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基于多粒度软件网络模型的软件系统演化分析

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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.

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Vol． 46 No． 2

Fed． 2018

第

期

电

子

学

报

2018

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

，，，

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

: 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

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

，Lehman

等人就指出软件演

早在

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

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

Lehman

表

软件系统演化的经典

定律

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