摘 要： 構件化軟件的設計集中于軟件體系結構設計，其最主要的特征在于目標系統由大量可復用構件組成，這就要求在設計階段應當設計出滿足需求的軟件體系結構。以一個門診部信息管理系統軟件架構為例，介紹了面向構件的軟件架構方法，并對系統架構選型進行分析，提出了本系統的軟件架構，為基于構件技術的系統實現提供良好的依據。
關鍵詞： 構件； 軟件架構； 三層體系結構
自從構件技術提出以來，如何有效地劃分構件、進行最大化的軟件復用成為研究的熱點。構件化軟件的最主要特征[1]在于目標系統由大量可復用構件組成，從系統化構件復用過程來看，傳統軟件開發方法中的詳細設計被劃分到了構件制作階段，與基于構件開發目標系統屬于相對獨立的不同階段。構件化軟件的設計是傳統軟件開發方法中的總體設計或高層設計，要求設計階段就應設計出滿足需求的軟件體系結構。
1 面向構件的軟件架構
軟件架構[2]是指某個軟件或計算機系統的軟件架構,即組成該系統的一個或多個結構,構成軟件的各個部分，形成該構件的外部可見屬性及相互間的關系。基于構件的軟件架構，更加強調構件的概念，架構時考慮兩個方面：(1)與軟件基礎設施有關，(2)與構件在基礎設施上的操作有關。基于這兩方面的考慮，通常在架構時考慮技術架構和應用架構兩個方面。
1.1技術架構
技術架構[3]定義了技術環境和軟件基礎設施，是支持組織以實現運作（非功能）需求（尤其是組織的應用程序和信息體系結構）的硬件和軟件基礎設施的體系結構。它描述了所使用的技術的結構和內部關系，以及這些技術如何支持組織的運作需求。
技術架構包括技術環境和技術基礎設施兩個部分。技術環境解決不同軟硬件平臺之間的差異性問題。技術基礎設施包括在應用中可以被標準化的部分。標準化使得通用代碼從面向業務的構件中移出，放到一個獨立的可復用的軟件基礎設施中。軟件基礎設施可以通過預先構建的構件框架的方式提供，它處理構件行為中已經標準化的方面。
1.2 應用架構
應用架構[3]包括了構件開發者和組裝者面臨的架構問題。是自服務的體系結構，用于支持和實現這樣的業務需求，包括該業務與其他應用程序之間的接口。它描述了應用程序的結構以及該結構如何實現組織的功能需求。圖1所示為面向構件的軟件構架模型[4]。
2 典型系統架構分析
以一個門診部信息管理系統為例，對基于構件技術的系統架構進行分析。
2.1 架構選型
根據需求分析過程中得到的用例模型，進行了如下選型過程[5]：
(1) 選擇套裝軟件還是自行開發
先考慮了市場上套裝軟件的產品，希望借助成熟的產品加快實施進度，確保軟件的質量和穩定性。但是通過考察，發現套裝軟件存在以下問題：
①從功能角度分析：市面上現有的系統雖然提供了豐富且強大的功能，但與本系統的需求交集只占了大約60%，此部分之外的需求需要花費很大的代價定制，而軟件中約有50%的特性是本系統所不需要的。
②從實施周期角度分析：由于客戶化的內容比較多，包括前期的需求映射和套裝軟件的模型調整，要完成實施，經過評估需要2年左右的時間，超出了用戶的預期。
③從成本角度分析：套裝軟件相對比較昂貴，另外需要購買相應的咨詢、實施服務，這樣使得成本更大。
④從擴展性角度分析：套裝軟件集成了一套強大的模型，通過模型的配置，基本上可以滿足業務上的變化，但是在條件不能滿足的情況下,由于系統實現非常復雜，采用的技術手段包含了很多自由的標準，難于進行二次開發，不利于移植和維護。
基于以上的分析，選擇了自行開發軟件。
(2) 技術平臺的選擇
所謂“平臺”就是能夠獨立運行并自主存在，為其所支撐的上層系統和應用提供運行所依賴的環境。
技術平臺是一套完整的、嚴密的服務于研制應用的軟件產品及相關文件。真正的技術平臺應該是選擇合適的技術體系(如J2EE、.NET等)，技術架構(一組設計模式如MVC的集合),充分發揮技術體系及技術架構的優勢，能夠大大提高應用軟件開發速度，指導并規范應用軟件分析、設計、編碼、測試、部署各階段工作，提煉用戶真正需求，提高代碼正確性、可讀性、可維護性、可擴展性、伸縮性等軟件工具。優秀的技術平臺還包括一套高效的底層通用的代碼，甚至還包括代碼生成器、代碼安全漏洞檢查工具等。
2.2 三層軟件架構
在總結基于構件的軟件架構方法和進行架構選型分析后，在本系統中引入三層結構的設計思想，采用構件化的開發方法，將系統業務邏輯封裝在應用服務器上，客戶端應用程序自動從應用服務器上下載和更新業務邏輯，達到“應用邏輯與程序代碼分離，數據與應用分離，應用與流程分離”，最大化地支持業務的靈活開展。圖2所示為系統軟件架構。
系統采用三層體系結構設計。所謂三層體系結構[6]，即用戶層、應用層和數據庫服務器。用戶層主要指用戶界面，要求盡可能地簡單，使最終用戶不需要進行任何培訓就能方便地訪問信息；第二層是應用服務器，也就是常說的中間層，即組件層，所有的應用系統、應用邏輯、控制都在這一層，系統的復雜性也主要體現在應用層；最后的數據存儲層中，數據庫服務器存儲大量的數據信息和數據邏輯，所有與數據有關的安全、完整性控制、數據的一致性、并發操作等都是在第三層完成。
在系統中，用戶層采用Delphi7編制，為最終用戶提供操作界面。用戶在操作界面上可以輸入信息，顯示查詢結果。具有操作簡單，信息顯示方式多樣等特點。
業務邏輯層也采用Delphi7編制。這一層是整個系統的關鍵，系統每個功能的具體實現算法，各服務構件均在本層實現。
數據庫服務器為Windows2003 Server+SQL Server2000模式。在數據庫服務器上通過大量使用視圖、觸發器和存儲過程實現數據的完整性控制、數據的一致性和并發操作。
采用三層體系結構設計可以有效降低開發和維護成本，簡化管理，可適應不斷變化的業務需求，有效提高系統安全性。這樣的好處顯而易見：
(1)由于數據訪問是通過中間層進行的，因此客戶端不再與數據庫直接建立數據連接。即建立在數據庫服務器上的連接數量將大大減少；
(2)可維護性得以提高。因為業務規則、合法性校驗存在于中間層，因此當業務規則發生改變時，只需更改中間層服務器上的某個組件（如某個DLL文件），而客戶端應用程序不需做任何處理，有些時候，甚至不必修改中間層組件，只需要修改數據庫中的某個存儲過程就可以了；
(3)良好的可重用性；
(4)事務處理更加靈活，可以在數據庫端、組件層、MTS（或COM+）管理器中進行事務處理。
本文以一個門診部信息管理系統軟件架構為例，分析研究了基于構件技術的系統軟件架構，為下一步系統設計與實現提供了重要依據。與傳統軟件開發方法按照設計進行編程以實現目標系統不同，構件化軟件的基本功能單元已經以可復用構件的方式實現，所以按照設計好的軟件架構來復用構件，如何盡可能充分、正確、有效地復用軟件框架，成為了下一步構件化軟件實現的主要工作之一。
參考文獻
[1] 軟件構件技術概述[EB/OL]．http://dev.csdn.net/develop/article/13/13254.html.2007.
[2] Len Bass.軟件架構實踐[M].車立紅,譯.北京:清華大學出版社,2004.
[3] BROWN A W著.大規模基于構件的軟件開發[M].趙文耘,張志，譯.北京機械工業出版社,2003.
[4] Katharine Whitehead 著.基于組件的開發[M].王海鵬譯.北京:人民郵電出版社,2003.
[5] 黃柳青,王滿紅.構件中國[M].北京:清華大學出版社,2006.
[6] 閻宏.軟件的架構與設計模式[EB/OL].http://soft.yesky.com/lesson/495/2012495.shtml.2005.