基于語義關系的網(wǎng)構軟件演化技術研究.pdf

1、網(wǎng)構軟件是Internet上來自不同廠商的各種軟件實體(構件、服務或Agent等，統(tǒng)稱為構件)以開放、自主的方式存在于各個節(jié)點，在開放的環(huán)境下以各種協(xié)同方式實現(xiàn)跨網(wǎng)絡的互連、互通和協(xié)作的軟件聯(lián)盟。網(wǎng)構軟件要求在開放、動態(tài)、難控的環(huán)境下，為用戶提供7*24、不斷演化更新、智能化的服務，需要相應的演化技術和機制支撐。網(wǎng)構軟件的演化技術分為靜態(tài)演化和動態(tài)演化。靜態(tài)演化研究要求從網(wǎng)構軟件的體系結構(software architecture,

2、SA)層面出發(fā)，確定發(fā)生變化的構件(演化源)對體系結構的影響范圍；而動態(tài)演化則需要確定網(wǎng)構軟件實體的運行實例是否可以從當前的流程模式(源模式)遷移到新的流程模式下(目標模式)繼續(xù)執(zhí)行。當前在靜態(tài)演化研究中，發(fā)生變化的構件(演化源)對體系結構的影響范圍缺乏一個定量的分析方法；而動態(tài)演化研究是將數(shù)據(jù)流依附在控制流上，不能滿足網(wǎng)構軟件核心理論之一：軟件協(xié)同分離化的一個方面——數(shù)據(jù)流與控制流分離的要求。針對上述要求與問題，本文主要做了以下幾個方

3、面的研究：
　　(1)分析網(wǎng)構軟件靜態(tài)演化特征。首先研究網(wǎng)構軟件體系結構中構件本身及構件之間的語義關系及其特征?；谡Z義協(xié)議關系，分析構件內(nèi)部和構件之間語義的時序邏輯性，提出采用語義協(xié)議關系項來表示構件內(nèi)部和構件之間語義關系的時序邏輯性，構造網(wǎng)構軟件體系結構的語義關系矩陣和語義關系鏈矩陣，并對它們的性質(zhì)進行了分析。在此基礎上，研究網(wǎng)構軟件中構件增加、修改、刪除、合并和拆分等演化操作特性，給出了體系結構演化操作及其影響范圍的定量衡量

4、指標，為量化評價靜態(tài)演化波及效應提供技術基礎。
　　(2)研究基于語義關系的網(wǎng)構軟件靜態(tài)演化波及效應。首先根據(jù)網(wǎng)構軟件體系結構語義關系特征以及靜態(tài)演化操作特性，構建能夠描述構件端口語義和端口之間通過方法調(diào)用組合而形成的網(wǎng)構軟件語義的形式化描述，提出面向網(wǎng)構軟件靜態(tài)演化特性的體系結構形式化模型。然后基于網(wǎng)構軟件體系結構的語義關系矩陣及其相關性質(zhì)，提出用于量化分析衡量靜態(tài)演化操作影響范圍的語義關系鏈波及效應指數(shù)和語義關系構件波及效應指

5、數(shù)。在此基礎上，根據(jù)構件之間語義協(xié)議關系的強弱程度，研究構件增加、修改、刪除、合并和拆分等演化操作對體系結構的影響關系和程度，提出確定不同演化操作的語義關系鏈波及效應和語義關系構件波及效應的算法。
　　(3)分析網(wǎng)構軟件關于數(shù)據(jù)流和控制流分離的動態(tài)演化錯誤。首先基于著色Petri網(wǎng)提出一種面向數(shù)據(jù)流和控制流的網(wǎng)構軟件模型，目的是將數(shù)據(jù)流顯式地引入網(wǎng)構軟件建模過程中。其次，從靜態(tài)關系和動態(tài)運行兩個方面研究網(wǎng)構軟件服務實施過程中數(shù)據(jù)依

6、賴關系及其特性，體現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流在網(wǎng)構軟件動態(tài)適應性和演化性中并重的特點。在此基礎上，重點分析了網(wǎng)構軟件模型數(shù)據(jù)依賴關系的性質(zhì)，強調(diào)在動態(tài)演化過程中必須保持的數(shù)據(jù)依賴關系。然后，以面向數(shù)據(jù)流和控制流的網(wǎng)構軟件模型為手段，分析了網(wǎng)構軟件動態(tài)演化操作方式和特征，研究網(wǎng)構軟件動態(tài)演化過程中數(shù)據(jù)流約束關系、數(shù)據(jù)流和控制流交叉依賴關系的變化，導致數(shù)據(jù)流和控制流方面可能出現(xiàn)的動態(tài)演化錯誤特征。
　　(4)提出網(wǎng)構軟件運行實例動態(tài)可遷移準則。

7、首先以面向數(shù)據(jù)流和控制流的網(wǎng)構軟件模型為基礎，針對實現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流分離以后的網(wǎng)構軟件模型中數(shù)據(jù)依賴關系特性以及動態(tài)演化可能產(chǎn)生的錯誤，提出面向數(shù)據(jù)流的網(wǎng)構軟件運行實例的動態(tài)可遷移性準則。不但考慮了源模式和目標模式之間的數(shù)據(jù)依賴關系，還考慮了源模式和目標模式之間參數(shù)非重復性復現(xiàn)的情況，同時根據(jù)可遷移性準則要求設計關于數(shù)據(jù)依賴關系的生成算法。然后，根據(jù)網(wǎng)構軟件數(shù)據(jù)流和控制流分離后，它們之間的交叉作用特性，提出網(wǎng)構軟件運行實例關于數(shù)據(jù)流/控