一種基于度量和預測技術的軟件架構評估方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，其基本思想是將傳統(tǒng)的度量和預測技術應用在軟件架構層次，在開發(fā)早期對軟件的風險概率進行預測，并幫助相關人員在設計階段識別出關鍵模塊。由于軟件架構的度量是對軟件中間產(chǎn)品的度量，可以更加精確地描述軟件架構的各種特征，并通過預測去發(fā)現(xiàn)軟件設計中存在的問題。系統(tǒng)的可靠性為系統(tǒng)中每個用戶成功均能執(zhí)行的概率；而在一次用戶的執(zhí)行中，只有所有構件和連接件均正常執(zhí)行，才能保證該場景執(zhí)行成功。該方法基于貝葉斯公式，綜合用例圖，順序圖與部署圖中各環(huán)節(jié)成功執(zhí)行概率，實現(xiàn)對軟件架構可靠新的度量以及其潛在風險的預測。
【專利說明】一種基于度量和預測技術的軟件架構評估方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于軟件架構評估領域，涉及一種基于度量和預測技術的軟件架構評估方法。
【背景技術】
[0002]隨著軟件規(guī)模的擴大和軟件復雜性的提高，軟件危機不斷出現(xiàn)，為了更好地提升軟件開發(fā)效率、保障軟件質量、提高軟件和構件的復用率，且在設計階段對軟件系統(tǒng)進行抽象，獲取系統(tǒng)藍圖以支持系統(tǒng)開發(fā)中的決策，軟件體系結構(Software Architecture,又稱軟件架構)就應運而生了。與軟件不同，軟件架構可以在高級層次上對軟件進行描述，便于軟件開發(fā)過程中各個視角(例如用戶、業(yè)務和系統(tǒng))的統(tǒng)一，能夠及早發(fā)現(xiàn)開發(fā)中的問題并支持各種解決方案的評估和預測。鑒于此，基于軟件架構的度量和預測技術應運而生。目前已經(jīng)出現(xiàn)很多基于程序和源代碼的軟件度量方法，并且已成功應用于實際開發(fā)中。然而從架構的角度對系統(tǒng)進行度量，該方面的研究尚未成熟，且能夠覆蓋的相關質量屬性并不全面。
[0003]對于可靠性(Reliability)來說，它用來評估在指定條件下使用時，信息系統(tǒng)維持規(guī)定的性能級別的能力的指標。該指標是指在給定時間內(nèi)，特定環(huán)境下信息系統(tǒng)無錯運行的概率。通常，對于軟件架構的可靠性評估主要有以下三種方法:基于操作剖面的模型、基于狀態(tài)的模型和基于路徑的模型。
[0004]基于操作剖面的方法是基于用戶使用軟件的操作習慣及其頻率等信息定義操作剖面，通過統(tǒng)計不同構件在系統(tǒng)運行過程中的使用概率，概況構件的使用情況和構件遷移概率，計算不同剖面出現(xiàn)概率等得到系統(tǒng)的可靠性。例如Vittorio Cortellessa等人基于UML圖對架構進行可靠性度量。該方法定義僅當系統(tǒng)中的每個場景可成功執(zhí)行時，該系統(tǒng)是可靠的。然而該方法對于用戶輸入有較多約束，在實際工程中難以應用。
[0005]基于狀態(tài)的模型通常假設各個構件間的控制轉移具有Markov性質,例如Ghokale等人提出一種基于狀態(tài)的模型，利用控制流圖描述軟件架構，其中控制流圖一般從代碼中提取而來。然而在實際軟件系統(tǒng)中很難滿足Markov模型的構件獨立性假設。
[0006]基于路徑的模型通常假設組成系統(tǒng)的構件運行是獨立的，在系統(tǒng)架構完畢后，針對測試用例所遵循的路徑，通過計算各個路徑上其構件間的遷移概率來計算各個路徑的可靠性進而計算系統(tǒng)的可靠性。典型的有Krishnamurthy等提出的基于路徑的模型，該模型考慮所有程序可執(zhí)行路徑的概率以及執(zhí)行可靠程度，其中路徑可以從構件執(zhí)行路徑提取或從現(xiàn)有設計制品中提取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術問題:本發(fā)明提供一種成本低、適合于早期設計開發(fā)階段，具有良好可應用性的用以評估軟件架構可靠性的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法。
[0008]技術方案:本發(fā)明的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，包括如下步驟:[0009]I)將待度量的系統(tǒng)的用例圖、順序圖和部署圖導出為XMI文件，并將每個XMI文件解析成UML圖類；
[0010]2)從用例圖對應的UML圖類中計算得到每個參與者執(zhí)行每個用例的概率EP (Ci I Bj)，同時從知識庫中調取所有參與者的執(zhí)行概率EP (Bj)，其中Ci表示第i個用例，a」表示第j個參與者，i和j分別為用例和參與者的編號；
[0011]3)從順序圖對應的UML圖類中，得到順序圖的名稱以及每個順序圖中構件的使用次數(shù)和構件間連接件的使用次數(shù)，按照“構件名稱-構件使用次數(shù)”和“連接件名稱-連接件使用次數(shù)”的格式進行存儲，并按照順序圖的名稱將順序圖與用例圖中的用例相關聯(lián)，計算每個用例對應的場景個數(shù)，得到每個場景的執(zhí)行概率，即每個順序圖的執(zhí)行概率EP (k)，其中k表順序圖編號；
[0012]同時從部署圖對應的UML圖類中，得到所有構件和所有連接件的可靠概率，并按照“構件名稱-構件可靠概率”和“連接件名稱-連接件可靠概率”的格式進行存儲；
[0013]4)首先根據(jù)下式計算每個順序圖成功執(zhí)行的概率Pk:
[0014]
【權利要求】
1.一種基于度量和預測的軟件架構評估方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)將待度量的系統(tǒng)的用例圖、順序圖和部署圖導出為XMI文件，并將每個XMI文件解析成UML圖類； 2)從用例圖對應的UML圖類中計算得到每個參與者執(zhí)行每個用例的概率EP(Ci|ap，同時從知識庫中調取所有參與者的執(zhí)行概率EP(ap，其中Ci表示第i個用例，Bj示第j個參與者，i為用例的編號，j分別參與者的編號； 3)從順序圖對應的UML圖類中，得到順序圖的名稱以及每個順序圖中構件的使用次數(shù)和構件間連接件的使用次數(shù)，按照“構件名稱-構件使用次數(shù)”和“連接件名稱-連接件使用次數(shù)”的格式進行存儲，并按照順序圖的名稱將順序圖與用例圖中的用例相關聯(lián)，計算每個用例對應的場景個數(shù)，得到每個場景的執(zhí)行概率，即每個順序圖的執(zhí)行概率EP(k)，其中k表順序圖編號； 同時從部署圖對應的UML圖類中，得到所有構件和所有連接件的可靠概率，并按照“構件名稱-構件可靠概率”和“連接件名稱-連接件可靠概率”的格式進行存儲； 4)首先根據(jù)下式計算每個順序圖成功執(zhí)行的概率Pk:
2.根據(jù)權利要求1所述的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，其特征在于，所述的步驟2)中，計算參與者\_執(zhí)行用例Ci的概率EP (Ci |ap的方法如下:若知識庫中已存儲該概率，則直接從知識庫中獲?。环駝t按照如下方式計算:針對每一個參與者，從用例圖中統(tǒng)計其所有執(zhí)行用例個數(shù)11。，則3」執(zhí)行每個用例的概率EP(CiIaj)為= ^
3.根據(jù)權利要求1所述的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，其特征在于，所述的步驟3)中，按照順序圖的名稱將順序圖與用例圖中的用例相關聯(lián)的方法如下:若知識庫中已有明確的順序圖與用例圖中用例的對應關系，則直接從知識庫中獲?。环駝t: 若用例的名稱為順序圖名稱前綴，則認為該順序圖表示用例圖的一個執(zhí)行場景并將該順序圖與該用例相關聯(lián)，否則該順序圖不是這個用例的一個執(zhí)行場景，不能關聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，其特征在于，所述的步驟3)中，每個順序圖的執(zhí)行概率的計算方法如下:統(tǒng)計與用例相關聯(lián)的所有順序圖的數(shù)量η，即為每個用例對應的場景個數(shù)，則每個順序圖k的執(zhí)行概率為EP(k) = K
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的基于度量和預測技術的軟件架構評估方法，其特征在于，所述的步驟3)中，構件的使用次數(shù)和構件間連接件的使用次數(shù)統(tǒng)計方法如下:當構件接收其它構件發(fā)來的消息時被激活，此時構件處于繁忙狀態(tài)，執(zhí)行次數(shù)加I ;當位于不同節(jié)點的構件間有消息交互時，連接件負責消息傳送，其使用次數(shù)加I。
【文檔編號】G06F11/36GK104008059SQ201410271263
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李必信, 司靜文, 俞析蒙, 孔祥龍, 姜雨晴 申請人:東南大學