构件运算的完整性证明及性质

当前对软件构件的描述均采用图形加文本的方式或形式化描述语言,这些描述对构件的动态行为、互操作和演化特征方面的描述明显不足,无法系统地科学地描述软件演化。软件演化是一个复杂的过程,这种复杂性决定了对软件演化的研究应从软件体系结构这一宏观层面入手。针对该问题,文章引入用代数理论对构件的属性和行为特征进行抽象而提出的用于描述体系结构的构件调用运算、协作运算和条件运算的新方法。该方法能够描述任意软件系统的体系结构和支持软件演化。在此基础上证明了构件运算系统是一个完整的代数系统,能够描述任意软件系统的体系结构,并探讨了构件运算的相关性质。     

软件体系结构模型的范畴表示

本文将现有体系结构模型的形式化描述系统和验证系统通过范畴理论进行刻画,通过将静态结构描述和动态行为描述转化为范畴表示,使体系结构模型具有了统一的描述语言和数学基础;将体系结构精化过程中的正确性准则和精化模式定义为范畴中的态射属性和函子变换属性,以此来展示范畴理论在体系结构研究中的应用前景.     

基于构件运算的软件演化研究

当前对软件构件的描述均采用图形加文本的方式或形式化描述语言,这些描述对构件的动态行为、互操作和演化特征方面的描述明显不足,无法系统科学地描述软件演化。针对该问题,文章引入用代数理论对构件的属性和行为特征进行抽象而提出的构件调用运算、协作运算和条件运算的新方法。对软件系统进行抽象化,把软件系统的演化归结为构件表达式的变化,利用代数理论对软件演化中构件的增加、删除、相互关系的修改进行系统研究,并给出将演化后的结果用图形方式表示的方法。     

一种面向自适应软件系统的体系结构描述语言*

从构件角度出发,结合软件agent技术,提出一种能表示根据需求和环境的变化实施自主行为的E-BDI构件模型。基于高阶多型π演算理论,在现有的动态体系结构描述语言D-ADL基础上,提出一种能从运行时角度描述自适应构件的动态行为的体系结构描述语言SOS-ADL。利用SOS-ADL形式化描述E-BDI结构的自适应构件行为,使构件能根据变化的环境和需求,自主推导自身的行为,达到实现软件自适应的目的。案例说明了面向自适应软件系统的体系结构描述语言SOS-ADL的应用。     

Component assignment method and practical example based on software architecture

在演化研究过程中,以体系结构为中心的自适应软件备受关注,该机制以体系结构信息作为运行系统元信息,解耦系统的引用关系,达到动态演化的目的.存在元构件与具体实现构件之间的指派关系,对基于体系结构的构件分派问题进行研究,先提出构件分派模型,并证明该问题为NP完全问题,从而找到一种构件分派算法.实验结果表明该算法与贪婪法与整数线性规划相比,具有一定的优势.     

软件体系结构中接口连接规则研究

基于体系结构的软件开发方法以构件作为最小组装粒度,构件通过其自身定义的接口与外界进行交互。连接件作为一种特殊的构件,它主要负责管理构件之间信息的交换。构件与连接件之间通过接口进行数据的传递,因此,如何从体系结构层次上定义构件及连接件接口的交互规则是构件组装的关键所在。在现有动态体系结构描述框架的基础上,定义了端口以及通道的连接规则,并结合实际的案例,采用动态体系结构描述语言D-ADL进行描述,具体说明了这些规则的应用。从而为系统行为的形式化分析、验证和仿真奠定了基础。     

软件体系结构中接口连接规则研究

基于体系结构的软件开发方法以构件作为最小组装粒度,构件通过其自身定义的接口与外界进行交互.连接件作为一种特殊的构件,它主要负责管理构件之间信息的交换.构件与连接件之间通过接口进行数据的传递,因此,如何从体系结构层次上定义构件及连接件接口的交互规则是构件组装的关键所在.在现有动态体系结构描述框架的基础上,定义了端口以及通道的连接规则,并结合实际的案例,采用动态体系结构描述语言D-ADL进行描述,具体说明了这些规则的应用.从而为系统行为的形式化分析、验证和仿真奠定了基础.     

基于高阶π演算的构件演化模型研究*

为满足构件演化形式化分析的需要,确保演化正确性,提出了一种基于高阶π演算的构件演化模型。在定义演化构件的基础上,将演化过程中的行为描述为原子行为、结构行为和操作行为,建立行为与高阶π演算间的转换规则、演化行为推演规则,根据演化过程中行为之间的关系,建立演化冲突检测机制,定义互斥冲突、重复冲突、条件冲突和包含冲突等四类冲突,在分析冲突条件的基础上,设计了演化冲突检测算法,实现了构件演化的形式化分析。通过实例验证了模型的可行性。     

基于构件动态演化的行为一致性验证方法

为了保证构件在动态演化中的行为一致性,避免不合法的构件演化,提出一种基于进程代数的构件模型,引入对外主动请求接口和内部连接,形式化描述构件及其对外交互协议,给出相关定理和验证算法。实例证明,该构件模型可以验证动态演化中的接口兼容性、外部交互行为一致性,以及运行时行为完整性。     

网构软件的随机性资源自适应性的形式化分析与验证

因特网上的资源具有不确定性、随机性,需要考虑如何保证网构软件系统在运行中满足资源需求。使用随机性资源接口自动机对软件构件的行为进行形式化建模,并使用随机性资源接口自动机网络描述构件组装系统的组合行为;在资源不确定的情况下,检验组合系统是否满足资源约束,并提出基于可达图的相应算法。给出了一个实例网上书店系统,并用模型检测工具Spin验证了模型的正确性。     

基于XYZ/SE的软件部分正确性验证

针对软件形式化描述和正确性验证研究中存在的问题,提出了基于XYZ/SE的统一框架研究该问题。在该框架下,基于逐步求精思路对软件进行抽象;对软件整体进行形式化描述和部分正确性验证;对抽象得到的软件各部分进行形式化描述和部分正确性验证;进行调整和验证,即：如果推导结果与预期不一致,则需要重写相关程序或者回溯检查推导过程是否存在错误,直至程序部分正确性得到验证为止。以国库信息处理系统为对象,分析了基于XYZ/SE的统一框架性能。分析表明,基于该框架能够对软件的不同抽象层次进行规范描述,实现从抽象（静态语义）到具体（动态语义）的平滑过渡。同时,基于XYZ/SE的统一框架也可以表示Hoare逻辑推演规则。     

XSSRA/ADL:一种基于XML的安全需求体系结构描述语言

在开发基于Internet的大型复杂软件系统时,应该在体系结构层次上考虑业务需求和安全需求,而安全需求的体系结构描述语言(SRADL)是研究和应用安全需求体系结构的基础传统的体系结构描述语言没有专门针对安全需求的构件、连接件和体系结构风格的描述,因此,在体系结构层次上描述安全需求还比较困难提出了一种基于XML的安全需求体系结构描述语言--XSSRA/ADL,它引入了安全构件、半安全构件、安全连接件、半安全连接件等设计单元,不仅能够描述安全需求的体系结构,而且也较好地解决了软件系统中业务需求与安全需求在高层的交互和依赖关系另外,XSSRA?ADL采用数据互操作标准XML作为元语言,这使得它具有与其他ADL的互操作性,并便于支持系统的精化和演化.     

基于反射的语义构件描述模型

针对构件语义描述不丰富、构件的扩展性和适应性较差的问题,提出一种基于反射的语义构件模型。该模型在传统构件模型的基础上,引入本体及反射技术,使得构件语义描述丰富,并能根据系统要求及运行环境的变化,对构件进行动态修改。同时,该模型支持自动组装和推理。通过移动应用场景对该模型进行验证,结果表明,该模型的自适应性得到较高提升。     

基于XML的实时系统构件规约

给出了基于XML描述的实时多任务应用系统图形化设计软件的构件接口语义规约。在基于刻面描述的实时软构件的基础上引入XML Schema技术,全面描述了实时构件的静态属性和接口行为,以方便构件在Web中进行信息交换与处理,方便系统之间的互操作。     

基于XYZ/ADL的异步Web服务组合描述与验证

Web服务组合为研究对象,重点讨论了服务组合中异步通信行为和时间属性的形式化描述和验证.首先,从软件体系结构角度分析Web服务组合,采用基于时序逻辑的XYZ/ADL描述Web服务的交互行为和时间属性;然后,提出一种符合模型检测工具UPPAAL规约的时间异步通信模型TACM;最后,实现了XYZ/RE通信命令到TACM的映...     

An update calculus for expressing type-safe program updates

The dominant share of software development costs is spent on software maintenance, particularly the process of updating programs in response to changing requirements. Currently, such program changes tend to be performed using text editors, an unreliable method that often causes many errors. In addition to syntax and type errors, logical errors can be easily introduced since text editors cannot guarantee that changes are performed consistently over the whole program. All these errors can cause a correct and perfectly running program to become instantly unusable. It is not surprising that this situation exists because the “text-editor method” reveals a low-level view of programs that fails to reflect the structure of programs.We address this problem by pursuing a programming-language-based approach to program updates. To this end we discuss in this paper the design and requirements of an update language for expressing update programs. We identify as the essential part of any update language a scope update that performs coordinated update of the definition and all uses of a symbol. As the underlying basis for update languages, we define an update calculus for updating lambda calculus programs. We develop a type system for the update calculus that infers the possible type changes that can be caused by an update program. We demonstrate that type-safe update programs that fulfill certain structural constraints preserve the type correctness of lambda terms. The update calculus can serve as a basis for higher-level update languages, such as for Haskell or Java.     

组件思想在模拟执行的需求检查方法中的运用

模拟执行是一种重要的需求规格说明书(SRS)的检测方法。文章基于面向嵌入式实时系统的需求描述模型RTRSM,提出了如何将组件化的思想和技术应用于模拟执行的检查方法中,从而增加了SRS的可靠性和正确性。最后,文章提出了根据需求描述模型直接生成框架代码的构想,这也是一种从需求直接生成嵌入式实时系统的探索。     

基于场景自动机的网构软件演化

网构软件是网络开放、动态和多变环境下软件系统基本形态的一种抽象,其演化性要求软件能根据应用需求和运行环境变化而动态演化。引入了软件需求工程中场景的概念,但不同的是不把场景作为一种静态的记录来使用,而是把场景作为一种动态记录来描述软件的动态演化特征。给出了场景的形式化定义及其互补、等价、子集等关系描述,提出了基于场景自动机的网构软件演化方法。软件的性质和行为可以由一系列应用场景来展现,系统的演化通过场景自动机来体现,这为系统自适应演化提供了一种新的解决方法,并支持系统更大粒度的复用。