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。     

构件运算与软件演化研究

当前对软件构件的描述通常都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能力明显不足。文章用代数理论对构件的属性和行为特征进行抽象，提出了构件调用运算、协作运算和条件运算的新观点，研究了这三种运算的性质及其之间的关系，证明了一个软件系统的所有构件组成的集合与其上的调用运算和条件运算分别构成半群，与协作运算构成交换半群，把软件系统的演化归结为构件运算表达式的变化。     

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。     

Agent运算与系统演化研究

当前对Agent的描述在Agent的动态行为、协调求解和演化特征方面的描述能力明显不足。文章用代数运算对Agent的属性和行为特征进行抽象,提出了Agent调用运算、协作运算和条件运算的新观点,研究了这三种运算的性质及其之间的关系,证明了一个多Agent系统的所有Agent组成的集合与其上的调用运算和条件运算分别构成半群,与协作运算构成交换半群.把多Agent系统的演化归结为Agent运算表达式的变化.     

基于构件运算的可重构系统代数模型

可重构系统是指一个系统由构件组成,随着构件被替换以及组合拓扑关系的变化,系统表现出不同的功能.针对可重构系统在形式化和重构建模方面的不足,用代数学方法对可重构构件、构件组合、可重构系统的属性和行为特征进行抽象,把构件组合定义成构件的"运算"实现,结合进程代数中算子的概念,定义了多种构件组合运算,建立了可重构系统的代数模型.在代数模型基础上,提出了重构建模和重构范式,为可重构系统提供理论支持,最后介绍了应用案例.     

基于构件运算的软件体系结构及其复杂性度量

为了达到对软件体系结构SA的描述目标,引进了基于消息的5种构件组合运算,并给出了基于这些运算的SA的图形与其代数表达式之间的转换算法。为了降低SA复杂性,给出SA的直观复杂性度量方法,提出了11种构件演化运算,并给出了一个实例。     

基于构件的软件演化波及效应分析

随着新技术的采用和系统环境的变化,构件和软件系统的演化在所难免,演化会影响系统的整体行为。分析了基于构件的软件系统中的耦合性对演化波及效应的影响,对软件系统中构件内部各种依赖关系、构件与连接件之间的各种耦合关系进行矩阵表示,提出一种能够防止波及效应扩大化的软件系统动态演化的波及效应方法,实现了对软件系统的构件和连接件的演化波及效应研究。在基于构件的软件系统的动态演化中,可以根据波及效应的分析获得需要进行重新修改或演化的构件和连接件,从而保证动态演化的一致性和连续性。     

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.     

基于Bigraph理论的动态演化软件相关特性分析与验证方法

软件演化中的行为一致性、相容性以及系统完整性约束,长期以来是动态演化中研究的热点.本文利用Milner等提出的Bigraph理论对软件演化中的特性进行研究.与以往利用Petri Net、演算及进程代数不同,Bigraph融合演算和移动Ambient 演算的优势,其目的为现有的移动和并发理论建立统一的元模型,并且引入环境上下文参与系统的迁移,使系统的描述更为直观和精确,从而适合对动态演化形式化.本文简要介绍Bigraph的基本概念和现状,利用Bigraph建立演化系统的构件模型,并在Bigraph理论基础上给出分析和验证完整性、一致性和相容性相关规则,并通过具体实例验证利用Bigraph对动态演化建模的有效性.     

网构软件体系结构代数模型

由于网络化软件的规模和复杂程度的不断增加,设计可伸缩的软件体系结构,开发可演化的软件系统遇到了挑战.挑战之一是很难把软件模型与原系统说明区分开来,使得软件系统的可演化性受到限制.一个有效的途径是建立可范用软件体系结构的抽象模型,指导网构软件设计,从而提高软件模型的概括能力和可伸缩能力.本文提出一种网构软件体系结构代数模型,其中一个创新思想是把网构连接子解释成网构变量的运算.结合代数学方法和软件实现技术,定义了6种网构连接运算,所有运算是对连接子的代数抽象,因此软件体系结构的抽象表达能力得到了加强.为了展示提出代数模型的建模与分析辅助作用,介绍了一个基于代数模型的网构软件设计与演化的案例研究.     

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。     

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Wright的SA级测试路径生成方法

软件体系结构用来描述系统的高层结构和行为特征,软件体系结构描述语言ADLs是对软件体系结构的形式化描述.在软件体系结构描述语言Wright的基础上,引入了一种图形的表示方法,即以动态行为图(BG图)来表示相关的构件间的动态行为及它们之间的关系,并提出了软件体系结构测试覆盖准则.根据BG图中路径的定义,给出了BG图中测试路径生成算法的基本思想.以C/S体系结构为例,验证了该方法在生成SA级的测试路径上是可行的.     

Runtime software architecture based on reflective middleware

Copyright by Science in China Press 2004 Since its first literate identification and discussion[1], software architecture (SA) has become an important subfield of software engineering, receiving increasing attention from both academic and industrial communities. SA describes the gross structure of a software system with a collection of components, connectors and constraints[2]. In gen-eral, SA acts as a bridge between requirements and implementation and provides a blue-print for system cons…     

软件构架动态行为建模与检测

针对软件构架描述语言在分析、验证软件构架动态行为中的不足,用抽象代数对构件、连接器和体系结构配置进行抽象,提出了软件构架层次模型,并采用Pr/T网对软件构架动态行为建模.提出基于线性时序逻辑的软件构架动态行为模型检测方法,给出了该方法的算法描述.最后,详细描述了电子商务系统中并发控制机制的建模过程和检测结果.提出的软件构架动态行为建模与检测方法结合了Pr/T网和线性时序逻辑的优点,为开展软件构架动态行为的分析、验证提供了理论基础.     

一种新的面向方面的架构描述概念模型研究

软件架构的描述和设计决定了软件的质量和生命。作为方面的横切关注点横跨在多个架构组件中,影响了模块间的内聚性和耦合度,从而降低了软件的可重用性,增加了维护的难度。目前提出的许多架构描述方法均未能对存在的横切关注点进行恰当的描述和定位,所以在软件的架构描述方法中引入了方面的概念机制来解决这些问题。基于IEEE 14712000中提出的架构描述概念模型,引入用例视图提出了一种新的面向方面的架构描述概念模型。该模型能够在架构描述中精确地描述和处理横切关注点即增加方面这一抽象层,从而提高软件系统的维护性、重用性和     

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。     

基于角色划分的构件组合兼容性检查

基于构件的软件开发是软件工程化和工业化发展的必然趋势,构件间通过接口实现交互。目前主要的接口定义语言是为了满足封闭的C/S应用而设计的,仅描述了构件交互的静态语法层信息,这些信息已不能满足开放环境下对构件理解、使用和推导需要。形式化方法因其描述的准确性和使用自动定理证明机制而受到越来越多的重视,以CORBA构件为例,结合一个电子商务应用实例,给出基于π演算的构件接口动态行为信息描述方法,在此基础上根据构件在交互中的作用进行了角色划分,并基于角色模型研究了构件组合中的兼容性问题,从而保证了开放环境下构件间成功地进行互操作。