大规模软件网络多粒度特性分析

论文摘要

随着软件的规模在不断的增大,软件复杂度的不断提高,软件的结构也已经出现了多层次、多粒度、多集成方式的组织方法,若仅仅研究单一层次的软件网络并不能完整的体现软件的整体结构特性,因此需要新的分析方法对不同粒度软件结构进行研究。针对上述问题,本文将面向对象软件抽象成三种粒度的软件网络,通过分析不同粒度软件网络的网络特征来寻找软件结构所蕴含的规律。本文设计并实现了一个面向对象软件多粒度网络分析工具,该工具能够通过解析面向对象软件源代码,抽取出面向对象软件的包粒度、类粒度以及方法粒度三种不同层次的软件网络,并分别计算其网络特征值。针对三种不同粒度软件网络特征值进行分析,结果表明面向对象软件系统的三种粒度软件网络均具有复杂网络的“小世界、无尺度”的特性,包粒度与类粒度软件网络中节点出度分布幂指数要大于节点入度分布的幂指数,同时入度分布范围要大于出度分布范围,这体现出面向对象软件鼓励重用、减小模块复杂性的设计思想。三种粒度软件网络节点聚集系数-度相关均呈现向k-1直线靠拢的现象,这说明三个粒度软件网络都存在层级结构特征,这是面向对象软件模块化设计思想的体现。节点介数与度的相关性则出现了不同范围的划分。多粒度软件网络节点结构洞与度相关分布均符合幂率分布形式,节点紧密度的分析则出现了两种明显划分,三种粒度网络均有紧密度值非常小的节点存在,这些点的度值并不一定很小,这些是处于网络边缘的节点,而处于网络中心的节点,紧密度值较大而且随着度值的增大逐渐趋于稳定,这对研究软件模块之间的协作性进而分析软件结构特性有着重要意义。通过对面向对象软件多粒度软件网络的分析,能够更加完整深入的分析软件不同层次的结构特性,在软件的复杂性控制、研究软件设计思想对软件结构的影响等方面具有很大的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 软件网络研究背景及研究现状
• 1.2 软件网络研究面临的新挑战
• 1.3 多粒度软件网络研究的提出及意义
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 面向对象软件多粒度网络化表示
• 2.1 面向对象设计及多粒度的划分
• 2.1.1 面向对象编程技术
• 2.1.2 面向对象软件的多粒度划分
• 2.2 面向对象软件多粒度软件网络
• 2.2.1 包粒度软件网络
• 2.2.2 类粒度软件网络
• 2.2.3 方法粒度软件网络
• 2.3 多粒度软件网络特征参数
• 2.3.1 度与度分布
• 2.3.2 聚集系数与介数
• 2.3.3 平均最短路径长度
• 2.3.4 结构洞与紧密度
• 2.4 本章小结
• 第3章 面向对象软件多粒度网络分析工具
• 3.1 需求与可行性分析
• 3.2 多粒度软件网络分析工具的设计
• 3.2.1 分析工具整体设计
• 3.2.2 多粒度网络数据的设计
• 3.3 多粒度软件网络分析工具的实现
• 3.3.1 源代码解析模块的实现
• 3.3.2 多粒度网络抽取模块的实现
• 3.3.3 数据统计模块的实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 多粒度软件网络基本拓扑特征分析
• 4.1 多粒度软件网络拓扑全局特征
• 4.1.1 软件样本的选取
• 4.1.2 全局特征分析
• 4.2 多粒度软件网络拓扑的度分布分析
• 4.2.1 度分布特性分析
• 4.2.2 出-入度分布特性分析
• 4.2.3 节点出-入度相关性分析
• 4.3 多粒度软件网络拓扑的层次性分析
• 4.3.1 聚集系数-度相关性分析
• 4.3.2 节点介数分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 多粒度软件网络结构洞与紧密度分析
• 5.1 多粒度软件网络的结构洞分析
• 5.2 多粒度软件网络的紧密度分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文的贡献
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢