Cộng đồng công nghệ

Tái sử dụng phần mềm (Software Reuse) là gì?

Tái sử dụng phần mềm (Software reuse) là quá trình tạo ra hệ thống phần mềm từ các nhân tố định nghĩa trước.

• Tái sử dụng công nghệ miền ứng dụng (Domain engineering reuse): còn gọi là tái sử dụng công nghệ dòng sản phẩm (Product line engineering reuse), là tái sử dụng toàn bộ quy trình tạo ra hệ thống phần mềm mới.
• Tái sử dụng ứng dụng (Application reuse): tái sử dụng các thành phần phần mềm (components) định nghĩa trước

Các hệ thống tương tự nhau lặp đi lặp lại trong một lĩnh vực nào đó với các biến thể để đáp ứng với nhu cầu khách hàng. Thay vì phải xây dựng mỗi hệ thống mới ngay từ đầu, phương pháp tiết kiệm đáng kể là tái sử dụng các thành phần của hệ thống trước.

Quá trình xác định lĩnh vực, ràng buộc chúng, và khám phá các tính năng và biến thể giữa các hệ thống trong phạm vi, lĩnh vực nào đó gọi là phân tích miền ứng dụng (domain analysis)

Các thông tin này được lưu giữ theo mẫu, được sử dụng trong các giai đoạn cài đặt một ứng dụng, để tạo ra các nhân tố tái sử dụng, ngôn ngữ đặc tả ứng dụng (domain-specific language), hay công cụ phát sinh ứng dụng, để xây dựng hệ thống mới trong cùng miền ứng dụng.

Các ví dụ sau, cho các bạn hình dung rõ về khái niệm tái sử dụng phần mềm.

Ví dụ 1: Một người lập trình viết một ứng dụng yêu cầu sắp xếp các nhân viên theo các điều kiện khác nhau. Người lập trình viết một thủ tục sắp xếp tổng quát cho phép sử dụng thủ tục này cho mỗi kiểu sắp xếp. Điều này có thể xem là tái sử dụng?

Trả lời 1: Không, mặc dù được xem là kiểu lập trình tốt, nhưng không có sự độc lập giữa quá trình tạo nhân tố tái sử dụng và mã sử dụng chúng

Ví dụ 2: Một người lập trình C có một trình biên dịch và tạo một số ứng dụng. Sử dụng một trình biên dịch cho các ứng dụng có phải là tái sử dụng?

Trả lời 2: Không, người lập trình không sử dụng trình biên dịch cho hoạt động phát triển, trình biên dịch là sản phẩm cuối

Ví dụ 3: Cách sử dụng lặp lại của hàm C trong một chương trình C có thể xem là tái sử dụng phần mềm

Trả lời 3: Không, hàm Sin là một hàm của ngôn ngữ C

Ví dụ 4: Một người lập trình Fortran viết một chương trình để gọi hàm sin 12 lần. Không có hàm sin trong phiên bản Fortran này. Người lập trình tạo hàm sin đặt vào một thư viện để khi cần gọi hàm từ thư viện. Đây có phải là tái sử dụng

Trả lời 4: Việc tạo ra và sử dụng hàm sin là độc lập, và người sử dụng đã thực hiện tất cả các bước của quá trình tái sử dụng:

• Đặc tả yêu cầu (Requirements identification)
• Tìm kiếm thư viện (Library search)
• Nhận tài nguyên (Asset retrieval)
• Tích hợp tài nguyên (Asset integration)

Tái sử dụng phần mềm là quá trình trong đó một tổ chức định nghĩa một tập hợp các thủ tục thao tác có hệ thống (systematic operating procedures) để đặc tả, tạo, phân loại, nhận, và làm thích nghi với mục đích sử dụng chúng trong môi trường phát triển

      Theo Mili, Mili, Yacoub, and Addy “Reuse-Based Software Engineering”

Thuận lợi của tái sử dụng phần mềm

• Phát triển một cách có hệ thống các thành phần tái sử dụng
• Tái sử dụng một cách có hệ thống các thành phần này như các khối được xây dựng để tạo hệ thống mới
• Một thành phần tái sử dụng có có thể là mã, nhưng ích lợi lớn hơn của việc tái sử dụng là tầm nhìn cao và rộng hơn về những gì có thể tái sử dụng

Tiềm năng (Potential) của tái sử dụng phần mềm

• Tăng hiệu suất phần mềm (Gains in productivity): ích lợi chính là tiết kiệm nhân lực để phát triển lại những biến thể phần mềm tương tự nhau. Nghĩa là cần ít nhận sự hơn cho phát triển phần mềm
• Đạt nhiều lợi ích trong kế hoạch phát triển (Gains in the Development Schedule):
  • Chuyển nhân sự dễ dàng từ dự án này đến dự án khác
  • Giảm thời gian phát triển phần mềm
  • Và rút ngắn thời gian để đưa sản phẩm ra thị trường
• Tăng chất lượng (Gains in Quality)
  • Hợp lý hóa việc tăng chi phí cho chất lượng sản phẩm
  • Giảm chi phí phát triển phần mềm và bảo trì
  • Tạo ra phần mềm chuẩn hóa hơn
  • Tạo phần mềm chất lượng tốt hơn và tạo thuận lợi cạnh tranh mạnh mẽ
  • Cải tiến khả năng tương tác của hệ thống phần mềm
  • Cộng đồng phát hiện và sửa lỗi (gỡ rối) lớn hơn

Cạm bẫy (Pitfalls) của tái sử dụng phần mềm

• Năng lực tái sử dụng hạn chế (Limited Reuse Potential)

o   Hạn chế khả năng tìm kiếm một tài nguyên tương thích

• Tổng phí đáng kể (Non-negligible Overhead)

o   Tổng phí thực chất đã bị trừ đi phí từ ích lợi của thành phần tái sử dụng

• Trở ngại đáng kể (Non-negligible Obstacles)

o   Thay đổi đáng kể các thủ tục thao tác

o   Chỉ đầu tư ngắn hạn, nhưng muốn đạt lợi ích dài hạn

Tài nguyên tái sử dụng (Reusable Assets)

Đặc tả yêu cầu (requirement specifications), thiết kế (design), kiến trúc (architecture), mã nguồn (source code), mã thực thi (executable code), dữ liệu kiểm thử, trường hợp kiểm thử (test data, test cases), dữ liệu (data), mẫu thiết kế (prototypes), kế hoạch (plans), tài liệu (documentation), nền tảng (frameworks), và mẫu (template), thành phần phần mềm (components)

Mô hình tái sử dụng phần mềm (Software Reuse Paradigms)

• Xác định yêu cầu (Requirements identification)
• Thu thập (Retrieval)

o   Duyệt (Browsing) là duyệt trong thư viện phần mềm để xác định nội dung

o   Thu thập (Retrieval): tìm kiếm tài nguyên cụ thể đáp ứng tập các yêu cầu

o   Thu thập chính xác: (Exact retrieval) – precise requirements match

o   Thu thập gần đúng (Approximate retrieval) – xác định tài nguyên gần nhất với tập yêu cầu

• Làm thích nghi (Adaption) hay tích hợp tài nguyên (Asset integration)

o   Tái sử dụng hộp đen (Black box reuse): tài nguyên được tích hợp vào hệ thống mà không phải chỉnh sửa

o   Tái sử dụng hộp trắng (White box reuse): tài nguyên được phân tích, chỉnh sửa trước khi tích hợp

Tham khảo:

Shawn A. Butler, Ph.D. Senior Lecturer, Executive Education Program Institute for Software Research Carnegie Mellon University,Bài giảng Software Reuse & Integration Lecture, 2010

Charles W. Krueger, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pensylvania, Software Reuse