CN103530147A - 一种面向粒的移动终端代码更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向粒的移动终端代码更新方法，属于计算机应用领域，本发明通过在场所上下文中触发适合性测试支持移动终端程序个体在未知运行环境中的适合性自感知能力；通过在程序个体中定位不适合的粒，实现终端程序个体自主地决定代码更新的范围；通过相似粒查找和替换实现程序个体适合性的自维护；允许移动终端应用程序的开发目标被分解为相互独立的移动终端通用性目标和场所特殊性目标。能够有效解决移动终端上运行的程序的行为与该移动终端所在场所的上下文信息之间的适合性问题，从而增强移动终端的用户体验，体现出所在场所的特定行为，延长了移动终端程序个体的生命期。

Description

一种面向粒的移动终端代码更新方法

技术领域

本发明属于计算机应用领域，涉及一种移动终端代码更新方法，具体涉及一种面向粒的移动终端代码更新方法。

背景技术

面向对象编程语言，提出了对象、封装、继承和多态等思想。面向对象开发思想，使得程序的不同类与类之间实现了高内聚、低偶合；封装使得程序的开发模块化，类可以划分为不同的模块，模块结构清晰，粒度划分灵活；继承和多态对于开发功能多样化的程序提供了良好的实现机制。这些对于开发轻量、灵活、模块化和可复用的程序提供了强大的编程语言机制支持。

每个程序都关联一些特定的上下文。在传统的编程机制中已经隐式或显式地蕴涵了程序和上下文之间的关系（适合性）。依赖于上下文的行为使得程序行为与上下文联系在一起以利于开发和维护那些上下文可知的程序，然而，程序运行的上下文往往是变化的，这就使得一个程序的开发和维护面临穷尽所有依赖上下文行为的问题，因而有必要采取不同的行为版本来适应上下文的变化。

面向上下文的编程（COP）是对面向对象编程的革新，引入层（layer）封装部分类（partial class）。程序运行时根据运行时上下文变化激活与去活一些层来实现动态选择程序中的一些代码来执行。COP要求上下文是程序的一阶对象（first-class object），并要求程序员在程序中穷尽所有依赖上下文的行为，使得程序开发受到较大制约且容易产生代码膨胀，另一方面，因为COP的层是平的，所以COP程序结构的灵活性小，并且不支持动态代码更新，但允许在程序既有的代码中进行动态选择。

动态软件更新（DSU）允许程序员给正在运行中的程序打补丁以修正错误或增加新功能，支持维护那些因停机代价过大的系统，提高其可用性。DSU技术发展历史比较长，主要解决了减轻更新操作对目标系统干扰的问题。DSU技术需要程序员指定更新的范围和实施更新的时机、以及提供更新代码，所以更新成本高，难以适应海量个性化软件系统的实时更新。

现有移动终端软件的开发主要基于传统主流编程方式，程序本身不支持更新，需要借助程序外部的方法来支持软件更新。软件更新的触发主要通过外部检测和比较的方法，有些方法通过检测移动终端程序个体的运行状态以触发程序更新；专利200510134372.4和专利200910190619.2等一些方法通过比较移动终端当前软件版本与服务器、数据库存储等存储器中的软件版本，以决定软件是否需要更新。这些基于程序外部手段的软件更新触发方法使得程序更新可能产生滞后，更新局限性、开销比较大。软件代码更新主要基于构件、版本粒度，这种粗粒度的代码更新限制了代码更新的灵活性和更新代码的可复用性；并且软件更新所需的构件、版本一般都是静态的、提前准备好的，难以满足移动终端程序针对多样化上下文的动态更新需求，程序个体运行于不同终端和场所下的个性化需求也增加了程序员开发的难度；软件对应的程序本身不支持更新，需要通过软件工程方法来实现，开销比较大；在上下文变化频繁的情况下，容易产生组件或版本抖动，导致一些无谓的中间过程开销。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向粒的移动终端代码更新方法，该方法能够有效解决移动终端上运行的程序的行为与该移动终端所在场所的上下文信息之间的适合性问题，从而增强移动终端的用户体验，体现出所在场所的特定行为，延长了移动终端程序个体的生命期。

本发明是采用以下技术方案来实现：

一种面向粒的移动终端代码更新方法，包括以下步骤：

1）将面向粒的终端程序个体加载到移动终端中运行；

2）将面向粒的场所程序个体部署到场所服务器提供相似粒服务；

3）触发面向粒的终端程序个体的适合性测试，感知终端程序个体的适合性是否满足，若满足则该终端程序个体继续运行，否则转4）；

4）面向粒的终端程序个体定位出自身中存在的不合适的粒，并通过场所路由器与对应的场所服务器通信，向场所服务器请求相似粒，由场所服务器从面向粒的场所程序个体中找到相似粒并返回；

5）该终端程序个体将自身中的不适合的粒替换为步骤4）所找到的相似粒，完成本次移动终端代码更新，更新后的终端程序个体继续运行，并转3）。

所述的适合性测试是封装在粒中的程序代码，根据当前上下文返回程序的适合性是否是满足的，且能根据当前上下文的信息分辨出移动终端是否处在某个场所范围内。

所述的相似粒为处于同一个程序种群内的互为相似的两个粒，两个粒所依赖的上下文变量相同，对应的根类也相同，且两个粒的父粒都不存在或者两个粒的父粒也互为相似粒。

所述的粒替换在安全点进行，安全点是指被替换粒的所有后代粒的粒方法都处于非活动状态。

所述的面向粒的终端程序和面向粒的场所程序都由基础体部分和变体部分组成，基础体部分和变体部分通过粒联系在一起，且这些粒构成树状层次结构。

所述的面向粒的终端程序个体与面向粒的场所程序个体属于同一个程序种群。

所述的同一个程序种群中的程序个体的基础体都相同。

所述的场所服务器维护指定场所范围内的场所程序个体和上下文信息、并为场所内的终端程序个体的代码更新提供更新代码服务。

所述的场所服务器为终端程序个体提供的更新代码，是以粒的形式存在，且为场所程序个体的粒树中的粒。

所述场所路由器与对应的场所服务器通信是通过有线连接或无线连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、本发明通过在场所上下文中触发移动终端程序个体的适合性测试来反映该程序个体的适合性是否满足，对移动终端程序个体在未知运行环境中的适合性自感知能力提供了支持，实现了移动终端程序自主地决定何时进行代码更新；

2、本发明通过定位适合性不满足的移动终端程序个体中的那些不适合的粒，实现了移动终端程序自主地决定在进行代码更新时更新的范围；

3、本发明通过从场所服务器的场所程序个体中查找相似粒，程序个体通过相似粒替换机制，完成将移动终端中的不适合粒替换为适合粒的过程，实现了程序个体适合性的自维护；

4、本发明允许移动终端程序个体的开发不受场所应用需求的制约，而场所程序个体的开发不受其他场所应用需求的制约，从而将移动终端应用程序的开发目标分解成移动终端本身通用性目标和场所特殊性目标这两个独立的开发目标，有助于提高移动终端应用程序的用户体验，并降低开发、维护的难度及成本。

附图说明

图1是程序个体运行环境的网络拓扑结构图；

图2是移动终端程序的加载及运行支撑图；

图3是程序个体的粒模块组成图；

图4是程序个体的相似粒替换原理图；

图5是移动终端程序个体的代码更新流程图；

图6是移动终端程序个体的开发运行流程图；

图7是场所程序个体的开发运行流程图。

具体实施方式

下面结合具体的附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

面向粒的程序构造方法目前实现为对Java语言的扩展，称作GranuleJ；Java语言是GranuleJ的宿主语言；基于GranuleJ，程序个体的基础体是由Java类组成，而粒、影子类、上下文变量是用GranuleJ语法和语义表达的程序单位。

本发明的面向粒的移动终端代码更新方法，包括以下步骤：

1）将面向粒的终端程序个体加载到移动终端中运行；

采用面向粒的程序构造方法开发出面向粒的终端程序，面向粒的终端程序采用面向粒的编程语言表达，采用面向粒的编程语言表达的终端程序经编译后生成终端程序个体，终端程序个体被部署到多个移动终端中，终端程序个体基于运行时系统或者Java虚拟机在移动终端上运行。

2）将面向粒的场所程序个体部署到场所服务器提供相似粒服务；

3）触发面向粒的终端程序个体的适合性测试，感知终端程序个体的适合性是否满足，若满足则该终端程序个体继续运行，否则转4）；

4）面向粒的终端程序个体定位出自身中存在的不合适的粒，并通过场所路由器与对应的场所服务器通信，向场所服务器请求相似粒，由场所服务器从面向粒的场所程序个体中找到相似粒并返回；

5）该终端程序个体将自身中的不适合的粒替换为步骤4）所找到的相似粒，完成本次移动终端代码更新，更新后的终端程序个体继续运行，并转3）。

实现本发明的面向粒的移动终端代码更新方法，主要由以下几个方面组成：

1、移动终端程序个体的部署和运行支撑

程序个体运行的运行支撑环境由移动终端、场所路由器、场所服务器以及它们之间的网络构成。终端程序个体运行在移动终端上，每一个移动终端都部署了一个支持程序个体运行的运行环境，它是由运行时系统和上下文管理器组成，运行时系统为程序个体的执行提供了适合性测试和相似粒替换等运行机制的支持，而上下文管理器提供了程序个体运行过程中适合性测试所依赖的场所上下文信息。

场所服务器上部署了个体管理器和上下文管理器；个体管理器负责场所内所有场所程序个体的管理，为进入场所内的移动终端上的程序个体的代码更新提供以粒为模块单位的更新代码；上下文管理器维护场所内的全局上下文信息，为场所内移动终端上程序个体的适合性测试提供场所上下文信息。

场所路由器负责移动终端和场所服务器之间的通信连接，基于网络协议通信，支持移动终端上下文管理器与场所服务器上下文管理器集成工作。所述的集成工作是指管理上下文信息、支持终端程序个体的适合性测试以及支持从场所程序个体中查找相似粒。

2、移动终端程序个体的组成

基于面向粒的程序设计来构造移动终端程序个体。程序个体由基础体和变体组成，基础体是基于宿主语言开发的应用程序，以基类集合的形式存在；变体是对宿主语言应用程序进行改进的部分程序，以影子类集合的形式存在。粒是将变体和基础体结合成程序个体的语言结构，每一个程序个体都是基于一些粒、一个基础体和一些变体结合的结果。

程序个体在逻辑上以程序种群组织，基础体相同的程序个体共同组成一个程序种群。

在程序个体的变体部分允许以粒为单位在运行时被更新；用来更新的粒来自程序种群内的其它程序个体；具体地，终端程序个体中的粒在运行时允许更新为场所程序个体中的粒。

3、移动终端程序个体的适合性感知

粒是适合性可知的程序单元，它由适合性测试模块和影子类组成。每一个粒都与一个依赖上下文的适合性测试模块相关联。影子类可以定义新的域和粒方法，也可以改进宿主语言应用程序中定义的方法。

上下文变量是程序个体之间的共享变量，它是运行环境（上下文）在程序语言中的抽象构造。每一个适合性测试都依赖于一个上下文变量；上下文变量及当前值由上下文管理器维护。

适合性测试代码片段是封装在粒中的反映该粒适合性的一个方法，它依赖于一个上下文变量；执行适合性测试代码的结果取决于这个上下文变量的当前值，也就是上下文管理器维护的场所上下文信息；适合性测试的结果返回真或假；返回结果为真，则粒是适合的，否则，粒是不适合的。

程序个体中的所有粒共同组成一棵粒树，借助于粒树，通过粒的适合性知道程序个体的适合性；有两种触发适合性测试的途径：一个是在程序个体中执行了check-fitness()方法调用；另一个是影子类方法被调用时触发。

4、移动终端程序个体的代码更新机制

移动终端程序代码更新的目的是维护程序的适合性。运行中的程序个体，由于通信连接到新的场所，通过适合性测试检测到程序个体的适合性不满足，此时，需要将程序个体中不适合的代码，动态替换为适合的代码，保持程序个体的适合性，适合的更新代码由场所服务器提供。

程序个体的代码更新是针对变体的，替换是以粒为单位进行的，即将不适合的粒替换为适合的相似粒，替换过程通过相似粒替换机制来实现。

相似粒是与源粒之间满足如下条件的粒：程序个体中粒gA与同一种群内另一个程序个体的粒gB互为相似粒，那么gA和gB所依赖的上下文变量是相同的，对应的根类也是相同的，且gA的父粒与gB的父粒或者都不存在，或者二者为相似粒。源粒是终端程序个体的粒，源粒的相似粒是场所程序个体中的粒，并由场所服务器提供。

粒替换必须到达安全点才能进行，若当前粒没有到达安全点，则替换任务推迟直至安全点。粒替换的安全点是指被替换粒的所有后代粒的粒方法都没有处于活动状态。

5、移动终端和场所服务器的程序个体开发运行方法

移动终端支持程序个体的开发。在一个移动终端上，可以基于已有程序种群开发新的程序个体，也可以开发新的程序种群的新程序个体。对于同一种类或者品牌移动终端，一般基于相同基础体开发程序个体，而对于不同种类和品牌的移动终端，基于不同基础体开发程序个体，这样，既可以保持不同种类品牌移动终端的特色，又能体现同种类品牌移动终端的不同终端之间功能的多样性。

场所服务器也支持程序个体的开发。在场所服务器上开发的程序个体主要基于移动终端的程序个体，开发出适合场所服务器范畴内的程序个体版本，从而为移动终端程序个体在场所范畴内的动态代码演化提供了更新代码。各个场所服务器之间的程序个体可以完全独立地开发和维护，以保持各自的特色和最新的功能，从而使得程序个体在不同场所下的具有多样化的演化过程。

如图1所示，每个移动终端110都动态地处于一个（或多个）场所服务器114的服务范围内，每一个场所服务器服务范围内的移动终端的数量是动态变化的，该场所服务器支撑服务范围内所有移动终端的代码更新需求。移动终端程序个体运行时，它所请求的上下文信息以及相似粒代码都是通过场所路由器112与场所服务器进行信息通信来完成。移动终端与场所路由器之间的通信连接111是无线连接，而场所路由器与场所服务器之间的通信连接113是有线连接或者是无线连接。

如图2所示，是移动终端程序部署及运行支撑图，移动终端210部署了支持程序个体213运行的环境，包括运行时系统环境212和上下文管理器211，运行时系统环境为程序个体213的执行提供了适合性测试和相似粒查找等运行机制，上下文管理器为程序的适合性自感知提供上下文信息。

移动终端程序个体的运行支撑还包括场所服务器215、场所路由器214。场所服务器215上开发和管理着一些程序个体218、219，并部署个体管理器216和上下文管理器217，前者为移动终端程序个体的适合性自维护提供更新代码，后者为程序个体的适合性自感知提供上下文信息；移动终端的上下文管理器211和场所服务器的上下文管理器217之间需要协同工作。

如图3为程序个体的粒模块组成图，反映粒组成及适合性测试原理：

粒310由适合性测试313和影子类集合314组成，并依附于（关联于）父粒311、根类312和上下文变量318；适合性测试313依赖于上下文变量318，它反映了粒310的适合性；适合性测试结果返回真，则粒是适合的，否则，粒是不适合的。每一个影子类315可以定义域316和方法317。其中，方法可以是影子类新定义的方法，也可以是对宿主语言应用程序中的方法进行改进的方法。

粒的组成原理是以根类312为根的基类子树中的类与影子类315按照面向粒的程序构造方法产生合成类表示程序的结构和行为；也就是说通过粒使得影子类对基类行为产生改进。

粒与粒之间具有类层次关系，粒311为粒310的父粒，程序个体的所有粒共同构成个体的粒树。

如图4所示，为相似粒替换的原理：

移动终端程序个体410由基础体411和变体412组成；基础体由程序个体所有的、具有树状层次关系的基类共同组成，而变体是所有粒对应的影子类集合。每个程序个体都对应一棵粒树413，粒树由程序个体所有的、具有层次关系的粒共同组成。

相似粒替换是在同种群范围内，基于个体的粒树，以粒为单位进行替换的；程序个体414包括基础体415和变体416，也对应粒树417，程序个体414与程序个体410同属于一个程序种群，那么基础体415与基础体411完全相同。程序个体410在运行过程中，由于针对场所的迁移变化，程序的适合性不满足；场所服务器通过相似粒查找，找到发生不适合的粒的相似粒418，粒418来自程序个体运行场所对应的场所服务器，其适合性是满足的。通过相似粒替换，粒树413中不适合的粒用适合的相似粒418替换，保持了程序个体410的适合性。

在相似粒替换过程中，基础体保持不变，而因为粒的替换，变体412、粒树413和程序个体410都发生了演化；整个相似粒替换是在运行过程中进行的，是针对程序个体410的代码更新。

如图5是移动终端程序个体的代码更新流程：

首先，有Java虚拟机将终端程序个体加载到移动终端运行环境中运行，当程序执行流程到达该程序个体的适合性检查点511时，触发适合性检查515。如果程序个体中含有check-fitness()方法调用，那么该调用点就是适合性检查点511，此时触发515对粒树的所有粒按先根遍历次序逐一检查适合性516，并通过请求相似粒517，进行相似粒替换518，然后针对演化后的粒树继续遍历下去直到当前粒树的最后一个粒遍历完512为止。

所述的check-fitness()方法是宿主语言树状类层次结构的根提供的public方法。

如果程序个体中不含check-fitness()方法调用，那么粒方法调用入口就是适合性检查点511，触发对该粒的适合性检查515，并在不适合516时，并通过请求相似粒517，进行相似粒替换518，完成适合性检查过程512。

通过相似粒替换完成代码更新后，原有的在适合性检查点执行的方法调用将继续执行：若是影子类方法调用则调用的代码或已经更改；若是check-fitness()方法则成功返回。

适合性检查和相似粒替换过程519有别于程序执行的主流程514，后者完成程序的功能，而前者完成代码更新，这两种流程是集成在一起的。

参见图6，为移动终端程序个体的开发和运行流程，通过以下步骤完成：

（1）编写基类610

基类是通过宿主语言编写的程序，所有的基类共同构成了程序个体的基础体。同一程序种群下的所有程序个体具有相同的基类集合，通过基类的编写，程序个体所属的程序种群就已经确定。基类适用于各个移动终端上统一化功能的开发，可以基于基类开发具有差异化功能的程序个体；

（2）编写粒611

粒的编写采用面向粒的编程语言。在同一程序种群下，粒是体现不同程序个体之间差异性的程序构造，它将基类和部分类关联起来。粒与其相似粒之间能够进行替换，更新程序个体中基类与部分类之间的复合（合成）关系，以保持程序个体的所有粒的适合性；

（3）编写部分类612

部分类的编写采用面向粒的编程语言，部分类表现为基类的影子类。部分类是粒构成的一部分，粒体现程序个体的差异性，追根溯源是粒中影子类体现程序个体的差异性；

（4）编译产生程序个体613

对个体程序的源代码进行编译，产生字节码和相应的配置文件。

（5）加载程序个体614

将程序个体的字节码加载到运行时环境中运行；

（6）动态代码更新615

程序个体基于图5所示的流程更新和执行，通过动态代码更新，程序个体维护自身的适合性。

参考图7是场所服务器中的场所程序个体开发流程，场所服务器主要为移动终端上程序个体的动态代码更新提供以粒为单位的更新代码，因此，场所服务器程序个体的开发主要参照移动终端上的程序个体，包括以下步骤：

（1）借用基类710

借用移动终端程序个体的基类，开发场所服务器范围内适合的程序个体版本，保证了场所服务器中开发的程序个体，能够为移动终端程序个体在场所范围内的运行提供适合的更新代码；

（2）编写场所程序个体的粒711

场所服务器粒的编写是与移动终端程序个体中粒的编写一一对应的，它基于移动终端编写的程序个体的粒，开发出在场所服务器范围内适合的移动终端程序个体中粒的另一个版本。

（3）编写部分类712

通过部分类的编写，体现了不同场所服务器程序个体的个性化特色。

（4）对程序个体进行编译713

（5）在场所服务器上加载场所程序个体714，进行运行测试715，完成后将该个体输出到个体管理器216（图2）中

场所服务器仅仅为移动终端程序个体提供范围内运行的更新代码，所以图7中的开发过程在第一遍完成个体开发之后，在任何时候从任一步骤重新开始对该程序个体进行改进都是有效的。

综上所述，本发明通过在场所上下文中触发移动终端程序个体的适合性测试来反映该程序个体的适合性是否满足，能够有效解决移动终端上运行的程序的行为与该移动终端所在场所的上下文信息之间的适合性问题；本发明通过定位适合性不满足的移动终端程序个体中的那些不适合的粒，具体化到终端程序个体中由不适合的粒封装的那些模块化的变体代码，实现了移动终端程序自主地决定在进行代码更新时更新的范围；本发明允许移动终端程序个体的开发不受场所应用需求的制约，而场所程序个体的开发不受其他场所应用需求的制约，有助于提高移动终端应用程序的用户体验，并降低开发、维护的难度及成本。

Claims (10)

1.一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将面向粒的终端程序个体加载到移动终端中运行；

2）将面向粒的场所程序个体部署到场所服务器提供相似粒服务；

3）触发面向粒的终端程序个体的适合性测试，感知终端程序个体的适合性是否满足，若满足则该终端程序个体继续运行，否则转4）；

4）面向粒的终端程序个体定位出自身中存在的不合适的粒，并通过场所路由器与对应的场所服务器通信，向场所服务器请求相似粒，由场所服务器从面向粒的场所程序个体中找到相似粒并返回；

5）该终端程序个体将自身中的不适合的粒替换为步骤4）所找到的相似粒，完成本次移动终端代码更新，更新后的终端程序个体继续运行，并转3）。

2.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的适合性测试是封装在粒中的程序代码，根据当前上下文返回程序的适合性是否是满足的，且能根据当前上下文的信息分辨出移动终端是否处在某个场所范围内。

3.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的相似粒为处于同一个程序种群内的互为相似的两个粒，两个粒所依赖的上下文变量相同，对应的根类也相同，且两个粒的父粒都不存在或者两个粒的父粒也互为相似粒。

4.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的粒替换在安全点进行，安全点是指被替换粒的所有后代粒的粒方法都处于非活动状态。

5.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的面向粒的终端程序和面向粒的场所程序都由基础体部分和变体部分组成，基础体部分和变体部分通过粒联系在一起，且这些粒构成树状层次结构。

6.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的面向粒的终端程序个体与面向粒的场所程序个体属于同一个程序种群。

7.根据权利要求6所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的同一个程序种群中的程序个体的基础体都相同。

8.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的场所服务器维护指定场所范围内的场所程序个体和上下文信息、并为场所内的终端程序个体的代码更新提供更新代码服务。

9.根据权利要求8所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述的场所服务器为终端程序个体提供的更新代码，是以粒的形式存在，且为场所程序个体的粒树中的粒。

10.根据权利要求1所述的一种面向粒的移动终端代码更新方法，其特征在于，所述场所路由器与对应的场所服务器通信是通过有线连接或无线连接。

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