基于进程代数的构件动态演化行为一致性研究*

为了保证构件在动态演化时的行为一致性,提出了一种基于进程代数的构件模型,形式化描述了构件及其对外交互协议,引入了对外主动请求接口和内部连接,并给出了行为一致性验证的规则和相关定理;然后给出了验证算法;最后,通过一个构件化系统的实例来说明所提出方法的可行性。     

构件演化的交互行为一致性研究

构件演化前后的交互行为执行序列不一致,会导致系统行为偏离系统的功能目标。针对该问题,基于进程代数描述构件间的交互行为,归纳交互行为一致性的定义,给出交互行为一致性所需满足的约束条件,提出一种保证交互行为一致性的方法。实例分析结果证明了该方法的可行性和正确性。     

构件系统建模及其动态演化一致性验证方法

基于构件的软件开发已成为软件开发的主流方法,但针对构件系统动态演化后的一致性保持问题,目前尚缺乏统一的标准,为此提出一种验证构件系统动态演化一致性的方法。首先,应用进程代数构造构件模型,并在此基础上得到粗粒度的构件系统模型;然后,根据构件系统模型及其状态的变化,提出构件系统外部行为提取算法,并基于弱互模拟理论定义构件系统动态演化一致性的验证准则;最后,提取演化前后构件系统的行为,并将其转换成便于Pi演算自动工具MWB(Mobility Workbench)识别的格式,以进行行为一致性验证。案例研究表明,该方法是可行且有效的。     

构件系统演化一致性的判定方法

构件系统演化一致性是确保演化操作可靠的必要条件,若一致性得不到满足,则会致使演化后的系统达不到既定的功能目标。针对该问题,文中提出基于接口、流程结构、内部行为的构件系统演化一致性判断方法。首先,在演化后的系统中将每个构件视为判定执行者,使所有的构件协同参与一致性判定过程,从接口和流程结构出发,判断执行者和全局的一致性;其次,在满足接口、流程结构一致性的情况下,判断演化构件在演化前后的内部行为一致性;最后,通过对一个构件实例的完整分析,详细描述了该判定方法,并验证了其可行性。     

构件演化中的系统行为一致性的研究

构件技术的发展,减少了开发应用程序的时间和复杂度,同时也为软件提供了更好的动态演化能力.基于构件的软件系统是通过在构件间建立交互关系,将多个构件组织成一个统一的整体得到的.因此在构件演化时,例如时构件功能实现进行改变,可能导致系统运行偏离原来的系统行为.我们的工作就是在构件演化时对系统行为进行一致性检查,保证构件的功能实现的变化不会使系统行为偏离原来的系统.在本文中首先通过Petri-net的形式化方法,对系统实现中包括的构件的功能实现和构件间的交互进行建模,并通过以上信息推导得到系统行为.在此基础之上,根据基于行为继承理论的行为一致性规则的要求对定义的系统功能行为进行验证,以保证构件演化时系统行为的一改变符合行为的一致性要求,同时又保证了构件演化的灵活性.     

构件动态演化内部一致性保证方法

基于构件的软件开发已成为软件开发的主流方法,针对构件式软件动态演化后的一致性保持问题,目前大多数学者主要是从构件式软件的外部一致性角度进行分析和研究。为此,从构件内部的角度出发,提出一种保证构件式软件动态演化构件内部一致性的方法。首先,对构件及其相关模型进行建模,并给出了构件内部类有向图的同态映射关系的判定算法;其次,给出构件式构件动态演化内部一致性的标准,基于进程代数的强模拟理论和图论中的同态映射关系,分别从全局和局部的角度定义了构件式软件动态演化前后构件内部一致性标准的充分条件和必要条件,并对其进行了证明;然后,基于上述工作,给出了构件动态演化内部一致性保证方法的流程;最后,通过案例研究表明该方法的可行性和有效性。     

基于动态构件框架的构件演化

软件系统是对现实世界模型的反映,现实世界的变化要求软件系统进行相应的演化。软件演化是软件系统的动态行为,贯穿整个软件生命周期,从系统的初始开发阶段到最终的软件维护。软件演化包括软件系统的过程、方法、技术、组织方式等的演化。基于软件构架和构件的开发方法实现的系统比传统的开发方法具有更好的易演化性。软件构架高度抽象地描述了软件系统的结构,包括系统元素的描述、元素之间的交互、用于指导元素复合的模式和这些模式的约束。我件是组成构架的基本元素,是对系统应用功能的实现;构件封装了功能性,有着自己的内部状态信息;构件的实现是异质的（可以用多种语言实现）,而且在系统实现中可能使用的是第三方提供的构件。基本构架和构件的系统可以有两种方式的演化：一是整体构架的演化,重组系统的构架,增加、删除系统的构件,修改构件之间的拓扑结构;二是系统中单个构件的演化,着眼于系统的单个构件,修改构件的接口、功能。本文着重于研究构架构件系统中构件的演化,对系统使用的构件进行演化,在不修改系统中其他的构件,保持构件之间的基本连接拓扑结构不变的情况下,将演化后的构件替换系统中的原有构件,实现对系统功能的修改。     

基于协议的实时构件行为一致性验证

对复杂实时构件系统行为进行形式化描述和一致性验证,可以提高实时构件的可复用性和系统的正确性、可靠性。分析了时间行为协议TBP(Timed Behavior Protocol)及其它学术界和工业界常用的时序行为形式化描述方法,对实时构件替换理论进行了讨论,给出了基于时间行为协议的构件一致性验证算法并对其进行了分析。     

构件组合的一致性验证和冗余行为去除

构件组合的一致性验证和冗余行为的去除是基于构件的软件开发领域的重要问题。基于此,通过把组合接口自动机看作从初始状态出发,经过由2个构件的交替动作重新回到初始状态的过程,用更直观的方法表示构件组合中的非法状态。以场景规范的形式化方法为基础,利用接口自动机的过程性质给出构件组合的一致性检查的算法及去除冗余行为的方法。     

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。     

网构软件演化的业务一致性验证方法

为提高网构软件的可信性,提出一种网构软件演化的业务一致性验证方法.基于接口自动机对由XYZ/ADL描述的系统进行语义解释,定义XYZ/ADL到接口自动机的转换规则,给出检验系统业务一致性的3个规则,结合实例给出业务一致性的检验过程.通过模型检测器Spin证明该方法能够验证网构软件演化的业务一致性.     

基于Spring的构件动态演化机制

针对Spring开源框架不支持动态演化的问题,提出一种基于Spring的构件动态演化机制。在设计开发模式上,对系统进行面向业务逻辑和配置文件的模块化划分,在体系结构上,引入演化代理,对模块间调用进行解耦,模块调用由实例管理中心进行统一管理控制。在Spring框架中实现该机制,并通过计算Π值进行实验验证,结果表明,该机制可以使软件系统在运行期间实现演化,对系统效率基本无影响。