（计算机应用技术专业论文）基于框架的己有应用软件系统建模.pdf

学位论文摘要 类别： 学科： 专业： 研究方向： 硕士 工学 计算机应用技术 计算机在通信中的应用 题目：基于框架的已有应用软件系统建模 英文题目：t h em o d e l i n go ft h ee x i s t i n ga p p l i c a t i b a s e do nf r a m e w o r k s 主题词：应用软件系统；框架：建模；电信运营 k e y w o r d s ：a p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m s ，f r a m e w o r k ， o p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m s 南京l | ：r 乜大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 近些年来，随着经济和社会的快速发展，社会信息化程度不断提高，信息处理和商务 活动的需求日趋增多。大型应用软件系统就是在信息技术和计算机技术相结合的基础上， 完成众多复杂业务需求的信息系统。这类系统一般都具有漫长的生命周期和演化过程。如 何在业务需求频繁变动、信息规模不断膨胀和应用功能多样的的新形势下，保证系统在后 期演化过程中的稳定性和可维护性，是计算机应用领域一个重要的课题。 本文在首先对大型已有应用软件系统进行抽象研究，在此基础上抽取系统的特征。从 大型应用软件系统的建设实际出发，提出了包含了业务框架、信息框架和应用框架的应用 软件系统的框架理论。对框架进行了形式化的定义，对它们的关联进行了深入的研究。使 用框架对已有应用软件系统在业务过程、应用功能和信息数据方面进行规范，并基于系统 框架对系统演化过程中的维护过程进行改进，就可以将系统置于一个受控的范围中。 借鉴软件逆向工程和复杂系统建模的相关理论和方法，在具体的软件工程领域的实 践，基于框架对已有应用软件系统建模，研究框架理论在已有应用软件系统长期演化过程 中的应用。一方面，在框架的指导下根据基于框架的系统模型对新需求及相关对象进行分 类；另一方面，利用框架理论及其关联来对系统的维护和系统的架构布局进行指导，通过 框架模型将应用软件系统本身和系统的开发、维护过程结合起来，对传统的软件工程理论 进行了一定程度上的完善和发展，在实践中起到了良好的作用。 最后，本文结合n g o s s 框架理论在电信运营支撑系统中的具体应用，从实际应用和 实现的角度进行论证，体现出了该课题的理论价值和实践意义。 关键词：应用软件系统；框架：建模；电信运营支撑系统 南京l l | | ；电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h ee c o n o m yh a sb e e nd e v e l o p i n gr a p i d l ya n dt h el e v e lo fs o c i a l i n f o r m a t i z a t i o nh a sb e e ng e t t i n gc o n t i n u o u si m p r o v e m e n t s ，t h er e q u i r e m e n t so fi n f o r m a t i o n p r o c e s s i n ga n db u s i n e s sa c t i v i t i e s a r eb e c o m i n gm o r ea n dm o r en u m e r o u s l a r g es c a l e a p p li c a t i o ns o f t w a r es y s t e m sb a s e do n t h ec o m b i n a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n d c o m p u t e rt e c h n o l o g yi sak i n do fi n f o r m a t i o ns y s t e m sw h i c hf i n i s hn u m e r o u sc o m p l e xb u s i n e s s n e e d s t h e s ea p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m sh a v eal o n gl i f e c y c l ea n dl o n g t e r me v o l u t i o n u n d e r t h en e ws i t u a t i o no ff r e q u e n tc h a n g e si nb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s ，e v e r - e x p a n d i n gi n f o r m a t i o n s c a l ea n dv a r i o u sa p p l i c a t i o nf u n c t i o n s ，h o wt ok e e pt h es t a b i l i t ya n dm a i n t a i n a b i l i t yo ft h e s y s t e m si nt h ef o l l o w u pl o n g - - t e r ms y s t e me v o l u t i o ni sb e c o m i n gav e r yi m p o r t a n tt o p i ci n c o m p u t e ra p p l i c a t i o nf i e l d s i nt h i s t h e s i s ，f i r s t l ya b s t r a c t i o nr e s e a r c hw o r ki s d o n eo nt h e l a r g es c a l ee x i s t i n g a p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m sa n do n t h eb a s i so ft h ea b s t r a c t i o nw o r kw ee x t r a c tt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h es y s t e m s f r o mt h ec o n s t r u c t i o nr e a l i t yo fl a r g es c a l ea p p l i c a t i o ns o f t w a r e s y s t e m s ，w ep r o p o s ea p p l i c a t i o ns y s t e mf r a m e w o r kt h e o r i e sw h i c hi n c l u d et h eb u s i n e s s f r a m e w o r k ，t h ei n f o r m a t i o nf r a m e w o r ka n dt h ea p p l i c a t i o nf r a m e w o r k f o r m a ld e f i n i t i o no f f r a m e w o r ki sp r o p o s e di nt h ep a p e ra n dm u c hi n d e p t hs t u d yi sd o n ea b o u tt h er e l a t i o n s h i p s a m o n g t h ef r a m e w o r k s s t a n d a r d i z a t i o nm a n a g e m e n to fe x i s t i n ga p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m s c o u l db eo b t a i n e db yu s i n gs y s t e mf r a m e w o r k si nb u s i n e s sp r o c e s s e s ，a p p l i c a t i o nf u n c t i o n sa n d i n f o r m a t i o n b a s e do nt h es y s t e mf r a m e w o r km o d e lw ec a ni m p r o v et h em a i n t e n a n c ep r o c e s s e s d u r i n gs y s t e me v o l u t i o na n dp u tt h es y s t e mi na w e l lc o n t r o l l e dp l a c e u s i n gt h et h e o r i e sa n dm e t h o d si n s o f t w a r er e v e r s ee n g i n e e r i n ga n dc o m p l e xs y s t e m m o d e l i n gf i e l d s ，f i ni s ht h em o d e li n gt h ee x i s t i n gs o f t w a r es y s t e mb a s e do nt h ef r a m e w o r ka n d s t u d yt h ea p p li c a t i o no ff r a m e w o r kt h e o r yi nt h ee x i s t i n gs o f t w a r es y s t e m si n t h el o n g t e r m e v o l u t i o no fs y s t e m s o no n eh a n d ，u s i n gt h eg u i d a n c eo ff r a m e w o r kb a s e d o ns y s t e mm o d e l w ec a nc l a s s i f yt h en e wr e q u i r e m e n t sa n dt h e i rr e l a t e do b j e c t s o nt h eo t h e rh a n d ，g u i d i n gt h e s y s t e mm a i n t e n a n c ea n da r c h i t e c t u r el a y o u tb yf r a m e w o r kt h e o r i e sa n dt h e i rr e l a t i o n s h i p s n 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t i l a c t c o m b i n i n gt h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m sa n dt h ed e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c ep r o c e s s e s t h r o u g hf r a m e w o r km o d e l sa n dt h e i rr e l a t i o n s h i p sw ec a ni m p r o v et h et h et r a d i t i o n a ls o f t w a r e e n g i n e e r i n gt h e o r yt oac e r t a i ne x t e n ta n dg o o dr e s u l t sh a v eb e e na c h i e v e di nt h ep r a c t i c e a tt h ee n do ft h et h e s i s ，b a s e do nt h es p e c i f i ca p p l i c a t i o no fn g o s sf r a m e w o r k si nt h e t e l e c o mo p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m sw es t u d yt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o na n di m p l e m e n t a t i o no f f r a m e w o r kt h e o r y , i nt h i sp a r tt h et h e o r e t i c a lv a l u e sa n dp r a c t i c a lm e a n i n g so ft h i sr e s e a c h t o p i c a r es h o w n k e yw o r d s ：a p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m s ，f r a m e w o r k ，m o d e l i n g ，t e l e c o mo p e r a t i o n s u p p o r ts y s t e m s i l l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 同录 目录 中文摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 论文的研究背景及意义1 1 1 1 论文的研究背景1 1 1 2 论文的研究意义和创新点2 1 2 信息系统及其研究：3 1 2 1 信息系统概述3 1 2 2 信息系统的动态性3 1 2 3 信息系统建设的现状及有待改进之处4 1 3 相关理论及技术研究综述5 1 3 1d e d s & c v d s 介绍5 1 3 2 离散动态系统建模技术6 1 4 论文主要的研究内容及章节安排7 1 5 小结7 第二章系统建模理论基础8 2 1 传统的框架理论8 2 2 逆向工程理论9 2 3p e t r i 网建模概述1 1 2 3 1 p e t r i 网概述1 1 2 3 2 p e t r i 网的定义和扩展11 2 4 小结1 4 第三章应用软件系统特征研究和框架理论1 5 3 1 应用软件系统的特征研究1 5 3 1 1 大型应用软件系统的结构研究1 5 3 1 2 大型应用软件系统的分解研究l7 3 1 3 大型应用软件系统的层次研究1 8 3 2 应用软件系统框架理论一1 9 3 2 1 框架概论1 9 3 2 2 业务、信息和应用框架2 1 3 2 3 框架体系之间的关联2 3 3 3 小结2 5 第四章已有应用软件系统建模2 6 4 1 已有应用软件系统中存在的问题2 6 4 1 1 存在的问题2 6 4 1 2 原因分析2 6 4 2 应用软件系统建模。j 2 8 4 2 1 建模前系统抽象研究一2 8 4 2 2 系统建模3 0 4 2 3 框架体系对模型的规范一3 4 i v 南京邮电大学硕士研究生学位论文曰录 4 - 3 框架在已有应用软件系统演化过程中的应用3 9 4 4 框架体系对传统软件工程的改进及优势一4 2 4 5 小结4 2 第五章n g o s s 框架在电信领域的应用4 3 5 1 电信运营支撑系统概述4 3 5 2n g o s s 框架下的电信运营支撑系统4 4 5 3n g o s s 框架在系统建设中的应用4 9 5 3 1 框架理论应用背景4 9 5 3 2 系统介绍5 0 5 3 3 系统维护过程中框架的应用实例研究5 l 5 - 3 4 框架在系统建设中的优势5 5 5 4 j 、结一5 6 第六章总结与展望5 7 6 1 全文总结5 7 6 2 展望5 7 至殳谢5 9 攻读硕士学位期间的学术论文6 0 攻读硕士学位期间参加的科研项目6 1 缩略词6 2 图表清单6 3 参考文献6 5 v 南京邮i 乜大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 论文的研究背景及意义 1 1 1 论文的研究背景 第一章绪论 伴随着计算机技术和网络技术的发展，企业和组织( 以下简称企业) 管理水平在逐渐 地提高，运营理念不断地改进，基于电子和计算机技术的各种新技术，尤其是大型计算机 应用软件系统更是在企业的生产和发展过程中发挥了越来越重要的作用。 一方面，企业对计算机应用系统的依赖性越来越强，在一些行业应用领域，例如电信 和金融业，其基本的业务运营与企业日常的生产管理都需要各种应用软件系统支持；另一 方面，随着信息规模的急剧膨胀，业务需求的频繁变动，这就要求应用软件系统必须迅速 适应企业的服务对象、环境、业务的不断变化。 但是，企业应用软件系统，特别是大型企业的计算机应用软件系统往往有以下特点： 系统规模庞大，结构复杂、技术多样； 整个企业的应用系统由不同的应用子系统组成，这些子系统形成于不同时期，并 且随着需求和业务地不断拓展各种应用也需要不断变更： 近年来一些计算机新技术的出现，也直接对系统产生一定的影响，但是同时在系 统变动的同时要求其能够持续支持正常的业务功能； 应用系统及其各个子系统在业务，信息和应用等方面存在着复杂关联，而处理这 些关联的水平高低直接决定了企业业务敏捷性和业务自动化的水平： 要求不同的系统和软件单元能够相互关联和协作，为统一的企业运营和管理目标 服务。 正是由于以上这些特点，企业的大型管理、支撑软件系统的建设和发展是复杂的系统 性工程。例如电信的运营支撑系统，银行的i t 系统等都是投资巨大、跨越广阔地理区域， 海量数据存储，有漫长生命周期、支持复杂业务需求的高性能、高稳定性要求的大型应用 软件系统。因此，在合理投资的前提下，既保证系统能稳定地支持企业的各项应用，另一 方面又能保持系统对于应用需求进行快速地响应，这成为了对于大型应用软件工程领域的 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 极具价值和挑战的课题。 1 1 2 论文的研究意义和创新点 近年来，随着软件工程领域的研究不断深入，出现了一些大型应用软件的开发方法和 理论，例如： 企业应用集成技术( e a i ) ，在运行和部署的层次上对已有应用软件和应用系统进行 集成，满足新的业务需剁1 】； 面向服务结构( s o a ) 及相关技术，从业务需求出发，用分布式构件的方式满足业 务变化的要求，重点在于迅速适应需求和部署运行的灵活性【2 】： 各种敏捷开发方法，主要从开发的角度，保证软件能够迅速满足需求目标 3 】： 模型驱动结构( m d a ) ，主要在于融合不同技术和不同系统，完成对系统的集成， 以支持一定的业务目标【4 1 。 以上的这些理论和方法，都在不同方面以及不同程度上对于大型应用软件的建设和实 施产生了推动和促进作用。但是这些理论和方法的着眼点，主要还在于软件开发本身。需 要指出的是，企业应用系统开发、建设和运行维护不成功的原因可能很多，但在当前的情 况下，总体的规划和管控不利是一个非常重要的原因，往往有好的软件，却无法建立好的 应用系统。因此，我们不仅要从软件工程方法论的角度来解决问题，还要从整个企业应用 系统的规划和管控的角度来考虑问题。正如清人陈谵然所云“不谋万世者，不足谋一时： 不谋全局者，不足谋一事”。 以本实验室的大型应用软件系统的建设实践为基础，本文提出了应用软件系统的框架 理论，即业务框架、信息框架和应用框架以及他们所组成的框架体系。这对传统的框架理 论是一次有益的探索和实践，是对传统框架理论的补充和完善。在框架理论的基础上，本 文重点关注于已有应用软件系统在长期的运行维护过程中如何理论框架体系来保证系统 的业务前后一致性和系统的架构稳定性。需要指出的是，以上的一些思想和方法在整个软 件工程领域中都有较好的理论价值和实践意义，不是对传统软件工程思想的颠覆和否定， 而是有益的完善和补充。 本文的创新点有： ( 1 ) 提出应用软件系统的业务框架、信息框架和应用框架及它们所组成的框架体系， 给出形式化的定义及其在应用软件系统中的应用； ( 2 ) 使用框架理论对应用软件系统的规划、开发和维护等建设过程进行改造、补充和 ， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 完善，对相关对象进行建模。 1 2 信息系统及其研究 1 2 1 信息系统概述 信息( i n f o r m a t i o n ) 是现代社会中被广泛使用的概念，其原意为解释、陈述。 随着经济社会的不断发展，信息在当代社会中的地位不断提高，作用不断增强，信息 有了更加广泛和丰富的含义。因此，能够准确地阐述和限定信息的定义【5 l 是： ( 1 ) 信息是经过加工和处理的数据； ( 2 ) 信息是有某种特定含义的数据； ( 3 ) 信息是对决策有意义和有价值的数据； ( 4 ) 信息是对现实世界中各种事物特征和变化的反映，并且可借助某种载体传递有 价值的知识。 顾名思义，信息系统是以加工处理信息为主的系统。信息系统的组成要素主要为人、 硬件、软件和数据资源，信息系统的目的是对信息及时、正确地收集，并且合适地处理、 存储、传输和提供信息。因此，从广义上说，众多的领域系统，例如生命信息系统、企业 信息系统、文献信息系统、地理信息系统等，只要是进行信息加工处理的系统都可视为信 息系统。信息系统的功能是对信息进行采集、处理、存储、管理、检索和传输，并且能向 有关人员提供有用的信息【5 】。 1 2 2 信息系统的动态性 在信息系统的早期开发和建设过程中，限于当时的计算机和软件技术的水平，开发周 期长，开发技术复杂，如果对系统的性能要求高，功能更加丰富的情况下，系统的建设和 开发更是具有巨大的难度。因而，通常的状况是，在系统开发初期，用户需要一次性定义 需求，即使业务发生变动，也很难随时升级改造系统。直到系统远落后于实际需要，才采 用完全推到已有系统，重新开发新系统。 这种落后的系统建设方式和方法显然存在巨大的问题，不仅无法使系统灵活满足用户 的需求，在建设新系统时需要付出巨大的代价。而且，更加关键的问题是，信息系统是不 断变化的，这种变化来自于用户的实际需求，因为这才是系统建设和存在的最大理由。 用户对系统的需要往往随着系统的开发和使用以及业务环境在不断改变，这导致了一 1 南京岫j 电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 种新的开发需求，变化的需求是恒定的，而不变的需求则成为了特例。这也就直接决定了 系统在其生命周期过程中不是一成不变，而是需要跟随其外围的业务环境以及使用者的实 际需求在不断发生变化，具有很明显的动态性。 1 2 3 信息系统建设的现状及有待改进之处 信息系统【6 j 的开发和建设是一项耗费巨大的人力，物力和时问的艰巨工程。系统开发 和建设的质量、成本及进度控制等，除了受到管理、技术因素的影响以外，其很大程度上 取决于系统架构的规划和系统的开发方法的选择。 一个信息系统的变化，最直接的体现是其应用程序中代码的变动，但是作为一个整体 而存在的系统，如果不在一定的规范和标准指导和约束下的随意改动是危险的，因为这样 有可能导致系统的功能退化甚至是系统崩溃。 在早期的结构化程序设计阶段，信息系统都是“先设计，后编码”，当时所说的设计 指模块设计，现在设计是指整个系统的设计，包括模块或者对象的增加、删除或者更新， 或者对象及模块问关系的改变。如果只是从物理实现方面去考虑问题，也就是只关注于源 代码部分的修改，逻辑功能就难免会走样。同样的道理，如果系统的开发、设计和维护没 有一个全局的观点，那么这样对大型的信息系统也同样是危险的。因为模块以及对象在实 现程序逻辑时会形成体系结构，如果只关注于部分而不是整体，这个原本相互紧密联系的 有机体就会崩溃。不能将系统的体系结构隔离于系统之外进行理解，一个信息系统本身就 是一个完整的体系结构。只有在系统的体系结构得到清楚表述的情况下，下一步才能考虑 的是设计和编码的问题【。 客观世界本身是由众多不同的对象所组成。对象是一个个独立存在的实体，我们可以 从外部了解它的功能，但是对其内部的细节和组成结构是不可见的。对象的种类不同，它 的内部状态和运行规律都不尽相同，它们之间的相互联系和作用也就构成了不同的系统。 面向对象的基本思想，是从所研究的实际对象出发，自然分割问题域，识别不同的信息对 象以及其相互关系，从而构建其信息域的模型。在此基础上进行相应的分析和设计，从而 完成系统的实现。 尽可能用人们自然地认识系统的方式来完成一个信息系统的分析、设计和编码实现， 面向对象的方法的出发点和基本目标。通过对对象以及对象间关系的分析，用与人类 方式相近的方式建立该关系的问题域模型，然后对客观的结构进行结构模拟和行为模 使设计出来的系统尽可能直接而方便地对客观世界以及实体进行描述和表达，并且在 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 这个过程中尽量达到控制软件复杂性和维护的难度。 1 3 相关理论及技术研究综述 1 3 1d e d s & c v d s 介绍 离散事件动态系统d e d s ( d i s e r e t ee v e n td y n a m i cs y s t e m s ) ，是由美国哈佛大学何毓琦 教授于上世纪八十年代命名的。从本质上讲，离散事件动态系统是由离散的时间驱动的人 造系统，随着应用的不断深入和扩展以及计算机应用技术的发展，动态离散系统变得越来 越复杂。制造系统( 计算机集成制造系统c i m s ) 、大型运营调度系统( 铁路运营调度) 、 银行l t 系统、通信网络系统( 电信系统) 、计算机操作系统、数据库管理系统等一系列支 撑现代社会业务运行和事务处理的大型应用系统都属于离散事件动态系统。 连续变量动态系统c v d s ( c o n t i n u o u sv a r i a b l ed y n a m i cs y s t e m s ) ，是传统的系统与控制 理论领域中，主要研究对象主要是物理范畴的概念。这些系统对象的动态过程一般服从于 物理学定律( 例如，光学、热力学、电学定律) 或广义物理学定律( 例如，人口学规律、 经济学规律、社会学规律等) 。因此，通常可以用微分方程或者差分方程作为其数学表述， 并且借助于相关的数学理论和求解方法来对系统进行建模、分析和后续的优化研究。这类 系统有两个显著地特征：首先，系统状态是连续的；其次，系统的状态转移是事件驱动的。 而相比于c v d s ，离散事件动态系统d e d s 贝j j 具有如下特征【8 】： 状态空间是离散集： 状态转移是事件驱动的： 不连续性的事件驱动； 从上述的分析可以看出，我们对于离散动态系统的研究不宜使用微分或差分方程。在 d e d s 系统的研究中，有三种主要的数学模型：逻辑模型、代数模型和随机过程模型。 其中，逻辑模型比如形式语言、p e t r i 网等适用于研究离散事件系统的事件和状态的符 号序列关系，对于复杂关系进行简化，便于建立系统的抽象模型：代数模型如有限递归过 程等适用于从物理时间层面研究离散事件系统的代数特性和运动过程；而随机过程模型如 马尔科夫链、排队论等适用于从系统性能的统计及其性能的优化等层面研究离散事件动态 系统。 在实际的应用软件系统中，待处理的输入信息是离散的和随机的，而处理结束后的信 息可能是批量或者是单独输出的。例如，在电信运营支撑系统中，作为一个应用软件系统， 其本身由多个子系统组成，主要的比如有客户关系管理( c r m ) 系统，计费( b i l l i n g ) 系 气 南京邮电大学硕j j 研究生学位论文 第章绪论 统，资源管理( r e s o u r c em a n a g e m e n t ) 系统，服务开通系( s e r v i c ep r o c e s s ) 统等组成。 举例来讲，从一个客户新入网开始到该客户享受到实际的电信业务开始，电信运营支撑系 统需要处理大量的信息，即由初始输入的客户信息经过各个子系统的分别处理和相互问协 作后，产生输出信息。电信运营支撑系统在业务处理的整个的过程不但在空间上是分布的， 而且在时间上也是分布的，而且这些状态共同构成了一个离散的有限状态集。这些子系统 之间相互协作，只有在其前序子系统完成处理后才能进行处理，状态转移是由不连续的事 件驱动的。 1 3 2 离散动态系统建模技术 建立离散动态系统的模型，来研究系统主要行为特征的变量与结构参数之间的关系。 在系统模型的基础上；分析系统的行为性能及其与系统结构和参数的关系，研究系统的控 制和优化。系统的分析模型主要建立在随机过程、矩阵论、控制论、人工智能与自然语言 等多学科的基础之上。 d e d s 模型中分析的逻辑层次一般用事件和状态两个基本因素表征。系统中的状态常 用一些离散符号标记，状态空间中不存在拓扑结构【7 】。事件的发生规律依据本系统外的某 种机制，离散和瞬时地发生状态的转移。以上的层次分析主要关注逻辑层次上对系统中的 事件和相应状态的序列关系分析和研究。这些基本的问题可以认为是按照逻辑时间来对事 件和状态进行研究，不涉及到物理时间问题。这样的话，p e t r i 网以及有限状态机等有很强 的逻辑关系表达能力的机制和工具，可以对这些关系进行较好地研究和表述。 p e t r i 网是由德国学者c a r l a d a m p e t r i 于1 9 6 2 年提出，p e t r i 网的基本原理是利用令牌的流 动来抽象地对系统的动态过程进行描述。它不仅具有严格的数学定义，而且还有形象化地 数学描述，这样不仅可以保证对系统有严谨的表述，更加方便于形象地理解复杂系统所呈 现出来的逻辑关系。 研究过程中，建立分层的p e t r i 网模型，有利于对复杂的d e d s 系统的分布式递阶结构【9 】 进行分解和细化；不仅可以借助于p e t r i 网来描述d e d s 的静态结构，还可以对其动态行为 进行描述和表达；可以对系统内部的物质流和数据流进行双重描述，并且有效地支持系统 内部的并发性、竞争性，具有完善的相关机制表述形式。 基于事件图，利用p e t r i 网对d e d s 系统进行性能分析，可以在诸如周期性、稳定性等 方面对离散事件动态系统进行分析 t o 】。鉴于以上优点，它作为系统建模和分析的一种有效 工具越来越受到重视，引起人们越来越大的兴趣。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 4 论文主要的研究内容及章节安排 全文共分成六章分别进行论述： 第1 章绪论。主要介绍了课题背景及其意义，并且针对课题主要的研究对象应用软件 系统，尤其是企业级业务应用软件系统进行了概述。对动态事件离散系统( d e d s ) 和系 统建模技术进行简要介绍，为后续的系统分析，建模和测度奠定基础。 第2 章系统建模理论基础。本部分主要研究了当前软件工程领域的几种框架理论的实 质及其优缺点，这些传统的框架理论对本文的框架理论的提出有许多有益的启发。软件工 程领域的软件逆向工程理论也是近些年来的理论和技术研究热点，在此基础上结合p e t r i 网 的建模理论，共同构成了本文的理论基础。 第3 章应用软件系统的特征研究和框架理论。本部分从抽象的角度对大型应用软件系 统的特征进行抽取，并在此基础上提出了应用软件系统的框架理论，给出了框架的形式化 定义并对框架问关系进行研究，这些构成了基于框架的已有应用软件系统建模的基础。 第4 章已有应用软件系统建模。本部分首先在分析了已有应用软件系统当前实际建设 过程中所存在的问题，并且在对系统进行抽象的基础上，结合第三章中提出的框架理论及 其关系对应用软件系统进行建模和分析，针对已有应用软件系统的演化过程中的应用实 际，对传统的软件工程过程进行了相应的改造和完善，并对这些过程进行了相关的分析。 第5 章n g o s s 框架在电信领域的应用。本部分在第四章框架理论以及应用软件系统模 型的基础上，以电信运营支撑领域为实例，研究了n g o s s 框架在电信支撑领域的应用基础、 应用元模型、应用范围以及如何与系统的开发和建设相结合。结合实际项目中的实例分析 n g o s s 体系在建立已有系统模型基础上对系统开发、维护的指导和规范作用，分析了 n g o s s 框架下的系统开发、维护的优势。 第6 章总结与展望。本部分主要是对本文的工作进行总结以及对本文工作中需要进一 步研究的问题归纳并且展望下一步的工作。 1 5 小结 本章首先介绍本课题的来源，并对本课题研究背景和研究意义进行了阐释。针对e l 前 的大型应用软件系统多为信息系统以及d e d s 系统的这个显著特点，对这类系统以及各自 的特点进行了研究和分析。在此基础上对本论文的各个章节以及内容做了概括介绍。 南京邮电大学硕士研究生学位论义第二章系统建梭理论基础 2 1 传统的框架理论 第二章系统建模理论基础 伴随着“软件危机”的出现【2 7 】，人们越来越重视软件生命周期中各个阶段的控制和管 理，将工程学的研究方法引入到软件的研究中，软件工程作为一个新兴的学科得到了长 足发展，一些软件工程理论在实际的软件开发和管控中得到了实际的应用，软件开发技术 得到了显著地进步。但是，软件工程中的一些理论体系和方法论，如：软件开发的生命周 期模型，是一种通用的模型和理论，仅仅依靠这些来应对当前软件工程的复杂应用还是不 够的，当前软件开发，尤其是大型应用软件开发面临着以下的一些问题和挑战【2 8 】： 1 ) 需求不明确，包括用户需求以及开发人员对于用户的需求理解两个方面，特别是在 软件开发阶段，无法彻底描述和理解业务需求和业务规则，需要在开发方法和软件结构两 个方面采取措施进行补救。 2 ) 软件开发过程中的理论指导和抽象性不足，很多大型应用软件的分析和设计依赖于 开发人员的经验和技巧，而不是公认的规范或者框架，造成软件适应性和一致性不足。 3 ) 软件开发的规模和复杂性都在不断提高，如何处理大型应用系统中应用模块内的内 聚和模块间的耦合的关系，如何组织系统中的数据，对于这些软件过程中最为关键的环节 都没有形成一定之规，很难在长期的软件开发过程中建立起良好的开发秩序和规范，影响 后期的软件开发、部署和维护。 4 ) 对于许多大型应用软件系统，具有相当漫长的生命周期，特别是系统部署后的维护 占据生命周期的大部分时间，如果后期变更没有在统一的规划和架构下进行，会导致后期 的软件维护中的重复开发，软件功能的冗余和冲突，增加了系统维护的难度，直接导致了 系统的后期退化加速。 为了实现大型应用软件开发过程中的构件重用【1 i 】，提高软件开发生命周期中各个阶段 的效率，增强代码的可移植性和实现不同软件系统或者构件系统之间的组合( c o m p o s i t i o n ) ， 在软件工程领域有许多经典应用软件开发框架的理论模型和方法论提出【1 2 1 ，最具代表性的 有：z a c h m a nf r a m e w o r k 、r e f e r e n c em o d e lf o ro p e nd i s t r i b u t e dp r o g r a m m i n g ( r m o d p ) 、 m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ( m d a ) 、u n i f i e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ( u s d p ) 。 - 8 南京邮 乜大学硕士研究生学位论文 第二章系统建投理论拮据 z a c h m a nf r a m e w o r k 框架采用矩阵的形式，其中的行表示一个特定的角度利益相关者 的视点( 规划者，拥有者，设计者，构建者，承建者( 部署者) ) 其l 卡i 的列表示问题( 谁， 做什么，在何处，何时，为何及如何) ，对这些问题的解答，提供了相应的视点( v i e w p o i n t s ) 。 r e f e r e n c em o d e lf o ro p e nd i s t r i b u t e dp r o g r a m m i n g ( r m o d p ) 是为了应对分布式计算和高速 网络环境下的应用软件开发的开发模型，r m o d p 框架模型将分布式系统解决方案看成了 一些具体的视点( v i e w p o i n t s ) l 拘组合。m d a 框架提供了一个使用模型来分析业务问题，并 将这些业务模型映射到系统模型和技术中立模型并且最终将这些系统模型映射到特定的 技术模型。u s d p 框架主要关注软件开发并且对于生命周期方法论提供了很多强有力的支 持。 诚然，以上的一些软件开发框架方法理论和方法论在软件工程的不同发展阶段【1 3 l ，不 同程度上解决了许多软件开发中实际存在的问题，但是辩证的看，正是由于在复杂的软件 工程实施过程中存在着各种各样的问题，而对某些方面的强针对性的关注也不可避免的导 致对于其他方面的支持不足，因此对于软件开发新框架的研究或者基于已有软件框架的改 进研究，寻求更有利于现代软件工程开发过程的管控和规划的框架模型成为了软件工程领 域里一个研究热点【1 4 】。 2 2 逆向工程理论 近年来，计算机技术得到了迅速发展，伴随着社会信息化进程的不断深入，应用软件 系统的应用领域也逐渐扩大。与此同时，应用软件系统也深入到社会应用的各个领域，解 决多样而且复杂的问题。由于应用软件系统所面对的业务需求呈现出多样化和复杂程度高 的特点，包括应用软件开发、维护技术和方法在内的应用软件系统建设方法受到了前所未 有的挑战。传统的软件工程主要关注与新系统和软件的设计和分析，而随着应用软件系统 规模日益庞大，复杂程度增长，系统的生命周期也随之延长。这样就出现了大量的遗留应 用软件系统，本文中称之为已有应用软件系统，应用软件系统的建设中大部分的任务变为 了对现有系统的维护。在已有系统的长期演化过程中，如何充分利用这些已有系统的资源、 信息和结构，是后续系统能否稳定、高效运行的关键所在。 在网络通信以及w e b 技术的发展和普及条件下，很多的软件厂商将系统移植到w e b 上， 这就进一步加剧了软件维护的需求矛盾。这种情况下，大部分软件资源预算耗费在对已有 应用软件系统的维护上，理解程序代码需要耗费维护者大量时间，因此，对已有应用软件 系统演化过程中的维护已经成为软件工程面临