环境驱动软件自适应演化程序与实现

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1、环境驱动软件自适应演化程序与实现第一章绪论1.1研究背景本文工作于十二五预研项目基于Agent的动态集成方法。课题的主要研究内容是，研究通过集成方式可有效支持软件单元动态增删、协作关系在线修改、按需对外提供服务的自适应动态集成演化过程，分析软件单元所处运行环境及用户演化需求的变化特征和模式，研究支持软件自适应动态集成演化的Agent元模型，以及能有效支持软件动态演化过程的演化逻辑控制策略。随着计算机行业的发展以及科技的进步，越来越多的软件系统不再是重新开发，而是伴随着技术的更新，软件系统自身也在不停的更新。软

2、件系统的更新迭代包括两个方面，一个是软件系统功能层的更新，即软件系统能够跟得上新的技术，这对软件系统本身有着一定的要求；二是软件系统应对变化的能力，环境变化和用户需求变化都会驱动软件系统进行更新和升级。早在20世纪，学者Lehman就认为，软件系统的发展必须是持续变化、持续升级和能够应对环境的，一成不变的软件系统必将被淘汰[1]。因此，针对系统升级、功能更新等的需求变化和未来难以预测的环境变化，同时自身的规模和结构也在增大，软件系统能否持续进行迭代更新，并且能否应对多变的需求和未知的环境，是软件系统能否长久存

3、在并实时发挥其价值的关键因素之一。软件演化是指软件系统根据需求和环境变化进行维护和更新的过程[2][3]。从二十世纪中期至今，国内外很多学者学者和机构对软件演化进行研究，最早包括IBM公司对软件过程的研究[4]以及以Lehman学者为代表提出的关于软件演化现象和本质的理论[5]。国外包括加州大学和佐治亚理工学院，国内包括国防科技大学、北京大学、西安电子科技大学等众多大学和机构先后对软件演化开展了一系列研究。软件演化根据系统运行时态可分为静态的和动态的，静态演化是早期的软件演化的主要研究方向之一，其主要关注软件

4、系统在停机后的维护和升级，是软件系统在静态环境下的演化行为[6]。..1.2研究目标与内容在上述研究背景下，本文的研究目标是以软件演化问题为背景，研究将Agent技术应用到集成系统的自适应演化过程中，对复杂多变的软件系统环境进行形式化建模，给出一个环境驱动的软件自适应演化过程模型。深入研究Agent模型和环境的定义与分类，着重针对软件的自适应演化过程、Agent动态协作，环境感知演化机制和Agent自适应机制等核心问题，给出了相应的支持机制和策略，提出了三类规则包括集成规则、演化规则和知识规则的设计与实现，为

5、软件系统的自适应演化过程提供理论依据。软件系统的更新发展不再是不断开发新的软件，而是在原有基础上进行结构和功能的扩充，这就要求软件系统结构能够随着科技进步进行不断的调整，功能能够随着需求动态添加。随着软件环境的深入研究，软件系统的未来发展需要能够适应动态变化的环境。因此，研究能够应对功能升级、结构变化和环境变化的自适应软件是当前研究的重要课题。Narayanan等[10]学者从软件体系结构层面对软件的自适应性做了深入研究，并提出了一种NFR方法来自动生成软件体系结构，提出一个具有自适应性的软件体系结构ASAF

6、（AdaptableSofteAS资源是动态相关的。环境的作用是定义其相互关系存在和变化的规则。环境作为MAS的结构化实体。对具有明确空间结构的MAS系统来说，布局和约束是环境的组成部分。（2）共享状态的维护：环境作为Agent的鲁棒、自修复的共享内存，使单个Agent从持续跟踪系统知识的负担中解脱出来。（3）服务支持：环境能够提供Agent完成目标的服务。（4）协调：环境能够协调Agent的交互。协作所需的通信方式不同：Agent直接通过消息传递通信或通过共享空间匿名通信，或者通过对环境的标记进行通信。（5

7、）规范实体：环境作为MAS中Agent的系统级约束的手段，如规范资源存取。PaulValckenaers等[30]提到环境是（1）结构化：环境作为MAS的结构化实体，可以说空间的，组织上的，定义管理关系的规则；（2）资源：环境提供广义上资源管理；（3）拓扑：Agent必须能够认识环境；（4）通信：环境提供通信活动的基础；（5）动作处理：环境是Agent相应外部世界的自然中介；（6）感知；（7）环境进程。2.2软件自适应演化技术软件的自适应演化通常发生在软件运行中，是一种动态可控的行为，能够通过自适应演化行为应

8、对动态环境的变化和软件自身变化需求，自适应演化行为包括更改软件系统的结构、软件单元的数量、软件单元的协作关系等。当前软件的生存和发展中，自适应演化是一个重要的环节，软件功能的更新，软件单元的自修复能力，应对复杂变化的能力，都是软件发展中急需解决的问题。无论是面向对象的软件开发方法，还是面向组件、Agent的软件开发方法，其开发的系统从软件结构层次来看，都是由软件单元和规则组成。软件的自适应演化行为的