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基于本体、特征驱动的产品线开发方法

2020-11-22阅读(334)

基于本体、特征驱动的产品线开发方法

论文摘要

软件复用和构件技术作为提高软件开发的效率和质量的重要途径已经得到广泛的认同。在此基础上，软件工程研究所(SEI)借鉴制造业中生产线的成功经验，提出了软件产品线(Software Product Line)的思想。软件产品线针对特定领域中的一系列具有公共特性的软件系统，试图通过对领域共性和可变性的把握构造一系列领域核心资产，从而使特定的软件产品可以在这些核心资产基础上按照预定义的方式快速、高效地构造出来。软件产品线是一种针对特定领域、系统的、全面的基于构件的复用式开发范例，区别于偶然的复用以及基于复用的单个系统开发等。因此，软件产品线十分强调领域级的需求分析以及产品线体系结构的重要作用，它们对于作为产品线基础设施的领域核心资产在产品开发中的可复用性以及适应特定应用需求的灵活性有着决定性作用。本文的研究针对产品线开发中领域分析建模、体系结构设计和应用工程等关键环节，采用广泛使用的特征建模方法，以基于本体的特征模型作为领域分析以及体系结构和构件设计的基础，从而将各个产品线开发阶段有机地联系起来，使相关开发活动能够平滑地完成过渡。本文首先提出了一种基于本体的特征建模方法，该方法在本体基础上为领域模型和应用模型定义了统一的特征元模型，并提供了良好的模块化机制，同时还运用本体的推理能力实现了特征模型的一致性检查。在此基础上，本文提出了一种基于特征本体的构件静态语义描述框架以及基于通信顺序进程CSP和特征语义的构件行为协议描述方法，为特征模型向体系结构和构件模型的转换以及面向复用的构件和体系结构适配创造了条件。针对领域体系结构设计，本文在基于本体的特征模型基础上提出了一种概念体系结构设计方法，该方法主要考虑构件间的功能分配和交互边界设计，可以自动地为开发者提供最初的领域体系结构方案。在此基础上，本文还对面向复用的构件适配以及连接器设计进行了探讨。最后，本文提出了面向特定应用需求的特征模型和体系结构定制方法，以及基于特征模型的体系结构一致性检查方法，并结合一个领域开发实例以及相关的工具实现进行了说明。总的来说，本文针对产品线开发过程中问题空间(领域需求)与解空间(体系结构及构件)之间的鸿沟，以及适应不同应用需求的领域体系结构灵活性和可定制性以及需求追踪等方面的困难，将特征工程的思想与领域工程技术结合起来，以基于本体的特征语义作为纽带将特征模型和体系结构模型联系起来，不仅使问题空间到解空间的过渡平滑起来，而且使基于本体推理的特征模型和体系结构一致性维护成为可能。相关方法已经在课题组的研究中实现为基于本体的特征建模工具和基于特征模型的体系结构设计工具，有望对产品线软件开发提供有力的支持。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 软件产品线及特征工程的提出
  • 1.2 研究现状和问题
  • 1.3 本文主要工作
  • 1.4 本文篇章结构
  • 第二章 相关研究综述
  • 2.1 软件产品线研究概述
  • 2.2 特征工程及特征驱动的开发
  • 2.3 领域建模技术
  • 2.4 特征驱动体系结构和构件设计
  • 2.5 构件及基于构件的开发
  • 2.6 小结及对比分析
  • 第三章 方法概述及相关理论基础
  • 3.1 软件产品线及领域工程
  • 3.2 特征及特征工程
  • 3.3 基于本体的领域建模
  • 3.4 基于本体、特征驱动的产品线开发方法概述
  • 3.5 小结
  • 第四章 基于本体的领域建模方法
  • 4.1 基于本体的特征建模架构
  • 4.2 特征模型元模型及实例
  • 4.2.1 基于本体的特征元模型
  • 4.2.2 基本建模规则
  • 4.2.3 特征模型实例
  • 4.3 特征约束表达及模块化机制
  • 4.3.1 复杂约束表达
  • 4.3.2 模块化机制
  • 4.4 基于OWL的形式化描述及一致性检查
  • 4.4.1 特征模型的OWL描述
  • 4.4.2 约束相关的本体推则
  • 4.4.3 基于推理的一致性检查
  • 4.5 讨论小结
  • 第五章 构件静态语义描述框架
  • 5.1 构件语义描述概述
  • 5.1.1 方法概述
  • 5.1.2 构件描述相关工作
  • 5.2 面向构件语义描述的领域本体模型
  • 5.3 构件语义描述框架
  • 5.3.1 构件端口语义
  • 5.3.2 端口语义协议及构件静态语义
  • 5.4 构件语义组装推导
  • 5.4.1 构件语义确定化过程
  • 5.4.2 基于语义的构件组装
  • 5.4.3 构件语义组装实例
  • 5.5 小结
  • 第六章 构件行为协议描述及组装分析
  • 6.1 通信顺序进程CSP及Wright ADL
  • 6.1.1 通信顺序进程CSP
  • 6.1.2 Wright及其它形式化的ADL
  • 6.2 组装时的交互不匹配
  • 6.3 基于特征语义的构件行为描述
  • 6.3.1 通道以及交互消息描述
  • 6.3.2 构件行为协议
  • 6.3.3 构件行为协议描述示例
  • 6.3.4 构件行为协议的作用
  • 6.4 构件行为语义组装及一致性检查
  • 6.4.1 操作通道协商
  • 6.4.2 基于通信的基本组装分析
  • 6.4.3 行为一致性检查
  • 6.5 小结
  • 第七章 特征驱动的领域体系结构和构件设计
  • 7.1 方法概述
  • 7.2 基于特征模型的DSSA设计原则
  • 7.3 基于特征模型的概念体系结构设计方法
  • 7.3.1 方法步骤
  • 7.3.2 相关步骤及算法
  • 7.3.2.1 相关定义
  • 7.3.2.2 初始体系结构生成
  • 7.3.2.3 特征构件聚合
  • 7.3.2.4 Service特征及业务对象处理
  • 7.3.2.5 构件及连接器实现设计
  • 7.4 实例分析
  • 7.4.1 相关步骤及算法
  • 7.4.2 初始体系结构设计以及构件聚合
  • 7.4.3 方法评估
  • 7.5 构件特征行为协议设计
  • 7.5.1 操作通道分析
  • 7.5.2 数据对象标识和控制流程设计
  • 7.6 基于特征的体系结构开发管理
  • 7.7 小结
  • 第八章 构件适配及连接器设计
  • 8.1 连接器及构件适配问题
  • 8.2 连接器行为推导及实例
  • 8.2.1 连接器行为推导
  • 8.2.2 迎接器行为推导实例
  • 8.3 连接器代码自动生成
  • 8.4 小结
  • 第九章 基于特征的应用工程及实例研究
  • 9.1 概述
  • 9.2 特征模型定制
  • 9.3 特征驱动的体系结构定制
  • 9.4 体系结构一致性检查
  • 9.5 实例研究
  • 9.6 工具支持
  • 9.6.1 特征建模工具OntoFeature
  • 9.6.2 体系结构设计工具OntoArch
  • 9.7 小结
  • 第十章 总结和展望
  • 10.1 主要内容回顾
  • 10.2 本文主要贡献
  • 10.3 相关问题探讨
  • 10.4 下一步的工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表论文情况（第一作者）
  • 攻读博士学位期间发表论文情况（非第一作者）

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