推荐星级：
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
基于多粒度软件网络模型的软件系统演化分析
资料介绍
软件系统是一类典型的人工参与的复杂系统,理解软件系统的演化规律有助于更好地指导软件工程实践.本文从包、类和特征三个粒度上构建软件系统的网络模型,利用复杂网络理论依次从网络规模、质量、结构控制三方面定量分析软件系统演化规律.以经典的Lehman演化定律为基准,对比软件系统在不同粒度下的演化差异.研究结果表明:(1)不同粒度下软件系统表现出的演化特性有所不同,其中在类粒度下效果更好;(2)持续增长、持续变化、自我调节和主体维持四项定律表现出与构建软件网络的粒度无关;(3)包粒度下系统演化对软件质量影响不大,而反馈系统定律仅在类粒度下成立.
部分文件列表
| 文件名 | 大小 |
| 基于多粒度软件网络模型的软件系统演化分析.pdf | 2M |
部分页面预览
（完整内容请下载后查看）2
Vol． 46 No． 2
Fed． 2018
第
期
电
子
学
报
2018
2
ACTA ELECTRONICA SINICA
年
月
基于多粒度软件网络模型的软件系统演化分析
1
1
2
2
， ， ，
何 鹏 王 鹏 李 兵 胡思文
( 1．
，
湖北大学计算机与信息工程学院 湖北武汉
430062; 2．
，
武汉大学国际软件学院 湖北武汉
430079)
:
，
软件系统是一类典型的人工参与的复杂系统 理解软件系统的演化规律有助于更好地指导软件工程实
摘
要
． 、 ， 、 、
践 本文从包 类和特征三个粒度上构建软件系统的网络模型 利用复杂网络理论依次从网络规模 质量 结构控制三
．
方面定量分析软件系统演化规律 以经典的
Lehman
，
．
演化定律为基准 对比软件系统在不同粒度下的演化差异 研究
; ( 2) 、
持续增长 持续变化
: ( 1)
，
、
结果表明
不同粒度下软件系统表现出的演化特性有所不同 其中在类粒度下效果更好
; ( 3)
，
包粒度下系统演化对软件质量影响不大 而反
自我调节和主体维持四项定律表现出与构建软件网络的粒度无关
．
馈系统定律仅在类粒度下成立
:
;
;
;
关键词
中图分类号
URL: http: / /www． ejournal． org． cn
软件演化 软件网络 复杂网络 复杂系统
:
TP301
:
A
: 0372-2112 ( 2018) 02-0257-11
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2018． 02． 001
文献标识码
文章编号
电子学报
An Evolution Analysis of Software System Based on
Multi-granularity Software Network
1
1
2
2
HE Peng ，WANG Peng ，LI Bing ，HU Si-wen
( 1． School of Computer Science and Information Engineering，Hubei University，Wuhan，Hubei 430062，China;
2． International School of Software，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430079，China)
Abstract: Software as a man-made system is a typical complex system，understanding its evolution contributes to bet-
ter software engineering practice． In this paper，we construct software network model from a multi-granularity perspective，
namely the level of package，class and feature respectively． Then we analyze the evolutions of three open-source software
systems in terms of network scale，quality and structure control indicators，using complex network theory． Finally，taking Le-
hman’s evolution laws as the benchmarks，we compare the evolution of software networks based on multi-granularity． The
results show that: ( 1) the evolution characteristics are varied under different granularity levels，and software network built in
the level of class supports the most Lehman laws; ( 2) the laws of continuing growth，increasing complexity，self-regulation
and conservation of familiarity are independent of the levels of granularity; ( 3) the impact of software evolution in the level
of package on software quality is trivial，but feedback system is only supported in the case of class level．
Key words: software evolution; software network; complex networks; complex system
20
70
，Lehman
等人就指出软件演
早在
8
化过程具有持续性 并针对软件演化问题 提出了 项
世纪
年代
1
引言
，
，
［1，2］
， “ - -
在软件工程中 软件系统经历着 改进 保持 更新
”
( Lehman law)
，
经典的软件演化定律
分别从软件质
量 规模 复杂度 开发效率以及开发过程等方面进行阐
1) ． ，
然而 通过传统软件工程相关理论和工具
．
的迭代生长节奏 这一过程中表现出的特性对提高软
、
、
、
，
件系统的鲁棒性和适应性提出了新的挑战 关系到软
(
，
述 如表
，
件生态系统的可持续发展 且与软件开发与维护成本
，
难以控制整个系统的复杂性 急需从全局的角度重新
． ，
控制息息相关 众所周知 软件维护成本占总投入的
．
审视软件系统的内部复杂结构
70%
． ，
以上 因此 探索软件的演化特性有助于降低软件
，
随着复杂网络相关研究的兴起 软件系统被抽象
［3，4］
，
开发维护成本 但同样也极具挑战性
．
，
为网络形式 且被证实具有复杂网络的基本特性
，
: 2016-10-24;
: 2016-12-26;
:
责任编辑 蓝红杰
收稿日期
修回日期
:
基金项目 国家
973
( No． 2014CB34040) ;
( No． 61572371) ;
( No． 2016CFB309)
湖北省知识创新专项
重点基础研究计划
国家自然科学基金
258
2018
年
电
子
学
报
1
Lehman
表
软件系统演化的经典
定律
2
相关工作
特性
描述
，
近年来 复杂网络的思想逐渐被引入软件工程领
，
随着需求的改变 软件系统在生命
持续改变
L1
， ，
域 一些研究者在度量软件复杂性时 利用网络形式描
continuing change
，
期内 持续更新迭代
， ( 、 、 、
述软件的拓扑结构 以软件元素 如方法 属性 类 接
，
随着软件系统的演化 软件规模呈
持续增长
L2
［7］
、 ) ，
口 包等 为节点 它们之间的各种依赖关系 为连边
，
continuing growth
现持续增长的趋势
．
建立软件网络模型 采用复杂网络演化分析方法研究
软件系统的演化速率趋于保持稳
稳定更新
L3
，
定 即软件系统每个版本之间节点
变化速率基本一致
软件复杂度在演化过程当中 表现
为持续上升
，
软件网络的演化特性 从而理解软件系统的演化特性
．
invariant work rate
， ，
目前 构建软件网络模型的方式较多 包括考虑软件的
［8］
［9］
，
复杂度提升
、
、
静态代码结构
软件的动态执行轨迹
软件演化镜
L4
L5
L6
［1，2］
increasing complexity
． :
等 大量已有研究验证表明 软件网络同样具
像图
［10 ～ 15］
，
软件系统更新迭代过程中 系统总
质量折旧
“ ” “ ”
有 小世界 和 无标度 等复杂网络特性
．
declining quality
体质量呈逐步下降的趋势
在使用软件网络研究软件系统演化特性的工作
，Myers 、 、
通过对比软件网络的度分布 聚类系数 路径
自我调节
软件系统的演化呈现一定程度的
中
self-regulation
，
控制规律 不完全取决于需求变化
［16］
，
长度等特性 提出了一种基于重构的软件演化模型
．
软件系统的相邻版本变化差异率
Sole Valverde ( dupli-
和 根据软件网络表现出来的复制
主体维持
L7
，
不会很高 主版本内的各个软件版
conservation of familiarity
cation)
( divergence)
，
现象 提出了一种新的软件
与分叉
．
本的更新频率趋于稳定
软件系统相邻阶段的演化结果并
［17］
．
演化模型
何克清等人从设计模式的角度提出了基
［18］
反馈系统
． Jenkins
于类角色间依赖关系的软件演化模型
等人
L8
，
非独立 上一阶段演化结果会作用
于软件系统下一阶段演化特性
feedback system
，
将有向网络理论应用在软件包的建模中 利用指标分
［10，11］
． Shi
析了一系列软件版本之间的稳定性
等人在类
． ， (
称之为软件网络 在软件网络中 以软件元素 如方法
、
［12］
5
粒度上研究了 个不同版本的
JDK
．
软件网络差异
233 Linux
内核
、 、 、 ) ， ，
属性 类 接口 包 为节点 元素之间的关系为连边 构
Wang
等人使用复杂网络理论研究了
个
［13］
．
建软件的网络模型 将软件系统抽象为软件网络有助
． Li
版本模块的演化
等人发现软件系统服从某些演
化规则 诸如节点之间的距离呈增长趋势以及网络表
于软件工程实践人员认识和理解软件整体结构特性与
，
［15］
( ) ，
软件质量之间关系 结构决定功能 指导他们开发设
．
现出无标度特性
［19］
， 、
计出高质量软件的实践原则 并为软件结构稳定性 复
，Bhattacharya
( function)
近几年
( module)
等人 从方法
与模
、
杂性度量 演化特性等提供新的量化指标和评价保证
．
，
粒度分析了软件网络的演化 发现用网络
块
，
因此 通过分析软件网络结构的动态变化对了解软件
，
度量指标不仅有利于理解软件系统的演化 还可用于
［5］
． Li
的演化特性非常有帮助 例如 等人 从软件模块角
．
评估软件缺陷和维护成本 顾庆等人通过定义软件的
［2］
，
度模拟软件网络的增长 顾等人 以类为节点分析软
，
类依赖网络 采用网络度量指标对
Lehman
8
的
项演化
， ，
定律进行分析与验证 实验结果表明 软件网络的演化
． ，
件网络的演化规律 然而 当前大部分研究主要集中于
4 ， 、 、
支持其中 项 而否定了复杂度提升 持续增长 以及质
，
单一粒度下的软件系统结构的动态分析 缺乏从不同
［2］
［6］
3
．
量折旧定律等
项
但他们的工作仅考虑了类粒度级
．
粒度角度对比分析软件网络的演化规律 潘等人
虽
．
别的软件网络 一个软件系统可从不同粒度来抽取其
、 、
从包 类 方法三个粒度上分析了
Azure
，
软件演化情况
，
网络模型 不同粒度下的软件网络的演化特性是否一
但并没有进一步对比评价不同粒度下的软件网络演化
．
致还是一个开放问题 代等人基于进程代数相关理论
，
，
，
，
效果对软件实际演化特性的反映程度 且实验对象单
［20］
，
利用代数分析软件演化过程模型
依据有关代数理论分析软件演化过程有关特征
相关概念的提出有力地支持软件演化过程的形式化验
在该理论框架下
，
一 结论可能不具一般性
．
［20，21］
，
针对一个软件系统 从不同粒度的软件网络模型
，
分析其演化特性是否会存在明显差异 以及采用哪种
， ，
证 这些研究从形式上分析了软件演化规律 但是缺乏
粒度的软件网络模型进行系统演化分析会更合适的问
［6，22］
．
，
总之 已有相关研究普遍仅停留
实际的实证研究
， ． ，
题 至今尚未有答案 因此 本文在前人已有工作的基础
、 ，
在对软件系统节点的度分布 节点之间关系的分析 且
， ，
上 综合考虑从多粒度视角抽取软件网络模型 并引入
［23］
．
多局限于单一粒度的软件网络模型
Lehman
，
演化定律为参照 使用多个数据集进行软件网
、
本文从类 特征和包三个粒度分别构建软件系统
，
络的演化验证分析 从而丰富软件系统的演化研究
．
， ，
的网络模型 结合复杂网络理论与软件工程实践 分析
相关下载
- STM32F407VET6程序源码-存储设备
- STM32F407VET6程序源码-分段存储设备
- STM32F407VET6程序源码-汉字显示(FLASH外置字...
- STM32F407VET6程序源码-文本显示
- STM32F407VET6程序源码- FreeRTOS内存管理实...
- STM32F407VET6程序源码- FreeRTOS列表项的插...
- STM32F407VET6程序源码- FreeRTOS空闲任务钩...
- STM32F407VET6程序源码- FreeRTOS计数型信号...
- STM32F407VET6程序源码 FreeRTOS互斥信号量操...
- STM32F407VET6程序源码- FreeRTOS二值信号量...
更多>>
最新上传
- 打赏
- 30日榜单
-
21ic小能手 打赏5.00元 1天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 1天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
资料：2KW超声波电源设计
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏10.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
资料：八卦PCB图
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
资料：扫码枪仿真和读取范例
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
21下载积分 打赏10.00元 3天前
用户：玉落彼岸
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：小猫做电路
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：zhengdai
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：gsy幸运
-
21ic下载 打赏260.00元 3天前
用户：kk1957135547
-
21ic下载 打赏210.00元 3天前
用户：w178191520
-
21ic下载 打赏230.00元 3天前
用户：liqiang9090
-
21ic下载 打赏120.00元 3天前
用户：1111111ffgg
-
21ic下载 打赏25.00元 3天前
用户：sun2152
-
21ic下载 打赏30.00元 3天前
用户：WK520077778
-
21ic下载 打赏25.00元 3天前
用户：xzxbybd
-
21ic下载 打赏25.00元 3天前
用户：玉落彼岸
-
21ic下载 打赏15.00元 3天前
用户：xuzhen1
-
21ic下载 打赏20.00元 3天前
用户：yulei2633
-
21ic下载 打赏15.00元 3天前
用户：宸晨
-
21ic下载 打赏10.00元 3天前
用户：suguslly
-
21ic下载 打赏5.00元 3天前
用户：大大财迷
-
21ic下载 打赏5.00元 3天前
用户：丙丁先生
-
21ic小能手 打赏10.00元 3天前
-
21ic小能手 打赏5.00元 3天前
-
我来看看怎 打赏5.00元 3天前
用户：xzxbybd
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：zhengdai
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：gsy幸运
-
21ic下载 打赏310.00元 3天前
用户：小猫做电路
-
21ic下载 打赏270.00元 3天前
用户：liqiang9090
-
21ic下载 打赏210.00元 3天前
用户：w178191520
-
21ic下载 打赏210.00元 3天前
用户：kk1957135547
-
21ic下载 打赏110.00元 3天前
用户：w1966891335
全部评论(0)