软件产品线关键技术研究 ——形式化的产品线体系结构技术

论文摘要

“软件产品线”是一个以软件工程学为基础发展起来的新兴多学科交叉的研究领域，现已成为软件工程和软件复用领域研究与实践的前沿。软件产品线体系结构描述了产品线内所有成员的公共架构，是设计、开发软件产品线的核心与关键。而产品线体系结构固有的复杂性、抽象性和变化性，又对传统的软件体系结构理论和技术提出新的挑战。为此，本文对产品线体系结构的理论进行了较为深入的探讨，设计了形式化的产品线体系结构描述语言，并对产品线体系结构设计和分析等内容进行了研究。主要研究工作包括以下几个方面：1．设计了一种形式化的、全面支持变化性的产品线体系结构描述语言（Variability-Supported Architecture Description Language，vADL）。vADL能够规约体系结构和组件变化性；能定义多种变化性约束，以及开放的和闭合的变化点；具有基于π演算的行为语义模型和类型系统，可建模行为语义变化性；并且能够同时描述规约态和运行态变化性。对变化性的全面支持，使得vADL能够更适合规约产品线体系结构。2．基于vADL模型，研究了产品线环境下的组件组装技术。提出了组装件概念，支持多个异构端口的任意类型端口行为组装；提出了变化性组装的概念，并研究了变化性组装关键技术以及变化性组装规则；给出了行为组装推导方法，特别是解决了产品线环境下行为组装中的变化性问题。3．通过引入变化性精化，扩展了传统的基于组件的体系结构精化方法。重点研究了变化性精化方法和规则；提出了复合组件行为精化方法和规则，保证精化过程中保持高层抽象体系结构的一致性、兼容性、变化性等行为特性。4．基于π演算基础理论，研究了形式化的产品线体系结构行为语义一致性分析方法。给出了分析产品线体系结构变化性设计正确性的方法，以及变化组件约束关系分析方法，定义了产品线体系结构相似性、变化性、复用性、复杂性等特性度量指标和方法。5．在J2EE计算平台上，基于组件技术，设计开发了具有三层分布式结构的产品线体系结构集成开发环境原型PLArchStudio。PLArchStudio支持图形化、交互式产品线体系结构设计，并包含多种向导和工具，能辅助完成产品线体系结构的组装、精化和自动分析。特别是支持产品线体系结构的协同设计，并能基于复用契约技术实时检测并发冲突。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本文的组织
• 第二章 软件产品线技术
• 2.1 软件产品线概述
• 2.1.1 软件产品线定义
• 2.1.2 产品线过程模型
• 2.2 软件产品线方法
• 2.2.1 软件产品线工程
• 2.2.2 PuLSE
• 2.2.3 KobrA
• 2.2.4 FAST
• 2.3 产品线变化性
• 2.3.1 变化性基本概念
• 2.3.2 变化性建模方法
• 2.3.3 变化性实现
• 2.4 产品线体系结构
• 2.4.1 产品线体系结构概述
• 2.4.2 层次体系结构
• 2.4.3 基于协作开发
• 2.5 本章小结
• 第三章 产品线体系结构描述语言:vADL
• 3.1 引言
• 3.2 vADL设计目标
• 3.3 vADL核心框架
• 3.3.1 组件
• 3.3.2 连接件
• 3.3.3 实例
• 3.3.4 复合组件
• 3.3.5 配置
• 3.4 vADL行为语义
• 3.4.1 π演算的适合性
• 3.4.2 vADL行为语义规约
• 3.5 vADL类型系统
• 3.5.1 类型和类型规则
• 3.5.2 子类型与子类型规则
• 3.5.3 类型系统完备性
• 3.6 实例说明
• 3.6.1 规约态变化性实例
• 3.6.2 运行态变化性实例
• 3.7 相关研究
• 3.7.1 传统体系结构描述语言
• 3.7.2 产品线体系结构描述语言
• 3.8 本章小结
• 第四章 产品线体系结构设计
• 4.1 引言
• 4.2 产品线体系结构组装
• 4.2.1 结构组装
• 4.2.2 端口组装
• 4.2.3 变化性组装
• 4.2.4 行为组装推导
• 4.3 产品线体系结构精化
• 4.3.1 体系结构精化方法
• 4.3.2 扩展的基于组件的精化方法
• 4.3.3 变化性精化
• 4.3.4 行为语义精化
• 4.4 本章小结
• 第五章 产品线体系结构分析
• 5.1 引言
• 5.2 行为语义分析
• 5.2.1 组件端口行为规约一致性分析
• 5.2.2 组件行为规约正确性分析
• 5.2.3 连接件行为规约正确性分析
• 5.2.4 端口角色连接一致性分析
• 5.2.5 组件可替换性分析
• 5.3 变化性分析
• 5.4 产品线体系结构度量
• 5.4.1 产品线体系结构相似性度量
• 5.4.2 产品线体系结构变化性度量
• 5.4.3 产品线体系结构复用性度量
• 5.4.4 产品线体系结构复杂性度量
• 5.5 相关研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 产品线体系结构集成开发环境原型PLArchStudio
• 6.1 PLArchStudio总体结构
• 6.2 PLArchStudio客户端
• 6.2.1 PLA Web浏览器
• 6.2.2 PLA设计器
• 6.2.3 PLA工具集
• 6.3 PLArchStudio协同设计
• 6.3.1 协同工作室功能结构
• 6.3.2 并发编辑冲突检测技术
• 6.3.3 并发冲突检测引擎
• 6.4 PLArchStudio管理层设计
• 6.4.1 产品线体系结构模型管理问题
• 6.4.2 PLArchStudio管理层功能设计
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间论文发表情况