基于AOP的航电软件系统的设计与实现

基于AOP的航电软件系统的设计与实现

论文摘要

伴随着我国大型运输机(大运),大型客机(大客)等一系列自主研发的航空项目的启动,对有关的航空电子软件产品的要求也就越来越高,同国际接轨,符合国际化要求成为了必然。在我们自己的航电产品研发中引入先进的开发思想,理念和策略是提升产品质量,紧跟国际水准的重要方法之一。面向方面的编程(Aspect-Oriented Programming,AOP)是软件开发领域中的一种新兴技术,它解决了传统的程序经常表现出一些不能自然地适合单个程序模块或者几个紧密相关的程序模块的行为,即“横切关注点”(Crosscutting Concern)的问题。对传统方法中颇为困扰的代码纠缠,代码分散问题给出了独到的解决方案,同时又为OOP技术提供了另一种重用的可能。作为面向对象技术的一种重要完善,它对于开发高可靠性,高安全性和高可维护性的航空电子软件能起到相当的帮助。本论文通过将AOP的理念和方法应用于某个我国正在自行研发的航空电子软件项目,对该技术在航电软件领域的设计,开发,测试等各个方面做了尝试与探讨。就目前而言,有关航电软件系统的设计与开发较为普遍的是采用OOP方式,但对AOP技术的涉及非常非常少。本文将从以下几个方面研究AOP在航电软件系统设计研发中的应用。首先,从需求分析阶段就开始定位横切关注点,并作为重要分支加以研究,明确核心关注点与横切关注点,了解,认识定位的方法和实施的难度。其次,结合航电的实际情况对AOP的几个经典方面如日志(Log),事务(Transaction),安全性(Security)等等进行研究,特别是在设计和编码阶段的具体工作,分析该技术对出来上述几个方面问题的优缺点。接着,在当下AOP技术比较热点的软件验证工作阶段里,按照航电软件的验证流程,遵循每一步验证步骤,在各个步骤尝试运用面向方面技术,了解该技术对于验证工作的帮助和优势。再者,有鉴于AOP方法自身的可验证性是受到一定置疑的,本文将通过与航电软件特有的业内标准如RTCA的DO-178B规范等相结合,在高可靠性要求下分析对应关注点的可重复与可验证性。最后,是本文的总结,并探讨了进一步的研究方向和内容,对今后工作给予了展望,也希望能在航空电子行业中更多应用、推广本文中所谈到的设计思路和方案。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 设计和实现基于AOP 的航电软件系统的意义
  • 1.3 本论文的结构
  • 2 AOP 技术综述
  • 2.1 AOP 的基本概念
  • 2.1.1 什么是OOP
  • 2.1.2 为什么要引入AOP
  • 2.1.3 AOP 技术的定义
  • 2.2 AOP 技术的特性
  • 2.2.1 AOP 技术与OOP 技术的比较
  • 2.2.2 AOP 技术的优势
  • 2.3 AOP 的具体实现技术
  • 2.3.1 AspectJ
  • 2.3.2 AspectWerkz
  • 2.3.3 Jboss
  • 2.3.4 Spring Framework
  • 2.3.5 AspectC#
  • 2.3.6 JAC
  • 3 基于AOP 的航电软件系统的设计
  • 3.1 对于需求的考虑
  • 3.1.1 系统简述
  • 3.1.2 需求分析
  • 3.1.3 符合 DO-178B 的需求过程
  • 3.2 对于设计的考虑
  • 3.2.1 AOP 的设计构想
  • 3.2.2 特别考虑的方面
  • 3.2.3 符合 DO-178B 的设计过程
  • 3.2.4 设计概述
  • 3.2.5 方面思想对设计的优化
  • 4 基于AOP 的航电软件系统的实现
  • 4.1 方面工具的选择
  • 4.2 核心关注点的开发
  • 4.3 AOP 的运用
  • 4.3.1 新关注点开发
  • 4.3.2 经典关注点的应用
  • 4.4 DO-178B 规范的应用
  • 4.5 方面思想对编码的优化
  • 5 基于AOP 的航电软件系统的验证
  • 5.1 航电软件验证
  • 5.1.1 软件验证活动
  • 5.1.2 软件产品等级划分
  • 5.2 软件系统的测试
  • 5.2.1 单元测试中的应用
  • 5.2.2 集成测试中的应用
  • 5.2.3 系统测试中的应用
  • 5.2.4 回归测试与维护阶段中的应用
  • 6 总结与展望
  • 6.1 研究工作的主要内容
  • 6.2 研究工作体会
  • 6.3 进一步研究工作的展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 1. 传统流程示例
  • 2. 核心关注点代码
  • 3. 权限管理的简略代码
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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