多源跨项目缺陷预测(Multi-sources Cross Project Defect Prediction,MCPDP)旨在使用多个来自其他项目(源项目)的历史数据来预测目标项目中软件模块出现缺陷的可能性。该研究解决了缺陷预测建模的冷启动问题,为新建软件或缺乏历史数据的软件系统建立缺陷预测模型提供了解决方案。对于进一步提高跨项目缺陷预测的准确性,源数据选择被认为是一条有效途径。因此,文中对数据选择的多源跨项目缺陷预测方法进行了研究,该方法包括两个步骤:1)源数据特征对齐;2)改进最大均值测度,实现源数据筛选。为了验证提出的方法的有效性,在AEEEM,Relink,NASA,SOFTLAB这4个公开数据集进行实验,结果表明所提方法在F-measure指标上比基线方法分别提高了4%和5%,证明该方法具有较好的性能。

需求工程作为软件项目的首个过程,它的实施质量很大程度上能决定软件项目的成败。80年代中期敏捷软件开发的出现使得需求工程从由计划驱动过渡到现在的由价值取动。此外,硬件性能的大幅提升与人工智能的再度兴起使自然语言处理的效率和规模与日俱增,需求工程更能本地易地利用自然语言处理来分析大量文本数据。物联网、边缘计算和大数据的出现使投资者和开发人员更容易获取到大量用户数据和商业信息,数据驱动的需求工程作为一种新概念也逐渐被业界所知。文中首先综述了需求工程的发展历程,包括从需求工程方法学开始,到面向对象建模,再到基于本体和面相特征的需求工程,以及与机器学习相关的自动化需求提取技术。随后重点介绍了3种需求工程相关的研究方向,包括需求工程中采用的自然语言处理方式和支持的部分语言类型,敏捷需求工程的发展历程以及近年提出的工具和方法,数据驱动的需求工程的概念、必要性、过程和近年主要采取的方法和实践。最后基于一些各国关于需求工程开展情况的报告,分析了需求工程近年遇到的困难和挑战,并对需求工程未来的发展进行展望。

新类型新版本的手机应用数量与日俱增,使得传统的人工测试方法已经无法负荷,因此需要研究人员提出更加有效的自动化测试方法。在自动化测试的过程中,Android应用程序的GUI(Graphical User Interface),即图形用户界面,发挥着极其重要的作用,GUI自动化测试凭借其出色的测试覆盖率和故障检测性能,成为研究人员的重点研究对象。文中对当前GUI自动化测试的相关研究进行梳理和总结,选取其中有代表性、普遍性的自动化测试框架进行详细剖析,从测试策略、探索策略、错误报告、是否支持重放、测试环境、支持的事件类型、是否使用APP源码、是否开源、系统事件识别方法几个方面来对挑选出的自动化测试工具进行相应的分类、分析与对比。同时选取部分有代表性的自动化测试框架进行对比实验,以探究测试效率以及各自的优缺点。最后提出当前研究所面临的挑战以及未来的发展前景。

近年来,代码相似性检测一直是软件工程领域的热点问题,它可以帮助代码克隆检测、代码缺陷预测等,降低软件维护成本。目前流行的代码相似性检测方法大多是借用自然语言处理方法从符号(Token)、抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST)等代码表征中提取源代码的文本、语法、结构等特征信息,将其映射为连续空间的实值向量,然后通过直接计算提取特征的欧氏距离、余弦值,或通过浅层神经网络模型获得代码的相似值,这些方法取得了优于传统程序静态分析的效果。但这些方法大多数是基于源代码语法层面的检测技术,未充分利用源代码的语义信息。Doc2Vec和Word2Vec虽然能够挖掘代码的词汇语义信息,但对代码的执行语义信息无能为力,针对这一问题,提出了使用控制流程图(Control Flow Graph,CFG)来表示代码的执行语义,并使用基于随机游走(Random Walk)的图嵌入方法来学习和推理代码的语义信息,进而判断源代码的功能相似性。实验结果表明,和Doc2Vec以及Word2Vec方法相比,该模型能够较精确地检测出源代码的功能相似性,其F1值相较于Doc2Vec和Word2Vec方法分别提高了16.01%和18.72%。

精确的描述Web服务的语义对Web服务的发现、执行、动态组合和交互至关重要。为支持Web服务建模,提出从抽象到具体4个模型:Radl-WS服务需求模型、Apla服务设计模型、Java可执行代码、WSDL/RESTful API。为支持模型转换,进一步提出一种三阶段转换生成Web服务可执行代码的方法:第一阶段将Radl-WS服务需求建模语言转换为Apla服务设计语言;第二阶段将Apla服务设计语言通过相关转换工具生成可执行代码;第三阶段将可执行代码封装成服务。进而研究了三阶段模型转换的语义正确性,最后通过实例,展示了所提方法的实际效果。

作为电子商务系统的基础运行平台，应用服务器提供的服务质量是关注焦点，然而目前主流的电子商务测试基准如TPC-W，主要关注性能度量，缺乏针对电子商务服务质量需求的设计，使得其难以准确地评价应用服务器提供的服务质量。提出了一种面向服务质量的电子商务测试基准Bench4Q，它在模拟负载仿真、度量分析等多个方面对TPC-W进行了扩展，并通过对典型的应用服务器的测试展示了Bench4Q的设计特征。

操作系统是计算机软件系统的基础，具有控制逻辑复杂、安全性和可靠性要求高等特点。在国内外高等级安全操作系统的规范和标准中，都提出了对内核进行形式化规范和验证的要求。近年来国内相关研究机构相继开发了满足GB 17859-1999“强制访问控制级”和“结构化保护级”的安全操作系统原型，但对更高级别的安全操作系统的研发尚属空白。在“面向访问验证保护级安全操作系统”课题的研究中，设计并实现了一个基于Haskell的安全VMM原型系统—CASVisor.CASVisor严格定义了系统的形式化规范，可用于指导高性能的C程序的实现，并为形式化的分析和验证打下基础，同时CASVisor具备模拟功能，以便实施基于快速原型的开发方法。

构造不变式是程序验证的重要组成部分，而开源工具Interpro。能对简单的程序设计语言构造线性不变式。基于Interproc和C程序编译工具CII，针对简化的C程序设计并实现了自动构造数值型程序变量线性不变式的工具CILinear，并与Interproc进行了比较。实验表明CILinear能有效地构造线性不变式，并且比Interproc支持的语法更多。通过实例讨论了CILinear在程序验证中的实际应用。

Petri网标记语言PNMI是一种基于XM工的支持不同Petri网工具之间文件交换的标准格式，对于解决不同Petri网变种之间的互操作性问题具有重要意义。工作流网WF-net是用于工作流系统建模和定性、定量分析的重要形式化技术之一。工作重点是将WF-net模型转换为PNML格式。首先，在标准PNML元模型的基础上，通过元素扩展提出WF-net的PNML元模型。然后，依据元模型，提出WF-net模型中各元素到PNMI格式的转换规则，包括起始/结束库所转换、四种触发器转换和四种分支/合并结构转换。最后设计并实现了WF-net描述到PNML描述自动转换的工具软件。这些工作为Petri网标准交换格式的制定做了有力的探索。

需求不确定性是软件开发的主要风险来源之一。首先讨论了不确定需求的含义、产生的原因及其影响;然后分析了需求与软件体系结构的关系;指出了软件体系结构对满足需求和控制软件风险的重要性;提出了在不确定需求的情形下，需求分析与体系结构设计的协同建模方法及适应性软件体系结构的设计思想;论证了不确定需求情形下软件体系结构的演化过程，以保障生命周期内软件产品质量的开发思路。

模型检测技术可有效验证Web服务组合的异常情况，如特征交互问题等，但是目前验证过程的自动化程度比较低。为了提高验证的自动化程度，需要将BPEL转化为模型检测工具的输入语言。在分析BPEL语言控制流程的基础上，提出BPEI、活动执行的形式化模型，给出活动执行语义，进而分别提出将BPEL流程自动转换为七元组集合以及将这些七元组转化为MCTK(一种我们开发的符号化模型检测工具)输入语言的算法，这些七元组包含了智能体执行过程中有关状态变化的有效信息。实验表明，提出的算法可以有效验证Web服务中的特征交互问题，而且支持认知逻辑规范的验证。

事件驱动具有异步多点通信的优点，引起了广泛的研究兴趣。提出了一个由基层和元层两层结构组成的自适应中间件框架，元层主要由接口元模型、组装元模型和感知元模型3个相互独立的模型组成。感知元模型负责数据在对象间流动，为应用提供运行时的环境。给出了感知元模型的设计和实现方法，基于有限状态自动机和时序逻辑提出了系统的形式化规范。为兼顾系统和应用两级并发，系统设计结合了事件和线程。图形用户接口系统在平台上的实现证明了平台在开发复杂的并发应用方面有着广阔的前景。

Web服务有几种形式化表示:WSMO ( Web服务建模本体)和OWL-S ( Web服务本体语言)。为了分析WSML的逻辑特性，提出用一阶动态逻辑来表示WSML。这里的一阶动态逻辑与传统的PDL不同，后者是用来表示程序改变变量的动态性质的，而描述Web服务的一阶动态逻辑除了描述改变变量的程序动作的动态性质之外，还需要描述改变关系的服务动作的动态性质。给出了描述Web服务的PDI、的语法和语义，并且用一个例子说明了PDL是如何表示Web服务的静态属性和动态属性的，以及改变变量和改变关系的动作的动态性质。

为了保证Web应用的质量和可靠性，Web应用软件测试受到了人们越来越多的重视。有效的Web应用软件的测试依赖于对其进行充分的分析和理解，掌握其内部的控制流和数据流信息，构建结构模型实施基于覆盖率的结构测试。提出了一种Web应用软件结构模型，它分为5级，分别为函数级、函数群级、对象级、对象群级和应用级，且基于此结构模型，提出了测试用例的设计和选择的方法，从而更好地支持了Web应用软件的结构测试。

在控制流模型中加入影响程序运行的环境因素，结合静态分析方法的优点，建立了程序异常行为分析模型，用以标记函数调用指令，并在动态运行时进行返回值一致性约束，从而解决了一般方法回避函数指针导致的间接调用问题。同时根据程序的局部运行原理，将分析范围限定在函数范围内。实验结果表明模型具有较好的精确性和较低的性能影响。

归纳数据类型利用代数方法从构造的角度归纳地描述数据类型的有限语法结构，但在描述动态行为方面存在一定的不足。作为归纳数据类型的范畴对偶概念，共归纳数据类型利用共代数方法从观察的角度共归纳地描述了数据类型的动态行为。首先，从范畴论和代数的角度给出程序语言中的归纳数据类型定义，并分析了相应的递归操作;接着，利用共代数给出共归纳数据类型的范畴论定义，并根据共归纳数据类型的终结性分析了相应的共递归操作;最后，指出如何利用无双代数及分配律将归纳与共归纳数据类型有机地融合起来，探讨数据类型的语法构造与动态行为关系。

随着因特网成为主流软件的运行环境，计算模式逐步进入开放、动态以及用户需求频繁变化的环境，导致软件系统需动态地调整软件的组织结构或者功能行为来满足外界变化的需求。基于设计模式中的命令模式，利用方法调用与方法执行分离的原则和采用集中调度控制所有方法执行的方式，设计出一种灵活的软件在线演化机制。通过实例验证，本机制能在运行时刻灵活方便地变更软件的功能行为和流程逻辑。

提出了一种用模型检验技术对程序进行分析的方法，其主要思想是将C/C++源代码转换为与控制流图等价的Kripke结构，用CTL公式描述待验证的源程序性质，使用NuSMV模型检验工具实施具体的程序分析。基于这一思想，设计并实现了一个自动将C/C+ }源代码转换为NuSMV输入的工具。所做的实验验证表明，该方法能够有效地对程序进行分析。

利用压缩算法及C语言编译器辅助分析，提出了一种用于代码保护的低开销策略。设计了一种基于C语言安全漏洞的安全级别模型，它对不同安全级别的代码采用不同的保护策略，以减少保护开销。同时设计了一种分块二进制压缩算法(I3CC压缩算法)，对保护前的代码进行了压缩处理，使保护开销进一步降低。软件模拟实验表明，使用该压缩算法可将保护代价降为原代价的80%~90%。

Web服务组合的正确性验证对提高软件开发效率、实现服务增值具有重要意义。为从高层抽象层次研究Web服务组合的正确性及其形式化验证方法，考虑到Web服务组合中的实时特征，在采用软件体系结构描述语言XYG/ADL对Web服务组合进行描述的基础上，将其实时描述部分XYZ/RE转换至时间自动机模型，组合后系统应满足的性质用分支时序逻辑CTL公式表示，最后应用模型检测工具UPPAAL实现了Web服务组合正确性的自动化验证。

复杂系统的软件安全性分析中存在众多的含糊表述和不确定性问题，主观评价和模糊集理论即为处理此类问题的有效方法。首先对复杂软件涉及到的安全性要素进行模糊数学化表述，按照构件化的思想，对单个构件/模块的安全度进行分析，进而利用Dempster-Shaf er证据理论对整个软件系统进行安全度综合，实现对软件系统的安全性分析和评估，最终按照DO-178B标准给出软件的安全等级，并通过实例加以说明。

为了验证Web服务组合中的数据属性和时间属性，提出了一种基于数据和时间感知的服务模型DTSM的Web服务组合模型检测方法。首先将I3PEL描述的Web服务组合转换为含有数据流信息和时间信息的形式化模型，然后将该模型映射至UPPAAL规约，最后应用模型检测工具UPPAAL实现了Web服务组合的正确性验证。

Web服务资源具有静态的Web服务接口和动态的有状态资源两个组件。针对这两个组件的不同特征为它提出一种基于属性的两层访问控制方法(Two Level Attribute-Based Access Control, 2L-ABAC)。2L-ABAC扩展基于属性的访问控制模型(Attribute-Based Access Control, ABAC)，对这两个组件分别进行访问控制。ABAC系统的访问决定依赖于用户提供的主体属性，所以2L-ABAC采用策略发布机制告知用户所需的属性，并根据各层特征分别采用WSDL附件和元数据交换两种发布方式。除了分层设计带来的灵活性，2L-ABAC还继承了ABAC模型的特性，能够对来自其他安全域的用户进行访问控制。另外，它基于相关国际规范实现，如XACML和SAML，故具有通用性。

将元信息、元建模、反射和软件体系结构结合起来，提出了一种基于反射机制的软件体系结构重用方法，该方法是一种更通用、更便捷的重用方法；该方法定义并构造了一种在设计阶段支持软件体系结构重用的反射机制RMRSA。描绘了基于反射机制RMRSA的反射式软件体系结构ReflectiveArchitecture的元级体系结构模型。运用形式规格说明语言Object-Z对元级体系结构模型进行了完整的描述;选取链接模式Link，给出了它的初始化定理及其证明过程，以此为范例证明了被形式化的反射式软件体系结构的正确性。

软件需要不断演化以适应复杂多变的环境和需求。为了分析软件演化的过程和规则，提出了一种特殊的图文法delta-grammar用以描述软件体系结构的演化，具体给出了增加、删除、替换、重组、拆分、并发等演化的产生式规则，从而能够方便、直观、图示化地刻画演化过程。并且，以电子商务信息系统为例，展示了应用delta-grammar进行软件体系结构演化描述的过程和作用。

随着Web服务技术的广泛使用，从多个功能相似的Web服务中选取较合适的Web服务成了亚需解决的问题。对Web服务本体()wl-S进行扩展，给Web服务添加加费用、时间、可靠性等服务质量指标。从多个方面获取并规范度量指标，根据这些服务质量指标建立评价模型，根据评价模型得到功能相似Web服务的综合服务质量排序，为服务选取提供依据。

随着信息技术的快速发展，分布式计算技术逐渐向普适计算技术演化，从而达到信息空间和物理空间融合的最终目标，为用户提供普适的智能化服务。为了达到这个目标，一个主要的困难就是如何有效地连续监测、才甫获与解释环境相关的上下文信息来确保精确的上下文感知性。很多研究者已先后投身于上下文感知的普适应用的研究工作中，但大多数往往直接针对原始上下文进行处理，没有考虑上下文质量(QoC)的影响。因此，提出了一种基于中间件的上下文质量管理框架，即通过上下文的质量门阂管理、重复与不一致的上下文丢弃等不同层次的控制机制，为上下文感知服务和应用用户提供有效而可靠的上下文服务。

程序中大量分支指令的存在，严重制约了体系结构和编译器开发并行性的能力。有效发掘指令级并行性的一个主要挑战是要克服分支指令带来的限制。利用谓词执行可有效地删除分支，将分支指令转换为谓词代码，从而扩大了指令调度的范围并且删除了分支误测带来的性能损失。阐述了基于谓词代码的指令调度、软件流水、寄存器分配、指令归并等编译优化技术。设计并实现了一个基于谓词代码的指令调度算法。实验表明，对谓词代码进行编译优化，能有效提高指令并行度，缩短代码执行时间，提高程序性能。

针对现有方法不能很好地满足CSCW系统对访问控制的需求，提出基于角色和任务的CSCW系统访问控制模型RTBAC(Role and Mask-Based Access Model)。该模型形式化地描述了用户、角色、任务、权限、工作流等要素及其相互间的关系，通过分配和取消角色来完成对用户权限的授予和取消，并提供了角色间偏序继承和指派关系定义，通过引入任务概念、任务类型划分及角色和任务之间的关系定义，实现了依据任务和任务状态不同对权限进行动态管理。该模型是针对CSCW系统多用户、动态、协作等特性提出的，能较好地满足CSCW系统对访问控制的需求。

针对不确定性对成本估算的影响，提出了运用模糊理论来估算软件开发成本。通过对模糊理论估算公式的原理描述与数学推导，创建了数学模型，给出了确定隶属函数和计算贴近度的方法;论述了数据库规模与软件规模的关系，分析了影响数据库规模的因素，设计了数据库规模估算的数学模型;指出了运用模糊理论估算软件开发成本的步骤;对模糊理论方法进行了总结。运用模糊理论估算软件开发成本，能减少因素变化的不确定性引起的估算用时较长、佑算过程复杂、佑算不准确等问题。