組合橫切關(guān)注自動(dòng)化挖掘與重構(gòu)方法研究.pdf

1、隨著軟件系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,軟件工程的出現(xiàn)為規(guī)范軟件項(xiàng)目管理,保障軟件質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的保證。研究發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)中,存在著大量的橫切關(guān)注,這些橫切關(guān)注散布于軟件系統(tǒng)的諸多核心關(guān)注當(dāng)中。原有的程序設(shè)計(jì)技術(shù)不能有效地模塊化橫切關(guān)注的實(shí)現(xiàn),從而破壞了軟件系統(tǒng)核心關(guān)注的模塊化。為了模塊化橫切關(guān)注,需要在軟件程序中發(fā)現(xiàn)橫切關(guān)注所包含的程序元素并進(jìn)行重構(gòu)。現(xiàn)有的挖掘算法只利用了橫切關(guān)注的引用頻繁度,而沒有考慮程序的結(jié)構(gòu)信息。此外軟件程序中大量出現(xiàn)

2、由多個(gè)元素構(gòu)成的組合橫切關(guān)注,而原有的研究絕大部分針對的是簡單的橫切關(guān)注。因此尋求組合橫切關(guān)注的挖掘和重構(gòu)技術(shù)也顯得十分重要。
　　鏈接分析能夠發(fā)現(xiàn)軟件程序中的橫切關(guān)注元素。分散性是橫切關(guān)注中元素的主要特征,能夠用于發(fā)現(xiàn)程序中的橫切關(guān)注,但是引用頻繁度并不完全等價(jià)于分散性。程序依賴圖包含了程序元素及其之間的依賴關(guān)系,能夠非常完整地表示程序語義信息。鏈接分析是一種基于圖結(jié)構(gòu)信息的圖分析技術(shù),其中雙狀態(tài)模型能夠用于發(fā)現(xiàn)全局性的功能節(jié)點(diǎn)

3、和整合節(jié)點(diǎn),而橫切關(guān)注元素類似于功能節(jié)點(diǎn)。結(jié)合頻繁度模型和雙狀態(tài)模型,能夠更準(zhǔn)確地描述橫切關(guān)注的耦合特征,有助于更有效地挖掘程序中的橫切關(guān)注。
　　軟件程序可以使用依賴圖進(jìn)行表示,有向圖聚類能夠幫助發(fā)現(xiàn)軟件程序中的各種關(guān)注。為了發(fā)現(xiàn)程序關(guān)注中的元素,首要的工作是定義程序元素之間的相關(guān)性度量。屬于同一個(gè)關(guān)注的程序元素間不只是有較強(qiáng)的連接度,也可能有較強(qiáng)的相似度,因此可以構(gòu)造包含兩種不同類型邊的異質(zhì)圖,來表示程序中元素之間的關(guān)系。現(xiàn)有

4、的算法都是基于密度的有向圖聚類算法,只考慮了原始有向圖中元素間的連接度。為了對該異質(zhì)圖進(jìn)行聚類,需要實(shí)現(xiàn)基于相似性的有向圖聚類,從而更有效地發(fā)現(xiàn)程序關(guān)注包含的相關(guān)元素,并能利用原有的無向圖聚類方法?；跈?quán)威轉(zhuǎn)移的圖層次聚類方法,能夠幫助發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),并能解決聚類初始化、簇個(gè)數(shù)選擇等經(jīng)典聚類難點(diǎn)。
　　半監(jiān)督圖聚類技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)組合橫切關(guān)注。現(xiàn)有研究主要集中在簡單的橫切關(guān)注挖掘,而軟件系統(tǒng)中的橫切關(guān)注通常包含多個(gè)元素,因此當(dāng)

5、前方面挖掘的重點(diǎn)和是定義并發(fā)現(xiàn)組合橫切關(guān)注。組合橫切關(guān)注的元素中一部分是一組的橫切關(guān)注種子,而另一部分是實(shí)現(xiàn)輔助功能。這些種子散布于多個(gè)模塊并具有將強(qiáng)的相似性,是該橫切關(guān)注的核心元素。而輔助元素沒有散布特性,但是與核心元素有較強(qiáng)的相關(guān)性。屬于相同橫切關(guān)注的種子應(yīng)當(dāng)被分在同一個(gè)組,而屬于不同橫切關(guān)注的種子不能被分在同一個(gè)組。該約束符合半監(jiān)督學(xué)習(xí)的約束定義,能用于改善聚類的效果。借助基于相似度的有向圖聚類算法來實(shí)現(xiàn)該半監(jiān)督聚類算法,并通過分

6、析大型軟件系統(tǒng)DAQ中大量的橫切關(guān)注來驗(yàn)證算法的效果。
　　組合重構(gòu)是實(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)化重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。軟件工程實(shí)踐中的絕大部分重構(gòu)都是由多個(gè)子重構(gòu)組成的,需要使用具有任務(wù)的表達(dá)、分解和約束能力的模型來形式化組合重構(gòu)。而重構(gòu)語言用于表示重構(gòu)的意圖,因此需要定義待重構(gòu)的各種程序,能夠描述各種重構(gòu)組合以及重構(gòu)前提條件,并且具有直觀的表達(dá)能力。最后需要重構(gòu)框架來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的組合重構(gòu)。由于重構(gòu)對象和重構(gòu)類型的多樣性,該框架要具有良好的可擴(kuò)展性