Successful Evolution of Software Systems - De Montfort

299 Pages·2002·5.18 MB·English

Successful Evolution of Software
Systems
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Successful Evolution of Software
Systems
Hongji Yang
Martin Ward
Artech House
Boston * London
www.artechhouse.com
LibraryofCongressCataloging-in-PublicationData
Yang,Hongji.
Successfulevolutionofsoftwaresystems/HongjiYang,MartinWard.
p. cm.—(ArtechHousecomputinglibrary)
Includesbibliographicalreferencesandindex.
ISBN1-58053-349-3(alk.paper)
1.Softwarereengineering. 2.Softwaremaintenance.
I.Ward,Martin,Dr. II.Title. III.Series.
QA76.758.Y365 2003
005.1—dc21 2002038277
BritishLibraryCataloguinginPublicationData
Yang,Hongji
Successfulevolutionofsoftwaresystems.—(ArtechHousecomputinglibrary)
1.Softwarereengineering
I.Title II.Ward,Martin
005.1
ISBN1-58053-349-3
CoverdesignbyYekaterinaRatner
q2003ARTECHHOUSE,INC.
685CantonStreet
Norwood,MA02062
Allrightsreserved.PrintedandboundintheUnitedStatesofAmerica.Nopartofthisbookmaybereproduced
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InternationalStandardBookNumber:1-58053-349-3
LibraryofCongressCatalogCardNumber:2002038277
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
To Xiaodong Zhang and Tianxiu Yang
HongjiYang
To Kate, Rebecca, and Tom
Martin Ward

Contents
Preface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Acknowledgments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
1 Constant Software Changes . ............... ........... 1
1.1 Legacy systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Business changes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Software evolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Software Engineering and Evolution ........ ........... 5
2.1 Computer system evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Software engineering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Software quality. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4 Software everywhere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.5 Software maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.6 Evolving software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Software Reengineering for Evolution....... .......... 23
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2 Software reengineering cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
vii
viii Contents
3.3 Taxonomy of software reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4 Reverse engineering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.5 Current state of formal methods in
reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6 Classification of formal methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6.1 Model-based approach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6.2 Logic-based approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.6.3 Algebraic approach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6.4 Process algebra approach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6.5 Net-based approach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.7 Criteria and results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.8 Analysis and summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4 WSL and Transformation Theory............. ......... 53
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2 Background. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Syntax and semantics of the kernel language . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.1 Syntax. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.2 The specification statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.3.3 States and state transformations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.4 Refinement of state transformations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.5 Recursion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.3.6 Weakest preconditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.3.7 Weakest preconditions of statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4 Proving the correctness of a refinement . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4.1 Expressing a statement as a specification . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.4.2 Some basic transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.4.3 Proof rules for implementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.5 Algorithm derivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.6 Extending the kernel language. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.7 Example transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.7.1 Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.7.2 Examples of transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Contents ix
4.7.3 Loops and exits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.7.4 Action systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.8 Why invent WSL? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5 The FermaT Evolution Workbench.......... .......... 83
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.2 Previous transformation tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.3 Analyzing assembler code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.4 The FermaT workbench . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.4.1 The function catalog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.4.2 The function call graph. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.4.3 The text editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.4.4 The program flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.4.5 The data catalog. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.4.6 Analysis tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.5 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6 An Integrated Evolution Framework ........ ......... 103
6.1 Characteristics of legacy systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
6.1.1 Typical problems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
6.1.2 Structure and data dependency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6.2 The expanded evolution approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.2.1 Extending WSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.2.2 Architecture of extended WSL (EWSL). . . . . . . . . . . . . . . . 108
6.2.3 Working flow of EWSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.3 EWSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.3.1 ITL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.3.2 Timed guarded command language (TGCL). . . . . . . . . . . . 112
6.3.3 Object-oriented TAM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113