2.4.5. Компонентна алгебра

Алгебра включає зовнішню та внутрішню. Остання містить операції щодо трансформації вихідного коду компоненту: рефакторингом для змінювання внутрішній структури КПВ, інтерфейсу зі збереженням його поведінки; реінженерії, як апарату еволюції КПВ шляхом внесення деяких змін в КПВ у зв’язку з уточненням деякої функції КПВ для їх змінювання в ПС; реверсної інженерії шляхом встановлення первісної структури КПВ у МП і реконструювання її (перепрограмування) до умов нового середовища. Трансформація може торкатися зміни функціональності та поведінки компонентів у інтерфейсах і реалізаціях, а також зміни не функціональних змін (тобто вимог до захисту, безпеки, характеристик якості тощо).

Внутрішня компонентна алгебра має вигляд:

j = {CSet, CESet, W₂},

де W₂ = {Оrefac, OReing , ORever } – сукупність операцій еволюції компонентів:

О_refac = {AddOIm, AddNIm, ReplIm, AddIn} – рефакторінгу,

O_reing= {rewrite, restruc, adop, supp, conver } – реінженерії,

O_Rever= {visual, metric, restruc, design, rewrite} – реверсної інженерії.

Внутрішня алгебра рефакторінгу компонентів

^rf = (CSet, Refac),

де CSet = {C_n} – множина компонентів, модель кожного з яких наведена виразом (3),

Refac = {AddOIm, AddNIm, ReplIm, AddIn} – сукупність операцій рефакторінгу:

– операція AddOIm є додаванням нової реалізації для існуючого інтерфейсу:

NewC = AddOIm(OldC, NewCIm^s, NewCInO^s) і має семантику: NewCIn = OldCInÈNewCInO^s (додаються нові вихідні інтерфейси для нової реалізації), NewCIm = OldCImÈ{NewCIm^s} (додається нова реалізація), $OldCIn^t Î OldCInI [Pr(OldCIn^t) Í NewCIm^s] (для реалізації, що додається, існує вхідний інтерфейс з відповідною функціональністю). Операція є асоціативною та комутативною. Умова цілісності компонента (3) зберігається.

– операція AddNIm є додаванням нової реалізації, вхідний інтерфейс для якої не входить до складу множини інтерфейсів компонента:

NewC = AddNIm(OldC,NewCIm^s,NewCInO^s) і має семантику: NewCIn = OldCInÈNewCInO^s (додаються нові вихідні інтерфейси для нової реалізації), NewCIm = OldCIm È {NewCIm^s} (додається нова реалізація). Операція є асоціативною та комутативною. Умова цілісності компонента зберігається.

– операція ReplIm як заміщення існуючої реалізації новою без зміни вхідного інтерфейсу: NewC=ReplIm(OldC, NewCIm^s, NewCInO^s, OldCIm^r, OldCInO^r) і має семантику: NewCIn=OldCInÈ {NewCInO^s}\{OldCInO^r}, тобто додаються вихідні інтерфейси для нової реалізації і видаляються вихідні інтерфейси старої реалізації), NewIm = OldIml È {NewCIm^s}\{OldCIm^r} – додається нова реалізація і видаляється стара. Умовою виконання операції є незмінність функціональності усіх інтерфейсів, що пов’язані зі старою реалізацією, після заміщення її новою

" OldCIn^tÎOldCInI [(Pr(OldCIn^t)ÍOldCIm^r)=> (Pr(OldCIn^t)ÍNewCIm^s)] 

$ OldCIm^jÎ(OldCIm\{OldCIm^r})[Pr(OldCIn^t) ÍOldCIm^j].

Лема 1. Операція заміщення існуючої реалізації новою з визначеними вище умовою та семантикою зберігає цілісність компонента.

Операція AddIn є додаванням нового вхідного інтерфейсу для існуючої реалізації:

NewC = AddIn(OldC, NewCInI^q)і має семантику: NewCIn = OldCIn È {NewCInI^q} (додається новий вхідний інтерфейс), $OldCIm^sÎ OldCIm [Pr(NewCInI^q)ÍOldCIm^s] (для нового інтерфейсу існує реалізація з відповідною функціональністю).

Лема 2. Операція додавання нового вхідного інтерфейсу для існуючої реалізації з визначеними вище умовою та семантикою зберігає цілісність компонента.

Наведені операції є базовими для більш складних ПС. Наприклад, додавання реалізації разом з вхідним інтерфейсом визначаються наступною суперпозицією:

NewC = AddIn(AddNIm(OldC, NewCIm^s, NewCInO^s), NewCInI^q).

Сформульовано та доведено наступну теорему.

Теорема 10. Алгебра рефакторінгу компонентів ^rf = (CSet, Refac) є повна та незаперечна.

Поповнення компонентної алгебри. Компонентна алгебра рефакторінгу поповнено моделями реінжинірингу та реверсної інженерії, у зв’язку з тим, що змінювання компонентів може бути трансформаційним способом.

Модель реінжинірингу компонентів М_Re = (CSet, Re),

де Re (Reeng) – операція ре інженерії, яка будується лише за умови порушення цілісності подання компонентів. Ця операція видаляє з компонента існуючий інтерфейс або змінюють його сигнатуру. Це порушує умову цілісності, бо інші компоненти, які звертаються до нього, не зможуть мати доступу до необхідної функціональності. При зміні сигнатури вхідного інтерфейсу необхідна одночасна зміна інших компонентів, в яких існують звернення до методів цього інтерфейсу.

Модель реверсної інженерії М_Rev = (CSet, Rev),

де Rev (Revers ) – операція реверсної інженерії і Re  Rev. Особливість множини Rev є – необмеженість кількості операцій та їх класифікацією. Наприклад, зміни якісних характеристик компонентів можуть виконуватись довільним способом і відповідні операції складають сукупність операцій для зміни певного показника якості (за класифікаційною ознакою в множини Rev).

Таким чином, алгебра  ^rf та моделі М_Re і М_Rev складають формальний апарат внутрішній алгебри щодо моделей і методів еволюції компонентів.

Модель ПС в межах компонентного середовища подамо виразом

CP = (CE, Cont, CO),

де CE – компонентне середовище,

Cont – множина контрактів для компонентів, що входять до складу CE,

CO – підмножина компонентів з CE, що включають реалізації і звертаються до інших компонентів за допомогою своїх вихідних інтерфейсів. Ці компоненти є початковими для CP, наприклад, до їх складу входять компоненти, що безпосередньо взаємодіють з кінцевим користувачем і звертаються до основної функціональності програми з метою виконання певних запитів.

Умова цілісності СР полягає в існуванні для кожного компонента C₁ з CE, що має вихідний інтерфейс CInO₁ⁱ, компонента C₂ з відповідним вхідним інтерфейсом CInI₂^m і контракт Cont₁₂^im = (CInO₁ⁱ, CInI₂^m, IMap₁₂^im) входить до складу множини Cont.

Для певної компонентної моделі компонентна конфігурація складається з двох компонентів і для другого з них може додаватися реалізація і вхідний інтерфейс за наступним виразом:

CE = C₁Å AddIn(AddNIm(C₂, NewCIm^s, NewCInO^s), NewCInI^q) Å FW.