软件产品线自动差异分析方法研究

论文摘要

随着信息技术的广泛应用,软件的使用量激增,已经深入各行各业。越来越多的软件企业发现按照传统的方式即一次开发一个软件的方式已经不能够满足需求,它们需要提高软件开发的效率。软件产品的需求的愈发多样化,对需求建立特征模型能够使得软件需求清晰明白,对后续的开发有很好的指导作用。本文首先综述了软件产品线方法中的领域工程,以及软件产品线中存在的各类差异性。领域工程是一个系统的工程,为相关应用提供一个共同的核心架构。它可同时适用于现有的系统和新设计的系统。领域工程的目的是提供可重复使用的核心,这些可重复使用的核心是在应用工程中集合了所有用户单独定制的不同应用。领域分析通过对一同一领域中的若干应用系统及相关信息进行分析,明确领域应有的基本能力和行为,识别领域中的共性和差异性,建立反映整个领域需求的领域分析模型。软件产品线方法中的领域工程是解决软件多样性需求的有效技术手段。软件产品线关注相关产品的共同点和不同点,这些产品的不同点也被成为差异性。因此差异性对于每一个生产线都是固有的,并且成为与单一系统相区分的关键特征。差异性会在软件的不同层级上体现。所有的不同阶段的差异性相互关联、相互影响。差异性的定义在领域工程的较高抽象层次,在其他一些较低层次上被细化。在软件产品线中,领域设计的产物是对软件需求设计产生的特征模型,目前在特征分析阶段,特征模型的差异分析主要还是通过人工完成。为了提高效率,实现自动化的差异分析,本文提出了基于FODA特征模型的自动差异分析方法(AVA),方法中最关键的就是要获取特征模型的潜在产品数。该方法将FODA特征模型按照树的后续遍历方式形式化录入成字符序列,并在录入序列时附加上了特种模型每个子节点与父节点的关系。然后对所有基本特征模型序列设计相应的规范规则和节点产品数计算方式,用于对整个特征图的规范和计算。再将字符序列按照设计的规则和计算方式进行递归计算,最终得到了FODA特征模型总的潜在产品数。通过产品数与特征数的计算,得到差异因子,实现了自动判断一个特征模型是否为符合软件产品线要求的模型。整个过程通过形式化操作和递归计算实现了自动化分析。差异因子就代表着从需求分析阶段到体系结构设计阶段,潜在产品减少的一个量化值,量化了软件特征差异从产品线级到产品级的减少程度。软件产品线方法在法院信息系统中得到了应用,针对软件产品线的特性本文在系统分案部分设计上做到了通过配置文件选择相应的构件添加到产品中。本文依据法院信息系统的审判流程特点进行了FODA特征建模,并通过FODA特征模型得到形式化的字符序列。本文用Java实现了自动差异分析系统,整个系统分为两个部分,第一部分识别字符序列,将序列中的信息还原成树状结构；第二部分析树状结构信息,递归优化特征树和计算产品数。输入字符序列系统就可以得到最后的差异因子,实现了自动差异分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图目录
• 表目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 软件产品线的出现和发展
• 1.1.2 特征模型
• 1.1.3 软件差异性
• 1.2 论文的主要内容
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 软件产品线
• 2.1 软件产品线结构
• 2.1.1 过程框架概述
• 2.1.2 领域工程和应用工程
• 2.2 领域工程
• 2.2.1 领域的定义
• 2.2.2 领域和应用的关系
• 2.2.3 横向域和纵向域
• 2.3 领域分析、领域设计和领域实现
• 2.3.1 领域分析
• 2.3.2 领域设计
• 2.3.3 领域实现
• 2.4 领域工程的参与者
• 2.5 小结
• 第三章 软件产品线中的差异性
• 3.1 差异性
• 3.2 差异性的分类
• 3.2.1 时间上的差异性和空间上的差异性
• 3.2.2 内部差异性和外部差异性
• 3.2.3 软件开发不同阶段的差异性
• 3.3 差异性控制的原则
• 3.4 差异性的层级
• 3.5 相关的技术
• 3.5.1 产品线级
• 3.5.2 产品级
• 3.5.3 构件级
• 3.5.4 子构件级
• 3.5.5 代码级
• 3.6 小结
• 第四章 自动差异分析
• 4.1 面向特征的领域分析方法（FODA）
• 4.2 基于FODA特征模型的自动差异分析（AVA）
• 4.2.1 自动差异分析流程
• 4.2.2 产品的个数
• 4.2.3 通过FODA图计算产品个数
• 4.2.4 差异性分析
• 4.3 量化差异性的意义
• 4.4 可修改性和可配置性
• 4.5 本章小结
• 第五章 自动差异分析方法的实现与应用
• 5.1 自动差异分析方法的实现
• 5.1.1 数据存储
• 5.1.2 算法实现
• 5.2 自动差异分析方法在法院信息系统的应用
• 5.2.1 法院信息系统介绍
• 5.2.2 法院信息系统中的软件差异性
• 5.2.3 FODA建模
• 5.2.4 实现产品数自动计算
• 5.2.5 差异性分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 参与项目