CN108287787A

CN108287787A - 一种基于时态的对象变更影响分析方法和系统

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Publication number: CN108287787A
Application number: CN201711384679.9A
Authority: CN
Inventors: 赵晓哲; 史红权; 陈行军; 张俊
Original assignee: Dalian Naval Vessels College Navy P L A
Current assignee: Dalian Naval Vessels College Navy P L A
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-07-17

Abstract

本发明提供了一种基于时态的对象变更影响分析方法和系统。所述方法包括以下步骤：构建表示软件对象本身以及对象之间的依赖关系的多层时态依赖图；根据该多层时态依赖图，确定以下任意一种情况下的对象变更影响：以某个对象为核心，确定受其影响的所有对象及其联系；以时间轴为核心，确定某个对象随时间演变对其他对象的影响；以时间点为核心，确定某个时间点所有相关对象及其之间的变更影响。本发明研究了一种通用的变更影响分析方法，可以减少软件维护和测试成本，因为只需要对受影响的软件对象(模型、构件或者其他软件对象)进行维护和测试，并且能够分析和控制软件对象变更的风险、成本和进度。

Description

一种基于时态的对象变更影响分析方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机技术，更具体地，涉及一种基于时态的对象变更影响分析方法和系统。

背景技术

当前，随着计算机软件的自身规模和精细程度的日益提升，软件开发过程已经发展为一个多对象相互联系、支持、影响和制约的复杂过程。软件开发过程所涉及的对象众多，其中主要的对象包括需求、设计、模型、构件、参数、软件产品等对象。软件开发所涉及的各种开发对象不是孤立存在的，相互之间具有密切联系。对于开发对象之间的联系，举例来说，软件产品整体的设计可以分解为各个模块的设计，对模块的设计当中嵌入了相关的模型，根据软件各个模块的设计可生成构件，可以为每个构件建立一个支持数据的子集，该子集中描述了构件相关的需求，等等。

时态实体是自身均具有时态属性，且状态随时间变化的实体对象。时态实体之间的联系可作为时态联系。软件开发对象本身以及对象之间的相互联系都不是静态的和固定的，软件开发对象本身是动态和时变的，开发对象之间的联系也是动态且时变的。因而，软件需求、设计、模型、构件、参数和软件产品均可以作为时态实体，这些时态实体本身不仅存在随时间演化的版本联系，时态实体之间也存在着复杂的时态联系。

举个具体例子来说，如图1所示，A实体(例如构件)和B实体(例如软件产品)作为时态实体分别具有各种版本，以及各个版本之间的时态联系。其中 A_t0,A_t1,A_t2,A_t3,A_t4,A_t5…表示A实体的各个版本，由虚箭头线相连表示A实体随时间发展演化成的各个版本对象，B实体也有类似随时间演化的版本对象的序列，即B_t0，B_t1，B_t3，B_t4，B_t5；为A、B实体在每个时刻的版本对象附加了时态标签，时态标签为该版本对象的有效时间，有效时间表示为“[发布时间,停用时间]”。实线箭头表示了A、B实体的各个版本对象之间的相互联系，例如软件产品对构件的使用即为二者之间的联系；时态对象的相互联系也附加了时态标签，位于实线旁边的时态标签表示两个版本对象建立联系的有效时间“[开始时间，结束时间]”，从而表征了时态实体相互联系的时态属性；参见图1中各个箭头，其中图1(1)表示A_t0版本“使用”B_t0版本；图1(2)表示A实体由A_t1版本升级为A_t2版本，B_t1版本不变；图1(3)表示A_t3版本不变，B_t3版本升级为B_t4版本；图1(4) 表示A_t3升级为A_t5版本，B_t4版本升级为B_t5版本。总之，上述A和B两类时态实体之间的四种时态联系，实际上为以下两类时态联系：A版本变化，B版本同步变化；A版本变化，B版本不变化。

由于需求、设计、模型、构件、参数和软件产品等软件开发对象具备时态实体的属性，因此，在软件开发过程中，对其中任一个对象变更带来的影响进行分析，软件开发管理中的一个关键技术。变更影响分析是保证软件质量的重要手段，可以减少软件维护和测试成本，因为只需要对受影响的软件对象(模型、构件或者其他软件对象)进行维护和测试。因而，一个优秀的软件变更影响分析方法对于整个软件系统开发是非常重要的。

当前国内外对于软件变更影响分析的相关研究不少，但大多数都是基于源码集的变更影响分析，许多变更影响分析的研究方法都是从继承关系、方法调用行为和其它程序实体间的依赖关系推理出来的。通过分析源码文件、类包、类、方法、声明和变量来预测变更的传播。源码级的变更影响分析方法不适用在软件设计的早期阶段和需求分析。现有技术中较少一部分是基于软件体系结构层面的变更影响分析，例如UML构件图能够在一个比源码更为抽象的层面上评估体系结构的变更，这个能够在开发的早期阶段和在基于模型开发(Model Based Development，MBD)上进行影响分析的方法在近年来越来越重要。然而即使是允许细粒度结果的体系结构分析都要依赖于底层的建模语言，例如分析复杂的UML类图。而现有技术中对于过程级的软件变更影响分析的相关研究更少。

可见，现有技术中缺少一种从静态发展到动态，考虑和支持版本演化中的变更影响分析，真正从时态的角度来对变更实现影响分析的手段。

发明内容

根据现有技术中的上述需求，本发明提供了一种基于时态的对象变更影响分析方法和系统。本发明研究了一种通用的变更影响分析方法，来支持对软件开发过程中需求、设计、模型、构件、软件和支持数据等实体对象实现变更影响分析。

本发明提供了一种基于时态的对象变更影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建表示软件对象本身以及对象之间的依赖关系的多层时态依赖图；

根据该多层时态依赖图，确定以下任意一种情况下的对象变更影响：以某个对象为核心，确定受其影响的所有对象及其联系；以时间轴为核心，确定某个对象随时间演变对其他对象的影响；以时间点为核心，确定某个时间点所有相关对象及其之间的变更影响。

优选的是，构建的所述多层时态依赖图包括需求层、变更层以及设计层；需求层表示需求对象作为时态实体的依赖关系；每个变更层表示与该层所对应的软件对象的变更关系作为时态实体的依赖关系；设计层表示设计对象作为时态实体的依赖关系。

优选的是，所述多层依赖图的每一层Li定义为一个多粒度依赖图L_i＝(V_i,E_i,DT_i)，该层是由相同类型的实体及其属性和行为构成的，其中节点V_i表示实体集合，E_i表示节点间有向边〈v_i，v_j〉的集合，〈v_i，v_j〉表示结点v_i依赖于结点v_j， DT_i表示依赖类型集合。

优选的是，以某个对象为核心，分析受到影响对象之间的联系具体包括以下分析内容的一种或多种：(1)同一生命周期内，时态实体内部的变更影响； (2)同一生命周期内，时态实体之间的变更影响；(3)不同生命周期内，时态实体内部的变更影响；(4)不同生命周期内，时态实体之间的变更影响。

优选的是，确定对象变更影响同时利用时态实体的动态时态信息和静态的非时态信息。

本发明提供了一种基于时态的对象变更影响分析系统，其特征在于，包括：

时态依赖图构建单元，用于构建表示软件对象本身以及对象之间的依赖关系的多层时态依赖图；

对象变更影响分析单元，用于根据该多层时态依赖图，确定以下任意一种情况下的对象变更影响：以某个对象为核心，确定受其影响的所有对象及其联系；以时间轴为核心，确定某个对象随时间演变对其他对象的影响；以时间点为核心，确定某个时间点所有相关对象及其之间的变更影响。

优选的是，所述对象变更影响分析单元确定对象变更影响同时利用时态实体的动态时态信息和静态的非时态信息。

可见，作为软件配置管理的一个关键技术，本发明针对各种软件对象及其联系具有时态性的基本特征，提供了基于时态的变更影响分析方法。本发明是保证软件质量的重要手段，可以减少软件维护和测试成本，因为只需要对受影响的软件对象(模型、构件或者其他软件对象)进行维护和测试，并且能够分析和控制软件对象变更的风险、成本和进度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1示出了时态实体及其联系的时变示意图；

图2是本发明的变更影响分析方法流程图；

图3示出了多层时态依赖图的示例结构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明针对软件开发过程中需求、设计、模型、构件、软件和支持数据等实体对象，根据其作为时态实体的特性，特别是根据这些对象之间的联系亦属于时态联系的特性，提供了基于时态的对象变更影响分析方法及其系统。本发明面向上述时态实体对象及时态实体之间所具有的复杂联系，能够以其中某一个对象为核心，或者以时间轴或时间点为核心，确定对象随时间的演变所造成的影响。

软件对象变更的影响分析，具体内容包括对变更在以下几方面产生的影响进行分析：对软件产品部分的影响，对工作量和进度的影响，发生风险的可能性、影响程度，以及需要回测的范围。其中可能影响的软件产品部分，包括项目计划、需求文档、概要设计文档、详细设计文档、源代码和程序、测试计划和测试案例以及用户文档。对工作量和进度的影响，包括对单个模块工期的影响，即实现该需求变更需要的成本和工作量；然后包括实现该需求变更对整体工期工作量和成本的影响。软件对象变更的影响程度，可以为影响大小制定分级标准，例如，将变更影响的实体数超过10个或超过实体总数50％的变更，或者变更会带来“高”或者“高中”程度的风险的变更，可被分级为影响程度大的变更，未达到上述标准的变更被分级为影响程度小的变更。

一个软件对象的变更，最终的影响范围由以下两个因素决定:1)软件对象变更的类型和属性；2)发生变更的实体所处的上下文环境，主要指该实体与其他实体的各种依赖关系。软件对象变更类型，指的是引起变更的原因类型，可分为需求变更、设计变更、代码优化、用户文档优化和计划变更等。软件对象变更的属性包括变更的优先级，变更优先级依据变更的重要性、紧迫性和对关键业务的影响程度，以及对系统安全性和稳定性的影响程度，可分为多个登记，例如分为critical、high、middle和low等4级。软件对象变更的属性还包括变更标志，可以分为新增、修改和删除。

考虑变更影响的上述决定因素，特别是考虑到对象实体的依赖关系对变更影响范围的决定作用，本发明提供的基于时态的对象变更影响分析方法，如图2 所示，包括以下步骤：

图3是表示软件对象本身以及对象之间的依赖关系的多层时态依赖图。通常，实体间的关系可以细分为：关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系、依赖关系。关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系与依赖关系都是实体间的关系，但是它们具有的部分属性满足依赖关系，因而可以称为弱依赖关系。在依赖性分析过程中，可以作为依赖关系考虑。软件开发过程中需求、设计、模型、构件、软件和支持数据等实体对象之间存在着许多的操作以及构成关系，实体之间存在着层次变化，因而实体之间存在依赖关系；而实体内部也会随着时间以及版本的变化存在大量的变更状况，因而实体内部也存在依赖关系。为了方便理解，现有技术中一般用图的形式来表示各种实体之间的依赖关系，并提出许多依赖图的模型，例如程序依赖图(Program Dependency Graph,PDG)、系统依赖图(SystemDependency Graph,SDG)、对象依赖图(Object Dependency Graph,ODG)和类依赖图(ClassDependency Graph,CDG)等，因此本发明也使用图形化的方法表示需求、设计、模型、构件、软件和支持数据等实体对象的各种依赖关系。

本发明所提出的建立多层时态依赖图，是以多粒度依赖图为原型，基于多层时态依赖图模型，把需求、设计、模型、构件、软件产品和支持数据等所有实体的变更，统一当做一个单独的变更层。如图3所示，该多层时态依赖图包括需求层、变更层以及设计层。需求层表示需求对象作为时态实体的依赖关系；每个变更层表示所对应的对象(模型、构建、软件产品、支持数据)的变更关系作为时态实体的依赖关系，设计层表示设计对象作为时态实体的依赖关系。关于依赖图，在有向依赖图DG＝(V，E)中，V为结点v_i的集合，记为V＝{v_i}，其中，节点v_i表示实体，i＝1，2，…，n。E为节点间有向边〈v_i，v_j〉的集合，其中，序偶〈v_i，v_j〉表示结点v_i依赖于结点v_j，1≤i≤n，1≤j≤n。简单地说，就是一个有向依赖图主要由两种元素的集合来表达，即有向依赖图的结点以及结点间的有向边。在实体的有向依赖图中，一个结点就表示一个实体，而结点间的有向边则是由一对序偶<v_i，v_j>来表示，其中v_i与v_j表示的都是有向依赖图中的结点，<v_i，v_j>表示结点v_i依赖于结点v_j。对于实体间的依赖关系，通常是指实体间的调用关系(或者是包含关系)，用实体间的依赖边表示，从代表调用实体(或起始实体)的节点指向代表被调用实体(或终结实体)的节点。多粒度依赖图是有向依赖图的一种形式，对于给定依赖图G＝<V,E,DT>，结点既可以是实体(Entity)，也可以是实体属性(Attribute)，也可以是实体的行为(Behavior),则V＝V_E∪V_A∪V_B，E＝V×V×DT，其中DT表示依赖类型集合。多层依赖图(Multilayer Dependency Graph)每一层Li定义为一个多粒度依赖图L_i＝G_i＝(V_i,E_i,DT_i)，该层只有相同类型的实体及其属性和行为构成，对于每个结点v_i都有一个属性记录其所在层号。多层依赖图MDG＝(L,E_L,DT_L),其中L为每一层多粒度依赖图集合Gi，E_L为层间依赖关系<vi,dtl,vj，vt>的集合，每个依赖关系由v_i和v_j来自不同的层，v_i∈V_i,v_j∈V_j,dt_l∈DT_L。

根据图3所示的多层时态依赖图，通过查询该多层时态依赖图，可以确定以下任意一种情况下的对象变更影响：以某个对象为核心，确定受其影响的所有对象及其联系；以时间轴为核心，确定某个对象随时间演变对其他对象的影响；以时间点为核心，确定某个时间点所有相关对象及其之间的变更影响。

其中，关于以某个对象为核心，分析受到影响对象之间的联系，软件非时态实体的联系包括实体内部的联系和实体间的联系，而软件时态实体的联系在包含非时态实体的联系之上，还要涉及时态性，分为同一生命周期内的时态实体联系和不同生命周期内的时态实体联系。故而对时态实体的变更影响分析包括：(1)同一生命周期内，时态实体内部的变更影响，例如需求实体内的某一需求发生变更对该版本的需求实体内的其它类型需求的影响；(2)同一生命周期内，时态实体之间的变更影响，例如系统中的需求实体发生变更对该版本系统中的其它实体的影响；(3)不同生命周期内，时态实体内部的变更影响，例如版本1.0的需求实体内的某一需求发生变更对版本2.0的需求实体内的同类需求以及其它类型需求的影响；(4)不同生命周期内，时态实体之间的变更影响，例如版本1.0的需求实体发生变更对版本2.0的其它时态实体的影响。

对于变更影响分析，具体包括如下手段：1)静态分析；2)动态分析；3)复合分析，既使用动态信息，又使用静态信息。针对时态实体的变更影响分析需要同时利用动态的时态信息和静态的非时态信息，因此在此层面上的变更影响分析必须采用复合方法。需要注意的是，基于过程级的变更影响分析目的是给软件开发人员提供帮助和指导，不涉及具体的源代码，因此主要的分析依据应当是软件实体间的依赖关系。不同变更影响分析方法适用于不同的开发阶段，因此不同的时态实体所采取的影响分析方法也应该有所不同。

本发明根据分析获得的对象变更影响结果，可以进行某个软件对象变更后影响对象的测试、对变更影响对软件产品带来风险的评估、以及对软件对象变更对开发进度影响进行评估。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种基于时态的对象变更影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的对象变更影响分析方法，其特征在于，构建的所述多层时态依赖图包括需求层、变更层以及设计层；需求层表示需求对象作为时态实体的依赖关系；每个变更层表示与该层所对应的软件对象的变更关系作为时态实体的依赖关系；设计层表示设计对象作为时态实体的依赖关系。

3.根据权利要求2所述的对象变更影响分析方法，其特征在于，所述多层依赖图的每一层Li定义为一个多粒度依赖图L_i＝(V_i,E_i,DT_i)，该层是由相同类型的实体及其属性和行为构成的，其中节点V_i表示实体集合，E_i表示节点间有向边〈v_i，v_j〉的集合，〈v_i，v_j〉表示结点v_i依赖于结点v_j，DT_i表示依赖类型集合。

4.根据权利要求1所述的对象变更影响分析方法，其特征在于，以某个对象为核心，分析受到影响对象之间的联系具体包括以下分析内容的一种或多种：(1)同一生命周期内，时态实体内部的变更影响；(2)同一生命周期内，时态实体之间的变更影响；(3)不同生命周期内，时态实体内部的变更影响；(4)不同生命周期内，时态实体之间的变更影响。

5.根据权利要求1所述的对象变更影响分析方法，其特征在于，确定对象变更影响同时利用时态实体的动态时态信息和静态的非时态信息。

6.一种基于时态的对象变更影响分析系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于时态的对象变更影响分析系统，其特征在于，所述对象变更影响分析单元确定对象变更影响同时利用时态实体的动态时态信息和静态的非时态信息。