软件架构的仿真技术研究

摘要

随着计算机软件复杂性的不断增加，软件的性能大多很难通过代码层面的优化方法来提升，往往需要改变早期的设计方法，而这种行为最终可能导致已有代码层面的工作功亏一篑，因此，在早期软件开发阶段进行性能分析变得越来越重要。软件架构作为早期的软件开发产物，在较高抽象层次上对软件进行描述，是软件生命周期中开发、集成、测试和演化阶段的基础，其本身和演化将直接对软件结构造成影响。软件架构演化具有高易错性，不仅对演化元素造成影响，而且也对架构全局造成影响，一个错误的软件架构演化决策会导致目标软件架构产生许多不良后果，甚至会束缚软件的开发并延迟最终软件的交付。软件架构及其演化的评估是在软件开发和软件演化的早期阶段对软件进行预测分析，辅助软件的合理开发以及演化，因此针对软件架构及其演化的研究具有重要的意义。
　　本文提出一种基于性能仿真的软件架构评估方法，用于对单版本软件架构的性能进行评估，方法首先将软件架构中系统顺序图和顺序图作为仿真评估的输入文件，然后把顺序图和系统顺序图转化为事件执行图，再根据事件执行图对软件架构进行仿真，获得相应软件架构的时间和内存仿真结果;最后在仿真结果的基础上对软件架构进行评估。进一步，本文将软件架构评估方法应用于软件架构演化评估中，提出一种基于性能仿真的软件架构演化评估方法，根据软件架构演化过程已知和演化过程未知两种情况提出相应的架构演化评估策略。之后，本文结合方法的原理，设计并实现了一个软件架构仿真评估工具，主要对单版本软件架构以及软件架构演化进行性能仿真，工具的输出结果可以用于辅助软件架构师评估软件架构及其演化。
　　为了验证了本文仿真方法得到的仿真结果的可信性以及展示仿真评估工具的应用场景及应用意义，本文提出了四个实验，分别对软件架构和软件架构演化进行性能评估。实验结果表明本文仿真方法能够较为准确地反映真实系统的性能情况，并能应用于多个场景，为架构师分析软件架构性能以及软件架构演化过程中性能变化提供帮助。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．2．1 软件架构评估方法综述

1．2．2 基于仿真的软件架构评估方法

1．3 论文主要工作

1．3．1 研究内容

1．3．2 可行性分析

1．4 论文章节安排

第二章 软件架构和仿真的基本概念及原理

2．1 软件架构

2．1．1 软件架构的定义

2．1．2 软件架构构造与描述

2．1．3 软件架构演化

2．2 仿真技术

2．2．1 仿真的定义

2．2．2 仿真基本原理

2．2．3 软件架构仿真执行过程

2．3 本章小结

第三章 基于性能仿真的软件架构评估

3．1 软件架构评估的整体流程

3．2 软件架构描述文档

3．3 SSD和SD转化为事件执行图

3．4 软件架构仿真

3．4．1 顺序图仿真

3．4．2 系统顺序图仿真

3．5 仿真结果的分析

3．6 本章小结

第四章 基于性能仿真的软件架构演化评估

4．1 软件架构演化评估的整体流程

4．2 软件架构演化类型

4．3 软件架构演化评估方法

4．3．1 软件架构演化过程未知的评估方法

4．3．2 软件架构演化过程已知的评估方法

4．4 本章小结

第五章 软件架构仿真评估工具设计与实现

5．1 软件架构仿真评估工具设计

5．1．1 解析模块设计

5．1．2 转化模块设计

5．1．3 仿真模块设计

5．1．4 评估模块设计

5．2 软件架构仿真评估工具实现

5．3 本章小结

第六章 实验及分析

6．1 实验目的

6．2 实验案例一

6．2．1 在线图书馆初始状态软件架构

6．2．2 针对单个版本的评估实验

6．2．3 针对相邻演化版本的评估实验

6．2．4 针对不同演化方案的选择实验

6．2．5 实验小结

6．3 实验案例二

6．3．1 Cocos2d-x引擎及其渲染引擎架构介绍

6．3．2 渲染引擎架构演化的评估

6．3．3 实验小结

第七章 总结与展望

7．1 主要工作总结

7．2 未来工作展望

致谢

参考文献

作者简介