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环境变化对软件动态演化的作用机理研究

魏秋彦  
【摘要】:自计算机诞生以来,经过近70年的发展,计算机已经成为了现代人们生活的一部分,是我们工作、学习必不可少的工具,计算机已经和人们生活的物理世界相融合,传统软件的发展模式已经不能满足用户的需求,也阻碍了软件产业的发展,动态演化软件将逐渐取代传统软件。现有的动态演化技术研究主要围绕两个问题展开:一是如何使软件系统具有运行时可被改变的能力;一是如何利用这种能力来实现软件的动态演化,但忽略了对影响软件动态演化的因素的研究。在开放环境下,环境对软件运行起着至关重要的作用,软件需要动态的演化来应对外部环境的变化,但是开放环境具有动态、不可信等因素,使得建立环境要素到软件行为的映射关系、揭示环境变化对软件动态演化的作用机理困难重重。本文的主要研究工作从以下三点展开:(1)本体模型的构建。在现有研究的基础上,改进本体模型的构建方法,并利用此方法构建环境上下文本体模型以及软件体系结构本体模型。环境与软件系统交互的障碍主要是互相不能直接沟通,采用本体的方式建立语义基础,能够很好的解决这个问题,然而本体的构建没有完善的准则,本文结合经典案例,分析了上下文感知技术以及基于体系结构的动态演化技术,从这两个领域出发,搜集资源,从中抽取概念,将其形式化表达并分析,并在领域专家的指导下构建了本体模型。(2)环境变化与软件动态演化的作用机理研究。环境变化触发软件的演化机制,促使软件动态演化。环境变化对软件动态演化的作用主要体现为软件适应环境的准则。主要包括物理环境到计算空间的信息生成、传递及处理的对偶关系即信息对偶交互准则,计算环境与计算空间之间的服务提供与需求的适配关系即环境资源服务利用准则以及环境空间和计算空间的结构要互相映射即结构适配准则等。在上述准则的基础上,利用OWL语言隐含的规则和利用Jena2自定义的规则来表达环境变化与软件动态演化的作用机理。(3)构建实验床验证。以建立的室内舒适环境节能监控系统为研究对象,用上文建立的本体模型和作用机理为基础,详细设计了室内舒适环境节能监控的上下文模型以及演化规则,系统模型的运行情况证明了本文构建的本体能够作为环境与软件交互的语义基础,构建的规则具有广泛的实用性。


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