軟件體系結(jié)構(gòu)演化信息捕獲機制的方法研究

摘要：提出了用擴充的構(gòu)件描述語言xJBCDL描述軟件體系結(jié)構(gòu)的演化，并實現(xiàn)了從xJBCDL到基于構(gòu)件軟件配置管理模型的自動轉(zhuǎn)換，從而達到自動捕獲軟件體系結(jié)構(gòu)演化信息的目的。

關(guān)鍵詞：軟件體系結(jié)構(gòu)； 軟件演化； 版本

中圖分類號：TP3文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)11-0074-02

軟件演化是軟件不斷更新變化的過程，是軟件的本質(zhì)特征之一。軟件作為對客觀世界的一種反映，是知識的提煉、體現(xiàn)和固化。客觀世界是不斷發(fā)展變化的，因此，軟件系統(tǒng)不可能一成不變。隨著新需求、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，軟件也要不斷地升級、演化，體現(xiàn)為軟件的演化性[1]。軟件在生命周期的各個階段，都可能發(fā)生演化。記錄和分析軟件在演化過程中的信息，能夠更有助于理解軟件演化的本質(zhì)，為更好地控制和預(yù)測未來軟件的變化奠定基礎(chǔ)。

另一方面，構(gòu)件化軟件開發(fā)作為軟件復(fù)用的核心技術(shù)，越來越受到關(guān)注。軟件體系結(jié)構(gòu)作為構(gòu)件化開發(fā)中的核心資產(chǎn)，體現(xiàn)了軟件設(shè)計的早期設(shè)計決策。通過記錄軟件體系結(jié)構(gòu)在生命周期內(nèi)的演化歷史，可以更好地理解軟件體系結(jié)構(gòu)的演化本質(zhì)，為改善軟件體系結(jié)構(gòu)的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

本文在以前研究工作的基礎(chǔ)上，將軟件體系結(jié)構(gòu)的演化與基于構(gòu)件的軟件配置管理模型建立映射關(guān)系，并實現(xiàn)了兩者之間的自動映射算法，在系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)對軟件體系結(jié)構(gòu)演化信息的捕獲和記錄。

1支持軟件體系結(jié)構(gòu)演化的構(gòu)件描述

軟件體系結(jié)構(gòu)的配置由構(gòu)件以及構(gòu)件之間的連接關(guān)系構(gòu)成，可以用復(fù)合構(gòu)件表示軟件體系結(jié)構(gòu)的配置。復(fù)合構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一組關(guān)系緊密、相互協(xié)作的成員構(gòu)件以及它們之間的約束關(guān)系組成。復(fù)合構(gòu)件中的成員構(gòu)件相當(dāng)于軟件體系結(jié)構(gòu)配置中的構(gòu)件；成員構(gòu)件之間的約束關(guān)系相當(dāng)于軟件體系結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系。在前期研究中[2， 3]，以青鳥構(gòu)件描述語言JBCDL討論了如何擴展JBCDL支持軟件體系結(jié)構(gòu)的演化，將擴充后的JBCDL稱之為xJBCDL（extended JBCDL）。 xJBCDL的語法形式如下：

a)擴充后的構(gòu)件接口規(guī)約

Component_Interface ::= Component 〈component_name〉 \"〈\" 〈VersionInfo〉 \"〉\" is

［Provides:〈Function_Spec_list〉

Requires:〈Function_Spec_list〉 ]|

［Services: [dual] Service〈service_name〉{，[dual]Service〈service_name〉}]

Description: 〈text_docu〉semiformal document| Formal document

End Component_Interface;

〈VersionInfo〉::= Version=〈VersionNo〉

b)擴充后的復(fù)合構(gòu)件實現(xiàn)體規(guī)約

[Compound_component::=(復(fù)合構(gòu)件的實體)

Reference:(包含的成員構(gòu)件)

〈ReferenceSet〉

〈ReferenceSet〉::={〈Component〉\"〈\"〈ComponentInfo〉\"〉\";}

〈ComponentInfo〉::=〈LocationInfo〉; [〈 ProjectTeamInfo 〉]

〈ProjectTeamInfo〉::=ComponentManager=〈Name〉，

[ComponentUsers=〈NameList〉，]

[ComponentDesigner=〈NameList〉]

〈LocationInfo〉::= Location=〈Path〉

〈InstanceSet〉::={〈Component〉〈ComponentInstance〉;}

Instance:（成員構(gòu)件的實例化）

……//這部分規(guī)約內(nèi)容沒有發(fā)生變化，在這里省去

2擴充的JBCDL到CBSCM模型的自動轉(zhuǎn)換

基于構(gòu)件的軟件配置管理模型CBSCM支持軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的存儲和追蹤。為了實現(xiàn)能夠自動地從擴充的構(gòu)件描述語言xCDL構(gòu)造出相應(yīng)的CBSCM模型，首先介紹基于構(gòu)件的軟件配置管理模型CBSCM；然后提出了從xJBCDL到CBSCM模型實例轉(zhuǎn)換的方法。

2．1基于構(gòu)件的軟件配置管理模型

在文獻[4]中提出了基于構(gòu)件的配置管理模型CBSCM，通過在配置管理技術(shù)中引入構(gòu)件的概念，以構(gòu)件為版本控制的基本單位。在此基礎(chǔ)上定義配置（復(fù)合構(gòu)件）的概念，從而支持構(gòu)件的演化管理。與其他軟件配置管理模型相比，可以更好地支持基于構(gòu)件的軟件開發(fā)的演化管理。模型中相關(guān)定義如下：

定義1構(gòu)件是可以被多個軟件系統(tǒng)所復(fù)用的具有獨立功能的系統(tǒng)構(gòu)成成分。在配置管理系統(tǒng)中的構(gòu)件定義為通過目錄結(jié)構(gòu)組織起來的一組密切相關(guān)文件的集合。構(gòu)件概念支持各種形態(tài)的構(gòu)件，如分析構(gòu)件或設(shè)計構(gòu)件、運行級構(gòu)件等。構(gòu)件由若干分支組成。每個分支代表了構(gòu)件的一個演化方向，每個分支由若干版本構(gòu)成。

定義2配置是指一組配置項的集合，其中每個配置項可以是一個構(gòu)件，也可以是一個配置（作為配置項的配置也稱子配置），配置具有自包含性。配置可以表示基于構(gòu)件的軟件開發(fā)中的復(fù)合構(gòu)件，也可以表示組裝出來的系統(tǒng)。定義3基線為配置及其所有子配置中的構(gòu)件都選定一個特定版本，就得到了配置的一個基線，該操作稱為基線操作。配置的基線表示復(fù)合構(gòu)件或系統(tǒng)的一個版本。

2．2xJBCDL到CBSCM的轉(zhuǎn)換算法

元模型是一種描述模型元素以及元素之間關(guān)系的機制。在這里，借助用元模型機制說明擴充的青鳥構(gòu)件描述語言xJBCDL與基于構(gòu)件的軟件配置管理模型CBSCM之間的映射關(guān)系如圖1表示。

軟件體系結(jié)構(gòu)的配置有若干成員構(gòu)件，每個成員構(gòu)件對應(yīng)于CBSCM中的構(gòu)件，因此軟件體結(jié)構(gòu)的配置對應(yīng)于CBSCM中的一個配置。軟件體系結(jié)構(gòu)中構(gòu)件演化歷史對應(yīng)于CBSCM中的構(gòu)件版本簇；軟件體系結(jié)構(gòu)配置的演化歷史對應(yīng)于CBSCM中的基線，如果軟件體系結(jié)構(gòu)配置發(fā)生了變化，則對應(yīng)于CBSCM中一個新的配置；當(dāng)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置不發(fā)生變化，只是組成配置的構(gòu)件發(fā)生變化，則對應(yīng)于CBSCM中一個新的基線。

1）從JBCDL自動地生成配置

首先介紹如何從JBCDL自動生成CBSCM中的一個配置。算法Construct_Configuration 的偽代碼如下：

算法1Construct_Configuration

說明：構(gòu)造構(gòu)件c規(guī)約語言在CBSCM中對應(yīng)的配置或構(gòu)件。如果構(gòu)件c是原子構(gòu)件，則返回CBSCM中對應(yīng)的構(gòu)件名；如果構(gòu)件c是復(fù)合構(gòu)件，則返回CBSCM中對應(yīng)的配置名。

function（c:CDL）：Config 

begin

if c 是原子構(gòu)件 then

在CBSCM中創(chuàng)建一個構(gòu)件，構(gòu)件名為c.name；

return new Config(c.name)；

if c 是復(fù)合構(gòu)件 Then 

cConfig:= new Config(c.name)；

在CBSCM中創(chuàng)建一個配置，配置名為c.name；

for 對于c中的每一個成員構(gòu)件 t Do

if t 是原子構(gòu)件 Then 

在CBSCM中創(chuàng)建一個構(gòu)件，構(gòu)件名為t.name；

將 t作為cConfig的一個構(gòu)件；

else

tConfig:=Construct_configuration(t)；//迭代地調(diào)用生成一個新的配置

將 tConfig作為cConfig的一個子配置；

end if

end for

return cconfig；

end 

2）從xJBCDL自動生成基線

在算法1的基礎(chǔ)上，從xJBCDL自動生成CBSCM中一個基線的算法偽代碼如下：

算法2Construct_Baseline

說明：構(gòu)造構(gòu)件c擴展的規(guī)約語言在CBSCM中對應(yīng)的基線或者版本構(gòu)件。如果構(gòu)件c是原子構(gòu)件，則返回CBSCM中對應(yīng)的版本構(gòu)件；如果構(gòu)件c是復(fù)合構(gòu)件，則返回CBSCM中對應(yīng)的基線。

function Construct_Baseline（c:xCDL）：BaseLine 

begin

if c 是原子構(gòu)件 Then

在CBSCM中創(chuàng)建一個名為c.name，版本號為c.ver的版本構(gòu)件；

return new BaseLine(c.name)；

if c 是復(fù)合構(gòu)件 Then 

cBaseLine:=new BaseLine(c.name)；

在CBSCM中創(chuàng)建一個名為c.name，版本號為c.ver的基線；

for 對于c中的每一個成員構(gòu)件 t Do

if t 是原子構(gòu)件 Then 

在CBSCM中創(chuàng)建一個名為c.name，版本號為c.ver的版本構(gòu)件；

將 t作為c的一個版本構(gòu)件；

else

tBaseLine:=Construct_Baseline(t)；//迭代地調(diào)用本程序生成一個新的基線

將 tBaseLine作為cBaseLine的一個子基線；

end if

end for

return cBaseLine；

end

end

2．3系統(tǒng)實現(xiàn)

在上述基礎(chǔ)上，本文實現(xiàn)了一個原型系統(tǒng)支持軟件體系結(jié)構(gòu)演化信息的捕獲。整個系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示， 包括擴展的xJBCDL編輯器、xJBCDL2CBSCM轉(zhuǎn)換器。xJBCDL是一個編輯環(huán)境，用于操縱軟件體系結(jié)構(gòu)的變化，通過xJBCDL2CBSCM轉(zhuǎn)換器將軟件體系結(jié)構(gòu)的變化傳播到基于構(gòu)件的軟件配置管理系統(tǒng)中，完成軟件體系結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)級的變化。 

3結(jié)束語

軟件演化研究的是軟件系統(tǒng)的變化模式，探討影響軟件變化的基本機制，為軟件演化提供更好的過程指導(dǎo)[5]。軟件演化分析的數(shù)據(jù)主要來源于軟件配置管理系統(tǒng)。軟件配置管理系統(tǒng)中記錄的軟件開發(fā)歷史，不僅能夠揭示開發(fā)者的

設(shè)計意圖，而且可以預(yù)測軟件未來的變化[6]。另一方面，人們逐漸意識到軟件配置管理模型與構(gòu)件、軟件體系結(jié)構(gòu)在概念上的相似性，提出了一些方法試圖集成兩者的數(shù)據(jù)模型，以便更好地支持軟件演化，例如Koala方法[7]和Ménage方法[8]。在文獻[9]中設(shè)計并實現(xiàn)了一個靈活的類似于SQL的數(shù)據(jù)查詢引擎，除能夠按類型、名、屬性以及度量查詢外，可以查詢出符合某種度量的軟件版本。在文獻[10]設(shè)計了一個版本歷史數(shù)據(jù)庫RHDB（release history database），用一種結(jié)構(gòu)化的方法存儲版本數(shù)據(jù)和軟件變化管理中的問題報告。通過瀏覽、查詢歷史數(shù)據(jù)以及度量，為進一步研究軟件特征演化分析提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

本文通過擴充的構(gòu)件描述語言xJBCDL描述軟件體系結(jié)構(gòu)的演化，并自動地實現(xiàn)從xJBCDL到CBSCM的轉(zhuǎn)換，可以自動地記錄軟件體系結(jié)構(gòu)的演化信息，為軟件體系結(jié)構(gòu)質(zhì)量的改善奠定了基礎(chǔ)。

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