基于UML和形式化方法的面向方面實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型.pdf

1、關(guān)注分離在軟件工程上是一種廣泛應(yīng)用的原理，認(rèn)為難于理解的復(fù)雜問題應(yīng)該被劃分為一系列容易理解的簡(jiǎn)單問題。這些簡(jiǎn)單問題能夠容易解決和集成到原處，從而解決原來復(fù)雜的問題。由于問題被分解為人容易理解的小單元，而且適合于各種需求的變化，因此這種軟件開發(fā)方式能夠給程序帶來更好的可理解性、維護(hù)性、適應(yīng)性和重用性。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但是實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有很多非功能需求(例如實(shí)時(shí)性)，且這些非功能需求往往橫切整個(gè)系統(tǒng)模塊，引起代碼混亂和代

2、碼分散等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)難于設(shè)計(jì)、重用和維護(hù)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。 面向方面編程作為一種基于關(guān)注分離的新軟件開發(fā)范例，能夠通過引入實(shí)現(xiàn)橫切關(guān)注點(diǎn)的方面來獲得更高的功能性和非功能性關(guān)注點(diǎn)的分離，而且系統(tǒng)不同的方面能夠進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，并織入系統(tǒng)。它不僅能夠解決面向?qū)ο缶幊淘谠O(shè)計(jì)橫切關(guān)注點(diǎn)時(shí)陷入的“應(yīng)該設(shè)計(jì)不足還是寧可過分設(shè)計(jì)”的兩難境地，還能夠很好的解決上述遇到的問題。 目前面向方面編程的實(shí)現(xiàn)語言已經(jīng)不少，例如AspectJ等，但

3、仍然沒有適用面向方面程序設(shè)計(jì)的建模語言。因此，我們利用UML和形式化方法來設(shè)計(jì)面向方面程序，并建立相應(yīng)的面向方面軟件設(shè)計(jì)模型來設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 本文分析介紹了實(shí)時(shí)系統(tǒng)、面向方面軟件設(shè)計(jì)以及UML等技術(shù)；總結(jié)了UML建模實(shí)時(shí)系統(tǒng)現(xiàn)有的方法；論述了擴(kuò)展UML建立的時(shí)間模型；提出一種新的基于UML的面向方面軟件設(shè)計(jì)模型(AOSDM-UML)，通過擴(kuò)展UML表達(dá)AOP的相關(guān)概念，在UML的元模型層次上設(shè)計(jì)AOSD的模型框架，從結(jié)構(gòu)模型、行為

4、模型和方面織入等幾部分建立面向方面的設(shè)計(jì)模型，并結(jié)合實(shí)例說明整個(gè)建模過程。即利用UML的類圖實(shí)現(xiàn)方面的結(jié)構(gòu)模型、方面與核心組件以及方面之間的靜態(tài)關(guān)系，協(xié)作圖表達(dá)方面與核心組件之間的動(dòng)態(tài)行為，最后通過狀態(tài)圖細(xì)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，實(shí)現(xiàn)在狀態(tài)圖中表達(dá)方面與核心組件以及方面之間的織入關(guān)系。接著進(jìn)一步結(jié)合形式化語言實(shí)時(shí)邏輯對(duì)AOSDM-UML進(jìn)行實(shí)時(shí)擴(kuò)展，并通過電梯例子來說明實(shí)時(shí)系統(tǒng)的建模過程。 為了從形式化方法的角度來設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，本文根據(jù)

5、AOP技術(shù)把系統(tǒng)不同的方面利用不同的形式化語言來表示，用LOTOS描述實(shí)時(shí)系統(tǒng)的功能性方面，而實(shí)時(shí)方面用隨機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)序邏輯SQTL表達(dá)，并通過定義遷移系統(tǒng)LTS和事件調(diào)度器利用時(shí)間自動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)方面的織入。根據(jù)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特性，還進(jìn)一步提出把時(shí)間方面劃分為確定的、不確定的和模糊的時(shí)間子方面，并且把不同的時(shí)間子方面分別利用隨機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)序邏輯(SQTL)和模糊時(shí)間Petri網(wǎng)(FTN)來設(shè)計(jì)，然后各個(gè)時(shí)間子方面都轉(zhuǎn)化為時(shí)間自動(dòng)機(jī)組合到系統(tǒng)中，