软件演化是指在软件系统的生命周期内软件维护的行为和过程。随着软件的演化,软件的架构和代码会产生相应的变更,获取软件演化过程中的变更信息对软件演化研究具有重要意义。软件变更检测是指从软件系统的两个版本中挖掘符合软件开发人员演化意图的软件变更信息的过程。基于树匹配的变更检测方法将源程序转换为树形数据结构,利用结点的匹配信息计算树编辑操作,进而转换为程序的变更操作。但传统的基于树匹配的变更检测方法仅限于分析源代码的变更情况,并且分析效率低,难以将其应用于大规模项目分析。另外,软件变更是软件演化过程的直接产物,是其它软件演化研究的基础[22]。因此,将变更检测应用于其它软件演化研究过程非常重要。为了获取软件演化过程中的多层次变更信息,本文提出一种基于程序分析树的多层次变更检测方法。与传统的基于抽象语法树的变更检测方法不同,该方法将具有多层次特性的程序分析树作为程序的树表示形式,能够获取项目的不同抽象层次的变更信息;本文提出了两步树结点匹配算法,即首先进行自上而下的快速匹配,然后进行自下而上的局部匹配,显著提升了树结点匹配效率以及降低误匹配发生的概率;本文提出的变更聚合的思想把许多零散的变更操作聚合为更加符合开发者演化意图的变更操作,确保检测出的变更操作具有更好的易理解性。另外,本文将多层次变更检测技术应用于架构演进缺陷分析过程中,提出了基于变更检测的架构演进缺陷分析方法,即利用架构与代码的变更信息和指标差异信息来计算架构缺陷贡献度,进而准确定位引起架构缺陷的变更操作。实验结果表明,本文的基于程序分析树的多层次变更检测方法能够检测不同抽象层次的变更信息,并且在变更检测查全率和分析效率方面都优于传统的基于AST的变更检测方法;同时,本文提出的基于变更检测的软件架构演进缺陷分析方法能够准确定位引起架构缺陷的变更操作,为开发人员和维护人员重构架构和代码提供帮助。