基于对象着色Petri网的UML模型研究

UML广泛应用于软件建模,但缺乏有效的模型检测的方法,使用形式化方法对UML模型进行分析,可以发现UML模型的设计问题,提高UML模型的质量。对象着色Petri网是一种拥有接口库所的模块化着色Petri网,既是一种图形化建模工具,又是具有严格的语法语义定义的形式化方法。通过引入事件托肯,改进了将UML模型转换为对象着色Petri网的方法,结合实例将UML状态图和协作图映射为对象着色Petri网模型。并用着色Petri网的方法和工具对模型进行了分析,验证了模型的一系列性质。     

基于对象着色Petri网的UML模型研究

UML广泛应用于软件建模，但缺乏有效的模型检测的方法，使用形式化方法对UML模型进行分析，可以发现UML模型的设计问题，提高UML模型的质量。对象着色Petri网是一种拥有接口库所的模块化着色Petri网，既是一种图形化建模工具，又是具有严格的语法语义定义的形式化方法。通过引入事件托肯，改进了将UML模型转换为对象着色Petri网的方法，结合实例将UML状态图和协作图映射为对象着色Petri网模型。并用着色Petri网的方法和工具对模型讲行了分析．验证了模型的一系列性质．     

顺序图至Petri网转化方法的研究与实现

作为一种面向对象分析和设计建模语言，统一建模语言（UML）已经越来越多的被用在大型系统中，然而，UML是半形式化的，这使得很难对其进行严格的语义分析和正确性验证。顺序图作为UML动态描述机制的重要组成部分，同样存在这样的问题，而Petri网作为一种建模工具，有着严格的形式化语义，而且有很多成熟的分析方法。该文针对UML20顺序图模型，结合几个简单Petri网结构，提出了将顺序图转换为Petri网的算法，最后通过实例说明了转化算法的有效性。     

UML顺序图的结构化操作语义研究

UML顺序图侧重于展示对象之间的消息交互过程,但其动态语义缺乏形式化的描述,不利于对顺序图模型的准确理解和基于该模型的测试用例生成。为此,依据UML1. 5规范,采用BN定义顺序图的形式化语法,提出了活动点的概念;在此基础上,讨论并给出了单个对象执行消息动作的结构化操作语义以及顺序图模型的整体结构化操作语义,为模型检验和基于顺序图的测试用例生成提供了前提。     

UML活动图到Petri网的转换方法及实现研究

统一建模语言UML缺乏形式化语义,由其描述的模型难以进行动态的分析和验证。而Petri网在具有丰富而严格语义的同时,又有严谨的数学分析方法。综合运用Petri网和UML能够提高软件描述的全面性、一致性、精确性和完整性。研究了UML活动图向Petri网的转换规则,并依据转换规则实现了模型转换工具APConverter。此工具能有效地将活动图转换为Petri网模型并生成PNML文件,进而更好地对UML模型进行分析和验证。     

UML活动图的操作语义

越来越多的系统采用UML（unified model language,统一建模语言）作为建模语言来进行系统分析和设计.UML活动图是UML语言中描述系统动态行为的一种方法,它广泛地运用于业务建模.由于UML活动图缺乏精确的动态语义,所以不利于对其所描述的系统进行形式化的分析、验证和确认.为解决这一问题,根据UML1.5语义文档,给出UML活动图的形式化操作语义.首先给出UML活动图的形式化的语法,然后详细地定义了活动图的格局和变迁,最后基于LTS给出了活动图的演绎规则.主要工作是：引入状态包的概念,使得描述更加清楚、完善;通过LTS定义活动图的操作语义,并详细阐述演绎规则,从而获得活动图的全局状态转移图,使定义的操作语义很容易地应用到形式化验证中.该语义覆盖了UML活动图的绝大部分特征,为对UML活动图进行模型检验奠定了基础.     

UML活动图描述工作流模型的执行语义

UML是软件工程中广泛应用的建模语言,但其主要问题是缺少严格的形式化语义,因而描述的模型容易产生歧义．根据UML活动图的语法和工作流系统的特点,为UML活动图定义了一种执行语义．基于时间转变系统模型,将工作流系统的执行描述为时间转变和数据转变两个交替进行的过程．时间转变描述时间的前进,数据转变修改工作流案例的状态,这种语义比层次状态图具有更强的描述并行的能力,比Petri网和进程代数更适合描述工作流模型．     

BPEL 流程建模中的交叠模式分析与转换

由图形化流程建模语言生成可执行的业务流程语言(business process execution language,简称BPEL)时,对于源模型中顺序与并发结构交织的情况(称为交叠模式),传统的复制相关活动方法缺少系统分析及形式化描述.针对这一现状,提出基于工作流网的UML活动图生成BPEL方法,以自由选择工作流网作为活动图的理论基础,利用活的、有界的自由选择网系统的合成规则,定义合理的自由选择工作流网中的两种交叠模式,针对其中一种给出复制相关活动的形式化转换方法,并借助Petri网的并发正则表达式证明转换等价性,说明另一种交叠模式中复制相关活动方法的适用范围.针对BPEL流程建模及图形化流程语言生成块状语言过程中的交叠模式转换问题,给出形式化的描述与解决方法.     

基于UML顺序图的Petri网建模

UML(统一建模语言)是一种功能较强的面向对象图形建模工具,但其过程描述中缺乏严格的语义,而Petri网不仅有形象直观的图形描述还有严格的数学定义。针对一个简单运输系统的建模将二者结合起来,阐述了UML类图、顺序图的Petri网建模转换方法,避免直接进行Petri网建模过程的烦琐,使建模过程清晰可见。     

UML2．0顺序图的XYZ／E时序逻辑语义研究

UML2．0顺序图适合于描述软件体系结构的各个组件之间和复合组件内部各个子组件之间的动态交互行为，但由于UML2．0顺序图的语义不够精确，使得它的描述结果不利于进一步的分析和验证。基于此，本文在定义UML2．0顺序图的语法和语法约束的基础上，给出了UML2．0顺序图的XYZ／E时序逻辑语义，为使用UML2．0顺序图与XYZ／E相结合的方式来描述软件体系结构的动态交互行为奠定了基础。     

VPM: A visual,precise and multilevel metamodeling framework for describing mathematical domains and UML (The Mathematics of Metamodeling is Metamodeling Mathematics)

As UML 2.0 is evolving into a family of languages with individually specified semantics, there is an increasing need for automated and provenly correct model transformations that (i) assure the integration of local views (different diagrams) of the system into a consistent global view, and, (ii) provide a well-founded mapping from UML models to different semantic domains (Petri nets, Kripke automaton, process algebras, etc.) for formal analysis purposes as foreseen, for instance, in submissions for the OMG RFP for Schedulability, Performance and Time. However, such transformations into different semantic domains typically require the deep understanding of the underlying mathematics, which hinders the use of formal specification techniques in industrial applications. In the paper, we propose a multilevel metamodeling technique with precise static and dynamic semantics (based on a refinement calculus and graph transformation) where the structure and operational semantics of mathematical models can be defined in a UML notation without cumbersome mathematical formulae.     

基于UML的CPN模型在软件测试中的应用

UML在被工业界广泛接受的同时也成为学术界遵循的一种标准建模语言。许多面向对象软件测试的研究都围绕UML模型开展。但UML模型属于半形式化模型,往往无法自动生成测试用例。将UML模型与Petri网相结合,能够弥补其数学支持的不足。文章给出了基于UML的CPN模型的测试框架和一个从UML模型构造CPN模型的算法,并根据该方法给出了自动化支持工具U2CPN的类图结构。     

An object-oriented approach to formally analyze the UML 2.0 activity partitions

Nowadays, UML is the de-facto standard for object-oriented analysis and design. Unfortunately, the deficiency of its dynamic semantics limits the possibility of early specification analysis. UML 2.0 comes to precise and complete this semantics but it remains informal and still lacks tools for automatic validation. The main purpose of this study is to automate the formal validation, according a value-oriented approach, of the behavior of systems expressed in UML. The marriage of Petri nets with temporal logics seems a suitable formalism for translating and then validating UML state-based models. The contributions of the paper are threefold. We first, consider how UML 2.0 activity partitions can be transformed into Object Petri Nets to formalize the object dynamics, in an object-oriented context. Second, we develop an approach based on the object and sequence diagram information to initialize the derived Petri nets in terms of objects and events. Finally, to thoroughly verify if the UML model meets the system required properties, we suggest to use the OCL invariants exploiting their association end constructs. The verification is performed on a predicate/transition net explored by model checking. A case study is given to illustrate this methodology throughout the paper.     

基于时序描述逻辑的UML顺序图形式化研究

在统一建模语言（UML）规范中顺序图的语义是以自然语言的形式描述的,是一种半形式化的语言,不能对系统的交互行为进行形式化分析及论证.针对UML顺序图缺乏精确的形式化描述问题,根据顺序图的时序特征,提出了增加交互操作符的UML顺序图的六元组形式化方法.对描述逻辑进行时序扩展,得到可表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑.应用时序描述逻辑的时态算子得到时序描述逻辑语义形式的UML顺序图.用UML顺序图描述完整的C语言执行过程,将其形式化描述,实验结果表明,这种方法是可行的.     

Tool Support for Estimating the Memory Usage of Mobile Phone Software

We present and discuss a tool that can estimate the worst-case memory usage of interacting software components. The tool applies formal analysis based on Coloured Petri nets (CPN). For a given set of interaction scenarios, the tool calculates a state space of a CPN model and finds a path, which corresponds to a worst-case memory usage interleaving of the events in the scenarios. To hide the formal analysis from the users of the tool, IBM Rational Rose is used as front-end to specify scenarios as annotated UML sequence diagrams, and Microsoft Excel is used as back-end to present the analysis results.     

UML活动图的形式语义及分析

UML活动图缺乏精确的动态语义,不利于对其所描述的系统进行形式化的分析、验证和确认。为此,论文结合Petri网给出了包含对象流状态描述的UML活动图的形式语义,并据此对UML活动图的典型流程和其所描述的动态系统的正确性进行了分析。该形式语义覆盖了UML活动图的绝大部分特征,为精确描述工作流程并对其进行分析奠定了基础。     

基于Petri网的UML顺序图分析

本文针对顺序图形式分析上存在的困难,引进消息事件序约束的概念,利用Petri网理论定义了顺序图的分析模型,并给出了UML顺序图冲突和语义一致性的检查方法,最后通过一个实例说明了方法的使用。实例表明,该方法是可行和高效的。     

Compositional semantics of a real-time prototyping language

The formal semantics of a prototyping language for hard real-time systems, PSDL, is given. PSDL provides a data flow notation augmented by application-orientation timing and control constraints to describe a system as a hierarchy of networks of processing units communicating via data streams. The semantics of PSDL are defined in terms of algebraic high-level Petri nets. This formalism combines algebraic specifications of abstract data types with process and concurrency concepts of Petri nets. Its data abstraction facilities are used to define the meaning of PSDL data types, while high-level Petri nets serve to model the casual and timing behavior of a system. The net model exposes potential concurrency of computation and makes all synchronization needs implied by timing and control constraints explicit and precise. Time is treated as state of clocks, and clocks are modeled as ordinary system components. The net semantics provides the basis for applying analysis techniques and semantic tools available for high-level Petri nets     

Concurrency and Refinement in the Unified Modeling Language

This paper shows how a formal notion of refinement may be defined for models, and model components, expressed in the Unified Modeling Language (UML). A formal, behavioural semantics is given to combinations of class, object, and state diagrams, using the notation of Communicating Sequential Processes (CSP); this semantics is adequate for the analysis of concurrent, communicating behaviour, and induces a notion of refinement for UML based upon existing notions of traces and failures refinement for CSP.