在软件系统设计阶段,设计人员往往会选择复用已有的架构模式进行软件系统的架构设计,尤其是应用最为广泛的分层架构模式。分层模式将系统实体组织为层次结构以实现系统的关注点分离,合理运用分层模式可以提升软件系统的一系列质量属性。然而,随着软件系统不断演进,原始设计的分层架构经常出现架构偏移与腐蚀,导致系统的实际架构与原始架构不一致。甚至,在软件的非系统性或临时性修改过程中,引入违背分层模式设计原则的代码实现,严重威胁了软件系统的质量。此外,在软件系统的持续演进过程中常常伴随着架构文档的丢失与不及时更新,种种方面导致重构这类系统的代价不断增长,最终导致软件系统无法保持持续的演进。为了缓解这类问题,利用系统源代码逆向获取软件系统的实际分层架构并进行及时重构就显得尤为重要。本文从分层架构模式识别与架构重构两个角度出发,对相关研究进行了系统分析,归纳了现有识别方法与重构研究的不足,并总结了分层架构模式的相关特征以及使用原则。在此基础上,提出了基于软件职和结构的分层架构模式识别方法以及基于模式识别结果的架构重构方法,主要工作如下:·在现有识别方法基础上进行改进与扩展,引入了代码过滤处理、识别结果优化以及可视化步骤,同时设计了基于源代码AST树的信息提取方式,从而生成了一套完整的分层架构模式识别方法。·总结了分层架构模式应用规范相关的三项原则,引入了三种对应的分层违规的形式化定义,在此基础上设计了基于分层模式识别结果的架构重构方法,能够实现自动化的重构点定位并生成对应的重构方案。·按照本文提出的模式识别及重构方法,设计并实现了原型工具LARRT(Layered Architecture Recovery and Refactoring Tool)。通过开源软件的模式识别实验发现,本文所述的分层架构模式识别方法具有更好的精度,即模式识别结果更接近目标系统的实际分层架构,因而识别得到的系统分层架构能够有效帮助理解系统的现有状态,降低设计开发人员理解系统的难度。基于开源软件识别结果的架构重构实验发现,本文提出的架构重构方法能够发现软件系统中真实存在的问题,自动化生成的重构方案在一定程度上能够有效指导设计开发人员进行重构实施。