(chēng)為構(gòu)件。由于軟構(gòu)件大都經(jīng)過(guò)了質(zhì)量認(rèn)證，并且經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的檢驗(yàn)，所以使用軟構(gòu)件元素開(kāi)發(fā)的軟件具有良好的軟件質(zhì)量。由于大量軟構(gòu)件的存在以及能夠方便快捷地通過(guò)查詢得到所需的構(gòu)件，所以軟件開(kāi)發(fā)的速度大大提升，開(kāi)發(fā)成本得到了有效控制。開(kāi)發(fā)人員在獲得所需構(gòu)件后，所要做的工作只是根據(jù)需求分析和設(shè)計(jì)階段得到的軟件架構(gòu)模式(也可認(rèn)為是一種軟構(gòu)件)，將構(gòu)件按需要組裝在一起.并在必要時(shí)添加少量膠合代碼(Glue Code)使各個(gè)構(gòu)件聯(lián)合在一起工作。同時(shí)組裝后的構(gòu)件又可以作為一個(gè)粒度更大的軟構(gòu)件被保存或者重用。于是產(chǎn)生了基于構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)方法CBSD ( Component Based Software Devel-opment )。

　　不難看出在CBSD中，構(gòu)件是基礎(chǔ).重用是手段，組裝是核心。目前軟件構(gòu)件的獲取相對(duì)比較容易。一方面目前Internet上存在大量免費(fèi)的可重用構(gòu)件，另外還可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)中間件開(kāi)發(fā)商的構(gòu)件庫(kù)得到構(gòu)件。也正是由于這種獲取的方便性以及目前構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)的不完整性，給構(gòu)件組裝方法的研究以及組裝工具(環(huán)境)的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了困難。

　　我們?cè)趯?duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析后認(rèn)為，為了有效解決該組裝難題，關(guān)鍵是要從更高的層次對(duì)構(gòu)件進(jìn)行描述。必須選擇一種通用的、直觀的、準(zhǔn)確的描述語(yǔ)言，該語(yǔ)言描述應(yīng)該類(lèi)似自然語(yǔ)言(易于理解)，有較嚴(yán)格的形式化語(yǔ)法(不能出現(xiàn)二義性)，還要有豐富的語(yǔ)意。因此選擇消息序列圖MSC ( Message Sequence Chat)作為載體。從名字看，MSC是一種圖描述語(yǔ)言，實(shí)際上它具有文本描述(Textual Description)和圖形描述(Graphical Description)兩種形式。另外為T(mén)更好地完成構(gòu)件組裝，提出了組裝模式(Composition Pattern)的概念，它可以被看作是一種用MSC描述的可復(fù)用的設(shè)計(jì)模式。它的描述方式與構(gòu)件描述方式兼容，這是為了使構(gòu)件的組裝按照模式匹配的思想完成。這似乎限制了構(gòu)件復(fù)用的任意性，但另一方面任意性帶來(lái)了組裝的不兼容性。因此犧牲部分任意性來(lái)?yè)Q取組裝兼容性是一種必要的手段。隨著構(gòu)件數(shù)目以及組裝模式的增加，這種犧牲是可以忽略的。

　　1基本MSC

　　1 MSC優(yōu)點(diǎn)

　　MSC是一種描述語(yǔ)言，它主要用于描述系統(tǒng)構(gòu)件之間、系統(tǒng)構(gòu)件與環(huán)境之間的行為交互事件。MSC不僅提供了一種直觀、透明的方式，還提供了兩種描述方式:圖形描述和文本描述。其中圖形描述提供了清晰易懂的圖形元素作為系統(tǒng)中實(shí)例交互以及事件發(fā)生的描述手段。文本方式以一種類(lèi)似自然語(yǔ)言的方式進(jìn)行描述，與多數(shù)架構(gòu)描述語(yǔ)言(SDL)描述形式類(lèi)似，采用層次化描述方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述更加清晰。文本描述符主要有三類(lèi):關(guān)鍵詞、終結(jié)符和非終結(jié)符。MSC已被作為國(guó)際電話電報(bào)聯(lián)合會(huì)(International Telecommunication Union)的一種推薦使用標(biāo)準(zhǔn)。

　　基于MSC提供的這些特性使其可以用于需求描述、接口描述、仿真與檢查、測(cè)試用例描述等多個(gè)方面。另外MSC也可以連接其它描述語(yǔ)言，如SQL等。MSC直觀的圖形表示方式以及豐富的語(yǔ)法表示形式使其具有對(duì)構(gòu)件及構(gòu)件組裝(交互)描述的先天優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:

　　(1)MSC是一種圖語(yǔ)言。因此可以通過(guò)二維圖描述構(gòu)件內(nèi)部實(shí)例之間的行為交互。MSC文本描述主要目的是為了完成自動(dòng)化形式分析與實(shí)現(xiàn)工具之間的轉(zhuǎn)換。在構(gòu)件組裝環(huán)境中可以利用文本描述提供構(gòu)件間膠合代碼自動(dòng)生成工作。

　　( 2 ) MSC支持結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。一個(gè)簡(jiǎn)單的MSC描述利用高層消息序列圖(HMSC)可以被組合成一個(gè)更復(fù)雜的系統(tǒng)描述。依靠這種分解和復(fù)用機(jī)制可以很容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)遺留系統(tǒng)的構(gòu)件提取和構(gòu)件組裝的再工程。

　　( 3 ) MSC支持工程的全過(guò)程。形式化的描述和直觀的表示方式是它支持包括從領(lǐng)域分析到測(cè)試的整個(gè)工程領(lǐng)域。因此MSC可以很好地描述軟構(gòu)件元素，并且適合于整個(gè)CBSD開(kāi)發(fā)生命周期。

　　( 4 ) MSC可以被用來(lái)關(guān)聯(lián)其它描述語(yǔ)言如SDL和TTCN等。這使其具有靈活的可擴(kuò)展性和兼容性。另外MSC可以等價(jià)地轉(zhuǎn)換為有限(非有限)自動(dòng)機(jī)模型DFA(NDFA)?？梢岳米詣?dòng)機(jī)模型的多種性質(zhì)(如有限自動(dòng)機(jī)匹配、有限自動(dòng)機(jī)合并等)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與構(gòu)件模式匹配的方法。

　　1.2 MSC實(shí)例

　　一個(gè)MSC圖由一些交互實(shí)例組成，實(shí)例之間通過(guò)方法調(diào)用或消息傳遞交互。實(shí)例頭部主要由實(shí)例名(Instance Name )、實(shí)例類(lèi)型( Instance)及分解(decomposition)組成。其具體語(yǔ)法為:

　　在MSC的實(shí)例描述中用白色矩形表示。< instance axis symbol>有兩種表示形式單線和雙線形式，兩種表示沒(méi)有區(qū)別，可選擇其一。< instance end symbol>用黑色矩形表示。三種圖形連接在一起表示一個(gè)實(shí)例的生存期。加粗部分為MSC保留關(guān)鍵詞。A is followed by B表示B跟隨A發(fā)生的關(guān)系。A is attached to B表示A依附于B，這種關(guān)系是可逆的，也就是說(shuō)B也同時(shí)依附于A。大括號(hào)后加關(guān)鍵詞set表示一個(gè)集合，集合中使用的*表示可以出現(xiàn)0次或多次，類(lèi)似于通配符概念。

　　1. 3 MSC消息

　　消息是MSC中另一個(gè)重要概念。在MSC中消息表示輸人和輸出之間的關(guān)系。輸出可以來(lái)自于環(huán)境(通過(guò)門(mén))、實(shí)例或者被found表示輸出丟失或不能確定輸人點(diǎn))。輸人來(lái)自于環(huán)境(通過(guò)門(mén))、實(shí)例或者被lost(表示輸人丟失或者不能確定輸出點(diǎn))。實(shí)例間消息的交換被分成兩個(gè)部分:消息的輸出和消息的輸人。MSC文本描述使用關(guān)鍵詞before和after表示消息事件發(fā)生的順序。MSC圖形描述中，事件使用帶方向箭頭的直線表示。

　　在MSC中實(shí)際上和實(shí)際上是依附在實(shí)例線上的點(diǎn)(描述中的)。< message symbol>表示為一個(gè)帶方向的直線。is associated with為MSC保留關(guān)鍵詞，它擴(kuò)展了一個(gè)文本字符串加人中。

　　1.4 MSC事件次序

　　一個(gè)MSC中假設(shè)了一個(gè)全局時(shí)鐘，規(guī)定兩個(gè)規(guī)則:①不同實(shí)例MSC中假設(shè)輸出消息(產(chǎn)生消息)必須先于輸人消息(接收消息)產(chǎn)生;②沿著每個(gè)實(shí)例線事件從上到下依次發(fā)生。另外還規(guī)定消息圖中事件表示具有偏序關(guān)系(傳遞性、反對(duì)稱(chēng)性、不可逆性)。消息次序示例如圖1所示。

　　MSC中將一個(gè)消息的輸人和輸出分開(kāi)表示，為了加以區(qū)分將輸人消息表示成in(mi)形式，輸出消息表示成out ( mi )形式。圖1中根據(jù)規(guī)則①得到順序?yàn)閛ut( m2 )