普适计算下软件自适应机制的研究和应用

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1、摘要摘要随着无线通信、分布式计算和人机交互等技术的迅速发展和相互融合，普适计算已融入到人们生活中的方方面面。在普适计算环境中，用户的数量及其位置不断变化，要求系统中的计算设备及其软件系统能够动态地适应周围环境变化，并且尽量不干扰用户的正常使用。因此，在普适计算中，对软件的自适应能力提出了新的要求和挑战。自适应是对软件应用的一种理想期望，学者们已经从不同的角度和背景对其展开了研究。但是，在普适计算下，软件往往呈现出行为主动、成员异构以及环境开放等特性。因此，现有的研究工作仍然存在着较大的不足。第一，现有的软件构造方法不能用于普适计算。在普适计算中，软件上下文环境不断变化，可能会大大超出开发时

2、的预期，这就要求系统的基础框架不能绑定到特定的场景，并且在必要时，能对其自适应能力进行在线调整。第二，现有的自适应机制可重用性不能满足普适计算的需要。由于普适计算下自适应软件的复杂度不断增加，如何提高软件自适应机制的可重用性，降低自适应软件的开发成本，提高软件开发效率成为了软件自适应研究的热点问题。针对以上问题，本文首先设计了指导全文工作的自适应软件概念模型ASCM（AdaptiveSoftwareConceptualModel），模型结合了软件个体和群体两个层面上的自适应性，并且容许第三方在必要时，对自适应功能进行在线调整。然后，围绕上述模型，对普适计算下自适应软件个体构造方法以及如何提

3、高软件自适应机制的可重用性等方面展开了研究。本文的主要研究工作如下：（1）针对传统自适应软件概念模型的缺陷，设计了一种面向普适计算的自适应软件概念模型ASCM。在此基础上，详细描述了如何构造普适计算下自适应软件个体，即基于软件个体复合控制过程，提出了ASCM构件模型、ASCM单元结构框架、在线调整等软件构造方法。基于该方法构造的自适应软件，在普适计算下，具有环境和体系结构敏感的优点，并且其自适应能力可以被细粒度在线调整。（2）针对传统的软件自适应机制可重用性低的缺陷，从策略层面上出发，提出了一种细粒度自适应机制解决方案。该方案在现有的粗粒度策略调整（增加、删除、替换构件等）的基础上，设计了

4、一种新的基于策略的自适应机制，以支持系统细粒度自适应调整，即功能构件的细粒度调整和基于策略的自适应机制细粒度调整。（3）最后，通过Java技术开发了一个基于ASCM支持细粒度自适应调整的管理系统，该系统验证了前面工作的可行性和有效性，其性能评估结果表明该系统的自适应性能已明显优于初始系统性能。关键词：软件自适应；细粒度；普适计算；ASCM；I万方数据江苏科技大学工学硕士学位论文II万方数据AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentandmutualintegrationoftechnologyinthefieldofwirelesscommunicati

5、on,distributedcomputingandhuman-computerinteraction,ubiquitouscomputinghasbeenintegratedintoallaspectsofpeople'slife.Inubiquitouscomputingenvironment,thenumberofusersandtheirlocationsareconstantlychanging,thesystemrequirescomputingdevicesandsoftwaresystemstodynamicallyadapttochangesofthesurroundin

6、genvironment,andtriestonotdisturbtheuser'snormaluse.Therefore,thesoftwareadaptiveabilitybringsnewdemandsandchallengesinubiquitouscomputing.Self-adaptabilityisanidealgoalofsoftwareapplicationsandmanyscholarshavedeeplyinvestigatedfromdifferentpointofviewandbackground.However,inubiquitouscomputing,so

7、ftwarealwayspresentsasetofnewcharacteristics,suchastheinitiativeoftheirbehaviors,theheterogeneityoftheirconstituentsandtheopennessoftheirenvironments.Therefore,theexistingresearchworksstillhavingsomelimitations.F