[科普中国]-元信息

简介

元信息是关于信息的信息，用于描述信息的结构、语义、用途和用法等。在计算机科学中，反射是指计算机程序在运行时（Run time）可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。反射利用元信息为管理、控制和使用复杂信息提供了一种高效的途径。 通过从元信息到信息的反射机制，用户可以以更简单、更灵活、更自动化的方式使用信息本身。 元信息和元信息建模可以用于软件体系结构的描述和使用过程中。

软件体系结构重用的元信息概述软件重用是提高软件开发效率和软件产品质量的有效途径。近些年来, 随着组件技术的出现, 软件重用技术取得了长足的进步。人们在重用代码组件方面已取得了很大的成功，但在设计阶段重用大粒度软件资源( 如软件体系结构、软件模型等) 方面仍进展缓慢 。目前，在设计阶段重用软件体系结构所面临的主要问题是：虽然存在大量的具有重用价值的体系结构制品(通常是使用特定 ADL 描述的软件系统的总体设计方案)，但是这些制品却难以得到成功的重用。我们认为难以显式地描述并使用支持体系结构制品重用操作和过程的信息，缺乏有效的重用方法，是导致这个问题的最根本原因。

体系结构反射是由一个系统执行的关于它自身体系结构的计算, 这个计算过程在使用体系结构元信息的基础上进行。软件体系结构可以利用体系结构反射进行说明。基于体系结构反射机制构造的软件体系结构称为反射式体系结构。反射式体系结构由两部分组成: 一个是基级, 一个是元级。

元级由描述基级的元信息构成，根据不同的使用目的，这些元信息可以是描述基级结构、状态和行为方面的信息，也可以是描述基级性能、安全特性等方面的信息。 元级和基级之间具有因果关联。元级中的内容及其变化可以通过反射过程反映到基级中，基级中的内容及其变化也可以通过具体化过程反映到元级中。元级和基级之间的因果关联是保证两者一致性的途径。元级中的元信息被显式地描述，并能被处理。通过修改元信息，可以改变体系结构的特性

体系结构的元信息体系结构元信息是关于体系结构的信息，可用于描述体系结构的结构、语义、用途和用法等。 根据不同的使用目的，可以定义不同的体系结构元信息。 为了支持体系结构的重用，本文中的体系结构的元信息指的是支持软件体系结构重用的元信息。

目前用 ADL 设计软件体系结构时所关注的元素包括组件、连接器和体系结构配置等 。 有鉴于此，我们从组件、连接器和组合件( 即体系结构的整体) 3 个方面定义体系结构元信息。 对于其中组件的元信息和连接器的元信息, 我们又分别从基本特征、结构、行为、约束、属性这 5 个方面去归纳和定义更详细的元信息。

基本特征元信息：支持在体系结构资源库中进行检索操作所需的元信息。

结构元信息：支持重用操作所需的体系结构元素在结构方面的元信息。

行为元信息：支持重用操作所需的体系结构元素在行为方面的元信息。

约束元信息：体系结构元素在被重用时应遵守的约束条件。

属性元信息： 支持重用操作所需的体系结构元素在属性方面的元信息。 体系结构元素某些特征不能简单地归类到基本特征、结构、行为和约束元信息，这时候可以把它定义为体系结构属性。 常见的属性有体系结构的质量属性、实现约束等。

对于组合件的元信息，我们分别从外观、构成和配置方面去归纳和定义更详细的元信息。

外观元信息：将体系结构组合件看成一个黑盒时，与组件一样，它应具有基本特征、结构、行为、约束和属性方面的元信息，这些元信息称为体系结构的外观元信息 。

构成元信息：在重用过程中, 支持体系结构中构成元素的增减操作所需的元信息， 如组件、连接器和组合件的列表。

配置元信息： 在重用过程中，支持对体系结构中元素之间链接关系的修改操作所需的元信息。