基于語義關(guān)系的網(wǎng)構(gòu)軟件演化技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)構(gòu)軟件是Internet上來自不同廠商的各種軟件實(shí)體(構(gòu)件、服務(wù)或Agent等，統(tǒng)稱為構(gòu)件)以開放、自主的方式存在于各個節(jié)點(diǎn)，在開放的環(huán)境下以各種協(xié)同方式實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的互連、互通和協(xié)作的軟件聯(lián)盟。網(wǎng)構(gòu)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(wù)，需要相應(yīng)的演化技術(shù)和機(jī)制支撐。網(wǎng)構(gòu)軟件的演化技術(shù)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(gòu)軟件的體系結(jié)構(gòu)(software architecture,

2、SA)層面出發(fā)，確定發(fā)生變化的構(gòu)件(演化源)對體系結(jié)構(gòu)的影響范圍；而動態(tài)演化則需要確定網(wǎng)構(gòu)軟件實(shí)體的運(yùn)行實(shí)例是否可以從當(dāng)前的流程模式(源模式)遷移到新的流程模式下(目標(biāo)模式)繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)前在靜態(tài)演化研究中，發(fā)生變化的構(gòu)件(演化源)對體系結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)軟件靜態(tài)演化特征。首先研究網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)中構(gòu)件本身及構(gòu)件之間的語義關(guān)系及其特征。基于語義協(xié)議關(guān)系，分析構(gòu)件內(nèi)部和構(gòu)件之間語義的時序邏輯性，提出采用語義協(xié)議關(guān)系項(xiàng)來表示構(gòu)件內(nèi)部和構(gòu)件之間語義關(guān)系的時序邏輯性，構(gòu)造網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的語義關(guān)系矩陣和語義關(guān)系鏈矩陣，并對它們的性質(zhì)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，研究網(wǎng)構(gòu)軟件中構(gòu)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(jié)構(gòu)演化操作及其影響范圍的定量衡量

4、指標(biāo)，為量化評價靜態(tài)演化波及效應(yīng)提供技術(shù)基礎(chǔ)。
　　(2)研究基于語義關(guān)系的網(wǎng)構(gòu)軟件靜態(tài)演化波及效應(yīng)。首先根據(jù)網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)語義關(guān)系特征以及靜態(tài)演化操作特性，構(gòu)建能夠描述構(gòu)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(gòu)軟件語義的形式化描述，提出面向網(wǎng)構(gòu)軟件靜態(tài)演化特性的體系結(jié)構(gòu)形式化模型。然后基于網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的語義關(guān)系矩陣及其相關(guān)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(guān)系鏈波及效應(yīng)指數(shù)和語義關(guān)系構(gòu)件波及效應(yīng)指

5、數(shù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)構(gòu)件之間語義協(xié)議關(guān)系的強(qiáng)弱程度，研究構(gòu)件增加、修改、刪除、合并和拆分等演化操作對體系結(jié)構(gòu)的影響關(guān)系和程度，提出確定不同演化操作的語義關(guān)系鏈波及效應(yīng)和語義關(guān)系構(gòu)件波及效應(yīng)的算法。
　　(3)分析網(wǎng)構(gòu)軟件關(guān)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(gòu)軟件模型，目的是將數(shù)據(jù)流顯式地引入網(wǎng)構(gòu)軟件建模過程中。其次，從靜態(tài)關(guān)系和動態(tài)運(yùn)行兩個方面研究網(wǎng)構(gòu)軟件服務(wù)實(shí)施過程中數(shù)據(jù)依

6、賴關(guān)系及其特性，體現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流在網(wǎng)構(gòu)軟件動態(tài)適應(yīng)性和演化性中并重的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了網(wǎng)構(gòu)軟件模型數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)在動態(tài)演化過程中必須保持的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。然后，以面向數(shù)據(jù)流和控制流的網(wǎng)構(gòu)軟件模型為手段，分析了網(wǎng)構(gòu)軟件動態(tài)演化操作方式和特征，研究網(wǎng)構(gòu)軟件動態(tài)演化過程中數(shù)據(jù)流約束關(guān)系、數(shù)據(jù)流和控制流交叉依賴關(guān)系的變化，導(dǎo)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(gòu)軟件運(yùn)行實(shí)例動態(tài)可遷移準(zhǔn)則。

7、首先以面向數(shù)據(jù)流和控制流的網(wǎng)構(gòu)軟件模型為基礎(chǔ)，針對實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流分離以后的網(wǎng)構(gòu)軟件模型中數(shù)據(jù)依賴關(guān)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(gòu)軟件運(yùn)行實(shí)例的動態(tài)可遷移性準(zhǔn)則。不但考慮了源模式和目標(biāo)模式之間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，還考慮了源模式和目標(biāo)模式之間參數(shù)非重復(fù)性復(fù)現(xiàn)的情況，同時根據(jù)可遷移性準(zhǔn)則要求設(shè)計關(guān)于數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的生成算法。然后，根據(jù)網(wǎng)構(gòu)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(gòu)軟件運(yùn)行實(shí)例關(guān)于數(shù)據(jù)流/控