第六章_软件演化技术

在系统运行时，允许进行重新配臵
6.3.2 面向对象的软件演化
动态调整不涉及实现代码，可直接在运行实例中 修改应用系统 使用反射、元数据及元对象协议来实现对象的动 态更新 参照透明，即被替换的对象无需告诉它的使用者， 在客户机-服务器(Client-Server)模式中，服务 器Server的更新对客户机Client保持透明 状态迁移，在对象动态演化中，被替换对象的相 关状态信息，例如：属性和当前运行状态，应该 迁移到新对象上
例如：当对航班调度系统和某些实时监控系统进 行演化时，不能进行停机更新，而必须切换到备 用系统上，以确保相关服务仍旧可用
条件发生改变时，移动计算系统需要调整对 应的计算构件，以适应外界环境的变化
6.3 软件演化的分类
诸如：交通控制软件、电信交换软件、 Internet服务应用软件以及高可用性的公共信 息软件
6.2 软件需求演化
软件演化是不断调节应用系统以满足用户需 求的过程，是对已有系统不断进行修改、补 充和完善，以适应外界环境变化的过程 随着新需求和新技术的不断涌现，几乎所有 的系统都要不断地进行升级和更新，这种变 化的起因更多地归结为软件需求的演化 在软件生命周期的各个阶段，软件需求都可 能发生改变
6.3.3 基于构件的软件演化
接口演化则是要对构件的接口进行修改，包括： 增加、减少和替换原构件的接口
反射式中间件(Reflective Middleware)是 一种通过开放内部实现细节以获取更高灵活 性的中间件 通过引入反射技术，以一种受限的方式来操 纵中间件运行时的内部状态和行为，使系统 具有反射性
6.2 软件需求演化
系统需求主要包括非功能性需求和功能需求 两部分，非功能性需求往往具有全局性，在 框架结构级别上，比较容易体现出来 软件体系结构、非功能性需求和功能需求之 间的关系
非功能性需求 功能需求
软件体系结构 股 体现 约束
6.2 软件需求演化
首先，必须在功能需求中体现非功能性需求，在 软件体系结构中体现功能需求和非功能性需求 其次，非功能性需求对软件体系结构和功能需求 具有约束 此外，软件体系结构也进一步约束了功能需求
软件的开发、发布和维护是一个渐进变化并 要达到预期目标的过程，是一种演化过程 在软件系统开发完毕正式投入使用之后，用 户需求发生了改变，或者要将该系统移植到 另一个运行环境中，或者在新环境中需求发 生变化，都需要对软件系统进行修改和完善 软件系统进行渐进完善并达到所希望的目标 的过程就是软件演化(Software Evolution)
6.1 软件演化概述
软件演化过程是由一系列复杂的变化活动组 成的，控制系统按照预期目标进行变化是开 发者所追求的目标
规约演化 确认 抽象 确认 现实世界 模拟 软件系统演化 确认 外部变化 实现
6.1 软件演化概述
软件演化是指在软件生命周期内进行系统维 护和系统更新的动态行为 软件演化的核心问题是：如何使软件系统适 应外界的改变，软件演化过程是软件演化和 软件过程的统一 软件演化过程应该具有以下几个特征：
加载时的隐含调用由编译系统来完成对DLL的加 载和卸载工作，属于软件静态演化 运行时的显式调用则是由编程者使用API函数来 加载DLL和卸载DLL，以实现调用DLL的目的
6.3.1 基于过程和函数的软件演化
Mark给出了一个名为PODUS(ProcedureOriented Dynamic Updating System) 的原型系统
6.3.2 面向对象的软件演化
相互引用问题，对象之间往往存在着某种相互依 赖的关系
在面向对象技术中，类层次的动态演化是最 具代表性的方法，其原理是：在代理机制下， 实现类的动态替换 Java语言使用了动态类的概念，并通过修改 标准Java虚拟机，增加相应动态类载入器， 在升级前先检查类型的正确性
静态演化是指系统在停机状态下所进行的修改 动态演化则是指软件在运行期间所进行的更新
在静态演化中，先对需求变化进行分析，锁 定软件更பைடு நூலகம்的范围，然后实施系统升级
在停机状态下，系统的维护和二次开发就是一种 典型的软件静态演化
6.3 软件演化的分类
对于执行关键任务的一些软件系统而言，通 过停止、更新和重启来实现维护演化任务将 会导致不可接受的延迟、代价和危险
需求分析往往具有无法避免的不彻底性和不 完备性，一些无法预料的外部条件变化也总 是在所难免的 软件需求演化主要分为以下三类：
6.2 软件需求演化
需求增加：软件工程师检查用户提出的新需求是 否与原有功能冲突，如果产生冲突则向开发小组 报告，否则将新需求加入到系统需求规格说明中， 启动软件演化过程 需求删除：在开发和运行阶段，系统往往存在着 某些不必要的或重复功能，必须删除这些功能所 对应的需求描述 需求改写：经过与客户的商讨之后，软件工程师 对功能定义、数据定义和实现方法进行修改，然 后通知相关人员按照新需求重新启动软件演化过 程
6.3.3 基于构件的软件演化
工作在基层中的实体执行系统正常的业务功能， 而工作在元层中的实体负责建立和维护系统的自 我描述
软件构件之间的交互是通过连接件中相关信 息的变化来实现的，同时，这种信息的变化 可以触发和驱动系统自身的调整 演化平台可以截获构件之间的调用请求和构 件状态
6.3.3 基于构件的软件演化
第六章 软件演化技术
本章内容
6.1 软件演化概述 6.2 软件需求演化 6.3 软件演化的分类
6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 基于过程和函数的软件演化 面向对象的软件演化 基于构件的软件演化 基于体系结构的软件演化
6.4 软件静态演化技术
本章内容
6.5 软件动态演化技术
6.3.4 基于体系结构的软件演化
运行时刻的体系结构演化，在系统运行过程中， 框架演化通常与构件演化密切相关
软件体系结构对于系统演化的意义主要表现 在以下几个方面：
从实现方式和粒度上看，演化主要包括：基 于过程和函数的软件演化、面向对象的软件 演化、基于构件的软件演化和基于体系结构 的软件演化
6.3.1 基于过程和函数的软件演化
早期的动态链接库DLL的动态加载就是以 DLL为基础的函数层的软件演化 DLL的调用方式可以分为加载时刻的隐含调 用和运行时刻的显式调用
程序的更新是通过载入新版本的程序，用过程的 新版本来替换旧版本，同时，在运行时将当前的 捆绑改为新版本的捆绑来实现的
6.3.2 面向对象的软件演化
在面向对象语言出现之后，许多研究者开始 考虑利用面向对象技术来提高软件系统的演 化能力 利用对象和类的相关特性，在软件升级时， 可以将系统修改局限于某个或某几个类中， 以提高演化的效率 可动态演化的对象应该具备以下几个特征：
6.2 软件需求演化
在软件需求演化过程中，应该注意以下几个 问题：
如何预先推导变更的结果和影响的范围 在更替软件元素时，需要保证替换前后元素的外 部行为是一致的 在软件需求演化过程中，应该具备控制变更过程 的手段，以保持其完整性
6.3 软件演化的分类
软件演化指的是系统进行变化并达到预期目 标的过程，可以分为静态演化和动态演化两 种类型
6.3.4 基于体系结构的软件演化
软件体系结构动态演化
在软件体系结构的动态演化中，要求框架结构模 型不仅具有刻画静态结构特性的能力，而且还应 该具有描述构件状态变化和构件之间通过连接件 的相互作用等动态特性的能力 需要将构件之间的相互作用与约束细化为构件与 连接件之间的相互作用与约束 从不动点转移的角度来看，软件体系结构静态演 化实质上是动态演化的一个子过程
当接收到演化命令时，演化平台将调用请求阻塞， 根据体系结构配臵信息对构件进行重新组装和部 署 完成连接件的重定向并释放构件的调用请求
基于构件的演化与面向对象的演化既有一定 的区别，又有一定的联系
软件构件的实例是一种更为复杂的对象，在更新 时仍然需要借助面向对象的演化方法
6.3.4 基于体系结构的软件演化
从宏观的角度来刻画软件演化问题，一种行 之有效的手段就是从软件体系结构出发，来 把握整个系统的更新问题 由于系统需求、技术、环境和分布等因素的 变化，最终将导致系统框架按照一定的方式 来变动，这就是软件体系结构演化 如果单纯从系统是否运行的角度出发，软件 体系结构演化包括：静态演化和动态演化
6.3.4 基于体系结构的软件演化
软件体系结构演化可以分为以下四个阶段：
设计时的体系结构演化，随着对系统理解的不断 深入，系统的整体框架会越来越清晰，这本身就 是一个体系结构设计方案不断完善的过程 运行前的体系结构演化，此时，框架各部分所对 应的代码已经被编译到软件系统中，但系统还没 有开始运行 安全运行模式下的体系结构演化，这种演化方式 又称受限运行演化，系统运行在安全模式下，即 系统的运行要受到一定条件的约束和限制
6.3.4 基于体系结构的软件演化
在非运行时刻，系统框架结构的修改和变更被称 为软件体系结构的静态演化 在运行时刻，系统框架结构的变更被称为软件体 系结构的动态演化
软件体系结构静态演化
在停止运行的状态下，体系结构演化的基本活动 包括：删除构件、增加构件、修改构件、合并构 件和分解构件
6.3.3 基于构件的软件演化
系统的反射性是指系统能够提供对自身状态 和行为的自我描述，并且系统的实际状态和 行为始终与自我描述保持一致 自我描述的改变能够立即反映到系统的实际 状态和行为中，而系统的实际状态和行为改 变也能够立即在自我描述中得到反映 反射系统定义了一个层次化的反射体系，包 括一个基层和一个或多个元层
6.3.4 基于体系结构的软件演化
在体系结构的静态演化中，表面上看是对构件进 行增加、替换和删除操作，但是，实质上这种变 化蕴涵着一系列的连带和波及效应，更多的表现 为变化的构件和连接件与其它相关联的构件和连 接件的重新组合与调整 在静态演化阶段，对软件的任何扩充和修改都需 要在体系结构的指导下来完成，以维持整体设计 的合理性和性能的可分析性，为维护的复杂性和 代价分析提供依据