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一种基于动态信息并结合静态信息的用例模型恢复方法1 曹翀，李青山，陈平，邬丽红，陈伟 西安电子科技大学软件工程研究所， 陕西 西安（710071 ） E-mail ：caochong@ 摘 要：在逆向工程中，逆向恢复出的用例模型可以有效的帮助用户在系统的整体结构上理解软 件的功能和行为特点，因此对于理解面向对象的软件系统具有重要意义。本文提出了一种基于动 态信息并结合静态信息的用例模型恢复方法。首先，从目标系统的动态信息中提取出基本用例序 列；然后，结合静态信息，再从基本用例序列中分别抽取蕴含循环、顺序、分支和独立关系的用 例；最后，对抽取出来的用例进行调整，得到目标系统的用例模型并以 UML 用例图的形式呈现。 通过实验测试，使用该方法恢复出来的用例模型接近于实际模型，证明了该方法的有效性。 关键词：逆向工程；UML；用例模型；程序分析；程序理解 1 引 言 随着软件复用技术的不断发展，从零开始的软件大量减少，使用的遗产系统相应增多。即使 是新开发的软件，也要从一开始就考虑其可演化性，以便以后的再工程和模型抽象，逆向工程成 为软件工程的研究热点之一。Chikofsky和Cross ［１］认为，逆向工程的目标是利用工程化方法和技 术分析软件系统组件及其之间的相互关联，并以另一种方式或更高层次的抽象的形式来描述该系 统。逆向工程是一种辅助程序理解的重要手段 ［２］ 。 UML （Unified Modeling Language ）是面向对象软件的标准化建模语言。由于其简单、统一， 又能够充分表达软件设计中的动态和静态信息，目前已经成为可视化建模语言事实上的工业标准 ［３］ 。UML用例图是对系统进行动态建模的五种图之一。用例图主要用于对系统、子系统和类的 行为进行建模，描述一组用例、参与者以及它们之间的关系。用例图对可视化、详述和文档化一 个元素的行为十分重要，它们通过表示元素如何在语境中被使用的外部视图，使系统、子系统和 类易于探讨和理解。 在逆向工程中，用例模型的恢复技术仍是一个全新领域，但它的重要性却十分突出。通过逆 向恢复出的用例模型，用户能够从系统的整体结构上理解软件的功能和行为特点；在此基础上， 用户能够来完成自己所要进行的活动，如系统的维护和升级、系统文档的维护和恢复、再工程以 及系统的移植等。目前，逆向工程领域中用例模型的逆向生成技术还处于试验研究阶段，相关内 容的研究主要是利用纯静态信息或者纯动态信息，本文在实验研究的基础上 ［４］ ，提出了一种新 的基于动态信息、同时结合静态信息的用例模型恢复方法，并已集成到逆向工程工具XDRE （XiDian Reverse Engineer ing ）［３］ 中进行了实验验证。 1基金支持：国家自然科学基金(项目编号, 国家教育部博士点基金(项目编号:20030701009)及“十五” 国防预研项目(项目编号:41306060106) -1- 2 已有的用例模型恢复方法 2.1 基于线索的方法 ［５］ 基于线索的用例模型恢复方法建立在对代码的静态分析的基础上，通过代码的静态分析识别 出目标系统中的方法信息（Method-Message ）和线索（Threads ），进而构造方法消息路径图 （Method-Message Grap h ，简称M-M Graph ），最后从 M-M Graph 恢复出用例模型。由于采用的 是对程序的静态分析，如果关注粒度过细，则对于规模较大的目标系统而言就势必会存在如何平 衡时间和资源开销的问题。 2.2 分支调用图方法 ［６］ 分支调用图（Branch-Reserving Call Graph，BRCG ）方法也是基于对目标系统的源代码进行