[发明专利]大型复杂软件带约束逻辑属性的软件网络表示、存储与检索方法

说明书

本发明公开了一种大型复杂软件带约束逻辑属性的软件网络的表示、存储与检索方法。首先通过静态分析得到开源面向对象软件的关于包、类、方法、语句、变量、视频、音频、图片及其关系的相关信息。然后结合约束逻辑理论将语句信息转换为约束逻辑属性，结合复杂网络理论根据提取的信息建立关于目标软件的软件网络模型。以软件网络模型节点的绝对路径为键、边为值存储在Redis集群中。根据待分析的关键字和可达性分许算法在Redis集群中检索出与待分析关键字相关的信息。最后可以使用可视化工具刻画出目标软件的全局结构行为信息和关于待分析关键字的局部信息。

技术领域

本发明属于软件分析领域，具体涉及一种带约束逻辑属性的软件网络的表示、存储与检索方法。

背景技术

随着网络技术的迅速发展和软件的广泛使用，我们进入了信息化时代。软件系统作为一类典型人工参与制造的复杂系统，可以解决变化多端的实际问题，在现代生活的方方面面起着很重要的作用，支持并控制着我们生活的很多重要领域。如何以最小的代价开发出更高质量的软件引起了广泛关注，软件质量和可靠性的提高成为软件业最为关注问题之一，软件分析的一个主要应用就是保障软件质量。然而应用领域在深度和广度上的扩展导致软件系统规模的激增和软件应用环境的日益复杂，近年来由于软件应用范围持续扩张、编程辅助工具提升了代码生成能力和开源理念的被认可，软件代码的增长十分迅速，据分析到2050年人们开发的代码将达到一万亿行，软件分析也因此需要一些新的视角。软件分析能够基于开发人员的当前任务持续的提供上下文信息。漂亮的可视化和人机交互技术促进了信息的有效呈现。

国内外众多科学家认为复杂系统和复杂性科学是21世纪科学发展的前沿。复杂系统和复杂网络研究的成果为探索大规模软件系统的结构特性和行为特性提供了有力支持，从整体和全局角度探索发现复杂软件系统的结构特性、演化规律和由此产生的行为特征。由于忽略实际细节、突出普遍规律，网络模型成为描述复杂系统的一种有效途径，网络分析也为探索大型复杂软件系统的分析提供了技术支持。采用软件网络并非是个新颖的方法，但是网络分析很少用于软件工程。

编译技术的发展大大带动了软件的自动分析技术，静态程序分析源自编译优化技术，通过分析程序代码求解关于程序特定性质的问题。在20世纪60年代Floyd和Hoare提出将程序特定性质表达为逻辑公式的方法，是程序正确性研究的主要方法，包括程序正确性证明、模型检验、反例制导的谓词抽象求精和符号执行等。算法由逻辑和控制两部分组成，分别存储求解问题时所用信息之间的逻辑方式和使用信息的方式，近年来将逻辑成分从控制成分中分离出来的陈述式语言被广泛研究。约束逻辑程序设计是基于人工智能中约束满足问题模型(CSP)的一种程序设计风范，易于并行实现，约束网络上的信息可以同时传播，兼有逻辑编程和约束求解的能力。CLP可以代表程序、执行和属性。

然而对于大型复杂软件构造的全局结构、行为特性可能过于庞大，存储、表示困难。Redis为内存数据库的典型代表，由于读写速度快、数据类型丰富、具有面向高性能计算的高并发读写能力，已被应用于Twitter、Instagram、新浪微博等多家互联公司。其中的Hash结构是一个String类型的Field和Value的映射表。可以将复杂网络的关键字作为键、属性名为字段名、属性值为值将软件网络存储在Redis数据库中，用于大型复杂软件结构和行为特性的存储。对于大型和高并发性的软件应用。Redis是键-值存储数据库，当其运行时所有数据被加载到内存，所有的操作运行在内存，然后阶段性地将数据异步保存到硬盘，完全内存操作使其每秒可以处理10万行以上的读写操作，性能高。支持列表、集合及其相关操作。