基于程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研究.pdf

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1、基干程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研宂指导小组成员名单赵文耘教授钱乐秋教授彭鑫副教授基于程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研宄目录@录Im^mAbstractIVm-M■i1.1研宄背景11.2本文的主要工作及其意义21.3本文篇章结构3第二章相关工作42.1国内外相关研宄进展42.2软件模块化方法52.3软件模块质量度量指标52.3.1代码规模和圈复杂度62.3.2内聚度和耦合度82.4提高软件模块化质量的方法92.5模块重构风险112.6程序聚类技术的相关研宄112.6.1聚类属性122.6.2聚类算法122.6.3聚类质量的评价方法1

2、42.7小结15第三章模块化结构恢复技术163.1程序制品间的相互关系及描述方法163.2提取程序制品间相互关系的方法173.2.1程序制品间结构依赖关系的提取173.2.2程序制品间语义相关关系的提取183.3程序制品间相互关系的计算策略选取203.3.1目标系统213.3.2评价聚类结果质量的方法213.3.3选择合适的计算策略223.4吉23第四章软件模块重构风险分析及模块化质量演化监控方法244.1基本概念244.1.1模块化视图244.1.2模块化偏差264.2基于程序聚类的模块重构风险分析方法274.2.1方法流程274.2.2模块重构风险

3、分析284.2.3对模块重构风险预测结果的评价294.3软件模块化质量演化监控方法304.3.1方法流程30基于程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研究4.3.2模块化偏离趋势324.3.3软件模块化质量演化模式324.433第五章实验设计及结果讨论345.1研究问题345.2评价方法345.3目标系统355.4对研究问题的回答365.4.1模块重构风险分析法的准确度365.4.2模块化偏差的描述能力395.4.3软件演化过程中的模块化偏离趋势405.5有效性讨论425.6小结43第六章模块化质量监控结果分析446.1根据模块化偏离趋势理解模块化质量

4、演化446.1.1模块化偏离趋势出现频率统计446.1.2分析演化模式可靠性的方法456.1.3可靠性分析结果476.2监测软件模块化偏离趋势所得到的反馈486.2.1低质量的演化486.2.2偏好于结构调整的演化496.2.3偏好于语义调整的演化496.2.4趋于稳定的演化506.3小结50第七章总结和展望517.1主要内容回顾517.2下一步工作5253Stii57攻读硕上学位期间发表论文情况（第一作者）58基于程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研宂摘要随着软件系统的演化，系统的模块化结构会逐渐偏离其最初设计，并且这种偏离的不断积累通常会降低软件的

5、可维护性，损害软件的整体质量，甚至使软件更容易引入缺陷或错误，进而导致严重的软件灾难。因此，如何客观地评价软件系统的模块化质量，以及如何发现和改正软件模块化结构中可能存在的问题，已经成为一个非常重要的研究课题。本文讨论了持续监控软件系统模块化质量演化状况的方法，帮助项目管理者更及时、全面地掌握软件系统的演化现状，同时还探讨了分析软件模块重构风险的方法，该方法可以帮助维护者更具针对性地进行系统维护。观察软件模块结构的角度有很多，每个角度所关注的内容各不相同。不同模块化视图之间的一致性越高，往往预示软件的可维护性也更高。因此，软件演化过程中各种模块化视图之间的偏离程度，是估计软件模块化质量

6、的重要线索。本文中我们考虑了三种模块化视图，g卩：包结构视图、语义聚类视图、以及结构聚类视图，并尝试通过比较各种模块化视图之间的差异，对软件模块化质量进行评估。通过采用基于分散度的方法可以分析系统中各个模块的重构风险。对演化中的软件系统进行持续的模块化质量评估，还可以尽早发现软件演化过程中可能存在的模块化质量问题，甚至预测软件模块化质量的演化趋势。为了验证本文方法的有效性，我们在三个开源软件项目的124个演化版本上进行了实验。通过与传统的模块度量方法进行比较，表明采用本文方法获得的重构风险预测结果与实际重构活动有较好的吻合度，从而证实了该方法的有效性。另外，我们通过使用历史演化数据重现

7、软件的演化过程，以实际发生的演化行为和相关记录作为预测结果的评判标准，最终也证实了本文所提模块化质量监控方法和演化模式的合理性。【关键词】演化分析；软件质量演化；软件模块化；程序聚类；重构风险【中图分类号】TP31基于程序聚类的软件模块化质量演化监控技术研宂AbstractModularityisextremelyimportantforsoftwaredevelopmentandevolution.Goodmodularitycanimpro