CN112947896A - 一种基于有向图的组件依赖分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于有向图的组件依赖分析方法，包含以下步骤：第一步：为每个新组件建立初始组件符合性描述文件，在初始组件符合性描述文件记录新组件的直接依赖组件；第二步：根据新组件的初始组件符合性描述文件，为新项目建立组件依赖有向图；第三步：判断组件依赖有向图中是否存在循环依赖，如果存在，需要解除循环依赖后重新建立组件依赖有向图；第四步：依据组件依赖有向图确定当前项目的组件依赖列表。本发明为航空电子应用软件组件化开发和应用提供了管理技术支持，使各专业领域航空电子组件开发和应用能够基于统一的管理流程。

Description

一种基于有向图的组件依赖分析方法

技术领域

本发明涉及航空电子应用软件的组件管理技术，特别涉及一种基于有向图的组件依赖分析方法。

背景技术

随着航空电子系统正向开放式、模块化、综合化的方向发展，综合模块化航空电子(IMA)具有信息综合、资源共享、功能域综合、分布式并行处理、功能组件化及模块化等特征。为了提高资源的组织管理模式，实现综合处理计算机平台(IMA平台)资源组织的优化，提高系统资源效率，组件化的软件开发显得越来越重要，机载航电系统的组件化需求也越来越强烈。

对航电软件进行组件化设计和开发，能够极大提高机载软件的可靠性、提高软件在全生命周期中的可维护性和可移植性，降低研发成本，提升远程轰炸机航电系统的功能、性能和综合化程度。

而组件化开发、集成和验证时往往涉及多个层次、多个系统的不同领域；组件间存在多层次的相互依赖，包括接口依赖、资源依赖、业务依赖等；组件本身的功能是在不断升级进化的，从而使集成过程成为动态的，这就需要相应工具平台对组件的接口、行为、约束等进行精确的描述，保证组件开发的规范性、组件集成和验证时的正确性。

即组件化开发和设计，需要解决通过何种方式来描述组件以及如何对组件进行符合性验证。需要探索一种能够准确描述组件特性的方法，通过特定的属性定义组件的符合性要求，这种属性描述称为组件符合性描述。组件符合性描述对组件的功能和特征进行说明，尤其是对依赖组件进行描述，为组件化开发和集成时的组件依赖分析提供支持。

发明内容

本发明提出一种基于有向图的组件依赖分析方法，为航空电子应用软件组件化开发和应用提供了管理技术支持，使各专业领域航空电子组件开发和应用能够基于统一的管理流程，大大提高了航空电子应用软件组件化开发和应用的规范性，促进了传统的航空电子应用软件开发模式和方法的改进，提高了应用软件开发和集成效率。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于有向图的组件依赖分析方法，包含以下步骤：

第一步：为每个新组件建立初始组件符合性描述文件，在初始组件符合性描述文件记录新组件的直接依赖组件；

第二步：根据新组件的初始组件符合性描述文件，为新项目建立组件依赖有向图；

第三步：判断组件依赖有向图中是否存在循环依赖，如果存在，需要解除循环依赖后重新建立组件依赖有向图；

第四步：依据组件依赖有向图确定当前项目的组件依赖列表。

依据上述特征，所述组件依赖有向图建立方法如下：

(1)建立一个虚拟组件作为组件依赖有向图的根节点，作为组件依赖有向图的第零层；

(2)将新组件作为组件依赖有向图的第一层，从根节点到各新组件建立一条有向边；

(3)对于组件库中的组件，同一主版本下的不同小版本，记作一个节点，且节点中包含该主版本下的所有小版本；

(4)如果新组件和组件库中的组件存在直接依赖组件，则由新组件或组件到直接依赖组件建立在一条有向边。

依据上述特征，确定当前项目完整的组件依赖列表的方法如下：

(1)按照深度优先算法，从组件依赖有向图的第零层根节点开始遍历组件依赖连通图；

(2)除第一层新组件外，遍历到的每个组件记录在组件依赖列表，称为初始组件依赖列表，同时在初始组件依赖列表中将处在组件依赖有向图第二层的组件标识为直接依赖组件；

(3)检查初始组件列表中每个组件，如果同一大版本下多个小版本同时存在，则从组件依赖列表删除其中低版本，保留最高版本；

(4)将第(3)步后变为不可达的组件，从组件依赖列表删除，得到最终组件依赖列表。

本发明的有益效果在于本发明提出的基于有向图的组件依赖分析方法，为航空电子应用软件组件化开发和应用提供了管理技术支持，使各专业领域航空电子组件开发和应用能够基于统一的管理流程，大大提高了航空电子应用软件组件化开发和应用的规范性，促进了传统的航空电子应用软件开发模式和方法的改进，提高了应用软件开发和集成效率。

附图说明

图1组件符合性描述文件schema结构；

图2组件符合性描述文件范例；

图3案例Display应用软件的组件依赖有向图；

图4案例Display初始组件依赖列表示意图；

图5案例Display最终组件依赖列表示意图；

图6组件管理和应用过程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

在组件化软件系统集成时，由于各个组件的功能、接口、运行环境、特征属性各不相同，为软件系统集成带来较大的难度。因此一方面需要提升组件自身的可重用性，在组件化软件开发和设计过程中，采用通用、标准的接口；另一方面平台为各个组件提供组件规范，用以规范化描述组件的各类属性，基于该规范形成格式统一的组件符合性描述文件，集成人员可以基于组件符合性描述文件进行平台配置、平台框架的代码插装、编译环境的自动生成，实现将新组件快速集成到软件运行平台中。

组件的多种版本和交叉依赖会使得组件依赖分析变得复杂，例如组件A1.0依赖组件B1.2和组件C1.3，而组件B1.2依赖组件D1.4，组件C1.3依赖组件D1.5，那么在组件集成的时候，需要确定组件D应该用1.4版本还是1.5版本。

为此，需要形成组件符合性描述文件统一规范，并依据组件符合性描述文件进行符合性验证和组件依赖管理。

为实施本实施例所示的一种基于有向图的组件依赖分析方法，约定如下：

(1)组件库中每个组件均有一个组件符合性描述文件，且需在组件符合性描述文件的组件依赖列表记录当前组件的直接依赖组件和间接依赖组件。

(2)每个组件的版本号包括主版本和小版本，用x.y表示，其中x表示主版本，y表示x主版本下的小版本。

(3)在一个x主版本下的小版本升级，不改变低级别小版本中的对外接口。例如：组件A有版本A 1.1和A 1.2，A 1.2可在A 1.1基础上增加新的对外接口，或者修改A 1.1中对外接口的实现，但不可改变A1.1的对外接口原型。

(4)如果版本升级中，原有对外接口原型发生改变，则需要升级主版本。

(5)如果组件A依赖于组件B x.y，则组件B的主版本x下，y以上(包括y)版本均可与组件A集成。

本实施例所示的一种基于有向图的组件依赖分析方法，分两个阶段：

(一)定义组件符合性描述文件。

本发明定义组件符合性描述规范，确定描述组件特征的属性类型。参见表1所示，组件属性包括：

(1)基本属性：标识、平台限制、资源需求等组件基本信息；

(2)组件接口：接口原型相关信息，如名称、参数和返回值等；

(3)依赖组件：所依赖组件的名称、版本(x.y)和接口名称，以及所依赖组件是否为直接依赖；

(4)扩展属性：可额外扩展的属性。

表1

每个组件的组件符合性描述文件初始版本中，只记录该组件的直接依赖组件。

组件符合性描述文件以XML形式存储，XML中记录各属性对应的值。一个组件对应一个组件符合性描述文件，组件符合性描述文件的内容和格式必须符合组件描述schema文件的定义。组件描述schema文件见图1。图2为组件符合性描述文件XML范例，按照组件描述schema规范定义了航电组件OSAC_Vx6.8的基本属性、接口、组件依赖等信息。

(二)通过工具软件完成组件依赖分析。

以某航电系统显示控制应用软件(Display)为例，举例说明如下：

(1)Display项目中新开发组件A和组件B；

(2)组件A直接依赖组件库中的组件615ALoader 1.1和OSCA 1.1；

(3)组件B直接依赖组件库中的组件OSCA 1.2和HM 1.3；

(4)依据组件615ALoader 1.1的组件符合性描述文件，组件615ALoader1.1直接依赖OSAC 1.1；

(5)依据组件OSCA 1.1的组件符合性描述文件，组件OSCA 1.1直接依赖组件BSP1.1；

(6)依据组件OSCA 1.2的组件符合性描述文件，组件OSCA 1.2直接依赖组件BSP1.2。

针对新开发组件，通过以下步骤分析新组件或新项目的组件依赖：

第一步：为每个新组件建立初始组件符合性描述文件，在初始组件符合性描述文件记录新组件的直接依赖组件。本案中，在初始组件符合性描述文件中给出组件A的直接依赖组件615ALoader 1.1和OSCA 1.1，组件B的直接依赖组件OSCA1.2和HM 1.3。

第二步：根据新组件的初始组件符合性描述文件，为新组件或新项目建立组件依赖有向图，该组件依赖有向图建立方法如下：

2、建立一个虚拟组件作为组件依赖有向图的根节点，根节点记作Display，为组件依赖有向图的第零层。

3、将新组件A和B作为组件依赖有向图的第一层，从根节点分别到组件A和组件B建立一条有向边，记作[Display,A]和[Display,B]。

4、对于某个组件库中的组件，同一主版本下的不同小版本，记作一个节点，且节点中包含该组件对应主版本下的所有小版本。

5、如果新组件和组件库中的组件存在直接依赖组件，则由新组件或组件到直接依赖组件建立在一条有向边。本案中，由新组件A到其直接依赖组件615ALoader 1.1和OSCA1.1分别建立一条有向边，分别记作[A,615ALoader 1.1]和[A,OSCA 1.1]；由新组件B到其直接依赖组件OSCA 1.2和HM 1.3分别建立一条有向边，分别记作[B,OSCA 1.2]和[B,HM1.3]；由组件库中的组件615ALoader到其直接依赖组件OSAC1.1建立一条有向边，记作[615ALoader,OSAC1.1]；由组件库中的组件OSAC 1.1到其直接依赖组件BSP1 1.1建立一条有向边，记作[OSAC 1.1,BSP1 1.1]；由组件库中的组件OSAC 1.1到其直接依赖组件BSP21.1建立一条有向边，记作[OSAC 1.1,BSP2 1.1]；由组件库中的组件OSAC1.2到其直接依赖组件BSP2 1.2建立一条有向边，记作[OSAC1.2,BSP21.2]。

以上过程创建的组件依赖有向图示意图如图3所示。

第三步：判断组件依赖有向图中是否存在循环依赖。有向图建立后，需要检查有向图中是否存在环，如果存在，则说明存在组件循环依赖，需要解除循环依赖后重新按照第二步建立组件依赖有向图。

第四步：依据组件依赖有向图确定当前项目的组件依赖列表。建立组件依赖有向无环图后，对组件依赖有向图进行深度优先搜索，依据本发明约定，确定当前项目完整的组件依赖列表，方法如下：

1、按照深度优先算法，从第零层根节点开始遍历组件依赖连通图。

2、除第一层新组件外，遍历到的每个组件记录在组件依赖列表，称为初始组件依赖列表。同时在初始组件依赖列表中，将处在组件依赖有向图第二层的组件615ALoader1.1、OSCA 1.1、OSCA 1.2和HM 1.3标识为直接依赖组件。初始组件依赖列表示意图见图4。

3、检查初始组件列表中每个组件，如果同一大版本下多个小版本同时存在，则从组件依赖列表删除其中低版本，保留最高版本。本案例中，删除OSAC1.1，保留OSAC 1.2；删除BSP2 1.1，保留BSP2 1.2。

4、将第(3)步后变为不可达的组件，从组件依赖列表删除。本案例中，删除OSCA1.1，BSP1 1.1成为不可达组件，也应从列表中删除。

5、得到最终组件依赖列表。

完成以上四步后，得到的组件依赖列表即为Display应用软件的最终组件依赖列表，示意图见图5。

软件集成时，组件管理工具可依据此组件依赖列表从组件库中提取所有依赖组件。组件管理工具应用过程见图6所示。

如果要将以上组件A和组件B纳入组件管理工具的组件库，那么需要分别为组件A和组件B生成最终组件依赖列表，并记录在各组件对应的组件符合性描述文件中。分析组件A的组件依赖列表时，在有向图中去掉B分支。反之，分析组件B的组件依赖列表时，在有向图中去掉A分支。其他实现过程与Display应用组件依赖列表实现过程一致。

Claims (3)

1.一种基于有向图的组件依赖分析方法，其特征在于包含以下步骤：

第一步：为每个新组件建立初始组件符合性描述文件，在初始组件符合性描述文件记录新组件的直接依赖组件；

第二步：根据新组件的初始组件符合性描述文件，为新项目建立组件依赖有向图；

第三步：判断组件依赖有向图中是否存在循环依赖，如果存在，需要解除循环依赖后重新建立组件依赖有向图；

第四步：依据组件依赖有向图确定当前项目的组件依赖列表。

2.根据权利要求1所述一种基于有向图的组件依赖分析方法，其特征在于所述组件依赖有向图建立方法如下：

(1)建立一个虚拟组件作为组件依赖有向图的根节点，作为组件依赖有向图的第零层；

(2)将新组件作为组件依赖有向图的第一层，从根节点到各新组件建立一条有向边；

(3)对于组件库中的组件，同一主版本下的不同小版本，记作一个节点，且节点中包含该主版本下的所有小版本；

(4)如果新组件和组件库中的组件存在直接依赖组件，则由新组件或组件到直接依赖组件建立在一条有向边。

3.根据权利要求1所述一种基于有向图的组件依赖分析方法，其特征在于确定当前项目完整的组件依赖列表的方法如下：

(1)按照深度优先算法，从组件依赖有向图的第零层根节点开始遍历组件依赖连通图；

(2)除第一层新组件外，遍历到的每个组件记录在组件依赖列表，称为初始组件依赖列表，同时在初始组件依赖列表中将处在组件依赖有向图第二层的组件标识为直接依赖组件；

(3)检查初始组件列表中每个组件，如果同一大版本下多个小版本同时存在，则从组件依赖列表删除其中低版本，保留最高版本；

(4)将第(3)步后变为不可达的组件，从组件依赖列表删除，得到最终组件依赖列表。

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