网构软件诞生于开放、难控的新型互联网环境下,具有动态多变、自适应演化、多目标性等特征,给传统软件开发过程带来了新的挑战,受到国内外研究者的广泛关注。为适应网构软件的发展需求,需要探讨新型网络环境下网构软件系统内在的基本规律,以高可信性等质量属性为目标,创建一套新型的理论、方法和技术体系,同时以软件体系结构作为核心制品,对网构软件系统架构进行抽象描述,控制网构软件系统的多重复杂性并保障相关质量属性。本文重点关注网构软件在系统建模以及质量属性方面提出的新要求,提出了一种适用于网构软件的体系结构描述语言――Breeze/ADL,通过采用元建模扩展技术,定义了质量属性模型,使得在Breeze/ADL模型层次可集成质量属性分析方法,满足网构软件在可信保障方面的需求。针对网构软件演化特性,本文引入软件控制理论思想,提出新型网构软件体系结构演化框架,通过对构件行为定义进行验证并修复,实现对网构软件行为的有效控制。针对网构软件多目标建模的需求,本文建立了Breeze/ADL到其他体系结构模型的双向映射,可用于维护不同体系结构模型间信息的一致性,为网构软件建立多种相容的目标形态。本文的主要工作和创新性包括以下几个方面:1.设计了适用于网构软件系统抽象建模的体系结构描述语言――Breeze/ADL。通过分析网构软件的典型特性以及建模需求,凝练出Breeze/ADL的设计原则,从体系结构、构件/连接件、配置、风格约束及演化操作五个方面定义Breeze/ADL的建模元素,对网构软件主体化特性进行表达。同时,Breeze/ADL中还定义了演化操作,为网构软件演化提供语言层面的支持。基于Breeze/ADL定义,本文开发了体系结构建模工具Breeze,为Breeze/ADL模型提供可视化建模支持。2.提出了可靠性模型和安全性模型。本文在模型中定义了可靠性分析方法和安全性分析方法中的核心属性,借助元建模扩展技术,实现体系结构建模元素与分析方法核心属性的关联、绑定,扩展了Breeze/ADL的建模能力。在扩展后的Breeze/ADL模型上,集成了马尔科夫链分析方法和故障树分析方法,并根据分析结果,定义产生式元素,指导体系结构调整。针对调整规则,建立形式化模型,确保调整规则的作用正确、有效。此外,在Breeze工具上已开发了相应的插件,实现了分析方法的自动执行并给出可视化的分析结果。3.设计了一种基于软件控制理论的网构软件演化框架。本文在Breeze/ADL描述的网构软件模型基础上,借助模型检验器NuSMV,验证体系结构描述中的行为定义是否存在冲突关系或缺乏必要的依赖条件;根据模型检验提供的反例信息,设计控制算法以及状态转移矩阵来标识构件行为的“合法”执行范围;并根据行为执行范围推导产生式定义,通过产生式的执行,指导体系结构演化,从而对网构软件行为进行控制。整个流程开发了相应工具进行支持。4.设计了一种基于体系结构模型的双向转换框架。在转换框架中,结合多种体系结构描述语言特性,凝练并设计体系结构核心建模集;针对建模集中的元素,设计处理框架并集成到双向转换引擎GRoundTram中;实现对基于XML格式的体系结构描述实例定义进行抽取,支持体系结构模型间的双向转换。利用转换框架,定义从Breeze/ADL模型到Darwin/FSP模型之间的双向映射规则,建立形式化模型,讨论了映射过程的语义一致性;同时,给出两个模型间的同步操作,可维护模型间信息的一致性。