Разработка инструментального комплекса для создания и семантического анализа распределенных информационных систем

Актуальность проблемы. Особенностью создания крупных программных комплексов является включение в их состав подсистем программирования, предназначенных для решения задач настройки и адаптации комплекса для конкретных условий его применения. Наличие таких подсистем позволяет расширять функциональные возможности комплекса в ходе его промышленной эксплуатации.

Большинство подсистем программирования, поставляемых с ориентированными на исполнение в операционных средах Microsoft Windows зарубежными информационными системами, построены на основе технологии Microsoft ActiveX. В то же время инструментальные средства, интегрированные в отечественные комплексы, по существу, не поддерживают указанную технологию. Это приводит к значительному ограничению набора управляющих элементов, пригодных для создания пользовательского интерфейса расширений комплексов. Последнее, в свою очередь, приводит либо к большим временным затратам на разработку расширений, либо к расширениям, реализованным не наилучшим образом.

Основным компонентом, обеспечивающим взаимодействие с управляющими элементами ActiveX, является контейнер управляющих элементов ActiveX.

Учитывая, что корпорация Microsoft не предоставляет инструментальных средств поддержки разработки ActiveX-контейнеров, а также малое количество публикаций, посвященных рассматриваемой тематике, можно говорить об актуальности проблемы создания технологии построения контейнеров управляющих элементов ActiveX.

Другой характерной особенностью создания промышленных программных систем, в частности, инструментального комплекса, ориентированного на разработку распределенных приложений, является наличие параллелизма и асинхронности вычислений. Как показывает практика, и это подтверждается исследованиями [24], обнаружение в многопоточных Windows-приложениях ошибок, связанных с исключительными ситуациямиблокировками и зацикливаниями, является одним из наиболее трудоемких процессов.

Типичная проблема любых тупиков заключается в том, что они возникают асинхронно. Кроме того, существуют ситуации, которые похожи на тупики, но таковыми не являются. Например, поток может находиться в ожидании ресурса, требующего некоторое время для доступа. Следует также отметить, что большинство современных отладочных систем (debuggers) оказываются плохими помощниками для поиска ошибок такого рода.

Приведенные аргументы свидетельствуют о необходимости разработки формального метода анализа исходного кода Win32-nporpaMM с целью обнаружения в них ситуаций, приводящих к блокировкам.

Цель и задачи работы. Целью работы является создание современного инструментального комплекса для разработки и семантического анализа расширяемых распределенных приложений с графическим интерфейсом пользователя.

Для достижения указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

— рассмотрены основные тенденции развития промышленных программных систем;

— проведен анализ подсистем программирования, поставляемых в составе отечественных и зарубежных информационных систем;

— проведены исследование и сравнительный анализ базирующихся на различных теоретических подходах методов обнаружения в программах исключительных ситуаций — блокировок и зацикливаний;

— разработан формальный метод обнаружения блокировок в Win32-приложениях;

— создана технология построения контейнеров управляющих элементов ActiveX;

— на основе предложенной технологии выполнена практическая реализация ряда основных компонент инструментального комплекса разработки приложений RS-Forms.

Методы исследований. В диссертации используются методы семантической теории языков программирования, теории множеств, теории конечных автоматов, аппарат сетей Петри, методы объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования. Научная новизна. В работе:

— создана новая методика построения контейнеров управляющих элементов ActiveX, позволяющая упростить и значительно ускорить процесс их разработки;

— предложена классификация контейнеров управляющих элементов ActiveX по предоставляемым функциональным возможностям;

— предложен новый, базирующийся на семантической теории языков программирования, подход к анализу Win32 С+±программ с целью обнаружения в них ситуаций, приводящих к блокировкам;

— показано, что семантическое значение Win32 С+±программы может быть представлено конечной системой рекурсивных уравнений;

— показана применимость предложенного подхода для анализа программ, создаваемых под платформу Win32 на любом языке программирования.

Достоверность основных результатов подтверждается:

— доказательством теоретических результатов и их апробацией на модельных примерах;

— результатами внедрения работы в технологические процессы компании R-Style Softlab.

Практическая ценность. В работе:

— создана технология построения контейнеров управляющих элементов ActiveX, позволяющая упростить и значительно ускорить процесс их разработкиоснову технологии составляет библиотека С+±классов, функциональные возможности, расширяемость и гибкость которой позволяют использовать ее в промышленных программных проектах;

— разработана программа автоматизации процесса создания (на основе предложенной технологии) ActiveX-контейнера посредством генерации исходного С+±кода, обеспечивающая быстрое построение остова контейнера и позволяющая на примерах познакомиться с предлагаемой технологией, испытать технологию в действии;

— разработан семантический метод, позволяющий автоматизировать процесс анализа исходного кода Win32-nporpaMM с целью обнаружения в них ситуаций, приводящих к блокировкам;

— разработан набор базовых компонент для построения графического интерфейса пользователя, входящих в состав инструментального комплекса RS-Forms.

Реализация результатов работы. На основе разработанной технологии построения контейнеров управляющих элементов ActiveX в компании R-Style Softlab создан инструментальный комплекс разработки приложений RS-Forms.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на 8-ой международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2002) — на международных конференциях «Информационные средства и технологии» (г.Москва, 2001, 2002) — на семинарах в Управлении программных разработок компании R-Style Softlabна семинарах кафедры ПМ МЭИ (ТУ). Программный комплекс RS-Balance компании R-Style Softlab, созданный с использованием результатов работы, был представлен на 14-ой ежегодной российской выставке информационных технологий «СОФТУЛ'2003» .

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Общий объем основного текста включает 138 стр., в том числе 35 рис. и 2 таблицы.

Список литературы

состоит из 64 наименований.

4.5. Выводы по главе 4.

1. Рассмотрена структура инструментального комплекса RS-Forms, архитектура создаваемых на его основе приложений, входящие в его состав средства разработки. Показаны ключевые отличия RS-Forms от существующих аналогов.

2. Показана применимость предложенной во второй главе настоящей работы технологии построения контейнеров управляющих элементов ActiveX при реализации современного инструментального комплекса разработки приложений, в частности, для создания контейнера-представления, ориентированного на работу с одним произвольным ActiveX-объектомуправляющих элементов «форма», «печатная страница», «табулятор» — s-контейнера меню.

3. Рассмотрен подход к быстрой разработке управляющих элементов ActiveX. Показано, что в основе этого подхода лежит элемент управления «форма» .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Предложен новый базирующийся на семантической теории языков программирования формальный подход к анализу Win32 С+±программ с целью обнаружения в них ситуаций, приводящих к блокировкам. Показано, что семантическое значение Win32 С+±программы эквационально характеризуемо. Доказана применимость подхода для анализа программ, создаваемых под платформу Win32 на любом языке программирования.

2. Создана технология построения контейнеров управляющих элементов ActiveX (контейнеров-форм, контейнеров-представлений, s-контейнеров), позволяющая упростить и значительно ускорить процесс их разработкиоснову технологии составляет библиотека С+±классов, функциональные возможности, расширяемость и гибкость которой позволяют использовать ее в промышленных программных проектах.

3. На основе предложенной технологии:

— реализована программа автоматизации процесса создания ActiveX-контейнера посредством генерации исходного С+±кода;

— в компании R-Style Softlab создан инструментальный комплекс разработки приложений — RS-Forms, в рамках которого автором реализованы:

• контейнер-представление, ориентированный на работу с одним произвольным ActiveX-объектом;

• управляющие элементы-контейнеры «форма», «печатная страница», «табулятор» ;

• s-контейнер меню;

• инструментальные средства быстрой разработки управляющих элементов ActiveX.