Java可视化集成开发环境的研究与实现

摘要

计算机程序设计是一种抽象且调试成本较高的过程,需要功能丰富和高效的可视化开发工具及环境的辅助。目前的主流开发工具只是在设计过程提供了静态可视化功能,而在调试过程缺乏对程序运行过程中各种数据的逻辑关系的动态可视化支持。为此本文提出了一个Java语言的可视化集成开发环境AnyviewJ的设计方案并实现了一个原型,可支持Java程序的调试并对调试过程中的各种数据及其相互关系进行动态可视化显示。
　　 本文对AnyviewJ进行了系统功能分析和总体设计,将系统划分为八个主要的模块,包括启动控制模块、基本界面模块、项目管理模块、编辑器模块、编译器模块、输入输出模块、Java可视虚拟机模块以及数据及其抽象关系可视化模块。其中后两个模块是实现Java程序可视化调试的核心模块。
　　 Java可视虚拟机是实现Java程序可视化调试的基础。本文对其多种基本实现方案的实现难度、运行速度、可调试程序范围等方面进行了研究,提出并实现了一个较优的综合方案。该方案将Java可视虚拟机分成两个实现模块:类装载管理模块与解析器模块。类装载管理模块实现了类信息的并发管理,以及对用户类文件进行分解并生成供解析器模块使用的特殊类信息。解析器模块则由基于Java平台调试架构的解析器与基于JVM的解析器共同组成。前者对包含用户图形界面的程序进行可视化解析执行,后者对非用户图形界面的程序进行可视化解析执行。
　　 数据及其抽象关系可视化模块负责将Java程序调试过程中的各种数据及数据之间的逻辑关系进行可视化显示。数据结构可视化是该模块的核心功能,本文在分析其基本原理的基础上,提出了面向过程语言与面向对象语言中不同的数据结构类型识别及确定的方法,并对数组、线性表、二叉树、图等典型数据结构的逻辑结构及其存储结构的图形布局方式进行了研究,并将上述研究成果应用到数据及其抽象关系可视化模块的设计与实现。
　　 根据上述的研究及设计,对Java可视化集成开发环境的系统原型进行了实现,并分别对类装载、解析器及数据结构可视化等代表系统特色的功能进行了测试。最后总结本课题的工作,对后续工作进行了讨论。