面向方面软件开发方法在操作系统开发中的应用研究

论文摘要

随着计算机技术的发展以及应用需求的变化,操作系统的规模和复杂性不断增加。在进行操作系统设计时,不仅要考虑如何实现操作系统的功能,还要解决可维护性、可扩展性以及可移植性等非功能性问题。然而,传统的面向过程和面向对象开发方法仍难以很好地处理操作系统的非功能要求。面向方面软件开发（Aspect-Oriented Software Development,AOSD）方法以一种更高层次的抽象和分解方式来分析、设计和开发软件,将方面思想和技术贯穿于软件开发的整个生命周期。根据系统的特定行为进行程序模块的划分,引入方面机制描述贯穿特性,实现了贯穿特性的模块化,从总体上提高了软件的质量和开发效率,弥补了传统开发方法存在的缺陷,为操作系统的设计和开发提供了新的思路和解决方案。本文首先分析了面向方面软件开发方法的基本理论和应用技术,研究了面向方面编程语言AspectC（Aspect-Oriented C）的基本语法结构以及实现机制。然后在剖析Linux内核体系结构以及部分源代码的基础上,给出了其中部分典型贯穿特性代码的方面重构实现,通过对比分析重构前后系统在代码质量、模块化程度和运行效率三个方面上的差异,对AOSD方法在操作系统设计和开发上的应用价值和实现途径进行了深入研究,同时总结了重构过程中遇到的关键问题以及相应的解决方法。最后,结合构件化软件开发技术和方面思想,提出了一种新的面向方面可适应性操作系统开发模型,以适应动态变化的应用场合和需求,提高操作系统的灵活性、可维护性以及可适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 课题的研究目标和内容
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 面向方面软件开发方法的研究
• 2.1 软件开发方法的发展历史及现状
• 2.1.1 面向过程开发方法
• 2.1.2 面向对象开发方法
• 2.1.3 面向对象时代以后的软件开发方法
• 2.1.4 传统开发方法存在的问题
• 2.2 面向方面软件开发方法（AOSD）
• 2.2.1 AOSD方法的基本思想和特点
• 2.2.2 AOSD方法的关键技术和支持工具
• 2.2.3 AOSD方法在操作系统设计与开发中的研究现状
• 2.2.4 AOSD方法存在的问题及发展方向
• 2.3 小结
• 第三章 面向方面C语言（AspectC）的研究
• 3.1 AspectC的基本概念
• 3.1.1 连接点（Joint Point）
• 3.1.2 切入点（Pointcut）
• 3.1.3 通知（Advice）
• 3.1.4 类型间声明（Inter-type Declaration）
• 3.1.5 方面（Aspect）
• 3.2 AspectC的实现机制
• 3.2.1 AspectC程序的基本结构
• 3.2.2 AspectC程序的实现过程
• 3.2.3 AspectC的编译指令
• 3.3 AspectC的特点及发展趋势
• 3.3.1 AspectC的特点
• 3.3.2 AspectC的发展趋势
• 3.4 小结
• 第四章 面向方面技术在重构Linux内核代码中的应用
• 4.1 贯穿特性重构研究的背景介绍
• 4.2 重构Linux内核贯穿特性的方法及过程
• 4.2.1 重构的基本方法
• 4.2.2 重构的实施过程
• 4.2.3 重构的实验环境及工具
• 4.3 Linux贯穿特性的原始实现
• 4.3.1 同步锁（Synchronization Lock）关注点
• 4.3.2 错误检测（Error Checking）关注点
• 4.3.3 激活刷新脏缓冲区内核线程关注点
• 4.4 Linux贯穿特性的方面实现
• 4.4.1 同步锁关注点的方面实现
• 4.4.2 错误检测关注点的方面实现
• 4.4.3 激活刷新脏缓冲区内核线程关注点的方面实现
• 4.5 贯穿特性方面代码的测试
• 4.5.1 同步锁方面代码
• 4.5.2 错误检测方面代码
• 4.5.3 激活刷新脏缓冲区内核线程方面代码
• 4.6 重构前后系统的对比和分析
• 4.6.1 代码规模方面
• 4.6.2 系统模块性方面
• 4.6.3 系统运行效率方面
• 4.7 小结
• 第五章 面向方面可适应性操作系统开发模型
• 5.1 开发面向方面可适应性操作系统的必要性
• 5.2 构件技术概述
• 5.3 面向方面可适应性操作系统开发模型的实现方案
• 5.3.1 面向方面可适应性操作系统的开发模型及步骤
• 5.3.2 功能属性的构件化设计和实现
• 5.3.3 非功能属性的方面设计和实现
• 5.3.4 面向方面可适应性操作系统的配置过程
• 5.3.5 面向方面可适应性操作系统开发模型的特点及实现意义
• 5.4 小结
• 结论
• 1、总结
• 2、主要创新点
• 3、进一步工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢