基于AOP的业务约束运行时检测

论文摘要

伴着计算机的迅猛发展，计算机软件已渗透到日常生活的各个方面。为了满足社会及人民的各种需求，应用软件的规模不断扩大，从而导致复杂度也不停地提高。在许多关键性的领域，计算机又起着举足轻重的作用。由此，计算机软件的可靠性就变成了计算机科学界和工业界最受关注的一个问题。当前提高软件可靠性的方法主要从形式化和软件测试两个方面考虑，最具有代表性的包括定理证明、模型检测、软件测试等技术，但这些技术不是在实际中很难实现，就是无法保证系统最后的程序的正确性，即没有从根本上保障系统的可靠性，这样就需要一种形式化和软件测试相互结合的方法。而运行时验证（runtime verification）是一种新兴的轻量级（light-weight）的形式化方法，它把形式化方法和软件测试结合起来，来监控系统的运行，从而使系统的运行符合用户的性质期望。在运行时验证中，监控性质从系统的需求中产生，在程序运行时对其进行监控，使得软件系统在运行过程中的状态和行为与其需求规约一致，系统的运行符合用户的期望，从根本上提高系统软件的可靠性。针对以上问题，本文提出了基于AOP的业务约束运行时检测，即利用运行时验证（runtime verification）这样一种轻量级的验证技术与AOP的框架结合，来检测业务约束之间存在的冗余和冲突。首先对业务约束进行描述和定义，并利用约束理论（Theory ofConstraint, TOC）的思维流程（Thinking Process, TP）中现实树（RT）的方法来获取业务约束的信息，通过AOP的切入点（pointcut）语言将其映射到运行时验证中，然后利用命题逻辑表示约束的监控性质，再通过合并真值表的方法来检测约束中存在的冗余和冲突，最终提高软件的可靠性。本文的组织方式如下：首先，研究了约束理论思维程序的相关理论和技术，接着对业务约束的定义、发现方法及其描述语言命题逻辑进行提炼总结，并利用命题逻辑对冗余和冲突进行了简单的表示。然后，研究了AOP以及运行时验证的相关理论和技术，深入挖掘了其在约束检测中优势和方法，并提出运行时验证与AOP的结合框架。最后，在运行时验证和AOP结合的框架下，利用命题逻辑中的真值表方法，对业务约束的检测进行研究，并用案例对其进行分析介绍，验证本文提出方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 相关工作
• 1.3 本文的研究内容及论文组织结构
• 1.4 本章小结
• 2 约束理论及业务约束
• 2.1 约束理论
• 2.1.1 约束理论的产生与发展
• 2.1.2 约束理论思维流程的应用现状
• 2.1.3 约束理论概述
• 2.2 业务约束
• 2.2.1 业务约束的定义
• 2.2.2 业务约束的发现方法
• 2.3 命题逻辑
• 2.3.1 命题语言基本定义及公式
• 2.3.2 语义
• 2.3.3 析取范式和合取范式
• 2.4 本章小结
• 3 AOP技术及运行时验证方法
• 3.1 AOP技术
• 3.1.1 AOP的提出
• 3.1.2 AOP的现状
• 3.1.3 AOP的基本概念
• 3.1.4 AOP的开发步骤
• 3.1.5 AOP的优点
• 3.1.6 AOP的实现机制
• 3.2 运行时验证技术
• 3.2.1 运行时验证的产生
• 3.2.2 运行时验证概述
• 3.2.3 运行时验证的特点
• 3.3 基于AOP的运行时验证框架
• 3.4 本章小结
• 4 利用AOP的业务约束运行时检测研究
• 4.1 约束检测的流程
• 4.2 业务约束的形式化表示及映射规则
• 4.3 约束检测
• 4.3.1 构建业务约束的受限真值表
• 4.3.2 合并真值表
• 4.3.3 冗余和冲突的检测
• 4.4 案例分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢