特征模型和特征-這是什么？

“大家好，這是【產(chǎn)品線工程（PLE）專題】更新的第四篇，上一篇我們介紹了‘版本、變體和其他的基礎(chǔ)定義’，這一篇我們介紹特征模型和特征-這是什么”

非正式地談?wù)摽勺冃允呛苡腥さ囊患拢罱K還是需要以一種“標(biāo)準(zhǔn)”的方式來(lái)捕獲可變性的信息。在研究和工業(yè)界中有很多方法來(lái)捕獲可變性信息，其中較流行的方法被稱為特征建模。本文將對(duì)特征模型的基本概念進(jìn)行解釋，并且對(duì)于回答“什么是特征？”這個(gè)有趣的問(wèn)題給出一些提示。

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問(wèn)題空間的特征

簡(jiǎn)而言之，特征模型是簡(jiǎn)單的、分層的模型，其可以捕獲到產(chǎn)品線的共性和特異性。問(wèn)題空間（Problem Space）中的每個(gè)相關(guān)特性都會(huì)成為特征模型中的一個(gè)特征。這意味著，特征是系統(tǒng)中與利益攸關(guān)者（Stakeholder）相關(guān)特性。根據(jù)利益攸關(guān)者的利益不同，一個(gè)特征可以是一個(gè)需求、一個(gè)技術(shù)功能、一個(gè)功能組，或一個(gè)非功能（質(zhì)量）特征。壞消息是：特征模型是一個(gè)用于描述共性和特異性的抽象概念。需要為每條產(chǎn)品線單獨(dú)決定特征究竟是什么。不過(guò)，特征的定義一般是與它們的實(shí)現(xiàn)是解耦的，即與解空間（Solution Space）解耦。

例如，如果汽車顏色是一個(gè)特征，其有個(gè)不錯(cuò)的名字“深海藍(lán)”。這個(gè)名字永遠(yuǎn)不會(huì)提到特定的油漆供應(yīng)商的訂單號(hào)。這是因?yàn)樘囟ǖ墓?yīng)商與其訂單號(hào)是存在于解空間的。對(duì)軟件來(lái)說(shuō)也是一樣的：特征是映射到單個(gè)功能還是分布在數(shù)十個(gè)組件中，是無(wú)關(guān)緊要的。如果利益攸關(guān)者認(rèn)為它是一個(gè)相干的屬性并且其代表了特異性，那么它就是一個(gè)特征。

特征樹(shù)和變形類型

特征模型有一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)：特征構(gòu)成樹(shù)的節(jié)點(diǎn)，可變性由節(jié)點(diǎn)之間的弧及其通過(guò)變形類型分到的組中表示（譯者注：特征是節(jié)點(diǎn)，特征之間的關(guān)系是邊。特征的父節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，每個(gè)特征都具有變形類型并且會(huì)按照變形特征分組）。目前在大多數(shù)特征建模方法中，有四種的變形類型可供選擇?！皬?qiáng)制”（Mandatory）、“可行”（Optional）、“多選一”（Alternative）、“或”（Or）。每個(gè)特征可以有多個(gè)具有不同變形類型的特征組作為子組（假設(shè)某個(gè)變形類型子組中特征總數(shù)為n）。在進(jìn)行某一個(gè)變體的特征選擇時(shí)，規(guī)則為：當(dāng)一個(gè)父特征在該變體中被選擇時(shí)，其子特征中：

???? 所有“強(qiáng)制”類的子特征必須被包含（n from n）

???? 選擇任何數(shù)量的“可選”類的子特征（m from n,0≤m≤n）

???? 必須從“多選一”類的子特征中準(zhǔn)確地選擇一個(gè)特征（1 from n）

???? 至少有1個(gè)類型為“或”類的子特征被選擇（m from n,m≥1）

顯然，所有這些術(shù)語(yǔ)（例如可選或多選一）都被映射到一個(gè)可以被有效選擇的特征組的上下限上（譯者注：可選，0≤m≤n，即上限n，下限0）。上述這四個(gè)特殊的例子是較常用的變形類型。一般來(lái)說(shuō)，即使在沒(méi)有看到形式化的定義時(shí)，也可以通過(guò)這些詞的概念正確的理解（除了“或”，因?yàn)槿藗兺ǔＵJ(rèn)為它與“多選一”是同義的）。

當(dāng)層級(jí)結(jié)構(gòu)和變形類型還不夠的時(shí)候

???? 跨樹(shù)約束

大多數(shù)方法都允許您指定附加的約束，譬如特征之間的互斥關(guān)系（“正式襯衫”與“粉紅色”相沖突）以及需要關(guān)系（“正式襯衫”需要“白色”或“黑色”）。如果使用了多個(gè)特征模型，這些約束就會(huì)橫跨樹(shù)的不同層級(jí)，甚至跨樹(shù)。根據(jù)不同的方法和工具，表達(dá)這種約束的語(yǔ)言可以是簡(jiǎn)單的專用語(yǔ)言或普遍可用的語(yǔ)言，如XPath或OCL。這些語(yǔ)言具有不同的表達(dá)能力和復(fù)雜性。但是，我們應(yīng)該少用這些約束語(yǔ)言，這是因?yàn)榧s束條件越多，用戶就越難可視化和理解模型中的關(guān)系。

???? 復(fù)用特征子樹(shù)

一些方法有特征基數(shù)的概念，其允許表達(dá)特征模型子樹(shù)的多重性規(guī)則。例如，如果您有一個(gè)系統(tǒng)，其連接多個(gè)可配置的傳感器，那么不需要為每個(gè)傳感器創(chuàng)建一個(gè)（結(jié)構(gòu)相同的）特征子樹(shù)，只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)特征子樹(shù)，并給它一個(gè)類似于（1-3）的基數(shù)聲明來(lái)表示需要傳感器子樹(shù)至少配置一個(gè)，最多配置三個(gè)。

特征模型的圖形化表達(dá)

對(duì)于特征模型的圖形符號(hào)，目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此有許多不同的符號(hào)，在文獻(xiàn)中，較常用的是原始FODA方法的圖形符號(hào)的擴(kuò)展形式。但是在標(biāo)準(zhǔn)文本工具和圖形庫(kù)中使用這種符號(hào)時(shí)會(huì)導(dǎo)致困難，這就是為什么我們中的一些人更喜歡更簡(jiǎn)單的符號(hào) - 就像我們?cè)趐ure::variants中使用方式的原因。

什么是好的特征模型？

通過(guò)上面給出的特征定義（比較抽象），幾乎所有的東西都可以作為一個(gè)特征。從某種意義上說(shuō)，這確實(shí)是事實(shí)。接下來(lái)的問(wèn)題是：什么是特征？如何才能知道哪些要被選入特征模型？

比較重要的行動(dòng)是要明確特征模型是針對(duì)利益攸關(guān)者而制定的。如果特征被終端用戶用來(lái)定義他們所擁有的獨(dú)特的產(chǎn)品變體，顯然特征必須是容易理解的。一個(gè)很好的例子是在大多數(shù)汽車制造商在其網(wǎng)站上提供的汽車配置。除了特征名稱之外，特征模型的結(jié)構(gòu)也應(yīng)該遵循終端用戶的思路。雖然聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但創(chuàng)建這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是困難的?；蛘邍?yán)格的說(shuō)，這是不可能的。

???? 特征模型結(jié)構(gòu)

創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)較完美的特征模型之所以如此困難，原因在于很多情況下，有不同的方法來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置。根據(jù)您的用戶類型，您可能要尋找一些小的、專業(yè)的功能，或者您可能要做一些一般性的決定，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的類型和尺寸，汽車的顏色等等。雖然一個(gè)特征模型確實(shí)允許自由導(dǎo)航（它沒(méi)有規(guī)定選擇特征的具體順序），但更一般性的決定是傾向于更接近模型樹(shù)的根部的，這反過(guò)來(lái)又會(huì)引導(dǎo)用戶深入到樹(shù)的這個(gè)部分或那個(gè)部分。

???? 一個(gè)模型或幾個(gè)模型

如果有不同的利益攸關(guān)者有不同的“語(yǔ)言”怎么辦？我們是應(yīng)該建立多個(gè)特征模型（為每一組利益攸關(guān)者）還是只為重要的利益攸關(guān)者群體建立一個(gè)模型（誰(shuí)是重要的呢）？同樣，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題給出一個(gè)明確的答案也是近乎不可能的。您使用的依賴關(guān)系越少，則模型越簡(jiǎn)單越好。對(duì)于許多產(chǎn)品線的應(yīng)用，使用一個(gè)特征模型是一個(gè)很好的選擇。然而，如果產(chǎn)品線的一部分本身形成了另一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品線，那么多個(gè)特征模型幾乎是不可避免的。我們可以想象一下，一個(gè)在可配置的中間件上運(yùn)行的應(yīng)用。中間件的可變性必須使用應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的語(yǔ)言來(lái)捕捉，并且應(yīng)該對(duì)所有使用改中間件的應(yīng)用使用相同的特征模型。在這種情況下，應(yīng)用領(lǐng)域的變量與中間件領(lǐng)域的變量之間必須有一個(gè)映射關(guān)系。創(chuàng)建這種映射是應(yīng)用產(chǎn)品線工程師的責(zé)任。在某些情況下，譬如中間件只在一個(gè)特定的配置中使用，因此可能沒(méi)有映射；在其他情況下，映射可能是非常復(fù)雜的。例如，如果應(yīng)用層提供了安全應(yīng)用操作和非安全應(yīng)用操作的選擇，那么只要選擇了“安全應(yīng)用操作”特征，中間件中的某些功能（如加密支持、基于證書(shū)的認(rèn)證和SSL支持）就必須被啟用--除非該應(yīng)用是為移動(dòng)電話設(shè)計(jì)的，因?yàn)樗恢С只谧C書(shū)的認(rèn)證。

???? 顆粒度

另一個(gè)需要考慮的方面是特征的顆粒度。如果特征的顆粒度太粗，有效配置的單個(gè)實(shí)例可能無(wú)法足夠詳細(xì)地描述系統(tǒng)，進(jìn)而無(wú)法發(fā)揮預(yù)期作用；如果特征的粒度太細(xì)，那么特征的數(shù)量就會(huì)增加，管理和維護(hù)這些特征的復(fù)雜性和工作量也會(huì)增加。再一次地，我們考慮一下背景信息：自動(dòng)產(chǎn)品配置比產(chǎn)品路線圖規(guī)劃和范圍需要更詳細(xì)的信息，同時(shí)也需要記得，后續(xù)增加細(xì)節(jié)比刪除細(xì)節(jié)更容易。

???? 迭代的方法

根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，如果要獲得一個(gè)好的特征模型，那么較簡(jiǎn)單的方法就是創(chuàng)建一個(gè)，并嘗試用它來(lái)描述產(chǎn)品線中已知的/設(shè)想的產(chǎn)品變體。在大多數(shù)情況下，我們很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的一些決定并不是很明智：有時(shí)所選擇的特征并不能很好地描述可變性（細(xì)節(jié)水平），或者樹(shù)狀結(jié)構(gòu)是錯(cuò)誤的，例如，建模中特征B是特征A的子特征，但是事實(shí)上，您也希望能夠只選擇特征B而不是特征A。

不要怕，這些錯(cuò)誤有助于我們?cè)谙乱惠唲?chuàng)建更好的特征模型。在大多數(shù)情況下，有問(wèn)題的是結(jié)構(gòu)而不是特征本身。關(guān)于特征和特征模型，還可以寫很多，此時(shí)我們按下不表，在后續(xù)文章中將會(huì)介紹。

特征模型的局限性

還有一件事要提：雖然我確實(shí)認(rèn)為特征模型是描述產(chǎn)品線可變性的一種比較重要的技術(shù)，但在某些情況下，僅僅靠特征模型是不夠的。甚至在某些情況下，特征模型根本不是可行的方法！如果可變性是組合類型，即有許多基本元素（想想用于建造房屋的磚石）可以按照一些正式規(guī)則進(jìn)行組合。這些規(guī)則允許使用潛在的無(wú)限數(shù)量的磚塊。那么在這種情況下，特征模型根本不允許您有效地描述這一點(diǎn)。然而，當(dāng)談到描述磚石的潛在屬性（顏色、磚材料等）時(shí)，特征模型就非常適合用于描述可變性。這些只是為了表明：在很多情況下，特征模型只是可行的方法。