良好的设计模式对于软件系统的维护、升级以及重构起到了至关重要的作用。然而,很多遗留系统由于开发流程不规范、文档缺失等原因,后续的软件维护人员对于原始的设计决策不明晰,加大了软件维护难度。通过检测系统中的设计模式,可以帮助软件维护人员了解系统结构,降低软件维护难度。本文提出了一种度量驱动的基于图匹配的设计模式挖掘方法,利用该方法可实现从源代码中挖掘设计模式实例。同时,为每一种挖掘得到的设计模式实例定制重构模板,以方便用户根据需求实现对设计模式的代码重构。本文的主要工作和研究成果如下:1)提出了一种高效的基于子系统图和最优搜索顺序的子图挖掘方法。该方法首先通过获取设计模式的4种结构特征和7种行为特征,将软件系统转变成数据图,然后再将数据图划分为若干个子系统图以排除系统中不相关的类来减少搜索空间,最后根据设计模式的结构和行为特征构建设计模式的搜索顺序,从而挖掘出候选的设计模式实例。2)提出一种支持设计模式代码重构的13种基本操作和10种组合操作,并在此基础上为每种Go F设计模式定制了重构模板。根据重构模板,可将所检测出的设计模式实例按照用户需求进行代码重构。3)采用对结构和行为进行交叉验证的方法,设计并实现了完整的设计模式挖掘工具。该工具融合了普遍关注的结构特征以及行为特征。实验结果表明此方法的准确率达到100%,同时与现有方法相比其召回率提高了5%、时间效率提升了10%。同时,所开发的设计模式重构原型系统也验证了本文提出的基于模板的设计模式重构框架和流程的有效性。