基于體系結(jié)構(gòu)、特征驅(qū)動的軟件動態(tài)演化方法研究.pdf

1、在互聯(lián)網(wǎng)成為當今主流軟件運行環(huán)境之后，網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性和開放性使用戶需求與硬件資源更加頻繁地變化，導致軟件的變化性和復(fù)雜性進一步增強。變化性成為了軟件的基本屆性。軟件演化指的是軟件進行變化并達到所期望形態(tài)的過程，可分為靜態(tài)演化和動態(tài)演化兩種類型。由于具有持續(xù)可用性的優(yōu)點，動態(tài)演化已成為軟件工程研究的熱點。
　　 動態(tài)演化比靜態(tài)演化更為復(fù)雜，技術(shù)上更難以處理。因此，現(xiàn)代軟件的復(fù)雜性決定了動態(tài)演化研究應(yīng)從宏觀層面入手。由于軟件體系結(jié)構(gòu)能

2、從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全局的角度刻畫軟件當前配置狀態(tài)，因此已成為了軟件進行動態(tài)演化的重要依據(jù)。而目前存在于一般軟件動態(tài)演化方法中的主要問題是，軟件體系結(jié)構(gòu)和軟件業(yè)務(wù)邏輯需求之間存在語義鴻溝。所以開發(fā)者難以從業(yè)務(wù)邏輯上預(yù)先推導軟件變更的結(jié)果及其影響范圍，從業(yè)務(wù)邏輯視圖綜合地考慮軟件動態(tài)演化問題，并保證軟件動態(tài)演化的業(yè)務(wù)邏輯合理性和正確性.另外，現(xiàn)存的基于體系結(jié)構(gòu)的動態(tài)演化研究并沒有提供完整的控制軟件變更的手段以保持軟件動態(tài)演化的完整性。
　　

3、 為了解決一般軟件動態(tài)演化方法存在的問題，本文在軟件產(chǎn)品線方法研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于體系結(jié)構(gòu)、特征驅(qū)動的軟件動態(tài)演化方法(FASDEM)。FASDEM方法的主旨是應(yīng)用軟件產(chǎn)品線技術(shù)開發(fā)支持動態(tài)演化的軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)通過運行時刻對特征模型和軟件參考體系結(jié)構(gòu)的定制實現(xiàn)軟件動態(tài)演化。FASDEM方法主要包括三種活動：動態(tài)軟件特征分析與建模，軟件演化參考體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件動態(tài)演化工程。
　　 為了支持對動態(tài)軟件的特征分析與建模，本文

4、結(jié)合領(lǐng)域建模方法提出了一種基于本體的動態(tài)軟件特征建模方法，并給出其元模型和基于推理的模型一致性驗證方法。通過該方法，開發(fā)者能對動態(tài)軟件系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯共性、運行時業(yè)務(wù)邏輯的可變性和這些可變性之間的約束關(guān)系進行建模，為動態(tài)軟件系統(tǒng)提供高層次的、抽象的軟件演化業(yè)務(wù)邏輯視圖。
　　 由于基于體系結(jié)構(gòu)的軟件動態(tài)演化可能會引入違反業(yè)務(wù)邏輯的系統(tǒng)行為。所以為了解決這個問題，本文通過引入端口語義概念，首先給出了基于特征語義的構(gòu)件和構(gòu)件系統(tǒng)的形式

5、化描述模型，以建立軟件體系結(jié)構(gòu)與軟件業(yè)務(wù)邏輯視圖之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。然后在此形式化模型的基礎(chǔ)上提出了一種基于協(xié)作環(huán)境構(gòu)造的構(gòu)件系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯滿足行為提取方法。
　　 軟件演化參考體系結(jié)構(gòu)(SERA)描述了基于特征模型的動態(tài)軟件體系結(jié)構(gòu)的受限演化空間，和面向各種特定演化需求的動態(tài)軟件體系結(jié)構(gòu)可變性，所以SERA是進行特征驅(qū)動的動態(tài)軟件體系結(jié)構(gòu)定制演化的基礎(chǔ)。為了支持SERA的設(shè)計活動本文提出了一種基于特征模型的軟件演化參考體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方

6、法，并在此基礎(chǔ)上給出了支持FASDEM動態(tài)演化工程活動的環(huán)境建模、基于特征綁定的軟件演化規(guī)則定義，和特征驅(qū)動的軟件演化參考體系結(jié)構(gòu)的定制及其構(gòu)件行為演化的方法。其中，軟件演化規(guī)則是在特征模型定制基礎(chǔ)上定義的，這種方法為軟件動態(tài)演化提供了靈活的演化策略定義和處理機制，使得開發(fā)者從高層業(yè)務(wù)邏輯視圖上綜合和完整地考慮軟件演化問題成為可能。
　　 為了提高軟件的構(gòu)造性，更好地支持軟件動態(tài)演化，F(xiàn)ASDEM通過引入運行時體系結(jié)構(gòu)演化空間(

7、RAES)的概念，給出了一種支持動態(tài)軟件開發(fā)的軟件模型--基于特征語義體系結(jié)構(gòu)空間的軟件動態(tài)演化模型(FASM)。FASM使用反射技術(shù)構(gòu)造，其元層由運行時體系結(jié)構(gòu)演化空間構(gòu)成，基層由可運行的物理構(gòu)件形成，元層和基層因果相聯(lián)。通過對RAES的觀察，可獲知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為信息。對元層RAES的在線定制調(diào)整可實現(xiàn)對基層的修改進而實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)演化。
　　 最后本文設(shè)計了FASM支撐平臺并實現(xiàn)了其原型系統(tǒng)。FASM支撐平臺由建模工具集、