逆向工程中UML活动图的呈现技术研究.pdfVIP

1 逆向工程中 UML 活动图的呈现技术研究 许永峰，李青山，陈平，史红军，夏辉 （西安电子科技大学软件工程研究所，陕西 西安 710071） 摘 要：逆向工程中，动态分析是理解分布、并发的面向对象系统的重要途径。根据动态分析 得到的动态信息，生成符合 UML 规范的动态视图对于复杂系统的理解具有重要的价值。本文在 获取了动态信息的基础上，研究了 UML 活动图的呈现技术，给出了在 Rose 中呈现活动图的算法， 并详细论述了表示进程创建关系的 Fork 类型动态信息和表示进程同步关系的 Wait 类型动态信 息的呈现,和基于对象流的进程间通信关系呈现。最后，通过实际的系统验证了该算法的有效性。 关键词：逆向工程；UML 活动图； Rose 扩充接口；呈现算法 1 引言 随着计算机技术的发展，软件系统变得越来越复杂，软件开发的大部分时间和主要成本集 中于对现有的系统的维护。而在软件系统的维护中，理解系统是其首要问题。逆向工程的目标 是利用工程化的技术和方法分析软件系统组件及其之间的相互关联，并以另一种形式或者更高 层次的抽象来来描述该系统[1] 。逆向工程是辅助程序理解的重要手段。 对于并发、分布的面向对象系统的理解是一项复杂的工作，仅仅通过静态分析无法理解其 在运行时表现出来的行为特征。对 目标系统进行动态分析是理解并发、分布的面向对象系统的 重要途径。UML （Unif ied Modeling Language ）是面向对象软件的标准化建模语言，UML 活动 图能描述系统的动态行为特征，有助于用户理解系统高层活动的执行情况[2] 。Rational Rose 是 Rational 公司开发的基于 UML 的可视化建模工具。根据动态信息在 Rose 中呈现的活动图，给 用户提供了直观的、图形化的动态模型表示，便于用户的理解，同时使得用户可以在Rose 环境 中对逆向产生的活动图进行再加工，进而对目标系统进行再工程。 本文针对以分布和并发为主要特征的面向对象软件系统，在分析逆向抽取的动态信息基础 上，研究了符合 UML 规范的活动图呈现技术。 2 活动图逆向生成需要的动态信息 为了逆向恢复出活动图，第一步是恢复出程序的流程结构。在将流程控制结点恢复出来后， 流程控制结点之间的程序的执行可以认定为“活动”或者“活动子图”, 然后按照程序执行的逻辑 顺序把这些活动联系起来从而得到活动图。对于流程控制结点的识别可以通过目标系统的动态 信息的收集来进行。目标系统的流程控制结点和系统中的一些关键函数的调用有关。所以需要 针对这些关键函数进行反射植入，运行植入后的目标系统，得到和这些关键函数调用的相对应 的动态信息[3,4,5] [6] 。表 1 列出了UNIX平台下需要植入的关键函数 。 表 1 UNIX 平台下的目标系统需要植入的函数列表 植入的函数 说明 fork 对应着活动图中的“fork”结点 wait 父进程等待子进程，对应活动图中 “join”结点 exec 函数的调用对应着活动图的“活动” exit 对应着活动图中的“j oin”结点 信号量相关的函数(semget,semop 等) 函数的调用对应着活动图的“活动” 共享内存相关的函数(shmget,shmat 等) 函数的调用对应着活动图的“活动” 管道相关的函数(read,write