基于Petri网的面向动态演化的软件体系结构建模

为了应对软件动态演化面临的挑战,应提高所建立的软件体系结构模型的动态演化性.以扩展的Petri网为形式化工具,对面向动态演化的软件体系结构进行建模.首先,将Petri网扩展成为构件网结构,并设计有效支持软件动态演化的构件模型和连接件模型;其次,建立软件体系结构的静态视图和动态视图,为软件动态演化的分析和实施奠定基础;最后,通过案例研究表明:该方法是有效的,并可显著提高所建立的软件体系结构模型的动态演化性.     

一种演化超图文法到状态转移系统的映射方法

运用模型检测技术验证动态演化的正确性,是近年来软件体系结构动态演化研究领域面临的一个挑战.然而,当前的方法很少考虑软件体系结构动态演化时的相关条件.针对该问题,提出用条件状态转移系统表示软件体系结构动态演化的状态模型,将软件体系结构超图映射为状态,演化规则运用映射为条件状态转移关系,给出软件体系结构动态演化的条件超图文法到条件状态转移系统的映射方法以及相应的实现算法,实现了软件体系结构动态演化的条件状态转移系统的构建,并证明了在该映射方法下,软件体系结构动态演化条件超图文法与条件状态转移系统的互模拟等价.最后通过案例分析,运用该方法以及模型检测技术,验证了软件体系结构动态演化的相关性质,从而验证了该方法的有效性.     

软件构件及其演化

讨论了软件体系结构中构件概念的演化和构件的演化。     

适用于动态软件体系结构的扩展的Z描述语言

动态软件体系结构语言已成为描述复杂软件体系结构的重要工具,然而许多描述语言都是静态的,并不能对动态软件体系进行描述。为此,对经典Z描述语言进行扩展,主要通过对构件、连接件和它们的添加以及删除来达到动态演化的目的。实例分析表明了这种扩展的可行性。     

基于扩展的构件依赖关系图聚类的体系结构重构策略研究*

通过在软件体系结构层次实施软件重构,能够改善软件的质量、提高软件的易演化性。提出了扩展的构件依赖关系图的概念,将软件体系结构的逻辑依赖关系以及演化历史中蕴涵的演化依赖关系纳入到统一的表示中。进一步提出了基于扩展的构件依赖关系图聚类的体系结构重构策略,从而达到改善体系结构质量的目的。     

软件体系结构动态演化的条件超图文法及分析

针对目前.软件体系结构动态演化描述方法的不足,提出用约束超图表示软件体系结构,用左右应用条件刻画软件体系结构动态演化的前断言和后断言,用条件超图文法建模软件体系结构动态演化过程.通过案例分析,讨论了如何构建条件超图文法并应用于软件体系结构动态演化.在此基础上,建立软件体系结构动态演化的一致性条件定义,给出动态演化的一致性判定方法.最后,设计实验进行分析,验证了方法的有效性.     

基于体系结构空间、面向动态演化的软件应用模型SASM设计

针对软件动态演化技术发展的客观趋势,从软件体系结构的概念出发,采用大量参考文献分析法、对比法,介绍了软件体系结构、软件动态演化技术、软件模型SASM的原理、框架和机制等三大模块。首先,介绍了软件体系结构的概念和描述语言,在动态演化技术的基础上,分别阐述了软件动态演化和软件动态演化要解决的问题。其次,全面分析了软件模型SASM的基本原理、SASM的软件框架和SASM模型中的反射机制等内容。希望通过这次研究,为软件应用模型SASM的设计人员提供有效参考。     

演化信息驱动的软件体系结构重构技术研究

通过在软件体系结构层次实施软件重构,能够改善软件的质量、提高软件的易演化性。提出了基于演化信息实施软件体系结构重构的策略,通过分析体系结构的演化历史,采用概念格的方法分析其中构件间的演化依赖关系,从而达到改善体系结构质量的目的。     

方面化构件软件动态演化支撑框架研究

随着用户需求和开放的网络计算环境的不断变化,软件复杂性与演化要求也随之不断增强。为适应基于关注点分离的方面化构件软件的动态演化需求,提出一种动态方面编织框架DWAC(Dynamic Weaving Framework for Aspectual Component-based Software)。该框架以方面化构件为基本单位,基于软件体系结构规约和系统实现,给出方面化构件增加、删除和修改的具体执行过程,并举例验证了其对面向方面的构件化软件动态演化的支持能力。     

基于构件的网构软件系统动态演化

为适应网构软件系统在线演化的需求,提出一种基于构件的网构软件系统动态演化模型。该模型以构件为基本单位,基于软件体系结构部署和实施演化,给出构件添加、删除和替换需求的演化算法,通过引入一致性检查机制保证演化的安全和可靠。该模型实施简单、具有普遍适用性,软件系统无须进行大量的改动即可适应该演化模型。     

基于Petri网的软件动态演化的一致性分析

在分析软件动态演化面临的挑战的基础上,以扩展的Petri网为主形式化工具,基于面向动态演化的SA元模型DEAM,对如何保证动态演化的一致性问题进行分析。首先,讨论了一致性分析的总体思路和策略,确定以构件作为动态演化实施和分析的基本对象;其次,从构件结构演化的视角对构件的子网类型进行分析,提出了保证结构一致性的方法;再次,从构件行为演化的视角,分别从内部和外部观察构件演化前后的行为,并通过建立模拟关系来分析和判断演化前后构件的行为是否一致;最后,通过案例研究对所提方法的可行性进行验证。     

ARTEMIS-ARC系统协同模型的自省式实现技术研究

基于运行时体系结构的协同模型能够为面向服务的协同应用系统的动态演化提供有效的支持。但是在实现层面上,如何使软件体系结构从抽象的规约转化为运行时实际的对象实体,并成为系统演化行为的直接载体,是一个较为困难的技术挑战。针对这个问题,本文提出一种基于计算自省的实现途径,主要包括基于面向对象程序设计语言构造的体系结构层面的元表示和元协议、基于体系结构上下文中对象引用重解释构建的因果互连机制,以及基于该因果互连机制的应用系统的动态重配置。以上实现方式在自行开发的服务协同系统ARTEMIS-ARC时得以实施。     

基于不动点转移的SA动态演化模型

构造性和演化性是软件的两个基本特性．而软件演化包括静态演化和动态演化两个方面．动态演化更为复杂，这种复杂性决定了．对动态演化的研究首先应从宏观层面人手．软件体系结构SA作为软件的蓝图和支撑骨架．为人们宏观把握软件的动态演化提供了一条有效的途径．该文描述了构件——连接件组成的SA动态语义网络模型．分析了SA动态语义网络模型中的浸润过程．给出基于不动点的浸润过程收敛的判定，提出了邻接矩阵过滤和原子过滤的概念，阐明了基于邻接矩阵原子过滤的SA动态语义网络浸润步的原子性．指出SA动态演化过程可用一系列邻接矩阵原子过滤在时刻上相继的逻辑衔接来描述．最后给出了两个层面上对SA动态演化波及效应的分析方法．为基于矩阵变换的SA动态演化的进一步研究和计算机自动量化描述奠定了基础．     

软件模型代数性质的程序化验证

软件模型代数的思想是通过引入进程代数来对软件体系结构进行建模。它将构件解释为变量,将连接子抽象为代数运算,并针对软件的特性建立了软件体系结构代数模型。在代数模型的基础上,讨论分析获得一系列能指导软件演化的代数性质。但是,上述研究都只对模型的代数性质进行了理论证明,实际上并无程序能够证明这些代数性质的正确性,同时也未给出这些性质的应用方法,使其缺乏可操作性。采用程序化验证的方法对代数性质进行了验证,并对这些性质的应用算法进行了研究,进一步丰富了软件的建模理论,也使得软件演化从理论研究转化为实际应用成为可能。     

Understanding component co-evolution with a study on Linux

After a software system has been delivered, it inevitably has to change to remain useful. Evolutionary coupling measures the change dependencies between software components. Reference coupling measures the architecture dependencies between software components. In this paper, we present a method to correlate evolutionary coupling and reference coupling. We study the evolution of 597 consecutive versions of Linux and measure the evolutionary coupling and reference coupling among 12 kernel modules. We compare 12 pairs of evolutionary coupling data and reference coupling data. The results show that linear correlation exists between evolutionary coupling and reference coupling. We conclude that in Linux, the dependencies between software components induced via the system architecture have noticeable effects on kernel module co-evolution.

基于3D动画的软件演化信息可视化

可视化是软件维护和演化研究的一个重要组成部分。一个交互式的3D可视化方案能够将软件演化过程更形象地展示给用户。将软件的演化历史比拟成一座城市的发展过程,用户可以自由地在城市中移动,在把握系统宏观变化趋势的同时,很好地掌控其细节的发展情况。在已有相关工作的基础上,利用unity3D实现了一个原型工具,基本实现了预期目标,能为软件管理者提供方便的可视化信息。     

软件体系结构动态演化的元胞自动机模型研究

目前软件体系结构动态演化的元胞自动机模型存在描述单一、元胞间关系不明确、没有详细阐述动态演化过程应用约束条件的缺点。针对这些不足进行相关的研究,重新定义了软件体系结构动态演化的扩展元胞自动机模型,基于扩展元胞自动机模型结合演化应用约束条件,分析了软件体系结构的动态演化过程,运用元胞间控制约束条件和行为相关约束条件来正确地指导SA动态演化。提出了动点稳态转移的概念,对演化程度和一致性进行定义分析,此方法比以往的元胞自动机模型更能准确指导SA动态演化,促进SA动态演化的进一步研究。通过案例验证了该方法的应用价值和可行性,可以更全面地应用于软件体系结构的动态演化。     

基于关联矩阵的软件体系结构动态演化及其实现

针对当前软件体系结构动态演化方法很少考虑组成元素之间关联的问题, 从关联的角度考虑软件体系结构的组成, 用关联矩阵和关联基数矩阵描述软件体系结构及其动态演化的各项需求, 提出了一种基于关联矩阵的软件体系结构动态演化方法, 并设计相应的算法进行实现, 最后通过案例进行分析和实验, 验证了方法的有效性。本方法可有效地实现软件体系结构动态演化的可追踪性和可控性。     

软件网络分形结构特征研究

随着互联网技术的发展,软件系统的规模也在日益扩大,软件功能的变化使得软件网络的结构呈现差异化。软件网络的分形结构体现出软件网络整体和局部对象类之间依赖调用的自相似性,可以从代码层面上对软件系统结构以及功能进行分析。文中对软件网络分形结构特征进行研究:首先,综合类之间的依赖关系,对软件网络进行加权;然后利用基于网络中心性的盒子算法计算加权软件网络结构的分形维度,以分析其分形结构特征;最后,利用上述方法对spring和struts2这两款具有代表性的java软件框架进行分析。实验表明,这两款软件以及它们的子模块都具有分形结构特征,软件网络的分形维数随着模块功能复杂程度的增加而增加,功能综合性较强的软件网络分形维数要大于功能专一的软件网络;并且在版本演化过程中,软件网络的分形维数随着软件功能的丰富也呈现上升的趋势。