UML模型的語(yǔ)義模型.pdf

1、UML是一種圖形化的語(yǔ)言，用于明確規(guī)定和構(gòu)建軟件系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中形成的產(chǎn)品，使這些產(chǎn)品可視化并形成文檔資料。UML代表了在模擬大型和復(fù)雜的系統(tǒng)中被證明是最成功的工程實(shí)踐的一個(gè)集成。自從1997年11月UML1.1的提案被OMG組織采納之后UML已經(jīng)變成軟件開發(fā)過(guò)程中實(shí)際存在的標(biāo)準(zhǔn)模型語(yǔ)言。全世界有許多機(jī)構(gòu)都已經(jīng)接受了UML，這些機(jī)構(gòu)將通過(guò)各種方式繼續(xù)鼓勵(lì)UML的使用，比如說(shuō)采用已經(jīng)成型的定義，激勵(lì)其他的方法學(xué)家、工具經(jīng)銷商、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和作者

2、們使用UML。 不同的模型圖被使用在軟件開發(fā)的各個(gè)階段中，并且它們抽象的程度也不同。比如，UseCase圖和類圖用于靜態(tài)分析，序列圖和活動(dòng)圖用于動(dòng)態(tài)分析，組件圖和調(diào)度圖用于代碼實(shí)現(xiàn)。 正是在如此多重的觀點(diǎn)下，軟件開發(fā)人員可以將一個(gè)軟件設(shè)計(jì)分解為易于控制的較小規(guī)模的組件。但也正是在如此多重的觀點(diǎn)下，各種有爭(zhēng)議的問題也不可避免地產(chǎn)生了： 1.協(xié)調(diào)性問題：各種觀點(diǎn)下的模型在語(yǔ)法和語(yǔ)義上應(yīng)該是相容的。 2.轉(zhuǎn)換和

3、進(jìn)化問題：一個(gè)模型必須與它的精化在語(yǔ)義上是協(xié)調(diào)的。 3.可跟蹤問題：在某個(gè)觀點(diǎn)下的模型中的一個(gè)變化應(yīng)該可以導(dǎo)致其余觀點(diǎn)下的模型的協(xié)調(diào)性變化。 4.融合性問題：不同觀點(diǎn)下的模型應(yīng)該在軟件成品之前被無(wú)痕的融合在一起。 為了精確和精巧地處理以上問題，一個(gè)形式化的語(yǔ)義模型無(wú)疑是最好的選擇。UML的非形式的語(yǔ)義被精巧地設(shè)計(jì)得具有靈活性和可延展性以便UML可被使用在不同的目的，比如需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。通常UM

4、L模型的形式化方法歸于兩大類。一類是轉(zhuǎn)化方法：在這類方法中，某種UML模型被轉(zhuǎn)化成已經(jīng)存在的形式化語(yǔ)言，比如Z、B、VDM等等。另一類方法是直接給出UML模型的形式化的語(yǔ)義模型，然后提供一個(gè)連接機(jī)制將這些模型組合在一起做協(xié)調(diào)性檢查。 現(xiàn)在已經(jīng)存在的形式化地支持基于UML開發(fā)的大多數(shù)工作，主要致力于單個(gè)圖的形式化并且僅僅處理一種觀點(diǎn)或兩種觀點(diǎn)下的模型的協(xié)調(diào)性。在UML的形式化使用的研究中另一種現(xiàn)象是，不同的組織意欲強(qiáng)調(diào)不同的符號(hào)系

5、統(tǒng)并且使用全部的甚至是擴(kuò)展的UML序列圖或狀態(tài)機(jī)的表達(dá)力。這無(wú)疑失去了UML在多重觀點(diǎn)下建模的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也導(dǎo)致了某類UML模型復(fù)雜性的增加和削弱了其它的UML模型應(yīng)起的作用。據(jù)我們所知，幾乎沒有關(guān)于UML完整模型的協(xié)調(diào)性精化方面的工作。這里一個(gè)系統(tǒng)的完整模型是指這個(gè)系統(tǒng)在不同觀點(diǎn)下的一簇模型。 這篇論文正是朝著UML的語(yǔ)義模型這個(gè)方向進(jìn)行的。在第一章中，我們復(fù)述了這個(gè)工作的基礎(chǔ)-指稱語(yǔ)義。在第二章中，我們直接給出UML模型的語(yǔ)義

6、模型，然后將這些模型連結(jié)起來(lái)此做協(xié)調(diào)性檢查。但我們沒有提供生成類Java代碼的方法，因此這種技術(shù)不適應(yīng)當(dāng)前面向?qū)ο蟮姆椒ㄟ@個(gè)主流。為了避免這個(gè)缺陷，在第三章和第四章中，我們把UML模型轉(zhuǎn)化到面向?qū)ο蟮拿枋鲂哉Z(yǔ)言rCOS的規(guī)范形式。rCOS這種語(yǔ)言被設(shè)計(jì)來(lái)廣泛地用于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)的開發(fā)。在第三章中，在類圖和序列圖的形式化的基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建了需求模型和設(shè)計(jì)模型。在四章中，我們將狀態(tài)機(jī)添加到我們的模型中并且指出一個(gè)系統(tǒng)的模型由一個(gè)類圖、一簇序

7、列圖和一簇狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。這個(gè)模型主要用于模型融合、精化和代碼實(shí)現(xiàn)。因此這個(gè)工作在計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程領(lǐng)域都有理論意義和實(shí)用價(jià)值。更重要的是，rCOS的精化計(jì)算將被用來(lái)定義UML模型的協(xié)調(diào)性精化，而精化過(guò)程則保留系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和正確性。這些技術(shù)也意欲支持可執(zhí)行UML模型的模型驅(qū)動(dòng)的開發(fā)方法。 對(duì)比大多數(shù)這方面的工作，我們的方法也屬于轉(zhuǎn)換方法這一類。但無(wú)論如何，我們提供了UML模型的融合機(jī)制。更進(jìn)一步，rCOS規(guī)范中的不同部分清楚地對(duì)應(yīng)