形式化方法B與UML-OCL比較研究案例分析.pdf

1、乙型病毒性肝炎(HBV)在我國(guó)廣泛流行，嚴(yán)重危害人民的健康。衛(wèi)生部關(guān)于印發(fā)《2006-2010年全國(guó)乙型病毒性肝炎防治規(guī)劃》的中指出，1992-1995年全國(guó)病毒性肝炎血清流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國(guó)人群乙肝病毒感染率為57.6％，乙肝病毒攜帶率為9.75％，據(jù)此推算全國(guó)有6.9億人曾感染過(guò)乙肝病毒，其中1.2億人長(zhǎng)期攜帶乙肝病毒，據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，目前全國(guó)有現(xiàn)患慢性乙肝病人2000萬(wàn)人。在我國(guó)法定報(bào)告的傳染病中，多年來(lái)乙肝的發(fā)病數(shù)和發(fā)病率一直高居

2、前列。我國(guó)衛(wèi)生部于今年6月份啟動(dòng)6項(xiàng)公共衛(wèi)生項(xiàng)目，其中最主要的一項(xiàng)是15歲以下人群補(bǔ)種乙肝疫苗項(xiàng)目，2009年補(bǔ)種2330萬(wàn)人。今后三年，我國(guó)計(jì)劃在全國(guó)范圍內(nèi)，對(duì)15歲以下未免疫人群實(shí)施乙肝疫苗接種，進(jìn)一步降低這個(gè)人群乙肝感染率和乙肝表面抗原攜帶體。2009年全國(guó)需接種2330萬(wàn)人，占應(yīng)接種人群的31％。擴(kuò)大乙肝疫苗接種范圍，是控制乙肝流行的最有效的手段之一。
　　 江蘇聚榮制藥集團(tuán)有限公司創(chuàng)建于1991年，是一家以高新技術(shù)為支

3、撐的醫(yī)藥企業(yè)。公司現(xiàn)生產(chǎn)防治乙型肝炎的重組型乙型肝炎疫苗。從免疫學(xué)角度來(lái)研究病毒在人體的發(fā)作過(guò)程目前還是一種新方法，本文主要利用形式方法來(lái)做這方面的研究。
　　 形式化方法是一種用于規(guī)范、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基于數(shù)學(xué)的方法，包括各種語(yǔ)言、技術(shù)和工具等。使用形式化方法采用逐步漸進(jìn)的方式來(lái)開(kāi)發(fā)，可以提高軟件可靠性和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)化。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)形式化方法在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用作出了大量的研究與實(shí)踐工作，形式化方法已不再只是一

4、種學(xué)術(shù)研究，而是已被工業(yè)界接受并應(yīng)用于開(kāi)發(fā)實(shí)際的系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外已有包括形式化語(yǔ)言和形式化工具在內(nèi)的比較成熟的形式化開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。
　　 本文首先介紹了形式化方法中兩種比較成熟的形式化語(yǔ)言——B語(yǔ)言和OCL(Object Constraint language，對(duì)象約束語(yǔ)言)。B語(yǔ)言和OCL語(yǔ)言都是目前國(guó)際上較受歡迎的實(shí)用性形式化方法。B方法屬于基于模型的規(guī)格說(shuō)明符號(hào)語(yǔ)言的范疇，是一種基于對(duì)象的形式化語(yǔ)言。它是一種詳細(xì)規(guī)格說(shuō)明、設(shè)計(jì)和編

5、碼的方法。
　　 UML(是Unified Modeling Language統(tǒng)一建模語(yǔ)言)/OCL是UML的附加形式化語(yǔ)言，基于一階謂詞邏輯和集合論，具備精確語(yǔ)義且較其他形式化語(yǔ)言(XYZ、Z等)更容易表達(dá)、書(shū)寫(xiě)。因此更適合被用來(lái)約束UML模型中的業(yè)務(wù)規(guī)則、限制條件以及定義查詢(xún)等：用對(duì)象約束語(yǔ)言來(lái)定義、撰寫(xiě)這些模型相關(guān)信息既清楚又不會(huì)使模型產(chǎn)生語(yǔ)義二義性，OCL運(yùn)算的對(duì)象、類(lèi)型和執(zhí)行結(jié)果都是UML中的模型元素，如類(lèi)、接口、屬性

6、和包含這些元素的Collection等，因此用OCL約束的類(lèi)圖也就具備了演繹驗(yàn)證的條件。
　　 然后從軟件開(kāi)發(fā)生命周期的角度對(duì)兩種方法及其描述語(yǔ)言(B語(yǔ)言和OCL)進(jìn)行了詳細(xì)比較，從所屬分類(lèi)、數(shù)學(xué)邏輯基礎(chǔ)、開(kāi)發(fā)過(guò)程、語(yǔ)言范型、前置/后置條件等方面歸納了這兩種形式化語(yǔ)言的異同，最后分析了這兩種形式化語(yǔ)言的適用范圍。
　　 第三步分別用兩種語(yǔ)言來(lái)描述乙肝病毒入侵人體免疫系統(tǒng)的這個(gè)實(shí)例的模型，經(jīng)過(guò)比較，選擇B和UML結(jié)合使用的