软件可持续演进度量和评估及其在架构重构中的应用

摘要

软件演进是一项贯穿软件生命周期的活动，演进反映了“在演进实体或其组成元素的属性方面不断改进的过程”。随着软件规模不断扩大以及软件复杂度不断升高，软件演进的复杂度和变化性进一步增强。软件架构作为软件开发早期阶段的产物，是在较高抽象层次上对软件进行描述，对架构的修改将直接影响整个软件的质量，一个优秀的架构是软件能够顺利开发完成的重要因素。近年来对于软件架构演进的研究日趋重要，关注架构演进过程的效果及质量，及时发现问题，避免问题积累导致断代式演进，对推动软件架构演进具有十分重要的意义。合理的演进操作可以使软件架构不断优化，进一步提升应用该架构的软件质量。而随着软件工程的发展，对软件架构的研究开始超出软件设计阶段，逐步扩展到了整个软件生命周期。当架构在演进过程中暴露出缺陷时，如何根据这些缺陷对架构进行及时重构，保证架构的生命力和竞争力也是一个非常重要的话题。 本文提出一种新的软件架构演进度量评估方法——架构持续演进原则达成性度量方法，该方法选取一次软件演进过程中的两个软件版本作为度量对象，以两个软件版本的架构文档和项目源代码作为输入，对架构文档和项目源代码进行信息提取，设计度量指标对这次演进过程是否达成了架构持续演进原则进行定量度量；然后根据架构持续演进度量结果对架构演进过程进行评估，分析演进过程中软件架构暴露出来的缺陷和不足，对这些缺陷和不足进行定位，分析造成这些缺陷和不足的原因，并针对这些缺陷提出架构重构建议，以提高架构演进效果。本文结合开源软件实例，设计实验验证了度量与评估结果的真实性和合理性以及重构建议的有效性。 本文提出的架构度量方法关注架构演进过程，是对架构演进效果的度量。度量基本信息来源于反映软件架构的组件依赖图和软件源代码，数据真实客观。架构持续演进原则有利于综合评价，而架构持续演进原则子指标有利于发现对应的架构缺陷。论文选取业界热门开源软件作为实验对象，证明了本文提出的方法能够有效反映架构的实际演进情况和演进效果。

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