基于方面的时间特性描述与工具实现

论文摘要

随着实时系统的广泛应用,如何提高系统的时间特性成为开发人员研究的重点所在。在实时系统中,时间特性横切整个系统,跨越多个对象和模块,与核心功能模块混杂在一起,为这类系统的设计和维护带来了很大的风险和困难。而传统的软件开发方法（如:面向对象的软件开发方法）没有提供将时间特性等非功能关注点从核心功能部件中分离的机制,致使两者的实现代码相互混杂,严重影响了软件的模块性与可扩展性。面向方面（Aspect-Oriented）作为一种新兴的软件开发方法,提供了关注点的分离机制,对时间特性等非功能特性具有封装并集中处理的能力。文中将关注点分离的思想应用于时间特性的研究中,实现了时间特性的方面描述,提出并实现了一种基于AOP（Aspect-Oriented Programming,AOP）的时间描述方面自动生成工具来对时间特性进行方面代码的自动生成。本文的研究工作可概述为以下几个方面:全面了解实时系统,从不同角度分析研究了实时系统建模语言的特点,总结归纳出实时系统中存在的时间特性（如:周期、调度、任务起始/结束时间、任务响应时间、任务生存时间等）,并以时间特性为基础,进行建模语言对时间特性描述能力的比较。分析面向方面编程的基本原理,重点研究了AOP技术在实时领域中的应用,指出AOP技术应用于时间特性的优势和必要性。以AOP技术为基础,分析时间特性的特点,结合具体实例,针对不同类别的时间特性说明了面向方面的软件开发方法是如何把时间特性封装成为方面的,同时给出了每种时间特性的相应方面描述和实现方法。提出并实现了一种基于AOP的时间描述方面自动生成工具,通过定义方面生成模板及XML文档中的参数,将从系统中分离出来的时间特性自动生成方面代码。从而可以方便系统开发、提高系统开发效率、保证实时系统中时间特性的实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 课题研究的内容
• 1.4 研究平台和工具
• 1.5 论文结构
• 第二章 实时系统和时间特性分析
• 2.1 实时系统
• 2.1.1 实时系统的结构
• 2.1.2 实时系统的特点
• 2.1.3 实时系统的任务
• 2.1.4 实时系统的分类
• 2.2 实时系统描述语言
• 2.2.1 建模语言
• 2.2.2 实现语言
• 2.3 时间特性归纳及分析
• 2.4 描述能力比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 AOP 技术在实时领域中的应用
• 3.1 系统中的关注点
• 3.1.1 关注点
• 3.1.2 关注点分离
• 3.2 AOP 的机制及优势
• 3.2.1 实现机制
• 3.2.2 AspectJ 及其语法元素
• 3.2.3 AOP 的优势
• 3.3 AOP 在实时领域的研究现状
• 3.4 本章小结
• 第四章 时间特性的方面描述
• 4.1 基于控制点的阻塞技术
• 4.1.1 调度的实现
• 4.1.2 任务起始/结束时间的实现
• 4.1.3 任务创建/删除时间的实现
• 4.1.4 任务生存时间的实现
• 4.2 基于 around 的容器技术
• 4.2.1 周期的实现
• 4.2.2 频率的实现
• 4.2.3 任务起始/结束时间的实现
• 4.2.4 任务创建/删除时间的实现
• 4.2.5 任务生存时间的实现
• 4.3 基于AOP 的扩展技术
• 4.3.1 任务响应时间的实现
• 4.3.2 任务恢复时间的实现
• 4.4 方面描述实现总结
• 4.4.1 技术归纳
• 4.4.2 相关工作比较
• 4.4.3 方面描述的意义
• 4.5 本章小结
• 第五章 时间描述方面自动生成工具的设计与实现
• 5.1 系统概要设计
• 5.1.1 设计框架
• 5.1.2 系统流程
• 5.2 详细设计与实现
• 5.2.1 时间特性配置文档规范
• 5.2.2 配置文档解析
• 5.2.3 方面生成模板的设计
• 5.2.4 方面生成器的设计
• 5.3 工具应用案例分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 不足和将来的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果