重构指在不改变软件外在行为的前提下，改善软件内部结构，从而在软件演化过程中优化软件质量，提高软件可理解性、可维护性和可扩展性等。二十多年来，人们对重构技术进行了深入地研究，许多研究成果已经在软件开发中得到了广泛应用，其重要性也得到了普遍认可。尽管如此，随着程序规模和复杂性的增加，重构依然面临诸多挑战，例如针对软件架构的重构方法偏少、重构效率较低、对动态语言的支持不足等。因此，如何对大规模软件的进行高效地重构仍是值得研究的重要课题。　　 为进一步促进重构在软件开发中的应用，本文对大规模软件重构中的若干关键技术进行了深入研究，从一定程度上克服了现有研究的不足。本文首先针对软件物理结构的优化问题，提出了物理重构的概念和方法体系；然后针对包结构重构，提出了两种面向重构的包内聚性度量方法，并以此为基础，讨论了度量驱动的包结构重构技术；最后针对动态语言的重构正确性评估，提出了Python程序的类型约束系统以及相应的约束构建算法和约束检查算法。具体而言，论文工作的主要成果表现在以下几个方而：　　 ·提出了物理重构的概念和方法体系，通过优化系统的物理结构，来提高大规模软件的开发和维护效率。与现有技术相比，物理重构关注于物理结构的演化，这对于大规模软件的开发、维护和重用具有重要作用。此外，还提出了一个物理重构目录，不仅为开发者提供重构时机与重构方法的指导，还有助于提高开发者交流的效率。　　 ·提出了两种而向重构的包内聚性度量方法，通过包所在的上下文来计算包的内聚性。与传统方法相比，本方法同时考虑了包内和包间数据依赖，能有效挖掘包在语义上的内聚程度，从而更加广泛地适应于各种类型的包。　　 ·提出了度量驱动的包结构重构框架以及相应的方法体系，能够自动化地提高包结构的质量。本方法首先通过内聚性、耦合性、稳定性以及抽象性等度量方法来识别存在设计缺陷的包结构，然后根据缺陷类型选择合适的重构方法进行重构。与手工重构相比，它不但显著地提高了重构效率，而且有效地降低了引入软件缺陷的可能。　　 ·为表达Python对象的类型约束，提出了类型约束系统PyConcept，可以有效支持类型缺陷检查、文档自动生成等多种软件工程活动。在此基础上，给出了PyConcpet构建算法，通过分析对象使用方式，高效地生成动态语言的类型约束。进一步地，还给出了类型缺陷的检查算法，有助于提高重构过程的效率。