软件可持续演进度量和评估及其在架构重构中的应用

发布时间：2020-03-27 19:11

【摘要】：软件演进是一项贯穿软件生命周期的活动,演进反映了“在演进实体或其组成元素的属性方面不断改进的过程”。随着软件规模不断扩大以及软件复杂度不断升高,软件演进的复杂度和变化性进一步增强。软件架构作为软件开发早期阶段的产物,是在较高抽象层次上对软件进行描述,对架构的修改将直接影响整个软件的质量,一个优秀的架构是软件能够顺利开发完成的重要因素。近年来对于软件架构演进的研究日趋重要,关注架构演进过程的效果及质量,及时发现问题,避免问题积累导致断代式演进,对推动软件架构演进具有十分重要的意义。合理的演进操作可以使软件架构不断优化,进一步提升应用该架构的软件质量。而随着软件工程的发展,对软件架构的研究开始超出软件设计阶段,逐步扩展到了整个软件生命周期。当架构在演进过程中暴露出缺陷时,如何根据这些缺陷对架构进行及时重构,保证架构的生命力和竞争力也是一个非常重要的话题。本文提出一种新的软件架构演进度量评估方法——架构持续演进原则达成性度量方法,该方法选取一次软件演进过程中的两个软件版本作为度量对象,以两个软件版本的架构文档和项目源代码作为输入,对架构文档和项目源代码进行信息提取,设计度量指标对这次演进过程是否达成了架构持续演进原则进行定量度量;然后根据架构持续演进度量结果对架构演进过程进行评估,分析演进过程中软件架构暴露出来的缺陷和不足,对这些缺陷和不足进行定位,分析造成这些缺陷和不足的原因,并针对这些缺陷提出架构重构建议,以提高架构演进效果。本文结合开源软件实例,设计实验验证了度量与评估结果的真实性和合理性以及重构建议的有效性。本文提出的架构度量方法关注架构演进过程,是对架构演进效果的度量。度量基本信息来源于反映软件架构的组件依赖图和软件源代码,数据真实客观。架构持续演进原则有利于综合评价,而架构持续演进原则子指标有利于发现对应的架构缺陷。论文选取业界热门开源软件作为实验对象,证明了本文提出的方法能够有效反映架构的实际演进情况和演进效果。
【图文】：

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-String filePath-CompilationUnit compilationUnit+visit():boolean+traverse():void图 4-8 Visitor 构造类图图 4-8 中共包含 5 个主要的 Visitor 访问类。（1） PackageVisitor 类：访问 AST 中 PackageDeclaration 节点，实现对代码中的包信息的访问；（2） PackageImportVisitor 类：访问 AST 中 ImportDeclaration 节点，，实现对代码中包之间调用关系的访问；（3） FileVisitor 类：访问 AST 中 TypeDeclaration 节点，实现对代码中文件基本信息的访问；（4） MehodVisitor 类：访问 AST 中 MethodDeclaration 节点，实现对代码中类所包含的方法的访问；（5） MethodInvocationVisitor 类：访问 AST 中 MethodInvocation 节点，实现对代码中方法调用信息的访问。本模块具体实现界面如图 4-9、图 4-10 所示，在工具中添加软件项目及版本，后台将对基本信息进行自动提取。

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图 4-10 添加版本界面架构持续演进度量模块设计与实现架构持续演进度量模块的主要功能是实现对架构持续演进原则的计算，具体该模块的实现思路是：工具从数据库中读取度量所需的基本信息并进行数据处理，对不同层次的数据存储到自定义的不同的数据结构中，然后调用架构持续演进原则子指标计算模块，每个子指标模块中将对基本信息进行进一步处理，得到公式中需要的计算参数并完成计算，接着调用子指标权重计算模块，建立判断矩阵计算权重并进行一致性检验，最后根据子指标的度量值和权重值计算架构持续演进原则。架构持续演进度量模块的类图如图 4-11 所示。图 4-11 中共包含 6 个主要的度量功能类。（1） CalculatePrinciple 类：度量模块的中心类，该类的主要功能是负责调用其它各个类的方法完成原则计算，并将从数据库中读取的基本；（2） DatabaseOperate 类：数据库操作类，该类的主要功能是完成对数据库表的读写，从数据库中读取各个基本信息表，向数据库中写入原则计算结果；（3） Architecture 类：架构信息类，该类的主要功能是保存架构层的基本信息，包括架构规模、4.3.2
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.5

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