基于EPMM的软件过程行为偏离诊断研究

近年来,随着对PSEE认识的深入,人们逐渐发现实际观察到的过程执行往往和实施的过程模型之间存在一定的偏离(deviation),从而导致PSEE对于实际软件开发活动失去了指导意义。针对软件过程偏离问题,以软件演化过程元模型(EPMM)为基础,在软件过程偏离发现方面,借鉴进程代数的弱互模拟思想,提出过程行为空间表达式,用以构造软件过程的行为空间来检测过程偏离;在软件过程偏离处理方面,提出过程偏离类型的划分及偏离处理策略。这种方法能够发现软件过程实施中普遍存在的过程偏离问题并加以处理来改进软件过程,最终提高软件产品质量。     

基于进程代数规约生成软件体系结构模型的方法

需求规约到软件体系结构(SA)模型的转换是软件工程领域的一个研究热点,UML-RT广泛用于实时系统软件体系结构建模,然而基于自然语言规约建立的UML-RT模型往往是不精确的,存在二义性,为了解决这一问题,需要赋予UML-RT模型形式化语义.进程代数是一种用来解决并发系统通信问题的形式化方法,具有精确的语法和语义,并且便于机器自动检验与验证.TCSP是进程代数CSP的实时扩展,适合于规约实时系统带有时间约束的行为.提出一种基于进程代数规约生成SA模型的方法.首先建立了自然语言规约到SA模型的转换框架;然后使用时间通信顺序进程(TCSP)描述实时系统需求规约,通过建立TCSP到UML-RT的转换机制,从而实现进程代数规约到SA模型的转换;最后通过一个实例来验证该方法在实时软件建模过程中的有效性.实验分析表明通过该方法建立的UML-RT模型能够从整体上提高实时系统SA设计的可信性.     

基于偏序简化的并发系统验证

构件交互风格和交互协议的描述与验证是基于构件的分布式系统开发的基础和关键,而构件交互协议是一种典型的分布式并发系统.传统的方法难以解决系统建模和验证中的所谓的状态爆炸问题.偏序简化是应用迹的概念,对模型进行化简并且对模型进行死锁验证.但这样的验证重点放在了Petri网模型上,而没有涉及进程代数模型,所验证的只是模型是否有死锁状态.而以通信系统演算CCS为代表的进程代数,因其概念简洁,可用的数学工具丰富,在分布式并发系统的规范、分析、设计和验证方面获得了广泛应用.对此,提出将偏序规约应用于进程代数模型,给出基于进程代数模型的偏序简化算法,并提出利用进程代数模型偏序简化算法来验证安全性的方法.     

构件组装及其形式化推导研究

基于构件的软件工程(component based software engineering,简称CBSE)能够有效地提高软件开发的质量和效率.构件组装和组装推导(compositional reasoning)是CBSE的关键技术.基于软件构件的特点,借鉴进程代数中进程构造的方法,提出6种构件组装机制,能够灵活、简便地集成软件构件,并主张在构件组装的同时进行接口组装,通过生成功能更强、抽象级别更高的复合接口,提高构件组装的抽象级别和粒度.同时,基于Wright的形式化规约软件体系结构的研究,给出了复合构件和复合接口的组装推导算法,为系统行为的形式化分析、验证和仿真奠定了基础.     

基于Bigraph理论的动态演化软件相关特性分析与验证方法

软件演化中的行为一致性、相容性以及系统完整性约束,长期以来是动态演化中研究的热点.本文利用Milner等提出的Bigraph理论对软件演化中的特性进行研究.与以往利用Petri Net、演算及进程代数不同,Bigraph融合演算和移动Ambient 演算的优势,其目的为现有的移动和并发理论建立统一的元模型,并且引入环境上下文参与系统的迁移,使系统的描述更为直观和精确,从而适合对动态演化形式化.本文简要介绍Bigraph的基本概念和现状,利用Bigraph建立演化系统的构件模型,并在Bigraph理论基础上给出分析和验证完整性、一致性和相容性相关规则,并通过具体实例验证利用Bigraph对动态演化建模的有效性.     

基于Pi演算的软件过程形式化描述

软件过程技术已成为软件工程领域的一个研究热点.本文借鉴Pi演算的移动进程代数表达能力,提出一种基于活动交互的软件过程形式化描述方法,以分析为例,对活动交互行为作出Pi描述,并验证过程描述的正确性.     

软件模型代数性质的程序化验证

软件模型代数的思想是通过引入进程代数来对软件体系结构进行建模。它将构件解释为变量,将连接子抽象为代数运算,并针对软件的特性建立了软件体系结构代数模型。在代数模型的基础上,讨论分析获得一系列能指导软件演化的代数性质。但是,上述研究都只对模型的代数性质进行了理论证明,实际上并无程序能够证明这些代数性质的正确性,同时也未给出这些性质的应用方法,使其缺乏可操作性。采用程序化验证的方法对代数性质进行了验证,并对这些性质的应用算法进行了研究,进一步丰富了软件的建模理论,也使得软件演化从理论研究转化为实际应用成为可能。     

一种面向同步交互的软件演化过程建模方法

全球化软件开发导致以交互方式协作开发的频率和复杂性越来越高。为了控制和规范软件演化的开发行为进而提高软件质量,文献[10]设计了软件演化过程元模型EPMM,由EPMM定义的软件演化过程模型未能形式描述其交互的特点。基于EPMM[10]定义的软件演化过程包括全局层、过程层、活动层和任务层4个抽象层的思想,设计了软件演化过程元模型CEPMM。CEPMM定义的软件演化过程模型可 形式描述同步交互的特点是在其活动层,由此提出一种基于通信系统演算(CCS)的软件演化过程活动层的建模方法,然后在Visual Studio平台下实现软件演化过程活动层可视化的建模工具CAmodel。CEPMM构建的软件演化过程活动层模型不仅可以描述并发、迭代等特点,还可以形式描述同步交互的特性,为模型进行严格的数学方法分析、推理奠定了基础。     

基于UML的计算机联锁软件的分析与建模

有效地测试、分析和验证计算机联锁软件是保证列车运行安全和旅客生命财产安全的重要手段,而形式化模型是系统测试、分析和验证的基础。以联锁软件的UML非形式化模型为基础,以有限状态机模型为系统形式化模型描述的数学工具,研究UML顺序图(场景)自动转化为有限状态机模型的方法。首先将场景的UML顺序图转化为FSP进程代数模型,然后通过合并不同对象的进程代数模型,得到系统的有限状态机模型。最后以接车进路用例为例生成系统的有限状态机模型,以验证该方法的可行性和有效性。     

一种基于Bigraph理论的软件演化过程模型研究

基于Bigraph理论对软件演化过程模型进行研究, 目的是能更好地对软件演化过程中相关动态变化进行建模。利用Bigraph理论和软件演化过程的思想, 首先提出了一个形式化的软件演化过程模型, 然后用扩展的Bigraph来描述软件演化过程模型的结构, 使用Bigraph反应系统来描述软件演化过程模型的动态变化, 最后对软件演化过程模型动态调整后的完整性进行了验证。     

基于EPMM的软件过程模型规范化研究

为了开发高质量的软件过程模型,有必要对软件过程模型的规范化进行研究。本文基于EPMM对过程的形式化定义,考虑到传统软件过程和软件演化过程的特点,给出过程第一范式(1PNF)、过程第二范式(2PNF)、过程第三范式(3PNF)和过程第四范式(4PNF)的定义,并给出它们的判定算法。本文建议:对于传统的软件过程模型,应设计到满足2PNF;而对于软件演化过程模型,应设计到满足3PNF。本文为建模高质量的软件过程模型提供了指南。     

基于EPMM的软件过程性质合理性研究

为提高软件演化的质量和效率、缩短软件演化的周期,有必要对软件演化所涉及的软件过程进行性质合理性研究,以确保软件演化过程的正确性。根据软件演化过程元模型(EPMM)的过程层定义,提出EPMM性质合理性的形式定义,用于确保软件过程在实施执行中应满足的动态性质,并基于Petri网的可达图,设计相应的性质合理性检验算法。应用结果表明,对软件演化过程进行性质合理性检验可以确保过程逻辑不发生异常,满足过程定义性质方面的正确性要求。     

过程环境PoCASE的设计

ＰｏＣＡＳＥ过程环境是一个原型系统，用以支持软件过程的方法学开发，实例化和实施。本文探讨了这个过程工作模型，并用模型的各部件来描述它的体系结构，该体系结构主要软件过程的产品以及高级过程所支持的生产周期。本文的核心是讨论建立和裁剪过程模型的几步步骤，并给出支持这种描述的方法，其中过程模型是用混合过程语言建立的。本文的工作可以看作是过程环境的基础。     

构件系统建模及其动态演化一致性验证方法

基于构件的软件开发已成为软件开发的主流方法,但针对构件系统动态演化后的一致性保持问题,目前尚缺乏统一的标准,为此提出一种验证构件系统动态演化一致性的方法。首先,应用进程代数构造构件模型,并在此基础上得到粗粒度的构件系统模型;然后,根据构件系统模型及其状态的变化,提出构件系统外部行为提取算法,并基于弱互模拟理论定义构件系统动态演化一致性的验证准则;最后,提取演化前后构件系统的行为,并将其转换成便于Pi演算自动工具MWB(Mobility Workbench)识别的格式,以进行行为一致性验证。案例研究表明,该方法是可行且有效的。     

一种弹性的软件过程模型验证工具

过程模型验证是保证软件过程定义正确性的重要手段.针对目前过程模型验证中的一些问题,首先提出了一种以活动为中心的软件过程元模型,并以XML对其进行描述.在此基础上,从行为、资源、组织视图结合的角度,提出了保证软件过程模型正确性的语义约束规则.最后,提出了一种弹性的用于验证XML描述的过程模型的机制,并基于此实现了过程模型验证工具,来验证过程模型的正确性.     

基于TLA的SaaS业务流程定制及验证机制研究

SaaS模式已成为当前流行的软件服务形式.为满足不同租户个性化的业务服务需求,SaaS模式必须提供灵活的定制机制.为此,提出了一个支持租户业务流程定制行为建模及验证的框架.该框架以层次定制行为约束图作为定制指导,通过TLA(Temporal Logic of Actions)对各层的原子定制活动建模,并以此为基础构建租户的全局定制行为,然后基于应用的业务规则约束设计算法验证全局定制行为的正确性;为有效提高租户的定制效率,基于对多租户已有正确定制结果的统计分析,设计定制推荐算法,合理减少验证次数.仿真实验结果证实了该机制的高效性及可靠性.