交互式特征定位过程及支持技术研究

【摘要】软件系统初次开发完成后就会进入长期的软件维护和演化阶段。此外,越来越多的软件项目都采用了增量和迭代式的软件开发方法,使得软件维护进一步成为一种伴随开发活动的持续性过程。统计数据表明某些软件项目的维护成本可占到整个软件生存周期成本的70%以上。为了完成各种软件维护任务,例如纠正需求实现中的错误、改进已有的功能实现方式、或扩展新的功能特性,开发人员经常需要先确定用户可见的需求特征与代码的对应关系。这种确定源代码中与给定需求特征相关的程序元素的过程称为特征定位。近些年来,软件工程领域有很多针对特征定位的研究工作,形成了一系列基于信息检索、静态分析和动态分析的自动化方法和工具。然而,这些研究工作缺少对于开发人员在特征定位过程中的信息探索和认知过程的理解,所提出的方法大多将特征定位过程看作“特征查询->结果列表”的一次性过程。我们的经验研究表明,特征定位是一种以人为中心、知识密集型的信息探索过程。在此过程中,开发人员通过一种迭代化的方式不断获得信息反馈,加深对于问题的认识的同时也不断调整自身的技术策略。为此,本文通过针对软件开发人员特征定位行为的经验研究,深入认识开发人员特征定位过程中的主要阶段、策略选择和基本动作,并在此基础上开发新的交互式特征定位技术,从而更好地支持开发人员的特征定位过程。本文首先提出了一个包括阶段、模式和动作三个层次的特征定位过程概念框架,并以此为基础开展了一个面向软件开发人员特征定位过程的经验研究。该研究首先选择了一组经验丰富的开发人员,布置给他们一系列特征定位任务并记录了他们完成任务的整个过程。通过屏幕录像分析、调研和访谈等手段,我们识别出了基本的特征定位过程阶段、发现了一系列基本的特征定位动作,并针对查找入口点和扩展这两个主要阶段总结出了一系列体现不同特征定位策略的过程模式。针对该过程模型的验证性实验表明,包含过程阶段、模式和动作三个层次的特征定位过程模型及相关知识可以有效地帮助开发人员提高特征定位任务的效率和质量。除此之外,我们还对影响开发人员特征定位策略选择的外部因素进行了研究。针对开发人员执行特征定位任务时难于构造准确的特征查询并确定候选结果与特征之间相关性的问题,本文提出了一种多刻面、交互式的特征定位方法。该方法通过一种迭代和交互式的方式支持开发人员的特征定位过程。该方法在开发人员给定的初始查询(如一组关键字)基础上,自动地从候选程序元素中抽取和挖掘多组刻面分类信息,并对候选结果进行分组、排序和过滤。在此基础上,开发人员可以通过一种交互、迭代的方式不断精化和调整原有的查询方案,从而得到满意的结果。基于该方法,我们实现了一个基于Web的特征定位工具MFIE。实验研究表明,与使用Eclipse开发环境的开发人员相比,使用MFIE的开发人员的特征定位效率和质量都有了显著提高。针对开发人员在获取初始的特征定位结果后扩展相关的程序元素的需要,本文进一步提出了一种增量和交互式的扩展推荐方法。该方法能够根据相关程序元素集合的变化动态推荐可能相关的扩展程序元素列表。基于该方法,我们实现了一个Eclipse插件工具RecFL,并通过实验研究确认了工具的有效性。综上所述,本文针对开发人员的特征定位过程进行了经验研究,提出了一套覆盖过程阶段、模式和动作三个层次的特征定位过程模型,并验证了该过程模型作为一种特征定位知识对于改进开发人员特征定位过程的有效性。在此基础上,本文还提出了一种多刻面、交互式特征定位方法和一种增量、交互式的扩展推荐方法,进一步为开发人员的特征定位过程提供了改进的方法和工具支持。
【作者】王金水；
【导师】赵文耘；
【作者基本信息】复旦大学，计算机软件与理论，2013，博士
【关键词】软件维护；程序理解；特征定位；概念框架；案例研究；认知过程；

【参考文献】
[1]沈秋敏.语用失误与跨文化交际能力的培养研究[D].燕山大学,英语语言文学,2012,硕士.
[2]童永芬.聚芳醚砜以及聚芳醚酮的合成与性能研究[D].江西师范大学,有机化学,2004,硕士.
[3]施高萍.多柔体系统动力学模型的降阶研究[D].浙江工业大学,固体力学,2004,硕士.
[4]樊海超.基于FPGA的LTE物理下行控制信道研究[D].中国地质大学（北京）,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[5]冯翀.国家赔偿中错案追偿问题的研究[D].华中师范大学,法律,2013,硕士.
[6]李洁.内蒙古草甸草原区花粉产量和花粉源范围研究[D].河北师范大学,自然地理学,2014,硕士.
[7]李美燕,马进.负荷模型不确定性对电网动态影响的分析方法[J].电力系统自动化,2010,07:16-20.
[8]刘浩炳.铁路货车轴颈轴承的偏载效应分析[D].西南交通大学,载运工具运用工程,2013,硕士.
[9]李飞虎.氧化淀粉-铝离子络合物的制备及其在皮革中的应用研究[D].陕西科技大学,轻工技术与工程,2013,硕士.
[10]任慧玉.最优估计与小波分析理论在经济分析中的应用研究[D].河南大学,基础数学,2004,硕士.
[11]史刚荣,汤盈,张铮.淮北相山恢复演替群落优势树种叶片的生态解剖[J].植物生态学报,2006,02:314-322.
[12]任兴荣.半导体器件的电磁损伤效应与机理研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2014,博士.
[13]黄晓磊.上皮钙黏蛋白(CDH1)基因启动子甲基化与胃癌关系的meta分析[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[14]黄宝珍.玻碳电极表面L-赖氨酸的电聚合及悬浮细胞的固定和定量检测[D].湖南师范大学,分析化学,2014,硕士.
[15]师玉朋.基本公共服务供需结构匹配度研究[D].云南财经大学,西方经济学,2014,硕士.
[16]梅强,张冬茉.数据挖掘在保险分析中的应用[J].计算机工程,2004,S1:571-573.
[17]辛士波.基于对数正态分布的若干非寿险问题[D].中国矿业大学（北京）,管理科学与工程,2009,博士.
[18]闫娟.政府、市场与公民社会三足鼎立中的有效政府[D].苏州大学,行政管理,2003,硕士.
[19]秦笠.新中国成立后毛泽东的群众运动思想与实践研究[D].信阳师范学院,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[20]孙玉琢.商业银行风险防控活动中的犯罪预防[D].安徽大学,刑法学,2013,硕士.
[21]王蕾.浅析法国文化赞助制度及对中国的启示[D].外交学院,外国语言学与应用语言学,2014,硕士.
[22]张哲英.MODS患者血清对内皮细胞氧化损伤的影响及GSH的保护作用[D].兰州大学,急诊医学,2014,硕士.
[23]李福良.基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源[D].合肥工业大学,精密仪器及机械,2004,硕士.
[24]庞北.某联勤机关人事与人力资源信息管理系统分析与设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[25]赵峰,张军英.一种KPCA的快速算法[J].控制与决策,2007,09:1044-1048+1057.
[26]郭琦.不同密度条件下国外玉米改良系的遗传研究[D].吉林农业大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[27]姜茜娅.中国外汇市场与股票市场的关联性研究[D].华南理工大学,管理决策与系统理论,2014,硕士.
[28]裴静璇.HMGB1-Abox对SW480和THP-1细胞LPS/TLR4信号通路的影响[D].南昌大学,免疫学,2014,硕士.
[29]徐艳妮.基于MATLAB的平面连杆机构综合与分析[D].西安科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[30]黄哲轩.基于人性化步行系统的商业综合体公共空间研究[D].华南理工大学,建筑学（专业学位）,2012,硕士.
[31]王世凤.父母支持、控制与小学生情绪适应的关系：自尊的中介作用[D].山东师范大学,心理健康教育（专业学位）,2013,硕士.
[32]郭凤鸣.基于云模型的遗传进化算法的研究[D].南京理工大学,应用数学,2013,硕士.
[33]陈颖.论毕加索的绘画美学思想[D].扬州大学,美术学,2012,硕士.
[34]李昌友.淤泥质地层地下通道暗挖施工风险分析与地层加固研究[D].中南大学,土木工程,2014,博士.
[35]郑家成.高校课堂教学评价标准研究[D].河海大学,高等教育学,2004,硕士.
[36]余星.平均曲率流的延拓[D].华中师范大学,基础数学,2014,硕士.
[37]秦嘉耘.高浓糖液凝聚吸附脱色技术及成色机理的研究[D].广西大学,制糖工程,2004,硕士.
[38]刘东,毛伟,施奇峰,岳淳.一种DriveMonitor曲线数据记录功能的扩展方法[J].冶金自动化,2015,01:56-61.
[39]张向阳.OFDM系统降低峰均功率比技术的研究[D].西南交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[40]陈义标.曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究[D].东华大学,环境工程,2004,硕士.
[41]申静,赖茂生.中国网络咨询业的发展及对策[J].情报理论与实践,2003,02:102-105.
[42]葛滢,常杰,岳春雷,陆大根.杭州石荠种子萌发的生理生态学研究[J].植物生态学报,1998,02:76-82.
[43]乔庆勇,杨德荣,苏桂生,吕思光.山东省农机化发展与农村劳动力转移问题初探[J].中国农机化.2004(05)
[44]许亚发.高血压性脑出血早期血肿扩大相关因素及与活血化瘀中药的关系[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[45]秦悦.Hammerstein-Wiener型非线性系统的辨识与控制[D].东北大学,控制理论与控制工程,2011,硕士.
[46]李卫,杨煜普,王娜.基于核模糊聚类的多模型LSSVM回归建模[J].控制与决策,2008,05:560-562+566.
[47]臧云特.微型金融发展影响因素研究[D].吉林大学,金融学,2014,硕士.
[48]陈磊.环瓜氨酸肽抗体、CD4~+CD25~+调节性T细胞与类风湿性关节炎骨关节侵蚀的相关性研究[D].青岛大学,免疫学,2012,硕士.
[49]王绍胜.大连可口可乐饮料有限公司竞争战略研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[50]马婉琳.《美国大萧条和罗斯福新政概览》（第四、五章）翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.