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动态重构系统若干关键问题的研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着信息技术的快速发展，软件系统不断向大型、复杂、高度集成化的方向发展，使得软件系统的维护难度逐渐增加。对于一些长时间运行的软件系统而言，经过多年的演化和维护，代码已经变得非常庞大、冗余，导致软件系统的修改、维护和扩展变得非常困难。为了解决这类问题，软件重构应运而生。动态重构是一种针对长时间运行的软件系统进行修改和维护的重构方法，通过调整软件系统的结构和组织，以提高其质量和可维护性，从而使得软件系统适应新的需求和业务的变化。
动态重构系统作为一种重构方法，主要针对运行中的软件系统进行修改和维护。与传统重构方法不同，动态重构更加注重在运行时动态修改软件系统的结构。该方法可以允许系统在不停止运行的情况下实施修改，并且能够兼容现有系统的功能。因此，动态重构可以成为一种解决现有系统问题的有效手段，可以使软件系统运行更加高效、安全和可靠。
目前，动态重构技术在软件工程领域已经受到了广泛的关注，并取得了一定的进展。不过，在实际应用中，由于动态重构本身的复杂性和不可逆性，动态重构过程中存在一些难以解决的问题，例如：
1.动态重构过程可能会影响软件系统的正确性和稳定性；
2.重构操作的正确性以及其影响范围难以确定；
3.重构操作的执行时间难以预测，可能会对系统的响应时间产生不良影响；
4.动态重构对系统性能的影响难以量化；
5.重构操作的安全性难以保障，重构操作可能被利用来实施攻击。
因此，如何解决以上问题，提高动态重构系统的可靠性、安全性和性能，成为了当前软件工程领域研究的重点和难点。
二、研究内容和方法
本研究旨在解决动态重构系统中存在的若干关键问题。具体研究内容和方法如下：
1.提出一种针对动态重构过程中对程序正确性和稳定性的保障机制。本研究将从程序分析和动态行为监测两个方面入手，设计一种基于代码分析和程序动态行为监测的保障机制，用于确保动态重构过程中对程序正确性和稳定性的保障。
2.提出一种动态重构正确性验证方法。基于模型检测技术，本研究将设计一种针对动态重构操作正确性验证的方法，用于验证重构操作是否会破坏程序的正确性，以及确保系统所做出的修改符合预期效果。
3.提出一种动态重构执行时间预测方法。本研究将研究动态重构操作执行时间的影响因素，并提出一种基于负载预测和性能评估的动态重构执行时间预测方法，用于帮助开发人员在进行动态重构前评估操作执行时间，并针对性地调整重构策略。
4.提出一种动态重构性能优化方法。本研究将分析动态重构操作对系统性能的影响因素，并提出一种针对重构后代码优化的方法，用以优化系统性能，减少不必要的开销。
5.提出一种动态重构安全保障机制。基于图像识别技术，本研究将提出一种基于图像识别的用户认证机制，用于确保动态重构操作的安全性，并防止非法操作对系统造成不良影响。
三、研究计划
本研究将分为三个阶段：
第一阶段（第1-3年）：对动态重构系统中存在的关键问题进行调研和分析，包括软件系统正确性和稳定性保障机制、重构操作正确性验证方法、动态重构执行时间预测方法等。
第二阶段（第4-6年）：基于第一阶段的研究成果，提出解决方案，并开发动态重构支撑工具，进行实验验证。
第三阶段（第7年）：对第二阶段的研发成果进行评估和总结，编写论文并发表。
四、预期成果
1.提出一种动态重构系统中对程序正确性和稳定性的保障机制，解决动态重构过程中存在的安全性问题；
2.提出一种动态重构操作正确性验证方法，解决重构方案验证问题；
3.提出一种动态重构操作执行时间预测方法，解决重构操作执行时间不可预测的问题；
4.提出一种动态重构性能优化方法，解决重构后代码的性能问题；
5.提出一种动态重构安全保障机制，解决重构操作安全性问题。
五、参考文献
1.王晓平.软件动态重构技术的研究与应用[D].武汉大学,2015.
2.CraigChambers.Dynamicreconfiguration[EB/OL].StanfordComputerScienceTechnicalReport,1993.
3.GabrieleBavota，RoccoOliveto，MassimilianoDiPenta，etal.OptimizingandScaling-UpDynamicProgramAnalysisbyLoopSpecialization[C],Proc.30thIEEE/ACMInternationalConferenceonAutomatedSoftwareEngineering,2015:334-345.
4.PeiZheng，VineetSinha，RajivGupta，etal.ParetoOptimalDynamicSoftwareReplacement[C],Proc.33rdInt