[架构模式] 从生物学的角度对中间件和构件的思考

萧闫子

软件的不断发展和演化，逐步的将中间件和构件分离出来，近十年来面向对象技术逐步成为主流的软件开发技术，为软件复用提供了基本的技术支持。软件复用被视为解决软件危机，提高软件生产质量和效率的现实可行途径。那么如何更好的实现软件复用，我们不妨可以从我们自身这个最精密的、有智能的“机器”来借鉴一下。
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软件发展现状

软件开发是典型的知识密集型、复杂度高、开发周期长、可靠性保证难的活动。随着软件应用范围的迅速扩大，以及软件运行平台从单机到网络环境的转变，软件的规模越来越大，复杂性越来越高，这将导致软件在反映对象、开发基础、关注内容、运行方式、提交形式开销比重等方面的重要发展。从个体计算过程到群体合作过程的发展；由电子服务延伸到现代服务；从以单个软件开发为主向以集成开发为主的顺延；从以产品为中心到以服务为中心，如应用服务提供商（ASP，Application Service provider）和Web Service等都体现了软件向服务发展的趋势。已经存在大量发展运行的软件，如：金融、电信、航天等；软件应用的范围不断扩大，商务、交通、家电，已经无处不在；软件的规模与复杂性持续增加，越来越多的知识正在由软件进行显式表达；出现了大量与软件相关的标准；软件危机仍然存在；软件应用范围将继续扩大，成为信息社会的物理设施；遗留的软件仍继续发挥作用；最近一段时间，延长软件生命、维护、演化等问题同时受到了学术界和产业界的双重关注，诸如：柔性结构技术、远程维护技术、自适应技术等将受到重视。

软件的不断发展和演化，逐步的将中间件和构件分离出来，用于处理诸如：数据资源互操作的数据访问中间件、远程过程条用中间件、面向消息中间件、分布异构环境下的事务处理中间件，以及分布、异构的网络环境下的将各种对象有机结合的对象中间件。

Booch于2001年曾经说过：“管理变化性与复杂性是基于构建软件开发的动力”。在日趋复杂的网络环境中，如何将软件分布于不同的节点上。在现有的软件体系结构中，如何协调构件与构件的关系，如何突出软件复用这一思路。近十年来面向对象技术逐步成为主流的软件开发技术，为软件复用提供了基本的技术支持。软件复用被视为解决软件危机，提高软件生产质量和效率的现实可行途径。

那么如何更好的实现软件复用，我们不妨可以从我们自身这个最精密的、有智能的“机器”来借鉴一下。

生命的基本单位——构件

细胞——生命体的基本构成单位。在某种角度来看，它就是构件，有机构成了形形色色的各种生命体，各自执行着自己在自然界独特的功能。计算机作为人类进化的一个触角和延伸，似乎还没传承生命体特有的有机和严谨，貌似一堆相对松散的机械和电子行为。

人类发明工具的过程看起来是使人类逐渐的从劳动不断解脱出来的过程，而终极目标则是让工具自主代替人本身进行劳动，这就要求机器要具有某种形式的思维，而软件则是人类的思维的拓展，恰恰给了机器这种初级的思维形式。而这种机器的初级的思维形式还处在混沌状态，在于软件的开发思想和方式还未达到极致，如何达到这种极致，看来从解析生命界中最高等的动物，人类自身似乎能得到一些启示。

生命起源和物种进化及软件复用

生命从最初的一个小小有机体，进化到现在丰富多样，层次不同的物种，经历若干年的磨砺和不断修正，结构变得越来越复杂，组织形式越来越有效，分工也越来也细致，从单细胞生物，到具有思维形式的人类，其实就是那些无机元素和有机元素相互组合而构成一个构件产品，因为他们都有相同基本的组成单位。这种复用的思想在生命体中体现的淋漓尽致，它是如何的精确和协调啊！

在设计计算机程序的这条路上，人们可谓是历尽了千辛万苦。最开始，开发了一个又一个的程序，而每个程序只能运行于特定的运行环境，离开了这个环境，软件就变成了废品。由此，人们进行了大量的重复性劳动。而随着软件越来越庞大，越来越复杂，有一种不可调和的矛盾伴随着产生，软件的生产效率如何能得到有效的提高，以前的软件设计如何能得到最大限度的重用，并且来降低重复性劳动所带来的成本。现在似乎出现了曙光，面向对象思想的出现给软件复用带来最原初的萌芽。但是光知道这一思想是远远不够的，还要知道如何使他们变成行之有效的构件，用恰当的方式来组织他们，使之变成人类所需要的应用软件。从不断探索生命的组织形式过程中，应该可以从中借鉴到很多最有效的方式。

信号传导和消息传递

生命体作为一个能动的反映个体，在于能够感知外界的信息，通过一系列的手段，方法将所接触到的外界消息，翻译成生命内部能够流通的信号，传递到生命体的各个部分，各个部分协同工作后，再将信息反馈回来，从而和外界进行交互和响应。生命体内部的细胞表面有很多接受信息的触点，根据信号的不同，这种信号的不同主要是由其不同的化学结构来区分的，这和我们面向对象方法中的重载多么类似，可以通过不同的参数类型，调用不同的方法来处理。那么这些大量的信号是如何在生命体中传递，协同作用，以及事务处理机制和容错的呢？掌握了这些也许对我们的软件过程中处理大量相关的消息映射和传递机制的改善有莫大的帮助。

自我修复和灾难恢复

生命体在受到一定限度的外界伤害后，会有自我修复和保护机制，它利用基因中的原始遗传信息重新表达，再造细胞和组织。这其中在于它自身利用基因，一个体积很小但是全息的单位，来重新构造、复制、组织受伤害的部分。如果我们的应用系统受到了类似的伤害，是不是也应该学习一下这种生命体自我修复的机制，有一套类似的“基因系统”，系统受到伤害时触发，从而对构件进行自我修复。

生命运行环境和构件运行环境

构件的创建和运行离不开构件运行环境，通过这个运行环境将构件有效有机的组织在一起。生命运行环境似乎更复杂，因为对于生命体而言，这似乎是人类抽象出来的一个概念，因为它包括了太多的东西。生命体是如何有效的和外界环境进行交互的，弄明白了这种交互机制，对于我们的构件运行环境也会有莫大的好处。

基因表达和特定的应用系统建造

生命孕育的过程是由最初的精卵细胞融合，不断吸取外界的分子和物质，通过基因模板信息精确的指导，不断的复制自身，然后分化成不同的组织，去执行不同的功能，从一个小小的人类肉眼看不到的细胞，构造出各种功能组合体的生命个体，这是一个何等精妙的过程。从而对我们进行应用系统的构造是不是也会有些启示呢？我们只用一套很小的应用系统构件全息的模板，通过调控这种模板的表达，来构造出我们所需要的特定的应用系统呢？