基于子模式和方法签名的设计模式挖掘方法研究

摘要

设计模式是在项目中使用的一种最佳实践，关注于解决应用程序高级结构开发问题。近年来，设计模式被广泛地应用于软件开发中，这在给软件开发人员带来了便利的同时，也导致一些新问题的产生。例如，当系统中缺少对设计模式使用信息的记录时，系统的可理解性和可维护性将大大降低。因此，高效、准确地恢复系统中存在的设计模式实例，对理解系统架构和软件再工程具有重要意义。然而，恢复设计模式实例并不是一项简单的任务。本文提出了一个新颖的方法用于从系统源代码中挖掘GoF定义的23种设计模式实例。　　本文方法的关键在于，从不同的设计模式中提取相同的、更易于挖掘的结构--子模式，并使用子模式定义23种设计模式的结构特征模型。本文使用类关系有向图表示系统源代码、子模式和设计模式，在此基础上利用基于素数组合的图同构算法挖掘子模式实例，然后按照设计模式结构特征模型的定义，使用联接类合并特定的子模式实例以生成设计模式候选实例。在此基础上，再将设计模式候选实例的方法调用等行为特征与预先定义的方法签名模板进行匹配，以过滤掉不满足条件的模式实例。与传统的挖掘方法相比，本文通过子模式的合并识别设计模式，减少了搜索空间；同时采用方法签名进行行为分析，可避免设计代码覆盖率较高的测试用例，降低了设计模式挖掘工作的难度。　　最后，基于对设计模式结构特征和行为信息的研究，本文实现了一个设计模式实例挖掘工具DPIDT（Design Pattern Instances Detecting Tool），并对九个开源项目进行测试，实验结果表明本文方法取得了较高的准确率和召回率。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 当前研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 文章的组织结构

第二章 相关理论综述

2.1 设计模式

2.2 设计模式挖掘技术

2.3 UML类图与XMI概述

2.4 本章小结

第三章 基于子模式的结构分析方法

3.1 子模式的基本定义

3.2 15种子模式模型

3.3 设计模式结构特征模型

3.4 基于子模式的结构分析方法

3.5 本章小结

第四章 基于方法签名的行为分析方法和模式挖掘过程

4.1 方法签名模板定义

4.2 设计模式方法签名模板

4.3设计模式实例挖掘过程

4.4 本章小结

第五章 实验测试结果和性能分析

5.1实验环境与实验评估指标

5.2实验结果及分析

5.3效度威胁分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附录