基于OOCPN的軟件可執(zhí)行模型建模方法的研究.pdf

1、隨著軟件應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深入，軟件系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性也在逐漸擴(kuò)大和提高，使得軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的難度和軟件系統(tǒng)潛在的問(wèn)題也日益增加。早期的設(shè)計(jì)缺陷會(huì)嚴(yán)重阻礙后期系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)。如果能夠在早期設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并避免錯(cuò)誤，會(huì)大大減少設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用維護(hù)的成本，顯著提高軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)的效率。軟件系統(tǒng)建模與驗(yàn)證成為軟件工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　 傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)建模方法主要包括數(shù)學(xué)建模方法、結(jié)構(gòu)化建模方法、信息建模方法和面向?qū)ο蟮?/p>

2、建模方法等。這些方法在軟件開(kāi)發(fā)歷程中都發(fā)揮了一定的作用，但是也都存在著比較明顯的不足。主要表現(xiàn)為：數(shù)學(xué)建模方法抽象程度較高，不適合系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)建模；結(jié)構(gòu)化方法容易產(chǎn)生問(wèn)題空間與解空間不一致的問(wèn)題：信息建模強(qiáng)調(diào)狀態(tài)而非對(duì)象，對(duì)所建模型有一定的限制：面向?qū)ο蠓椒m然對(duì)軟件系統(tǒng)建模有很好的支持，但是它的形式化程度不高，對(duì)模型缺乏有效的驗(yàn)證和分析手段。軟件開(kāi)發(fā)方法的每一次改進(jìn)都使軟件系統(tǒng)的抽象層次得到一次提高。抽象層次的提高使系統(tǒng)涉及的具體

3、信息與限制條件就減少，系統(tǒng)的適應(yīng)性與概括能力就提高。如何使得抽象模型能夠顯現(xiàn)地、仿真模擬實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，早期發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷，是提高軟件系統(tǒng)生產(chǎn)率和質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，建立可視化程度高、可執(zhí)行的模型也是對(duì)軟件開(kāi)發(fā)方法的一種改進(jìn)。
　　 軟件建模方法的研究已經(jīng)開(kāi)展了很久，也取得了一些可喜的成果，本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前研究所存在的可執(zhí)行性不強(qiáng)，仿真模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的力度不夠，不能及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷并改進(jìn)等方面的不足，以可視化

4、、可執(zhí)行模型為切入點(diǎn)，對(duì)基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)、方法和Petri網(wǎng)融合技術(shù)進(jìn)行軟件系統(tǒng)建模提出了一些方法，本文的主要工作和貢獻(xiàn)有以下幾個(gè)方面。
　　 分析總結(jié)軟件系統(tǒng)傳統(tǒng)建模方法的不足，提出將面向?qū)ο蠹夹g(shù)、方法和Petri網(wǎng)結(jié)合的方式開(kāi)展軟件系統(tǒng)可執(zhí)行模型的建模；總結(jié)歸納出4種結(jié)合的方法，并分類(lèi)形成面向?qū)ο蠹夹g(shù)中嵌入Petri網(wǎng)、Petri網(wǎng)中嵌入面向?qū)ο蠹夹g(shù)和相互嵌入的3種結(jié)合形式；給出面向?qū)ο驪etri網(wǎng)OOPN的形式定義和語(yǔ)義解

5、釋?zhuān)⑸钊敕治隽薕OPN的面向?qū)ο筇卣鳌?br>　　 提出基于OOPN圖形界面交互行為的建模方法。首先針對(duì)用戶(hù)操作圖形界面的習(xí)慣確定界面操作對(duì)象，并利用OOPN對(duì)其屬性和行為進(jìn)行形式描述，形成對(duì)象子網(wǎng)；其次，分析總結(jié)操作對(duì)象間的關(guān)系，確定并定義對(duì)象子網(wǎng)間的順序、同步、選擇、并行和互斥5種行為關(guān)聯(lián)關(guān)系；第三，在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，將對(duì)象子網(wǎng)和關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行集成、整合，形成系統(tǒng)可執(zhí)行的模型。最后，根據(jù)OOPN的執(zhí)行語(yǔ)義和變遷的引發(fā)條件，檢

6、查模型的各種可能的執(zhí)行過(guò)程，驗(yàn)證模型的適用性和正確性。
　　 提出對(duì)前述OOPN的改進(jìn)方案，擴(kuò)充子網(wǎng)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使其形成虛網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出對(duì)象子網(wǎng)的分層原則和方法以及OOPN的化簡(jiǎn)規(guī)則，并證明化簡(jiǎn)規(guī)則的適用性；提出對(duì)象子網(wǎng)和OOPN的死鎖標(biāo)識(shí)檢測(cè)算法，并通過(guò)實(shí)例，對(duì)分層方法、化簡(jiǎn)規(guī)則和死鎖標(biāo)識(shí)檢測(cè)算法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 總結(jié)基于OOPN建模方法存在的不足，采用面向?qū)ο笈c著色Petri網(wǎng)相互嵌入的結(jié)合形式，提出基于面

7、向?qū)ο笾玃etri網(wǎng)OOCPN基本通信協(xié)議的形式描述方法。基于該方法，以一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議為例，利用CPNTools工具建立一個(gè)自動(dòng)可執(zhí)行的模型，并通過(guò)仿真執(zhí)行，驗(yàn)證協(xié)議的正確性和模型的各種性質(zhì)，同時(shí)利用可執(zhí)行模型的執(zhí)行結(jié)果，對(duì)協(xié)議的傳輸性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。
　　 本文的工作對(duì)深入開(kāi)展軟件系統(tǒng)建模方法的研究提供了一點(diǎn)新的思路，對(duì)早期發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)效率和可靠性都具有一定的理論和實(shí)踐價(jià)值。但是，所研究