UML模型的語義模型.pdf

1、UML是一種圖形化的語言，用于明確規(guī)定和構(gòu)建軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中形成的產(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踐的一個集成。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)過程中實際存在的標(biāo)準(zhǔn)模型語言。全世界有許多機構(gòu)都已經(jīng)接受了UML，這些機構(gòu)將通過各種方式繼續(xù)鼓勵UML的使用，比如說采用已經(jīng)成型的定義，激勵其他的方法學(xué)家、工具經(jīng)銷商、培訓(xùn)機構(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，序列圖和活動圖用于動態(tài)分析，組件圖和調(diào)度圖用于代碼實現(xiàn)。 正是在如此多重的觀點下，軟件開發(fā)人員可以將一個軟件設(shè)計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下，各種有爭議的問題也不可避免地產(chǎn)生了： 1.協(xié)調(diào)性問題：各種觀點下的模型在語法和語義上應(yīng)該是相容的。 2.轉(zhuǎn)換和

3、進(jìn)化問題：一個模型必須與它的精化在語義上是協(xié)調(diào)的。 3.可跟蹤問題：在某個觀點下的模型中的一個變化應(yīng)該可以導(dǎo)致其余觀點下的模型的協(xié)調(diào)性變化。 4.融合性問題：不同觀點下的模型應(yīng)該在軟件成品之前被無痕的融合在一起。 為了精確和精巧地處理以上問題，一個形式化的語義模型無疑是最好的選擇。UML的非形式的語義被精巧地設(shè)計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、代碼實現(xiàn)和測試。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模型的形式化的語義模型，然后提供一個連接機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，主要致力于單個圖的形式化并且僅僅處理一種觀點或兩種觀點下的模型的協(xié)調(diào)性。在UML的形式化使用的研究中另一種現(xiàn)象是，不同的組織意欲強調(diào)不同的符號系

5、統(tǒng)并且使用全部的甚至是擴展的UML序列圖或狀態(tài)機的表達(dá)力。這無疑失去了UML在多重觀點下建模的優(yōu)勢，同時也導(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。這里一個系統(tǒng)的完整模型是指這個系統(tǒng)在不同觀點下的一簇模型。 這篇論文正是朝著UML的語義模型這個方向進(jìn)行的。在第一章中，我們復(fù)述了這個工作的基礎(chǔ)-指稱語義。在第二章中，我們直接給出UML模型的語義

6、模型，然后將這些模型連結(jié)起來此做協(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@個主流。為了避免這個缺陷，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言rCOS的規(guī)范形式。rCOS這種語言被設(shè)計來廣泛地用于面向?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)計模型。在四章中，我們將狀態(tài)機添加到我們的模型中并且指出一個系統(tǒng)的模型由一個類圖、一簇序

7、列圖和一簇狀態(tài)機構(gòu)成。這個模型主要用于模型融合、精化和代碼實現(xiàn)。因此這個工作在計算機科學(xué)和軟件工程領(lǐng)域都有理論意義和實用價值。更重要的是，rCOS的精化計算將被用來定義UML模型的協(xié)調(diào)性精化，而精化過程則保留系統(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)動的開發(fā)方法。 對比大多數(shù)這方面的工作，我們的方法也屬于轉(zhuǎn)換方法這一類。但無論如何，我們提供了UML模型的融合機制。更進(jìn)一步，rCOS規(guī)范中的不同部分清楚地對應(yīng)