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.     

基于时序描述逻辑的UML状态图语义

将UML图形转换成形式化规范是一种精确UML语义、扩大形式化软件方法适用范围的有效途径。鉴于描述逻辑强的可判定推理能力,提出一种采用时序描述逻辑形式化UML状态图,对描述逻辑进行时序扩展,得到可以表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑,给出一套UML状态图向时序描述逻辑表达式转换的规则,通过实例验证了该方法的可行性。     

UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义

针对UML2.0顺序图用于对象间交互行为建模时存在动态语义缺乏精确形式化描述的问题,提出一种基于时序描述逻辑的UML2.0顺序图形式化方法。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,根据UML2.0新增的交互操作符将UML2.0顺序图分成一个或多个最大顺序片段,通过形式化最大顺序片段和交互操作符得到UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义。实例检验结果表明,该方法具有可行性。     

UML2．0类图的一种形式化描述方法

UML类图是根据系统中的类，以及各个类之间的关系来描述系统的静态视图。基于UML缺乏精确语义描述的不足，我们提出了基于时序逻辑语言XYZ／E来表示类图形式化语义的方法。通过对UML2．0类图元素及其特点的分析，找出类图元素的形式化描述规则，利用转换法实现了对UML2．0类图的XYZ／E形式化描述。     

基于描述逻辑的带依赖属性UML类图

分析基于描述逻辑的统一建模语言(UML)类图形式化方法的研究现状和存在的问题,提出一种基于描述逻辑的带依赖属性UML类图的形式化方法。研究带依赖属性UML类图的数据属性依赖、行为属性依赖和全局属性依赖的描述逻辑形式化问题。给出带依赖属性UML类图向描述逻辑知识库转化的方法,以及带依赖属性UML类图知识库可满足性定理及其正确性证明。     

基于SHOIN（D）的UML类图形式化方法

UML模型一致性自动检测的主要任务是解决形式化问题。描述逻辑是一阶谓词逻辑的可判定子集,具备强大的知识表示和推理功能。针对UML模型形式化问题,提出基于描述逻辑的形式化方法,分析UML类图各模型元素与描述逻辑SHOIN（D）的对应关系,提出UML类图的SHOIN（D）形式化方法,给出UML类图转换为SHOIN（D）知识库的正确性证明。     

基于时序逻辑的UML2.0通信图语义研究

UML2.0通信图可以表示对象之间的交互,很适合用于对系统的交互行为建模,但由于UML缺乏精确语义,使得难以对其所表示的系统行为进行分析和验证.XYZ/E是可执行线性时序逻辑语言,既可描述系统的静态语义和动态语义.在定K.UML2.0通信图的形式化语法的基础上,给出了通信图的XYZ/E时序逻辑语义,为进一步的系统分析和验证提供了形式化基础.     

基于动态描述逻辑的UML状态图形式化方法

统一建模语言(UML)状态图包括静态语义和动态语义.针对该特点,提出基于动态描述逻辑的UML状态图形式化方法,介绍动态描述逻辑DDL_SHOIN(D)的语法和语义,设计UML状态图的DDL_SHOIN(D)形式化方法,研究状态图动作推理问题.给出状态图状态可达性和动作包含关系的定义,并证明其正确性.     

基于通信序列进程的UML序列图形式化方法

UML2.0序列图是一种描述对象之间动态协作和事件发展时间关系的视图,但是UML序列图缺乏精确的形式化语义,所以不利于对其所描述的系统进行形式化验证。为此,根据UML2.0语义文档及组合碎片包概念,基于通信序列进程(CSP)给出了UML序列图的基本元素和消息迹的形式化定义及生成规则,实现了UML序列图的形式化,为UML序列图在描述系统准确性和有效性方面提供了形式化的检验方法。最后通过ATM实例说明UML序列图这一过程的正确性。     

基于TLA的UML模型形式化验证

统一建模语言(UML)不能直接对所建立模型的正确性进行形式化验证。为解决上述问题,从UML模型的静态结构和动态行为 2个方面分别提出结合行为时序逻辑(TLA)的模型形式化方法,在此基础上提出将UML模型转化为TLA+的形式化描述方法,并用TLC工具形式化检测TLA+描述的正确性。通过实例分析证明了该方法的有效性。     

Declarative Formalization of Reasoning Strategies: A Case Study on Heuristic Nonlinear Planning

We study the declarative formalization of reasoning strategies by presenting declarative formalizations of: (1) the SNLP algorithm for nonlinear planning, and (2) a particular algorithm for blocks world nonlinear planning proposed in this paper. The formal models of a heuristic forward chaining planner, which can take advantage of declarative formalizations of action selection strategies, and of a reasoning strategy based planner, which can use declarative formalizations of reasoning strategies, are proposed. The effectiveness of these systems is studied from formal and empirical points of view. Empirical results showing how the use of declarative formalizations of reasoning strategies can reduce the amount of search required for solving planning problems (with respect to state of the art planning systems) are presented.     

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．     

UML状态机的形式语义

许多大型系统在进行分析和设计时,均采用UML作为需求描述语言,尤其是一些对安全性要求较高的系统,更是广泛采用UML的动态行为描述机制--状态机来描述协议及控制机制.但是,由于UML没有形式化的动态语义,不利于对其所描述的需求进行形式化验证和证明.为了解决这一问题,采用以下方法为UML状态机构建形式语义.把UML状态机中的状态映射到一种项代数上,用归纳的状态项表示状态机的状态.然后,把状态项映射到一种加标记的变迁系统LTS上,LTS-状态是状态机的状态项,LTS-变迁是UML状态机的微步.最后,用Plotk     

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.     

Synthesizing Distributed Protocol Specifications from a UML State Machine Modeled Service Specification

The object-oriented paradigm is widely applied in designing and implementing communication systems.Unified Modeling Language(UML) is a standard language used to model the design of object-oriented systems.A protocol state machine is a UML adopted diagram that is widely used in designing communication protocols.It has two key attractive advantages over traditional finite state machines:modeling concurrency and modeling nested hierarchical states.In a distributed communication system,each entity of the system has its own protocol that defines when and how the entity exchanges messages with other communicating entities in the system.The order of the exchanged messages must conform to the overall service specifications of the system.In object-oriented systems,both the service and the protocol specifications are modeled in UML protocol state machines.Protocol specification synthesis methods have to be applied to automatically derive the protocol specification from the service specification.Otherwise,a time-consuming process of design,analysis,and error detection and correction has to be applied iteratively until the design of the protocol becomes error-free and consistent with the service specification.Several synthesis methods are proposed in the literature for models other than UML protocol state machines,and therefore,because of the unique features of the protocol state machines,these methods are inapplicable to services modeled in UML protocol state machines.In this paper,we propose a synthesis method that automatically synthesizes the protocol specification of distributed protocol entities from the service specification,given that both types of specifications are modeled in UML protocol state machines.Our method is based on the latest UML version(UML2.3),and it is proven to synthesize protocol specifications that are syntactically and semantically correct.As an example application,the synthesis method is used to derive the protocol specification of the H.323 standard used in Internet calls.     

Formalizations in systems development

Formalizations are related both to types of expression and to types of behaviour. The limits to applying formalizations in these two senses are discussed and illustrated by examples from practical systems development. It will be established that formalizations are valuable in some situations, but insufficient in others. The alternative to uncritically using formalizations is that system developers analyse the situations in which they find themselves, and from there plan a combination of a formal and an informal approach.     

Formalising concurrent UML state machines using coloured Petri nets

With the increasing complexity of dynamic concurrent systems, a phase of formal specification and formal verification is needed. UML state machines are widely used to specify dynamic systems behaviours. However, the official semantics of UML is described in a semi-formal manner, which renders the formal verification of complex systems delicate. In this paper, we propose a formalisation of UML state machines using coloured Petri nets. We consider in particular concurrent aspects (orthogonal regions, forks, joins, variables), the hierarchy induced by composite states and their associated activities, external, local or inter-level transitions, entry/exit/do behaviours, transition priorities, and shallow history pseudostates. We use a CD player as a motivating example, and run various verifications using CPN Tools.     

UML模型中并发对象的组合验证

本文在用层次自动机结构化表示UML Statecharts的基础上,定义了UML协同图中并发对象的同步合成,然后根据结构间的模拟关系,研究了对并发对象系统进行组合验证的方法和规则,使有可能在对UML协同图进行模型检验的过程中不必建立系统的全局状态图,以缓解状态爆炸问题。     

基于UML实时系统的分析和设计

介绍了统一建模语言的最新版本UML2及应用UML2进行实时系统设计的作用及意义.探讨了UML2中用在实时系统设计中的概念.结合一个使用UML2为家庭安全系统设计的例子,着重分析了系统的静态结构和动态行为,通过类图、顺序图、状态图等UML图描述系统的方法从整体上对系统建模,说明实时系统分析与设计过程.使用UML分析和设计系统能够提高软件设计的效率和质量增强软件的维护性和复用性.     

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。