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.     

基于进程代数的UML序列图的形式语义

UML序列图用于建模实例间动态交互过程．但UML规范并没有给出其形式化的动态语义,这不利于对模型进行形式化验证和证明。本文把序列图中的事件动作及其执行序列映射为进程代数中的进程表达式,利用进程代数语义框架来构建UML序列图的形式语义。首先,建立了序列图到进程代数的语义映射规则;然后用Plotkin风格的结构化操作语义给出并证明务件组合算子演绎规则;最后,归纳定义了算子次序约束条件并证明了其可终止性。     

关于UML顺序图的结构化操作语义描述的研究

UML规范本身因为描述语言的限制,所以在语义方面有其模糊和难以把握的地方。本文使用结构化操作语义,对其顺序图做了形式化的描述。     

UML Statechart图的操作语义

面向对象标准建模语言UML(unified modeling language)缺乏精确的动态语义.根据UML1.1语义文档,提出描述对象状态机的UML Statechart图的形式化操作语义.该语义覆盖了UML Statechart图的绝大部分特征,为UML Statechart图的代码产生、模拟和测试用例生成奠定了基础.根据上述语义,基于Rose98完成了UML Statechart图的测试用例生成和测试过程的模拟.     

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。     

UML状态机模型元素的RSL形式化定义

UML状态机作为UML动态描述机制的重要组成部分,在描述系统及模型的动态行为时扮演着重要的角色,但已有的UML动态语义缺乏准确的形式化描述。首先将UML状态机抽象成图;再将图通过传统的有穷自动机进行语义扩展,同时增加状态分层,形成一个基于UML状态机的有穷自动机;然后用RAISE规约语言RSL对扩展后的自动机进行形式化定义,使UML状态机中的模型元素的语义更加清晰、精确,为后期的UML状态机的操作语义形式化研究打下基础。     

带有并发行为的UML状态机图的形式语义

在软件开发过程中,UML(统一建模语言)状态机图是目前最流行的建模形式之一,它属于半形式化模型,无法用形式化的方法进行推理。为了能对UML状态机图进行推理,现有工作采用Petri网、时序逻辑语言XYZ/E、动态描述逻辑、Z(Object-Z)语言、CHAM化学抽象机等作为状态机图的形式语义,但这些语义都是行为语义,并没有从结构上直接形成体现真并发的形式语义。该文提出一种新的模型——统一结构模型作为带有并发行为的UML状态机图的形式语义,该模型不会增加或减少状态机图的任何信息。基于统一结构模型首先定义了状态机图的格局(全局状态),用于表现状态机图的执行过程,并且给出了UML状态机图的格局的转换规则,说明格局如何在状态机图中执行,在此基础上给出了状态机图的可达性算法,然后还对状态机图的死锁等性质进行了介绍,最后开发出一个原型工具,实现了状态机图的可达性分析,并用实例说明了该方法的应用。     

定义及验证UML Statechart图中的数据流语义

在传统的UML Statechart图中加入了数据流对象后,因为UML Statechart图缺乏精确的数据流语义,所以不适合应用UML Statechart图对工作流中的数据流进行建模并验证其正确性。为了解决这一问题,选择标记转换系统(LTS)作为语义域,并用结构化操作语义(SOS)分两步定义了UML Statechart图的数据流语义,为工作流中的数据流正确性验证奠定了基础。在此基础上,使用时序逻辑公式表示数据流所需满足的性质,在验证数据流的正确性之前,给出了将它的UML Statechart图模型转化为可达状态迁移图的算法,最后通过模型检测算法验证数据流的正确性。     

基于UML状态图的类测试用例实现的研究和设计

UML状态图能有效的表现系统的并发控制和类的嵌套,但用其实现的类测试用例复杂.研究了UML状态图和扩展有限状态机这两种方法在软件测试中状态转换的特点,利用扩展有限状态机状态转换单一线索化的特点降低UML状态图在类测试用例生成中的复杂性.以一个坐标图形显示类的测试用例生成为例,详细讨论了结合扩展有限状态机状态转换特点的UML状态图在面向对象测试技术中的应用.     

Towards a Formal Semantics for UML/MARTE State Machines Based on Hierarchical Timed Automata

UML is a widely-used,general purpose modeling language.But its lack of a rigorous semantics forbids the thorough analysis of designed solution,and thus precludes the discovery of significant problems at design time.To bridge the gap,the paper investigates the underlying semantics of UML state machine diagrams,along with the time-related modeling elements of MARTE,the profile for modeling and analysis of real-time embedded systems,and proposes a formal operational semantics based on extended hierarchical timed automata.The approach is exemplified on a simple example taken from the automotive domain.Verification is accomplished by translating designed models into the input language of the UPPAAL model checker.     

UML的形式化描述语义

本文提出了一种新的定义UML形式化语义的方法。我们将建模语言的语义区分为描述语义和功能语义两个方面。描述语义定义哪些系统满足模型,功能语义定义模型中的基本概念。本文用一阶逻辑定义了UML的类图、交互图和状态图的描述语义,并介绍我们实现的将UML模型转换成逻辑系统的软件工具LAMBDES,该工具集成了定理证明器SPASS,可以对模型进行自动推理。我们成功地将此方法和工具应用于模型的一致性检查。     

UML实时活动图的形式化分析

统一建模语言(UML)自从成为OMG规范后,应用越来越广泛．但UML没有精确的、形式化的语义阻碍了它的进一步发展．该文基于Petri网,给出带时间约束的UML活动图的形式化描述．与Petri网不同的是,Petri网的时间约束是在跃迁(transition)上,而作者将UML活动图的时间约束放在活动状态上,在此基础上,用整型时间的验证技术对实时活动图的时间性质加以分析,为实时系统的建模打下了基础.     

一种UML2的交互的形式化语义

UML2(unified modeling language2.x)的规范为其交互定义了一种基于事件发生轨迹的语义,弥补了之前版本在语义上的欠缺。但是此语义是用自然语言(英语)描述的,不够精确、不一致,并且很多细节解释得不够清楚和完备。利用集合论以组合定义的方式形式化语义,并且证明了形式化后交互的语义为拟序集,此拟序集的线性化恰好就是规范所定义的轨迹集。此形式化语义可以作为UML2交互规范的很好的补充,不但有助于UML2交互的理解,还为UML2交互的应用和研究奠定了坚实的理论基础。     

Event-Based Semantics of UML 2.X Concurrent Sequence Diagrams for Formal Verification

UML 2.X sequence diagrams(SD)are among privileged scenarios-based approaches dealing with the complexity of modeling the behaviors of some current systems.However,there are several issues related to the standard semantics of UML 2.X SD proposed by the Object Management Group(OMG).They mainly concern ambiguities of the interpretation of SDs,and the computation of causal relations between events which is not specifically laid out.Moreover,SD is a semi-formal language,and it does not support the verification of the modeled system.This justifies the considerable number of research studies intending to define formal semantics of UML SDs.We proposed in our previous work semantics covering the most popular combined fragments(CF)of control-flow ALT,OPT,LOOP and SEQ,allowing to model alternative,optional,iterative and sequential behaviors respectively.The proposed semantics is based on partial order theory relations that permit the computation of the precedence relations between the events of an SD with nested CFs.We also addressed the issue of the evaluation of the interaction constraint(guard)for guarded CFs,and the related synchronization issue.In this paper,we first extend our semantics,proposed in our previous work;indeed,we propose new rules for the computation of causal relations for SD with PAR and STRICT CFs(dedicated to modeling concurrent and strict behaviors respectively)as well as their nesting.Then,we propose a transformational semantics in Event-B.Our modeling approach emphasizes computation of causal relations,guard handling and transformational semantics into Event-B.The transformation of UML 2.X SD into the formal method Event-B allows us to perform several kinds of verification including simulation,trace acceptance,verification of properties,and verification of refinement relation between SDs.     

UML活动图的时序逻辑语义

UML活动图可以表示不同抽象级的控制流,很适合用于对系统的行为建模．但是缺乏精确的语义使得难以对它所表示的系统行为进行分析．XYZ／E是一可执行线性时序逻辑语言,既可描述系统的动态行为又可表示程序性质,用它对活动图形式化后,就可在统一的逻辑框架下分析活动图的性质．定义了一个有向图结构用以表示UML活动图,再给出其XYZ／E语义,并用一个例子说明活动图到XYZ／E的语义转换,为进一步的分析提供形式化基础．