一種基于矩陣的軟件演化模型

陳利平，徐洪珍

（東華理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

1 引言

隨著軟件用戶需求的越發(fā)的多樣性和不斷變化，以及軟件應(yīng)用環(huán)境和科學(xué)技術(shù)的不斷變化等因素，從而使得要求人們的軟件必須做出相應(yīng)的變化來適應(yīng)這些變化。但是由于這些引起軟件發(fā)生演化的因素本身就很復(fù)雜，從而使得軟件演化愈發(fā)的難以理解和控制。因此，為了使軟件能夠不斷適應(yīng)變化環(huán)境以提供更好的服務(wù)，那么人們必需研究軟件的演化行為，以此更好地理解和控制軟件演化。

目前對軟件演化行為描述研究，和對演化行為控制進(jìn)行建模的主要研究有幾下幾種：使用形式化方法描述軟件演化或者對其建模，針對具體系統(tǒng)，給出軟件演化的很好的描述如基于超圖文法的軟件體系結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化和以體系結(jié)構(gòu)為中心的構(gòu)件模型的形式化語義。采用統(tǒng)一建模語言UML及其擴(kuò)展模型建模軟件演化，具有圖形化，易理解等特點(diǎn)。使用ADL(architecture description language，體系結(jié)構(gòu)描述語言)建模和分析軟件體系結(jié)構(gòu)演化，能精確刻畫軟件演化的特性。

由上述綜述可知，當(dāng)前對軟件演化的研究不論是對行為的描述還是建模，都忽視了軟件自身的有序性以及便于計(jì)算機(jī)計(jì)算處理的便捷性。因此文章從體系結(jié)構(gòu)考慮軟件演化，并且認(rèn)為體系結(jié)構(gòu)是有序的，同時(shí)為了計(jì)算機(jī)處理的便捷性，在文章中用矩陣描述體系結(jié)構(gòu)的這種有序性，并且為基于矩陣的軟件演化建立了一個(gè)模型。在模型中通過輸入從軟件體系結(jié)構(gòu)層面對軟件演化進(jìn)行描述的矩陣，然后經(jīng)過矩陣的演算得到演化后的軟件體系結(jié)構(gòu)信息，根據(jù)新的軟件體系結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成新的軟性系統(tǒng)。該模型可支持一定程度上的自演化。

2 基于矩陣的軟件演化模型

基于矩陣的軟件演化模型(M-BMOSE Matrix-Based Model Of Software Evolution)，在M-BMOSE模型中總共包含三層：表示層、演化支撐層和數(shù)據(jù)層。表示層：用來和用戶進(jìn)行信息交互；演化支撐層：用來支撐和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)演化，如收集構(gòu)件信息和實(shí)現(xiàn)演化意圖；數(shù)據(jù)層：用來記錄構(gòu)件信息和應(yīng)用軟件的體系結(jié)構(gòu)信息，應(yīng)用系統(tǒng)通過訪問構(gòu)件信息和體系結(jié)構(gòu)信息構(gòu)造自己的應(yīng)用框架，具體通過應(yīng)用系統(tǒng)的菜單架構(gòu)體現(xiàn)。具體M-BMOSE支撐平臺(tái)如圖1所示。

圖 1M-BMOSE支撐平臺(tái)

由圖1可知，M-BMOSE支撐平臺(tái)，主要是由構(gòu)件管理模塊和軟件體系結(jié)構(gòu)演化模塊組成，構(gòu)件管理模塊主要是提供對構(gòu)件信息的維護(hù)功能，如構(gòu)件添加、刪除、替換和查詢等；軟件體系結(jié)構(gòu)演化模塊主要是用來完成對應(yīng)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)演化，軟件體系結(jié)構(gòu)演化引擎根據(jù)軟件體系結(jié)構(gòu)演化UI輸入的具體應(yīng)用系統(tǒng)名稱、構(gòu)件矩陣關(guān)系對應(yīng)表和體系結(jié)構(gòu)層級描述矩陣，通過矩陣自演算體系結(jié)構(gòu)描述矩陣，根據(jù)體系結(jié)構(gòu)描述矩陣結(jié)果實(shí)現(xiàn)新的軟件體系結(jié)構(gòu)，并且將新的軟件體系結(jié)構(gòu)信息存入軟件體系結(jié)構(gòu)信息庫。

3 M-BMOSE支撐平臺(tái)對軟件演化的支持原理

圖2 實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)演化流程圖

利用M-BMOSE支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟件演化，在M-BMOSE支撐平臺(tái)中輸入對于軟件的體系結(jié)構(gòu)層級關(guān)系描述矩陣，M-BMOSE支撐平臺(tái)會(huì)通過矩陣演算獲取體系結(jié)構(gòu)描述矩陣，并且根據(jù)此矩陣實(shí)現(xiàn)新的軟件體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)將新的軟件體系結(jié)構(gòu)信息存入軟件體系結(jié)構(gòu)信息庫。M-BMOSE支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)演化流程圖如圖2所示。

4 結(jié)語

文章提出了一個(gè)基于矩陣的軟件演化模型，在該模型中，對軟件的演化是從體系結(jié)構(gòu)的層面來考慮的。在模型中通過輸入從軟件體系結(jié)構(gòu)層面對軟件演化進(jìn)行描述的矩陣，然后經(jīng)過矩陣的演算得到演化后的軟件體系結(jié)構(gòu)信息，根據(jù)新的軟件體系結(jié)構(gòu)信息構(gòu)成新的軟性系統(tǒng)。該模型可支持一定程度上的自演化。下一步的工作就是針對該模型進(jìn)行進(jìn)一步的豐富，以期望能夠融入軟件演化性的更多的子特征，能夠從多層面來考慮軟件的演化性。

[1]徐洪珍，曾國荃.基于超圖文法的軟件體系結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，5（39）:745-750.

[2]徐洪珍，曾國蓀，陳波.軟件體系結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化的條件超圖文法及分析[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，22（6）:1210-1223.

[3]楚旺，錢德沛.以體系結(jié)構(gòu)為中心的構(gòu)件模型的形式化語義[J].軟件學(xué)報(bào)，2006，17(6):1287-1297.